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Bei der konventionellen Mutagenese wird das Erbgut eines Lebewesens mutagenen, d.h. erbgutverändernden Bedingungen ausgesetzt. Diese reichen von der Bestrahlung (z.B. mit UV-Licht) bis zum Einsatz chemischer Stoffe. Anschliessend werden die entstandenen Mutanten auf interessante Gene bzw. Eigenschaften durchsucht. Diese werden dann in vorhandene Sorten eingekreuzt.

Monogene Eigenschaften werden durch ein Gen oder einige wenige Gene bestimmt. Sowohl die klassische Resistenzzüchtung als auch die Gentechnologie setzen oft auf monogene Resistenzen, denn diese lassen sich einfach herstellen. Dafür wirken sie meistens nur sehr spezifisch gegen bestimmte Pathogene. Monogene Resistenzen sind nicht sehr dauerhaft. Krankheitserreger können diese Resistenz schnell durchbrechen. Pflanzenzüchter sind deshalb gefordert, immer wieder neue Resistenzgene in die Sorten einzuführen. Sind für die Ausbildung der Resistenz mehrere verschiedene Gene verantwortlich, wird dies als polygene Resistenz bezeichnet. Hierbei leistet jedes dieser Gene nur einen kleinen Beitrag zur Resistenz. Deshalb ist deren Wirkung dauerhafter. Denn überwindet ein Pathogen eines dieser Resistenzgene, schützen die anderen Komponenten die Pflanze weiterhin. Derartige Resistenzen wirken meistens partiell: Das heisst, die Pflanze bleibt gesünder, aber nicht vollkommen gesund. Dafür ist sie gegen mehrere Erreger geschützt. Aufgrund der Vielzahl an Genen, die am Prozess beteiligt sind, ist dessen Anwendung mit Gentechnick schwierig zu gestalten.

Das Wort «mutare» bedeutet «verändern», «verwandeln». Eine Mutation bezeichnet in der Biologie eine spontane oder künstlich erzeugte dauerhafte Veränderung des Erbgutes. Eine Mutation kann (muss aber nicht) die Merkmale eines Lebewesens verändern. Mutationen sind eine der wichtigsten Voraussetzungen für Evolution und Züchtung und werden auch im Biolandbau angewendet: Umstritten ist hingegen, ob und wie Mutationen künstlich für die Züchtung ausgelöst werden dürfen.

Besonders die Papaya ist sehr anfällig auf das sogenannte Mosaikvirus. Es wird meistens durch Insekten übertragen, welche sich von der Frucht ernähren. Der Virusbefall verleiht der Papaya mosaikartige Flecken und macht das Fruchtfleisch bitter und ungeniessbar. In Hawaii werden bereits gentechnisch veränderte Papayas angepflanzt, die resistent gegen das Virus sind.

Bakterien, die Kohlenhydrate in Milchsäure verwandeln, werden gemeinhin als Milchsäurebakterien bezeichnet. Zu ihnen gehören verschiedene Arten wie zum Beispiel Laktobazillen und Bifidobakterien. Der Mensch nutzt sie für die Herstellung von Lebensmitteln wie Käse, Kefir, Joghurt, Rohwurst, Sauerkraut oder Backwaren aus Sauerteig. Auch bei der Bier- und Weinproduktion kommen Milchsäurebakterien zum Einsatz. Zudem sind sie oft Bestandteil von Probiotika (siehe Glossar).

Spontane Mutationen, das heisst Veränderungen der DNA, der Trägerin der Erbinformationen, treten natürlicherweise bei allen Lebewesen auf. Ausgelöst werden sie beispielsweise durch Umwelteinflüsse wie Strahlung oder durch chemische Substanzen.

Züchter können die Mutationsrate durch den Einsatz von ionisierenden Strahlen oder chemischen Stoffen beschleunigen. Das Ziel einer solchen „Mutagenese“ ist es, genetische Varianten zu erzeugen und Pflanzeneigenschaften wie Wuchs, Grösse der Früchte oder Resistenzen gegen Umwelteinflüsse zu verändern. Manche Verfahren zur Auslösung von Mutationen gelten als natürlicher und unbedenklicher als andere. Während UV-Licht über das Sonnenlicht beständig auf die Pflanzen einwirkt und auch beständig Mutationen auslöst, sind beispielsweise Röntgenstrahlen oder sehr wirksame Chemikalien riskanter. Zwar hinterlassen alle diese Verfahren keine Rückstände in den Pflanzen, aber die Bandbreite der Veränderungen des Erbguts kann je nach Verfahren sehr unterschiedlich sein. Das führt heute auch zu Diskussionen, ob alle Techniken der Mutagenese tatsächlich unbedenklich sind.

Deswegen wird bisweilen gefordert, dass auch Pflanzen, die aus der Mutationszüchtung kommen, von Fall zu Fall untersucht werden. Das ist beispielsweise in Kanada schon üblich: Pflanzen mit bestimmten neuen Eigenschaften werden auf ihre Risiken geprüft, auch wenn sie nicht gentechnisch verändert wurden.