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Bundesministerium für Bildung und ForschungbioSicherheit : Gentechnik - Umwelt - Pflanzen

Ergebnisse der Sicherheitsforschung

Ökosystem Boden


Durch eine gentechnische Veränderung bilden Bt -Mais-Pflanzen einen insektiziden Wirkstoff, mit dem sie sich gegen ihre Fraßfeinde wehren können: Bt‑Protein . Die Larven der Schädlinge nehmen Bt-Toxin mit der Nahrung auf und sterben daran. Das Protein verbleibt während der gesamten Wachstumsperiode und auch nach der Ernte in der Pflanze und gelangt vor allem über verrottende Pflanzenreste auch in den Boden.

Insbesondere bei Bt-Mais, der gegen den Maiswurzelbohrer wirksam ist, wird viel Bt-Protein (Cry3Bb1) in den Wurzeln gebildet, da die Larven des Schädlings dort die Pflanze angreifen.

Die Sicherheitsforschung hat sich mit den Abbauprozessen des Bt-Proteins und mit möglichen Auswirkungen auf Bodenorganismen beschäftigt.

 


Verschiedene Laufkäfer in einer Bodenfallenprobe

Forschungsprojekte: Ergebnisse im Überblick

Thema: Im Boden eines Maisfeldes leben viele Organismen, die abgestorbenes Pflanzenmaterial zersetzen wie z.B. Trauermücken oder Hornmilben. Diese Primärzersetzer werden ihrerseits zur Beute z.B. von räuberischen Laufkäfern. Hat Bt-Toxin in Pflanzenresten und Boden einen schädigenden Einfluss auf die Bodenbewohner?

Ergebnis (1):

Im Freilandversuch wurden im Vergleich der Fraßaktivität der Bodenfauna in den  verschiedenen Maisvarianten - Bt-Mais MON88017, isogene Sorte sowie zwei weitere konventionelle Sorten - keine Unterschiede gefunden. Im Vergleich der Fraßaktivitäten an unterschiedlichen Ködertypen in einer Maisvariante (isogen) wurden in manchen Jahren sortenspezifische Unterschiede festgestellt.
In Mesokosmen (Freiland-Modellsystem, Bodenkerne, 30 cm Durchmesser, 40 cm Höhe) wurden keine Unterschiede in der Fraßaktivität zwischen den verschiedenen Maissorten beobachtet.

Laufkäfer: Bei Häufigkeit und Artenspektrum der  Laufkäfer waren keine Unterschiede zwischen den verschiedenen Maisvarianten zu erkennen.
Entlang der Nahrungskette (Mais - Maiszünsler - Laufkäfer) nahm der Gehalt an Bt-Protein um mindestens den Faktor 20 ab.
In Biotests zeigte sich kein akuter Bt-Effekt auf die Laufkäfer.

Ergebnis (2): Insgesamt zeigten sich zwischen den untersuchten Maissorten weder signifikante Unterschiede in der Zahl abbauender Bodenorganismen noch im Abbau des Blattmaterials.
Es gab keine Präferenzen für einzelne Maissorten, d.h., dass die Sorten eine vergleichbare Nahrungsqualität aufwiesen.

 


Die Larven von Trauermücken zersetzen abgestorbenes Pflanzenmaterial und spielen somit eine wichtige Rolle im Stoffkreislauf. Feinde der Trauermückenlarven sind z.B. die Larven räuberischer Käfer.

Ergebnis (3) Trauermückenlarven:

Labor: Bt-Protein Cry3Bb1 in Maispflanzenstreu beeinträchtigt eTrauermückenlarven bis zur getesteten Menge von 16,45 Mikrogramm pro Gramm nicht in ihrer Entwicklung.
Nach Aufnahme von Trauermückenlarven, die mit Bt-Maisstreu aufgezogen worden waren, wurde bei dem Kurzflügelkäfer Atheta coriaria eine signifikante Reduktion der Nachkommens- produktion beobachtet.

Freiland: Streu der Bt-Maissorte MON88017 wurde im Freiland nicht langsamer zersetzt als die Maisstreu von Nicht-Bt-Sorten.  Auch die Diversität der Zweiflügler wurde nicht beeinträchtigt.

Ergebnis (4) Trauermückenlarven:
Labor:
Die auf hiesigen Ackerflächen vorherrschende Trauermückenart Lycoriella castanescens zeigte bei Fütterung mit Bt-Maisstreu der Sorte Mon810 Novelis eine längere Zeit bis zur Verpuppung. Diese Entwicklungsverzögerung zeigte sich auch bei räuberischen Käferlarven, wenn Beutetiere mit MON810-Maisstreu gefüttert wurden.
Bt 176 zeigte diesen Effekt nicht trotz dreißigfacher Toxinmenge. Welche Faktoren zu der offenbar geringeren Nahrungsqualität der Mon810 Bt-Maisstreu führen, kann noch nicht beurteilt werden.
Freiland: Artenzusammensetzung, Individuendichte sowie die Zersetzungsaktivität waren im ersten Jahr in der Bt-MON810-Variante höher, in den Folgejahren kehrte sich dieser Trend um. Ein Erklärungsansatz ist die geringe Nahrungsqualität von MON810 ("Chipseffekt"). Möglicherweise spielt auch die im ersten Jahr geringere Toxinmenge eine Rolle.

 


Wurzelreste von Maispflanzen.
Gegen den Maiszünsler wirksamer Bt-Mais bildet Bt-Protein Cry1Ab, gegen den Maiswurzelbohrer gerichteter Bt-Mais Cry3Bb1.

Thema: Bt-Protein, das die Bt-Maispflanze selbst zu ihrem Schutz gegen Fraßfeinde produziert, gelangt über verrottende Pflanzenreste und wahrscheinlich auch durch Ausscheidungen der Wurzeln in den Boden. Doch wie schnell wird es im Boden abgebaut? Könnte es sein, dass sich Bt-Protein dort anreichert, wenn über mehrere Jahre auf einem Feld Bt-Pflanzen angebaut werden?

Ergebnis (1): Es zeigten sich keine Unterschiede in der Bakteriengemeinschaft des wurzelnahen Bodens, die auf die gentechnische Veränderung zurückzuführen sind.
Cry3Bb1-Gehalte im Boden sind sehr gering im Vergleich mit ca. 600.000fach höheren Gehalten in intakten Wurzeln.
Ernterückstände: Cry3Bb1-Gehalte in Wurzelresten entsprechen vier Wochen nach der Ernte nur noch etwa einem Prozent der Gehalte in intakten Wurzeln.

Ergebnis (2): Im Wurzelboden waren die Cry1Ab-Gehalte im Mittel 30.000 mal niedriger als in den Wurzeln.
15 Monate nach der Ernte wurde an keinem Standort mehr Cry1Ab gefunden. Es wurde auch keine Verlagerung des Proteins in tiefere Bodenschichten beobachtet.

Ergebnis (3): Bt-Protein (Cry1Ab) in Pflanzenwurzeln führt zu geringfügigen Verschiebungen in der Mikroorganismen-Gemeinschaft. Die sind geringer als Veränderungen durch unterschiedliche Böden, Alter der Pflanzen oder variable Feldbedingungen.
Geringfügige Mengen des Bt-Proteins überdauern eine Vegetationsperiode.
Die freigesetzten Bt-Protein-Mengen liegen unterhalb der Wirkungsschwelle für die Zielorganismen – eine Wirkung auf Nicht-Zielorganismen ist daher unwahrscheinlich.

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Bodenprofil: Der Oberboden ist am dunkelsten, da er den höchsten Anteil an organischer Substanz aufweist. Die helleren Unterbodenhorizonte enthalten größere Anteile an Ton und Eisenoxiden.

Thema: Böden haben je nach Standort unterschiedliche Eigenschaften, z.B. unterschiedliche Gehalte an Tonmineralien und organischer Substanz. Welche Bodeneigenschaften beeinflussen die Bindung der Bt-Proteine sowie auch deren Verlagerung im Boden?

Ergebnis (1): Bt-Protein Cry3Bb1 bindet stärker an die Tonfraktionen der untersuchten Parzellen als Cry1Ab. Im Oberboden wurde das Cry3Bb1-Protein stärker an die Tonfraktion gebunden als in den Unterböden.
Cry3Bb1 könnte sich in bindungsschwachen Böden in tiefere Bodenschichten verlagern. Art und Höhe der Verlagerung sind jedoch von der Stabilität der Cry-Proteine, den Eigenschaften der Böden und der mikrobiellen Aktivität in den jeweiligen Böden abhängig.

Ergebnis (2): Je höher der Gehalt an organischer Substanz ist, besonders in den Oberböden, desto geringer ist die Bindung des Bt-Toxins.
Je geringer die negative Ladung der Bodenpartikel, desto mehr Bt-Toxin wird gebunden.
Je größer die Oberfläche der Bodenpartikel ist, desto mehr Bt-Toxin wird an den Bodenpartikeln gebunden.

 

 

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04. September 2009 [nach oben springen]