Auswirkungen von Bt-Mais mit drei Bt-Proteinen auf Bodenmikroorganismen

(2008 - 2011) Johann Heinrich von Thünen-Institut (vTI), Institut für Agrarökologie, Braunschweig

Thema

In diesem Projekt sollen mögliche Auswirkungen von gentechnisch verändertem Bt -Mais (MON89034xMON88017), der drei verschiedene Bt‑Proteine bildet, auf natürliche Bodenmikroorganismen ermittelt werden. Es wird untersucht, ob sich die Zusammensetzung der Mikroorganismen-Gemeinschaft im Boden durch den Bt -Mais ändert und ob diese Veränderung über die natürliche, durch Sortenunterschiede verursachte Variabilität hinausgeht.

Versuchsbeschreibung

In einem Freilandversuch werden die gentechnisch veränderte Sorte, ihreisogene Ausgangssorte sowie zwei weitere konventionelle Maissorten zum Vergleich angebaut. Auf diese Weise können potenzielle Bt-Effekte von Sorteneffekten unterschieden werden. Zusätzlich wird die isogene Sorte auf einem Teil der Parzellen mit einem Insektizid behandelt, um den Einfluss konventioneller Bekämpfungsmaßnahmen einbeziehen zu können.

Nach der Maisernte verbleiben Pflanzenteile wie Wurzeln, Maisstrünke
oder Blattreste auf dem Feld. Der Verbleib von Bt-Proteinen in diesen Materialien wird am Institut für Biodiversität des vTI untersucht.

Messung der Konzentration der Bt-Proteine auf den Anbauflächen

Mit Hilfe markierter Antikörper wird die Konzentration der Bt-Proteine auf den Anbauflächen gemessen, und zwar in den Wurzeln der Maispflanzen, in der unmittelbar an den Wurzeln befindlichen Erde (der sog. Rhizosphäre ), im wurzelfreien Boden und in Pflanzenresten, die nach der Ernte auf den Versuchsparzellen verbleiben.

Untersuchung der chemischen Bodeneigenschaften von Boden aus den Rhizosphären

Im Rhizosphärenboden werden Stickstoffgehalt, Nitratgehalt, pH-Wert und löslicher Kohlenstoff gemessen.

Charakterisierung der Zusammensetzung der Mikroorganismengemeinschaft und ihrer funktionellen Eigenschaften in den Wurzeln und der Rhizosphäre

Um herauszufinden, welche Bakterienarten auf den Anbauflächen vorkommen (Biodiversität), werden so genannte genetische Profile erstellt. Dabei werden einzelne Gene untersucht, die bei allen Bakterienarten vorhanden sind, von denen aber bekannt ist, dass sie artspezifische Unterschiede in der DNA -Sequenz aufweisen.

Um die Dichte (Abundanz) einzelner Bakterienarten im Boden zu ermitteln, benutzt man Verfahren, die die Kopienzahl artspezifischer DNA-Sequenzen messen. Daraus kann man auf die Anzahl der Bakterien der jeweiligen Art in der untersuchten Probe schließen.

Um die Ergebnisse durch funktionelle Untersuchungen abzusichern, werden Bakterien aus den Rhizosphären in einem Nährmedium mit Substanzen kultiviert, die auch natürlicherweise in der Rhizosphäre von Mais vorkommen, aber mit "schwerem" Kohlenstoff (dem 13C-Isotop) markiert sind. Die Bakterien, die diese Substanzen verstoffwechseln, bauen den "schweren" Kohlenstoff u.a. in ihre DNA ein. Die so markierte DNA kann isoliert werden und durch genetische Profile (s.o.) kann festgestellt werden, welche Bakterienarten an der Verwertung der angebotenen Substrate beteiligt waren.

Statistische Analysen

Mit verschiedenen statistischen Methoden werden Hypothesen zur Wirkung verschiedener Umweltfaktoren (u.a. der Bt-Proteinkonzentration auf den Anbauflächen) auf die Biodiversität und das Vorkommen der Bodenmikroorganismen getestet.

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