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

Thema

In diesem Projekt werden mögliche Auswirkungen von gentechnisch verändertem Bt -Mais der Linie MON89034xMON88017 auf Schmetterlinge untersucht. Dieser Mais produziert drei Bt‑Proteine , von denen zwei gegen den Maiszünsler , einen Schmetterling, gerichtet sind. In der Umgebung eines Feldes mit diesem Bt-Mais könnten auch andere Schmetterlingsarten z.B. durch Ablagerung von Bt-Pollen auf ihren Nahrungspflanzen gefährdet sein.

Folgende Fragestellungen werden untersucht:

• Wie viel Pollen von gentechnisch veränderten Maispflanzen lagert sich auf den Nahrungspflanzen von Schmetterlingen in der Umgebung des Maisfeldes ab?

• Wie viel Bt-Protein nehmen die Schmetterlingsraupen über diese Nahrungspflanzen auf und sind Auswirkungen auf ihre Entwicklung zu beobachten?

• Wie hoch ist das Gefährdungspotenzial für eine Schmetterlingspopulation in Abhängigkeit von der lokalen Struktur der Agrarlandschaft?

Versuchsbeschreibung

Es werden Schmetterlingsarten untersucht, die in Agrarlandschaften häufig vorkommen, deren Larven sich zur Zeit der Maisblüte entwickeln und deren Raupen optisch gut auffindbar sind und sich nur von einer Wirtspflanze ernähren. Der Kleine Fuchs und das Tagpfauenauge sind in den meisten Agrarlandschaften die häufigsten Schmetterlingsarten und entsprechen auch den anderen Auswahlkriterien. Ihre Raupen ernähren sich von Brennnesselblättern.

Aufnahme und Toxizität der Bt-Proteine

Die Aufnahme von Bt-Proteinen durch Schmetterlingslarven und deren Wirkung werden im Labor untersucht.

Im Labor werden Schmetterlingsraupen in Klimaschränken angezüchtet und mit Brennnesselblättern gefüttert, die mit definierten Bt-Proteinmengen, mit verschiedenen Bt-Proteinkombinationen, mit Bt-Maispollen oder zur Kontrolle mit Pollen einer konventionellen Maissorte bedeckt sind. Fraß und Entwicklung der Raupen werden anhand von Gewicht, Entwicklungsdauer, Verpuppungsrate sowie Sterblichkeit protokolliert. Die Bt-Proteingehalte in Maispollen sowie in Schmetterlingsraupen werden mit Hilfe der Nachweismethode ELISA gemessen.

Es sind Wahlversuche geplant, bei denen Schmetterlingslarven wählen können zwischen Brennnesselblättern, die mit verschiedenen Mengen an Maispollen bestäubt wurden oder unbehandelt blieben. Bei einem weiteren Wahlversuch können die Larven wählen zwischen Blättern mit Bt-Maispollen und Blättern mit dem Pollen konventioneller Maispflanzen. Die Präferenz der Larven bei der Wahl des Futters wird protokolliert.

Abschätzung des Gefährdungspotenzials

Die Abschätzung des Gefährdungspotenzials von Schmetterlingslarven durch Bt-Proteine aus gentechnisch verändertem Mais soll anhand der ermittelten Pollenverteilung und der Laborergebnisse zur Toxizität der Pollen erfolgen.

Zusätzlich sollen landschaftsökologische Parameter in die Risikoabschätzung einfließen. Dabei geht es vor allem um die reale räumliche Verteilung von Schmetterlingspopulationen und Wirtspflanzen in der Agrarlandschaft - insbesondere im Hinblick auf ihre räumliche Nähe zu Maisfeldern. Es interessieren aber auch Parameter wie Feldgrößen, die geographische Lage von Maisfeldern und der prozentuale Anteil der Maisanbaufläche an der landwirtschaftlich genutzten Fläche. Für mehrere Maisanbaugebiete in Deutschland werden diese Parameter erfasst und auf Grundlage digitaler Flurkarten graphisch ausgewertet.

Ergebnisse

Maispollen auf Nahrungspflanzen von Schmetterlingen

Die ersten Proben wurden zur Maisblüte Anfang August 2008 genommen. Die Petrischalen wurden im Acht-Stunden-Rhythmus ausgewechselt. Von den Brennnesselpflanzen wurden einmal täglich Blätter entnommen. Die in den Pollenfallen und auf den Brennnesselblättern befindlichen Pollen wurden unter dem Binokular ausgezählt.

Die Verteilung der Pollenmenge war vor allem abhängig von der Windrichtung, der Entfernung zum Feldrand und der Tageszeit. In der Hauptwindrichtung Nord-Ost waren die Pollenmengen jeweils um ein Vielfaches höher als an den windabgewandten Seiten des Versuchsfeldes. Außerdem nahm die Pollenmenge mit zunehmender Entfernung vom Feldrand schnell ab. Die größten Pollenmengen wurden am Vormittag geschüttet, während nachts kaum Pollen flog.

Auffällig war, dass die Brennnesselblätter pro Quadratzentimeter ein  Vielfaches weniger an Pollen aufwiesen, als die an den gleichen Probenahmepunkten stehenden Pollenfallen.

Aufnahme und Toxizität der Bt-Proteine

Mit Schmetterlingslarven verschiedener Stadien wurden Vorversuche für die Fütterungsstudien durchgeführt.

Das Versuchsdesign für die Fraßversuche konnte weitestgehend fertig gestellt werden. Die Versuchstiere lassen sich am besten im Klimaschrank bei einer konstanten Temperatur von 25°C und einem Tag-Nacht-Rhythmus von 16 zu acht Stunden halten.

Abschätzung des Gefährdungspotenzials unter Einbeziehung realer Agrarlandschaften

Zur Zeit der Maisblüte wurden die beiden Untersuchungsgebiete "Wesecke" und "Schwarzenau" vollständig kartiert. Feldfrüchte und Landschaftsstrukturen sowie die Brennnesselbestände wurden erfasst und mit einem Geografischen Informationssystem (GIS) visualisiert.

Im Unterschied zu den Jahren davor konnten 2008 in den Brennnesselbeständen keine Schmetterlingsnester von Tagpfauenauge und Kleinem Fuchs gefunden werden.

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