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

(2008 - 2011) Rheinische-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen, Institut für Biologie III (Pflanzenphysiologie)

Thema

In diesem Projekt werden mögliche Auswirkungen von gentechnisch verändertem Bt‑ Mais (MON89034xMON88017) auf Regenwürmer untersucht. Dieser Mais produziert drei verschiedene Bt‑Proteine und ist dadurch sowohl gegen den Maiszünsler als auch gegen den Maiswurzelbohrer resistent.

Regenwürmer stellen im Ökosystem Boden eine besonders wichtige Organismengruppe dar. Beim Anbau gentechnisch veränderter Nutzpflanzen könnten sie sowohl durch die Aufnahme von Pflanzenmaterial im Boden als auch über Wurzelausscheidungen mit Bt-Proteinen in Berührung kommen. Die Wirkung dieser Proteine auf Regenwürmer ist bislang kaum erforscht.

Folgende Fragestellungen werden untersucht:

Sind Vorkommen und Dichte von Regenwürmern in Versuchsparzellen mit gentechnisch verändertem Mais geringer als in Parzellen mit konventionellem Mais?
Unterscheiden sich die konventionellen Sorten in dieser Hinsicht und wenn ja, wie stark?
Welche Menge an Bt-Proteinen nehmen Regenwürmer in Feldern mit gentechnisch verändertem Mais auf?
Wirkt sich die Aufnahme von Bt-Proteinen negativ auf die Entwicklung und Vitalität der Regenwürmer aus?

Versuchsbeschreibung

In einem Freilandversuch werden die gentechnisch veränderte Sorte, ihre isogene 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.

Vor der Aussaat und nach der Ernte wird in jeder Parzelle auf einer Fläche von 0,45 x 0,45 cm, 10 cm tief, Erde ausgehoben

und nach Regenwürmern gesucht.

Gefundene Regenwürmer werden gezählt und bestimmt.

Bestimmung der Regenwurmdiversität und -dichte

Jeweils im Frühjahr vor der Maisaussaat und im Herbst nach der Ernte werden Regenwürmer nach einem standardisierten Verfahren ausgetrieben und gezählt. Gefangene Regenwürmer werden vermessen, taxonomisch bestimmt und drei ökologischen Lebensräumen - Streuschicht, oberer Mineralboden, tiefere Bodenschichten - zugeordnet.

Bestimmung der Exposition von Regenwürmern gegenüber den Bt-Proteinen

Mit Hilfe der Nachweismethode ELISA wird die Menge der in den gefangenen Regenwürmern nachweisbaren Bt-Proteine gemessen. Damit lässt sich abschätzen, in welchem Maße, die Tiere damit in Berührung kommen. Die Messungen sollen zu verschiedenen Zeiten der Vegetationsperiode erfolgen.

Laborversuche zu möglichen Effekten von Bt-Proteinen auf Regenwürmer

In Langzeitversuchen werden Regenwürmer unter kontrollierten Bedingungen (Gewächshaus bzw. Phytokammer) mit Bt-Pflanzenmaterial gefüttert. Wachstum, Gewicht und Sterblichkeit der Tiere werden untersucht. Ziel ist es hier, über sehr lange Versuchszeiträume möglichst die gesamte Lebensspanne der Regenwürmer abzudecken.

In einem Versuchsteil werden die im Feldversuch verwendeten Maisvarianten einzeln in 30-Liter-Töpfen angezogen und darin solange wie möglich Mais auf Mais angebaut. Es werden je zwanzig Regenwürmer zugegeben und den Wurzelausscheidungen und den nach der Ernte verbleibenden Pflanzenresten der jeweiligen Sorte ausgesetzt.

In einem zweiten Versuchsteil werden Regenwürmer in 30-Tages-Intervallen mit luftgetrockneter Maisstreu der verschiedenen Maisvarianten gefüttert.

Außerdem werden so genannte Regenwurm-Fluchttests durchgeführt. Dabei werden Regenwürmer in große Schalen gesetzt, die je zur Hälfte mit Erde von verschiedenen Versuchsparzellen (Bt-Mais bzw. konventioneller Mais) gefüllt sind. Nach einigen Tagen wird die Zahl der Würmer in jeder Hälfte ausgewertet.

Ergebnisse

Bestimmung der Regenwurmdiversität und -dichte

Erste Regenwurmproben wurden im Frühjahr 2008 vor der Aussaat auf ausgewählten Parzellen bzw. in verschiedenen Bereichen der Mantelsaat genommen, um vor Versuchsbeginn eine "Baseline" des vorhandenen Regenwurmbestandes zu erhalten. Es wurden insgesamt 350 Tiere (266 intakte Tiere, 84 Wurmfragmente) gefunden, im Mittel 13,46 Tiere (10,23 Intakte Tiere, 3,23 Wurmfragmente) pro Probenahmefläche.

Im Herbst 2008 wurden alle 40 Parzellen unmittelbar nach bzw. parallel zur Ernte beprobt. Sortierung, Alters- und soweit möglich Artbestimmung sind noch nicht abgeschlossen.

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