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

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

Thema

In diesem Projekt sollen mögliche Auswirkungen von gentechnisch verändertem Bt -Mais (MON89034xMON88017) auf pflanzenfressende Insekten - Weichwanzen, Zikaden und Thripse - untersucht werden, die durch ihre Ernährungsweise mit den Bt‑Proteinen in Berührung kommen.

Pflanzenfressende Insekten sind ihrerseits Nahrungsquelle für räuberische Insekten, die somit über ihre Beutetiere Bt-Proteine aufnehmen könnten. Sie könnten aber auch indirekt durch eine erniedrigte Beutedichte und/oder Beutequalität geschädigt werden .

Folgende Fragestellungen werden untersucht:

Sind Vorkommen und Dichten von Weichwanzen, Zikaden, Thripse und ihren Fraßfeinden 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 pflanzenfressende und räuberische Insekten in Feldern mit gentechnisch verändertem Mais auf?
Sind die aufgenommenen Bt-Proteine bioverfügbar und bioaktiv?

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.

Zur Zeit der Blüte werden Insekten aus den männlichen Blütenständen abgeschüttelt.

Ausbeute aus einer Blüte mitsamt Staubbeuteln und Pollen. Die Insekten werden nach Art bestimmt und gezählt.

Klebefallen werden während sechs Wochen aufgestellt.

Bestimmung der Dichte und Diversität von pflanzenfressenden und räuberischen Insekten

Zu drei Zeitpunkten während jeder Vegetationsperiode werden fliegende und im Mais-Blattwerk lebende Insekten innerhalb festgelegter Feldabschnitte mit Keschern gefangen. Während sechs Wochen werden Klebetafeln aufgestellt und jeweils eine Woche im Feld belassen. Thripse werden durch Ausklopfen von männlichen Blütenständen zur Zeit der Vollblüte gesammelt. Alle gefangenen Insekten werden im Labor möglichst bis zur Art bestimmt. Die Probenahmen finden in drei aufeinander folgenden Vegetationsperioden statt, um auch natürliche Populationsschwankungen ebenso wie mittelfristige Effekte zu erfassen.

Bestimmung der Exposition der Insekten gegenüber den Bt-Proteinen

Mit Hilfe der Nachweismethode ELISA wird die Menge der in den gefangenen Insekten nachweisbaren Bt-Proteine gemessen. Damit lässt sich abschätzen, in welchem Maße die Tiere damit in Berührung kommen. Die Messungen werden für diejenigen Arten durchgeführt, die am Freisetzungsstandort in hoher Dichte vorkommen. Zusätzlich sind mit ausgewählten Arten kontrollierte Gewächshausexperimente geplant, in denen derer Abbau beziehungsweise die Ausscheidung der Proteine in den Arthropoden untersucht werden sollen.

Bestimmung der Toxizität und Bioverfügbarkeit der Bt-Proteine

Die chemische Struktur und der Zustand der Bt-Proteine werden mit markierten Antikörpern analysiert.

Extrakte von Insekten, die nachweislich Bt-Protein enthalten, werden auf ein künstliches Nährmedium gegeben und dieses dann an Raupen des Maiszünslers verfüttert. Bioaktivität und Verfügbarkeit der Bt-Proteine lassen sich über sichtbare Beeinträchtigungen bei der Raupenentwicklung abschätzen.

Ergebnisse

Bestimmung der Dichte und Diversität von pflanzenfressenden und räuberischen Insekten

Die Zusammensetzung der Artengemeinschaft auf dem Versuchsfeld war vergleichbar mit der auf der Freisetzungsfläche des vorhergehenden Projektes. Die Anteile einzelner Arten an der Gesamtgemeinschaft unterschieden sich jedoch.

Auf den Klebetafeln wurden 740 Zikaden, mit dem Kescher 1071 Zikaden gefangen und auf Art und Geschlecht bestimmt. Die vorherrschende Art zu Beginn der Vegetationsperiode war die Wiesenspornzikade (Javesella pellucida). Im Laufe der Vegetationsperiode gab es eine Verschiebung hin zur Maisblattzikade (Zyginidia scutellaris).

Bei den Wanzen zeigte sich wiederum die Weichwanze Trigonotylus caelestialium als dominierende Art der Wanzengemeinschaft.

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