Auswirkungen von Bt-Mais mit drei Bt-Proteinen auf Nematoden
(2008 - 2011) Institut für Biodiversität-Netzwerk e.V. (ibn), RegensburgThema
In diesem Projekt sollen die Auswirkungen von gentechnisch verändertem Bt -Mais (MON89034xMON88017), der drei verschiedene Bt‑Proteine bildet, auf Nematoden (Fadenwürmer) untersucht werden.
Nematoden sind die arten- und individuenreichste Organismengruppe im Boden und kommen praktisch an allen Standorten vor. Durch die Ausbildung einer Vielzahl von Ernährungstypen besetzen sie Schlüsselstellen in Nahrungsnetzen und beeinflussen entscheidend den Nährstoffkreislauf im Boden. Deshalb eignen sie sich besonders gut als Bioindikatoren zur Bewertung von Bodenqualität.
Bt-Proteine gelangen über Wurzelausscheidungen, Pflanzenreste und Ausscheidungen von Pflanzenfressern in den Boden. Im Fall einer Anreicherung im Boden könnten im Boden lebende Organismen geschädigt werden. Es ist bekannt, dass bestimmte Klassen von Bt-Proteinen toxisch für Nematoden sind und ähnlich wie bei Insekten die Darmwand schädigen.
Folgende Fragestellungen werden untersucht:
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Verändert der Anbau von Bt-Mais die Struktur der Nematoden-Lebensgemeinschaften im Boden?
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Unterscheiden sich Nematoden mit unterschiedlicher Ernährungsweise hinsichtlich der Aufnahme von Bt-Proteinen?
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Führt die Aufnahme der Bt-Proteine aus dem hier untersuchten Bt-Mais bei dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans zu einer verringerten Fortpflanzung?
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.
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Struktur der Nematoden-Lebensgemeinschaften im Boden Die Wirkung von Bt-Proteinen auf die Struktur von Nematoden-Lebensgemeinschaften wird im Freiland und im Labor untersucht. Im ersten und zweiten Anbaujahr werden zu drei Zeitpunkten von jeder Parzelle des Versuchsfeldes mehrere Proben vom Wurzelboden gesammelt. Im zweiten Anbaujahr werden zusätzlich im Labor so genannte Mikrokosmen eingerichtet. Kleine Gefäße werden befüllt mit Boden vom Versuchsfeld und der damit assoziierten einheimischen Bodenfauna, die aus dem ersten Anbaujahr bekannt ist. Den Mikrokosmen werden reine Bt-Proteine oder Pflanzenmaterial von Bt-Mais in verschiedenen Mengen beigemischt. Als vergleichende Behandlung wird ein Insektizid in verschiedenen Konzentrationen beigemischt. Als Kontrolle dienen Mikrokosmen, denen Pflanzenmaterial der isogenen Maissorte beigemischt wurde und solche, die gar nicht behandelt wurden. Zu vier Zeitpunkten werden Bodenproben entnommen. Die aus den Freiland- und Laborproben isolierten Nematoden werden auf Gattungsniveau bestimmt. Anhand ihrer Mundhöhle werden die Gattungen in verschiedene Ernährungstypen eingeteilt und nach ihren Fortpflanzungsstrategien klassifiziert. |
Aufnahme von Bt-Proteinen bei Nematoden mit unterschiedlichen Ernährungsweisen
Nematoden mit verschiedener Ernährungsweise werden kurzzeitig in Kulturen mit fluoreszenzmarkierten Bt-Proteinen gehalten. Anschließend werden sie gewaschen, auf Objektträgern fixiert und unter dem Fluoreszenzmikroskop betrachtet. Diese Untersuchungen geben Aufschluss darüber, ob und in welchem Ausmaß Bt-Proteine in den Darm der Würmer aufgenommen werden und ob sie an die Darmwand binden können. Es werden verschiedene Kontrollen durchgeführt, z.B. Kulturen mit reinem Fluoreszenzfarbstoff.
Fütterungsversuche mit Caenorhabditis elegans
Nematoden der Art Caenorhabditis elegans werden verschiedenen Bt-Protein-haltigen Materialien ausgesetzt (reine Bt-Proteine, Pflanzenmaterial von Bt-Mais, Bodenproben von den Bt-Maisparzellen sowie transgene Bakterien, die Bt-Proteine produzieren). Als Kontrolle dient immer das entsprechende Medium ohne toxinhaltiges Material bzw. Boden- und Pflanzenmaterial von Versuchsparzellen mit der isogenen Maissorte.
Nach 96 Stunden werden Wachstum und Reproduktion der Würmer bestimmt. Bereits nach 24 Stunden wird ein Teil der Würmer entnommen, chemisch behandelt und eingefroren. An diesen Proben soll die Expression bestimmter Gene untersucht werden, von denen bekannt ist, dass sie auf bestimmte, gegen Nematoden wirksame, Cry-Proteine reagieren.
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