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Versuche mit gentechnisch verändertem Weizen
Ein raffiniertes Konzept gegen
Weizenflugbrand
Die in Thulendorf (Mecklenburg-Vorpommern) und in Üplingen
(Sachsen-Anhalt) geplanten Freisetzungsversuche mit gentechnisch
verändertem Weizen beginnen 2009.
In den Versuchen soll ein neues Konzept gegen Weizenflugbrand,
eine Pilzkrankheit, erprobt werden. Wenn es unter realistischen
Feldbedingungen wirksam ist, könnte damit nicht nur der Einsatz
chemischer Pflanzenschutzmittel reduziert werden. Einen Nutzen
hätten vor allem Kleinbauern in Entwicklungsländern. Entwickelt
wurde der Weizen von einer Arbeitsgruppe um Christof Sautter an
der ETH Zürich. Ihr Ziel war es, ein in Maispflanzen vorkommendes
biologisches Prinzip zu nutzen, um damit die Widerstandsfähigkeit
von Weizen gegen Brandpilze, etwa Weizenflugbrand (Ustilago
tritici) oder Stinkbrand (Tilletia caries) zu erhöhen. Diese
Pflanzenparasiten befallen Getreide und verbreiten sich über die
Samen. Vor allem bei der Saatguterzeugung können sie Probleme
bereiten.
Weizenflugbrand: Ein geschickter Parasit
(Foto: BayerCropScience)
Weizenflugbrand: Feld mit infizierten Pflanzen.
In Europa
ist diese Pilzinfektion kein großes Problem. Weltweit
verursacht sie jedoch Ernteausfälle von 5 bis 10 Prozent. |
Der Weizenbrand durchläuft in jedem Jahr einen
Lebenszyklus.
Äußerlich sind befallene Pflanzen zunächst nicht zu erkennen.
Erst wenn sich die Ähren ausbilden, zeigt sich eine braunschwarze
Sporenmasse. Wind und Regen können die Sporen verbreiten. Ist
eine Pflanze damit infiziert, dringt der Pilz in das sich
entwickelnde Korn ein. Wird es in der nachfolgenden
Vegetationsperiode ausgesät, wächst der Pilz mit der
aufkeimenden Pflanze, bis er in den Ähren erneut ein
Brandsporenlager bildet. Zur Vorbeugung gegen Pilzkrankheiten wird
Weizen-Saatgut routinemäßig gebeizt. Eine solche Behandlung mit
chemischen Breitbandfungiziden ist im Ökologischen Landbau nicht
erlaubt. Doch auch hier gibt es Bekämpfungsmöglichkeiten, die
oft sehr aufwändig und nur gegen bestimmte Pilzkrankheiten
wirksam sind. |
In Europa spielen Brandpilze keine große Rolle, jedoch in
einigen Entwicklungsländern. Die Kleinbauern dort können nicht
jedes Jahr teures Saatgut kaufen, sondern verwenden einen Teil
ihrer Ernte für die Aussaat im kommenden Jahr. Befinden sich
brandinfizierte Körner darunter, tragen die Landwirte ungewollt
zu einer raschen Verbreitung der Pilzkrankheiten und einer
Anhäufung in den eigenen Beständen bei. Weltweit, so schätzt
das internationale Getreideforschungszentrum CIMMYT, verursachen
Brandpilze Ernteausfälle zwischen fünf und zehn Prozent.
Grundsätzlich ist eine Züchtung pilzresistenter Sorten möglich.
Doch sie ist sehr zeitaufwändig und setzt kreuzbare Arten voraus,
die geeignete Resistenzgene besitzen. Das ist jedoch nicht für
alle Brandpilze der Fall.
Einen anderen Weg ging die Züricher Gruppe. Ihr Ansatz bestand
darin, einen aus Mais bekannten natürlichen Schutzmechanismus mit
gentechnischen Verfahren auf Weizen zu übertragen. Dessen Wirkung
beruht auf einem speziellen Virusprotein. Es wird von einem Virus
gebildet, das in Maisbeulen-Brandpilzen lebt. Mit dem Protein
"hilft" das Virus seinem Wirt, sich innerhalb einer
Maispflanze gegen die Konkurrenz anderer Brandpilze zu schützen -
und verhindert damit weitere Pilzinfektionen der Maispflanze. Die
Idee war, die Gene für das Virus-Abwehrprotein (KP4) auf Weizen
zu übertragen, damit es auch dort gegen eingedrungene Brandpilze
wirkt und so dessen Widerstandsfähigkeit verbessert. Der Vorteil:
Das KP4-Protein wirkt sehr spezifisch gegen bestimmte Brandpilze,
nicht jedoch gegen andere nützliche Pilze, die auf oder im
Wurzelbereich der Pflanze leben.
Freilandtest unter realistischen Bedingungen
Erste Tests im Gewächshaus zeigten, dass das Konzept
funktioniert und Pilzinfektionen abmildern kann. Bereits 1999
stellte Sautter bei den Schweizer Behörden den Antrag, den
entwickelten gv-Weizen auch unter Freilandbedingungen zu testen.
Es folgten jahrelange erbitterte Diskussionen, Proteste, Klagen
und am Ende die Genehmigung eines Kleinversuchs unter extremen
Auflagen: So wurden die einzelnen Kleinparzellen durch wetterfeste
Pollenschutzzelte abgedichtet und der Boden nach Ende des Versuchs
abgetragen und bei 120 Grad Celsius sterilisiert. Ganze acht
Quadratmeter waren mit dem gv-Weizen bepflanzt.
Nun soll ein ähnlicher Versuch in Thulendorf und Üplingen
wiederholt werden. Unter natürlichen Umweltbedingen soll das
Wachstums des Pilzes und das Widerstandsverhalten der
Weizenpflanzen beobachtet werden. Bei dem Kleinversuch 2004 in der
Schweiz war das nur eingeschränkt möglich. Der Versuchsaufbau
sieht verschiedene Parzellen mit jeweils fünf Varianten vor: zwei
gv-Weizenlinien, die das KP4-Protein bilden, den beiden isogenen
Vergleichslinien (ohne das KP4-Gen) und eine konventionelle
Weizensorte, die gegenüber Brandpilz-Infektionen weniger
anfällig ist. Bei allen fünf Weizenlinien wird jeweils
unbehandeltes Saatgut ausgebracht und solches, das mit
Weizenflugbrand infiziert wurde. Untersucht werden soll nicht nur
das Verhalten der verschiedenen Weizenlinien bei Befall mit
Brandpilzen, sondern auch, wie das in den gv-Weizenlinien
enthaltene KP4-Protein auf andere - pathogene wie nützliche -
Pilze wirkt. So leben etwa im Wurzelbereich der Weizenpflanzen
verschiedene Pilze, welche die Nährstoffversorgung der Pflanzen
verbessern. In erster Linie geht es um Erkenntnisse über die
Funktionsweise des neuen Resistenzkonzepts. Es ist nicht daran
gedacht, den bei den Versuchen verwendeten KP4-Weizen kommerziell
zu nutzen.
Innerhalb des Versuchsgeländes soll an jedem Standort
gv-Weizen auf einer Fläche von maximal 72 Quadratmetern
ausgebracht werden. Es ist vorgesehen, einen Schutzzaun gegen
größere Tiere und Nager zu errichten. Vor dem Auflaufen der
Weizenpflanzen und nach der Blüte wird das Versuchsfeld von einem
Netz gegen Vögel überspannt. Bis zum nächsten Weizenfeld ist
ein Mindestabstand von 50 Metern vorgesehen. Ein Auskreuzen von
Weizen ist unwahrscheinlich, da Weizen als Selbstbestäuber sich
innerhalb der Blüte durch eigenen Pollen befruchtet. Die
dreijährige Versuchsreihe beginnt 2009.
Weitere Informationen zum Versuch:
bioSicherheit: Weizen und Gerste
http://www.biosicherheit.de/de/getreide/
(Dort: Film über den pilzresistenten Weizen und die Versuche
in der Schweiz)
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