16.08.2011

Meldung

Resistenzbildung bei Maiszünsler und Maiswurzelbohrer

Bt-Pflanzen: Gutes Resistenzmanagement - keine resistenten Schädlinge

Zum Erstaunen vieler Praktiker funktioniert das Bt-Konzept auch 15 Jahre nach der Markteinführung noch immer: Bisher gibt es kaum resistente Schädlinge. Das bisher praktizierte Resistenzmanagement hat sich als erfolgreich erwiesen. Resistente Schädlinge treten nur dort auf, wo es nicht konsequent praktiziert wird, so das Ergebnis einer aktuellen Studie amerikanische Ökologen. Allerdings: Anders als bei Schmetterlingsraupen wie dem Maiszünsler deutet einiges darauf hin, dass der Maiswurzelbohrer, ein Käfer, sich weit schneller als erwartet an den gegen ihn zielenden Bt-Wirkstoff angepasst haben könnte.

Maiszünsler (Ostrinia nubilasis): Im Feld bisher keine resistenten Schädlinge gefunden, wenn Resistenzmanagement eingehalten wird.

Maiswurzelbohrer (Diabrotica vigirfera): Erste resistente Schädlinge gefunden?

Dr. David Andow (Universität Minnesota, St. Paul) hat sich in mehreren Studien mit den ökologischen Auswirkungen gentechnisch veränderter Pflanzen beschäftigt.

Ausweg Bt-Pyramiden? In den USA und anderen Ländern sind inzwischen Bt-Pflanzen auf dem Markt, die mehrere verschiedene Varianten des Bt-Proteins bilden. Da die Schädlinge nun jedes Bt-Protein überwinden müssen, soll der Zeitraum bis zum Auftreten resistenter Schädlingspopulationen noch einmal erheblich ausgedehnt werden. Für Huang, Andow und Buschman sind solche „Pyramiden“ von Bt-Proteinen eine zusätzliche Maßnahme, jeoch kein Ersatz für die High dose/Refuge-Resistenzstrategie. Ähnlich die Insektenforscher von der Iowa-Universität: Zwar zeigen ihre Untersuchungen, dass es länger dauert, bis der Maiswurzelbohrer mehrere Bt-Protein-Varianten geknackt hat, dennoch sei es notwendig, das derzeitige Resistenzmangement zu verbessern.

Eigentlich ist es nur eine Frage der Zeit, bis die jeweiligen Schädlinge eine Resistenz gegen einen Wirkstoff entwickelt haben, mit dem sie bekämpft werden sollen. Das ist bei chemischen Pflanzenschutzmitteln nicht anders als beim Bt-Konzept, das vor allem bei Mais und Baumwolle angewandt wird. Die gentechnisch veränderten Pflanzen produzieren einen bakteriellen Wirkstoff (Bt-Protein), der je nach Variante spezifisch gegen bestimmte Schadinsekten – Schmetterlinge oder Käfer wirkt. Weltweit stehen gentechnisch veränderte Bt-Pflanzen in jedem Jahr auf einer Fläche von etwa 60 Millionen Hektar.

Dass es im Rahmen der genetischen Variationsbreits unter den jeweiligen Zielorganismen einzelne Tiere geben würde, die gegen „ihr“ Bt-Protein mehr oder weniger resistent sind, haben erfahrene Züchter und Agrarwissenschaftler nie bezweifelt. Während es für Gentechnik-Kritiker ein weiterer Grund ist, gentechnisch veränderte Bt-Pflanzen abzulehnen, suchen die Praktiker nach Möglichkeiten, den Resistenzbruch möglichst lange hinauszuzögern. Sie entwickelten ein Resistenzmanagement, das auf zwei Kernelementen basiert: Zum einen sollen die Pflanzen das Bt-Protein in einer Dosierung bilden, die ausreichend ist, um Tiere mit einer schwachen Resistenz abzutöten (high dose). Zum anderen sollen in der Nähe von Bt-Pflanzen Refugienflächen mit konventionellen Pflanzen angelegt werden (refuge), damit dort lebende Schädlinge sich mit resistenten Tieren aus den Bt-Feldern paaren können. Man geht davon aus, dass sich das Resistenz-Merkmal rezessiv vererbt, die Nachkommen daher nicht oder nur schwach resistent sind.

Diese High dose/Refuge-Strategie ist inzwischen weltweit anerkannt. „Wenn die wichtigsten Zielorganismen für Bt-Mais und Bt-Baumwolle in USA und Kanada und nach fünfzehn Jahren großflächigen Anbaus noch immer empfindlich reagieren, dann ist das ein Erfolg dieser High Dose/Refuge-Strategie“, so die Bilanz der amerikanischen Ökologen Fangneng Huang, David Andow und Lawrent Buschman. Sie werteten zahlreiche internationale wissenschaftliche Studien zur Bt-Resistenzbildung bei Schadinsekten aus veröffentlichten die Ergebnisse im Frühjahr in einer Fachzeitschrift.

Bisher sei das Auftreten Bt-resistenter Schädlingspopulationen unter Feldbedingungen nur in drei Fällen eindeutig dokumentiert: Bei einer Falterart (Heerwurm, Spodoptera frugiperda) gegen Bt-Mais in Puerto Rico, einem Eulenfalter (Busseola fusca) gegen Bt-Mais in Südafrika und beim Roten Baumwollkapselwurm (P.gossypiella) gegen Bt-Baumwolle in Indien. Überall habe es Mängel beim Resistenzmanagement gegeben. Es seien keine oder nicht ausreichend Refugienflächen angelegt und nicht überall Pflanzen mit hochdosiertem Bt-Gehalt angebaut worden. So wurde in Indien illegal vermehrtes Bt-Baumwollsaatgut ausgebracht, in dem die Mengen an Bt-Protein zu gering waren, um schwach resistente Schädlinge abzutöten.

Eine konsequente und lückenlose Umsetzung der High dose/Refuge-Strategie ist nach Ansicht von Huang, Andow und Buschman ein bewährtes Mittel, „um das Auftreten von Bt-resistenten Schädlingen im Feld nachhaltig hinauszuzögern“. Allerdings, räumen die Autoren ein, sei es in Entwicklungsländern, wo die Landwirte weniger gut ausgebildet und eine Überwachung lückenhaft ist, ungleich schwieriger, ein wirksames Resistenzmanagement zu etablieren.

Eine weitere aktuelle Studie weckt jedoch Zweifel, ob das Resistenzmanagement tatsächlich in allen Fällen so erfolgreich gewesen ist, wie es Huang, Andow und Buschman darstellen. Insektenforscher von der Iowa State University in Ames (USA) haben erstmals Maiswurzelbohrer gefunden, die unter Feldbedingungen eine Resistenz gegen das Bt-Protein entwickelt hatten. Während fast alle Bt-Pflanzen sich gegen Raupen von Faltern oder Schmetterlingen richten, ist der Maiswurzelbohrer ein Käfer, dessen Larven an der Maiswurzel fressen. In USA bilden viele Maissorten in ihren Wurzeln eine spezielle, auf diesen Schädling zielende Variante des Bt-Proteins.

Die Wissenschaftler haben in Iowa Bt-Maisfelder mit sichtbaren, auf Wurzelbohrerfraß zurückzuführenden Schäden untersucht und mit Feldern mit gesunden Maispflanzen verglichen. Im Labor wurden die im Boden der jeweiligen Felder gesammelten Wurzelbohrer näher untersucht: Käfer von den geschädigten Feldern waren signifikant widerstandsfähiger gegen das in den Maispflanzen gebildete Bt-Protein (Cry3Bb1). Die Schädlinge waren demnach so resistent, dass auf den Feldern trotz Bt-Mais nennenswerte Schäden auftraten.

Zur Erklärung gibt es bisher eher Hypothesen, keine eindeutigen Ursachen. Einiges deutet darauf hin, dass bei Maiswurzelbohrern die Resistenz gegen das Bt-Protein nicht rezessiv, sondern dominant vererbt wird. Damit wären Refugienflächen – anders als bei Faltern wie dem Maiszünsler – unwirksam. Möglich ist auch, dass im Wurzelbereich von Bt-Maispflanzen zu wenig Bt-Protein gebildet wird, um die weniger empfindliche Käferlarven abzutöten. Auch das Fehlen eines Fruchtwechsels könnte die Resistenzbildung fördern.

Damit das Bt-Konzept zur Bekämpfung des Maiswurzelbohrers seine Wirksamkeit nicht verliert, empfehlen die Wissenschaftler der Iowa-Universität, „ein besser angepasstes Resistenzmanagement zu entwickeln und sich beim Anbau von Bt-Mais stärker die Grundsätze des integrierten Pflanzenschutzes zu berücksichtigen“.