29.04.2011

Forschung Projekte

Welchen Einfluss hat gentechnisch veränderter Weizen auf nützliche Bodenbewohner?

(2007 – 2011) Institut für Ökologie und Evolution, Universität Bern

Thema

Gentechnisch veränderter (gv-)Weizen, in den ein Resistenzgen gegen Weizenmehltau eingebracht wurde, könnte möglicherweise schädliche Einflüsse auf Nicht-Zielorganismen haben. Wichtige im Boden lebende Nicht-Zielorganismen sind z. B. Würmer oder Larven von Fluginsekten, denn sie fressen abgestorbenes Pflanzenmaterial. In diesem Projekt wurde daher untersucht, wie sich transgenes Weizenblattmaterial auf diese Bodenorganismen auswirkt. Dazu wurden Fütterungsversuche mit gentechnisch verändertem Weizen, der isogenen Ausgangssorte sowie verschiedenen konventionellen Weizenlinien durchgeführt. Dabei wurden das Vermehrungsverhalten, die Sterblichkeit und die Entwicklung der Bodenbewohner untersucht.

Versuchsbeschreibung

Als Testorganismen dienten Ringelwürmer (Enchytraeus Albidus) und zwei Fliegenarten (Drosophila melanogaster und Megaselia scalaris).

Verwendetes Futter

Ausgangssorte für das gentechnisch veränderte Futter war eine mehltauempfindliche Weizensorte (Bobwhite SH 98 26). Sie wurde mit einem Allel eines Resistenzgens aus Weizen (Pm3b) transformiert. Dieses Allel vermittelt eine spezifische Resistenz gegen Mehltau. Außerdem wurden aus der Weizensorte Frisal transgene Linien erstellt, die zwei enzymbildende, aus der Gerste stammende Gene enthielten. Diese Enzyme, Chitinase und Glukanase, sollen durch Auflösung der pilzlichen Hyphenwände eine unspezifische Pilzresistenz in den Weizenpflanzen bewirken. Um die Einflüsse eines natürlichen Sortenspektrums zu erfassen, wurden auch fünf konventionelle Linien in den Versuchsplan aufgenommen. Für den Fütterungsversuch mit Ringelwürmern wurde Material aus einem Freilandversuch der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon (ART) in der Schweiz verwendet, das Futter für die Fliegen und deren Larven wurde in Klimakammern des Instituts angebaut.

Fütterungsversuch mit Ringelwürmern

Ein Fütterungszyklus dauerte sechs Wochen. Vor Beginn einer Runde wurde pro Weizenvariante ein Plastikbehälter mit zwanzig Gramm Erde sowie mit Wasser gefüllt. Das Futter bestand aus pulverisierten Blättern einer Weizensorte (67 Prozent) und Vollkornhaferflocken aus biologischem Anbau (33 Prozent), die mit mit Wasser verrührt wurden. Zum Start wurden dann zehn erwachsene Ringelwürmer sowie eine für drei Tage ausreichende Futtermenge in jeden Behälter gegeben. Nach drei Wochen war der erste Teil des Versuchs beendet und die lebenden erwachsenen Tiere wurden gezählt und anschließend entfernt. Während weiterer drei Wochen wurden die sich entwickelnden Jungtiere gefüttert und anschließend gezählt. Dieser Zyklus wurde zehnmal wiederholt. Während der gesamten Versuchsdauer wurde alle drei Tage übrig gebliebenes Futter entfernt und neues hinzugefügt, um Pilzbildung vorzubeugen.

Fütterungsversuch mit Fliegen und deren Larven

Die Fütterungsversuche wurden unter kontrollierten Bedingungen in Klimakammern durchgeführt. Das Futter bestand aus Blättern je einer der im Versuch eingesetzten Weizensorten, die zusammen mit einer Fertignahrung für Fliegen pulversisiert wurden. Diese Mischung wurde mit Wasser zu einem Nährmedium verrührt. Ein Männchen und ein Weibchen jeder Fliegenart wurden zur Paarung und anschließenden Eiablage für 48 Stunden in jeweils einen Glasbehälter mit Nährmedium gesetzt und danach wieder entfernt. Die Prüfung auf Brut erfolgte alle 24 Stunden. Nach Ablauf der Versuchszeit wurden die Nachkommen für zwei bis fünf Tage mit Fertignahrung für Fliegen gefüttert, bevor sie erneut zur Paarung eingesetzt wurden. Über vier Generationen hinweg wurden verschiedene Fitness-Parameter wie die Anzahl der Nachkommen, das Verhältnis von männlichen und weiblichen Tieren und die Entwicklungszeit der Nachkommen untersucht.

Ergebnisse

Fütterungsversuch mit Ringelwürmern

Nach drei Wochen überlebten im Mittel 85 Prozent der zu Beginn zugegebenen Würmer. Das nach ISO-Standard erforderliche Minimum von 80 Prozent wurde somit erfüllt. Nach weiteren drei Wochen wurden im Mittel 50 Jungtiere gefunden. Es zeigten sich keine signifikanten Auswirkungen auf die Überlebensrate der erwachsenen Tiere oder auf die Anzahl der Jungtiere bei Fütterung mit gv-Weizen, der das Pm3b-Allel enthielt. Futter mit einer unspezifischen Resistenz (aus Chitinase bzw. Glukanase) dagegen beeinflusste die Überlebensarte der erwachsenen Tiere. Diese Effekte lagen jedoch innerhalb der Sorteneffekte bei den konventionellen Pflanzen.

Fütterungsversuch mit Fliegenlarven

Es wurden für beide Fliegenarten je nach Futterzusammensetzung gelegentliche Unterschiede in der Entwicklungszeit bzw. in der Anzahl der Nachkommen festgestellt. Es konnte jedoch kein Einfluss des gentechnisch veränderten Futters auf die verschiedenen Fitness-Parameter ausgemacht werden.