13.09.2011

Forschung Projekte

Auswirkungen von transgenem Weizen auf Pflanzen fressende Insekten und deren Gegenspieler

(2007 – 2011) Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, Zürich

Thema

Gentechnisch veränderter Weizen, in den ein Resistenzgen gegen Mehltau eingebracht wurde, könnte möglicherweise unerwünschte Einflüsse auf Nicht-Zielorganismen haben. Wichtige Nicht-Zielorganismen sind z. B. Pflanzen fressende Insekten (Herbivore). Diese haben wiederum Gegenspieler wie räuberische Insekten oder Schlupfwespen (Parasitoide), die ihre Eier in den Insektenlarven ablegen und so den Tod des Insektenwirtes bewirken. Zwischen Pflanzen, Herbivoren und ihren Gegenspielern besteht also ein Nahrungsnetz mit vielfältigen Wechselwirkungen.

In diesem Projekt wurde an ausgewählten Insektenarten untersucht, ob sich transgener Weizen auf das bestehende Nahrungsnetz auswirkt.

Versuchsbeschreibung

Testorganismen: In diesem Projekt wurden die Auswirkungen von transgenen Weizenlinien auf verschiedene Pflanzen fressende Insekten wie Blattläuse und deren Gegenspieler sowie Blattkäfer und Halmfliegen untersucht.

Die in Europa häufig auf Weizen vorkommenden Blattlausarten Metopolophium dirhodum, Rhopalosiphum padi und Sitobion avenae werden von Schlupfwespen, so genannten primären Parasitoiden, befallen, die ihre Eier in den Blattläusen ablegen. Daraus entwickeln sich Larven, die sich von den lebenden Blattläusen ernähren. Erst im letzten Larvenstadium, kurz vor der Verpuppung, fressen sie die lebenswichtigen Organe ihres Wirtes, der dann stirbt. Die Hülle verfestigt sich zu einer Mumie, in der sich die Larve verpuppt, aus der dann die fertige Schlupfwespe schlüpft. Die primären Parasitoide werden wiederum von sekundären Parasitoiden befallen.

Weitere Testorganismen waren das Rothalsige Getreidehähnchen (Oulema melanopus) und die Halmfliegen-Art Chlorops pumilions.

Versuchspflanzen: In den Jahren 2008 und 2009 wurden zwei gentechnisch veränderte Linien, deren isogene Ausgangssorten (Bobwhite SH 98 26 und Frisal) sowie eine konventionelle Sorte (Rubli) angebaut. Bobwhite wurde mit einem Allel eines Resistenzgens aus Weizen (Pm3b) transformiert. Dieses Allel vermittelt eine spezifische Resistenz gegen Mehltau. Die Sorte Frisal wurde mit zwei enzymbildenden, aus der Gerste stammenden Genen transformiert. Diese Enzyme, Chitinase und Glukanase, sollen durch Auflösung pilzlicher Hyphenwände eine unspezifische Pilzresistenz in den Weizenpflanzen bewirken.

Versuchsdurchführung: Der Anbau erfolgte im Freiland auf den Versuchsfeldern der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon (ART) in der Schweiz sowie in einem halboffenen Gewächshaus. Bei gutem Wetter öffnete sich automatisch dessen Dach und Seitenwände, während sich bei Wind- und Regenwetter und in der Nacht alles schloss. Im Gewächshaus wuchsen die Versuchspflanzen verteilt auf 40 Parzellen (80 x 60 x 80 cm), die in zwei Reihen angeordnet waren. In jeder Parzelle wurde ein Zylinder von 26 Zentimetern Durchmesser mit jeweils zehn Pflanzen einer der im Versuch eingesetzten Weizenlinien angelegt. Als Mantelsaat um den Zylinder wurde die jeweilige nicht-transgene Ausgangssorte bzw. die konventionelle Sorte angebaut. (Detaillierte Beschreibung des Gewächshauses siehe Romeis et al. (2007)).

Bewertung der Mehltau-Infektion: Bei den ersten Anzeichen einer natürlichen Mehltauinfektion wurde im Jahr 2008 jede Parzelle in sechs aufeinanderfolgenden Wochen je nach Befall in Kategorien (0 = kein Befall, 9 = starker Befall) eingeteilt. Im Jahr 2009 erfolgte eine dreiwöchige Bewertung.

Häufigkeit der Schädlinge und Beurteilung der verursachten Schäden: Von Mitte Mai bis zur Ernte wurden im Gewächshaus jede Woche, im Freiland alle zwei Wochen die Schädlinge gezählt. Die Blattlausmumien wurden gesammelt und bis zum Schlüpfen bei Raumtemperatur gelagert, um sie anschließend zu bestimmen. Außerdem wurden die Schäden, die durch geschlüpfte Larven entstanden waren, bewertet und die Weizenlinien je nach Befall in Kategorien eingeteilt.

Ergebnísse

Halboffenes Gewächshaus

Die Anzahl der Blattläuse und ihrer Gegenspieler variierte sowohl innerhalb der verschiedenen Weizenlinien als auch zwischen den Jahren. Eine der beiden transgenen Weizenlinien (Pm3b) zeigte sich gegenüber Mehltau resistenter als die andere. Diese wurde von den Blattläusen bevorzugt.

Die Zusammensetzung der Insektengemeinschaften war nicht einheitlich. Jedoch waren die Effekte zwischen gv- und nicht-gv- Weizen kleiner als die Effekte innerhalb der Sorten und der Jahre und sind damit aus ökologischer Sicht wohl als unbedeutend anzusehen.

Freiland

Im Feldversuch zeigten gv- und nicht-gv-Weizenlinien keine Unterschiede. Es waren weder Auswirkungen auf die Anzahl der Blattläuse noch auf die Anzahl von Getreidehähnchen und Halmfliegen festzustellen.