24.11.2006

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Nicht-Zielorganismus Honigbiene

Bt-Mais für Bienen verträglich

Bienen sind als Bestäuber vieler Wild- und Kulturpflanzen von großer Bedeutung. Sie fliegen von Blüte zu Blüte, sammeln Nektar und Pollen und kümmern sich dabei nicht um Ackergrenzen. Wenn gentechnisch veränderter Bt-Mais angebaut wird, kommen Bienen über den Pollen mit dem Bt-Toxin in Berührung. Werden sie dadurch geschädigt? Schweizer Wissenschaftler haben in verschiedenen Versuchen die Verträglichkeit von Bt-Mais für Honigbienen untersucht.

Pollen ist reich an Proteinen und wird von den Bienen zur Aufzucht ihrer Larven und Jungbienen gesammelt. Mais ist zwar für Bienen nicht besonders attraktiv - die männlichen Blüten an der Spitze der Pflanzen bilden keinen Nektar - aber als Pollenlieferant spielt er durchaus eine Rolle.

Das von insektenresistenten Bt-Maispflanzen gebildete Bt-Toxin findet sich auch im Pollen. Bienen kommen also damit in Berührung. Um abschätzen zu können, welche mögliche Wirkung das Bt-Toxin auf Bienen haben könnte, ist die im Pollen gebildete Menge und die je spezifische Toxizität von Bedeutung, vor allem aber auch, in welchem Maße Bienen dem Toxin ausgesetzt sind. Wie viel Pollen wird überhaupt von Larven und erwachsenen Bienen aufgenommen?

Eine Schweizer Studie hat sich mit dieser Fragestellung beschäftigt und untersucht, wie viele Pollenkörner von einzelnen Honigbienenlarven während der gesamten Entwicklungsdauer aufgenommen und verwertet werden.

In drei Tunnelzelten von acht mal 14 Metern wurde nicht-transgener Mais gesät. Zur Maisblüte wurden in jedes dieser Zelte zwei Honigbienenvölker mit je etwa 1000 Bienen und Königin gestellt. Die Bienen wurden mit einem proteinfreien Futterteig aus Saccharose und Honig sowie mit Wasser versorgt. In den Waben gab es keine Pollenvorräte, so dass die Larven nur mit Maispollen gefüttert werden konnten. Da die Larven ihren Darm während der gesamten Wachstumsphase nicht leeren, konnte die gesamte aufgenommene Pollenmenge analysiert werden.

Zwischen 26 und 35 Larven von fünf Völkern, die Bruterfolg hatten, wurden gewogen und seziert, die Pollen im Darm ausgezählt. Es wurden zwischen 1720 und 2310 Pollenkörner im Darm der einzelnen Honigbienenlarven gefunden, davon etwa 75 Prozent vollkommen verdaut. Legt man das Frisch-Gewicht von Maispollenkörnern zugrunde entspricht dies 1,5 bis zwei Milligramm Pollen.

Diese Menge wurde nun in Beziehung gesetzt zum Gesamtprotein, das eine Larve während ihrer Entwicklung braucht. Die Autoren errechneten, dass der aus Pollenkörnern stammende Proteinanteil nur etwa 2,5 Prozent des Gesamtproteinbedarfs ausmacht. Den weitaus größeren Teil des Proteins bekommen die Larven über den Futtersaft. Daraus ziehen die Autoren der Studie den Schluss, dass die Exposition der Honigbienenlarven gegenüber dem Bt-Toxin bisher überschätzt wurde. Die Studie soll eine Grundlage liefern für realistischere Toxinmengen in Fütterungsversuchen.

Zeigt Bt-Toxin Wirkungen auf die Futtersaftdrüse?

In einem weiteren Experiment wurden mögliche Auswirkungen des Bt-Toxins auf die Entwicklung der Futtersaftdrüse untersucht. Die Arbeiterinnen füttern die Larven mit proteinreichem Futtersaft, den ihre Futtersaftdrüsen produzieren. Diese sind also von großer Bedeutung für die Entwicklung der Nachkommen.

In diesem Versuch wurden kleine Bienenvölker mit Brut und Königin sowie etwa 250 Arbeiterinnen in Klimakammern gehalten. Die Bienenvölker wurden mit Maispollen und Zuckerlösung in fünf verschiedenen Varianten gefüttert. Maispollen der transgenen Maissorte Mon810 sowie zur Kontrolle Pollen der nicht-transgenen isogenen Linie wurden jeweils mit Zuckerlösung ohne Zusatz angeboten. Da Mon810 nur wenig Bt-Toxin im Pollen enthält, bekamen die Bienen auch reines Bt-Toxin (0,0014%) in Zuckerlösung in Kombination mit nicht-transgenem Maispollen. Und schließlich gab es zwei Behandlungen mit einem Sojabohnen Trypsin Inhibitor(SBTI) in Zuckerlösung in verschiedenen Konzentrationen (0,1 und 1%). Von SBTI ist bekannt, dass er negative Wirkungen auf Bienen hat. Durch Trypsin-Inhibitoren wie SBTI werden bestimmte Enzyme im Verdauungstrakt von Insekten gehemmt und die Verdauungstätigkeit dadurch herabgesetzt.

Für jede der verschiedenen Behandlungen und jeweils zwei Wiederholungen wurden zusätzlich 50 frisch geschlüpfte Arbeiterinnen zu jedem Bienenvolk hinzugefügt.

Weder der Bt-Pollen noch das Bt-Toxin zeigten nach zehn Tagen – nach etwa zehn Tagen sind die Futtersaftdrüsen maximal entwickelt – irgendwelche Auswirkungen auf die Futtersaftdrüse oder das Überleben der Bienen. Die Behandlung mit SBTI verminderte dagegen das mittlere Gewicht und den mittleren Durchmesser der Futtersaftdrüsen. Bei der hohen Konzentration war die Menge der aufgenommenen Zuckerlösung vermindert und dadurch die Brutaufzucht gehemmt.

Es wurde zusätzlich versucht, Bt-Toxin in den Futtersaftdrüsen mit molekularen Methoden nachzuweisen. Bei den mit Bt-Pollen gefütterten Bienen konnte das Bt-Toxin nicht nachgewiesen werden, bei den mit Bt-Zuckerlösung gefütterten Bienen wurden geringe Mengen nachgewiesen, etwa ein Tausendstel der Konzentration, die den Bienen verfüttert wurde.

Gemeinschaft der Mikroorganismen - ein Indikator für die Bienengesundheit?

In einem dritten Versuch haben die Autoren den Einfluss von Bt-Toxin Cry1Ab auf die Gemeinschaft der Mikroorganismen im Bienendarm untersucht. Die bakterielle Gemeinschaft im Nahrungstrakt der Bienen könnte ein wichtiger Indikator für den Gesundheitszustand der Bienen sein.

Die Bienen wurden im Labor mit Zuckerlösung und Pollen von transgenem Mais Mon810 bzw. einer isogenen Linie gefüttert. Ergänzend wurde das Bt-Toxin und in einer weiteren Variante wiederum Soja Trypsin Inhibitor (SBTI) in zwei Konzentrationen direkt der Zuckerlösung zugesetzt. Zum Vergleich wurden frei fliegende Bienen von zwei Standorten in der Schweiz untersucht.

Um die gesamte bakterielle Gemeinschaft erfassen zu können, wurde eine Methode verwendet, die auf DNA-Ebene die Gemeinschaft als Ganzes untersucht und daher auch nicht-kultivierbare Bakterien einschließt. Dazu wurde die DNA der Bienendärme isoliert. Fragmente spezifischer bakterieller Gene (16S rRNA-Gene) wurden mittels PCR vervielfältigt. Die Analyse der Fragmente gibt Hinweise auf Diversität und Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaft. Unterschiede lassen sich anhand von Unterschieden im Auftreten der Fragmente zeigen.

Die Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaften im Bienendarm erwies sich bei allen untersuchten Bienen als sehr ähnlich. So gab es auch kaum Unterschiede zwischen den freien Bienen und den Labor-Bienen. Aus anderen Untersuchungen ist bekannt, dass die bakteriellen Gemeinschaften in Bienendärmen eine relativ geringe Diversität aufweisen.

Weder Bt-Pollen noch hohe Konzentrationen des Bt-Proteins beeinflussten die mikrobiellen Gemeinschaften im Bienendarm signifikant.

Einzig die hohe Konzentration SBTI reduzierte signifikant die Anzahl der Fragmente im Darm, eine Konzentration, bei der auch die Sterblichkeit der Bienen anstieg.

Die Autoren schließen daraus, dass die bakteriellen Gemeinschaften sich nicht als Indikator für den Einfluss von Bt-Toxin auf die Bienengesundheit eignen.