20.01.2010

Forschung Live

Bt-Mais

Pollendiät für Schmetterlingsraupen

Januar 2010. Draußen herrschen Minus-Temperaturen, aber in einem Gewächshaus der RWTH Aachen ist der Winter nicht angekommen. Hier flattern in einem großen zeltartigen Netz jede Menge Schmetterlinge in wohltemperierter Umgebung. Mechthild Schuppener ist es gelungen, eine Zucht mit der Schmetterlingsart "Kleiner Fuchs" aufzubauen. Sie braucht kleine Schmetterlingslarven für Fütterungsstudien, die sie zurzeit im Labor durchführt. Sie möchte herausfinden, ob gentechnisch veränderter Bt-Mais sich schädlich auf Schmetterlinge auswirkt.

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Falter der Schmetterlings- art „Kleiner Fuchs“, die im Gewächshaus gezüchtet werden.

Mechthild Schuppener erntet Maispollen im Gewächshaus, der für die Fütterungsversuche mit Schmetterlingslarven benötigt wird.

Junge Larven fressen an einem Blatt, die Blattrippen bleiben stehen.

Das letzte Larvenstadium vor der Verpuppung wird in geschlossenen Käfigen gehalten.

Die Raupen hängen sich - hier an Küchenpapier - auf …

…um sich zu verpuppen

Fraßversuch: Eine kleine Schmetterlingsraupe im 3. Larvenstadium frisst an einem ausgestanzten Brennnessel-Blattstückchen, auf das Bt-Pollenlösung aufgebracht wurde.

Nach einem Tag wird geschaut, wie viel der Blätter von den Larven gefressen wurde.

In der Klimakammer werden die Larven des Versuches weiter groß gezogen und in ihrer weiteren Entwicklung beobachtet.

Im Sommer wurden in verschiedenen Entfernungen zum Versuchsfeld Pollenfallen aufgestellt. Daneben im Topf wachsen Brennnesselpflanzen. Die Brennnessel ist eine typische Wirtspflanze von Schmetterlingen

Pollenfalle, eine Petrischale, die mit Agarose gefüllt wird, damit der Pollen haften bleibt.

Unter dem Binokular wird der Pollen ausgezählt.

Auf den Brennnesselblättern sammelt sich der Pollen entlang der Blattrippen, die von den Schmetterlingsraupen nicht gefressen werden.

Aufgescheucht durch den Besuch schwirren etliche Falter im Zelt umher, einige verharren reglos, die älteren unter ihnen sehen schon etwas gerupft aus, der Farbglanz hat deutlich nachgelassen. Zwei Falter haben sich auf mit Honiglösung getränktem Küchenkrepp niedergelassen und nehmen mit ihren Saugrüsseln Nahrung auf. An den Blättern der Brennnesselpflanzen fressen hunderte kleine frisch geschlüpfte Larven. „Die älteren Larven, die schon im letzten Larvenstadium sind, die muss ich in geschlossenen Käfigen halten, da sie sich zu schnell fortbewegen und sonst nicht zu kontrollieren sind“, erklärt Mechthild Schuppener das Fehlen größerer Raupen. Sie deutet auf einen der Falter, der sich offenbar anschickt, ein Eigelege an der Unterseite eines Blattes abzulegen. Mechthild Schuppener ist sichtlich stolz, dass ihr die Zucht der Schmetterlinge gelungen ist. Musste sie hierfür doch zunächst die Handhabung der Tiere lernen, ihre speziellen Bedürfnisse herausfinden und ausprobieren, wie sie unter künstlichen Bedingungen zu halten sind.

Die Larven, die sie für die Versuche braucht, werden in Petrischalen bzw. größeren Plastikdosen in einem Klimaschrank gehalten. 25 Grad haben sich in Voruntersuchungen als optimale Temperatur erwiesen sowie ein Tag-Nacht-Rhythmus von 16 zu acht Stunden. Um die Austrocknung der Tiere zu verhindern, wird zwischen Deckel und Schale ein mit Wasser besprühtes Stück Küchenpapier gelegt. Daran können sich die älteren Larven auch „aufhängen“, um sich zu verpuppen und später in einen Schmetterling zu verwandeln.

Ein-Tags-Diät

Im Labor wird heute mit kleinen Schmetterlingsraupen ein Fütterungsversuch begonnen. Er soll Aufschluss darüber geben, in welchem Maße die Tiere bei Aufnahme von Bt-Maispollen auf ihren Nahrungspflanzen geschädigt werden. In Abhängigkeit von einer bestimmten Dosierung wird überprüft, ob die Larven sterben bzw. in ihrer Entwicklung beeinträchtigt sind. Der getestete Bt-Mais bildet ein Bt-Protein, dass die Larven des Maiszünslers, eines kleinen Schmetterlings, abtötet. Deshalb könnten auch andere Schmetterlinge gefährdet sein.

Die Versuchstiere befinden sich im dritten Larvenstadium (L3), d. h. sie haben sich bereits zweimal gehäutet und sind nun schon etwa einen Zentimeter lang. „Wenn sie noch kleiner sind, kann man sie schlecht handhaben“, Mechthild Schuppener schiebt eine Raupe, die sich eingerollt hat, in eine winzige Waagschale, denn um ihre weitere Entwicklung später verfolgen zu können, müssen die Tiere zu Beginn gewogen werden.

Aus Brennnesselblättern werden mit einem Korkbohrer einen Quadratzentimeter große Stücke ausgestanzt und je eins in eine Petrischale gelegt. Auf diese Blattstückchen wird dann eine Bt-Maispollenlösung in verschiedenen Konzentrationen aufgebracht. „Den Larven werden hundert bis maximal 2000 Pollenkörner pro Quadratzentimeter angeboten“, Mechthild Schuppener tröpfelt vorsichtig mit einer Pipette Pollenlösung auf ein Blattstück. „Mit der maximalen Konzentration soll eine extreme Pollenschüttung simuliert werden.“

Der Pollen für die Fraßversuche stammt von Maispflanzen, die im Gewächshaus angebaut wurden. Ein Teil der Larven bekommt zum Vergleich Pollen der Maissorte, aus der der getestete Bt-Mais hervorgegangen ist sowie einer weiteren konventionellen Sorte. Pro Sorte und Konzentration werden 15 bis 30 Tiere getestet.

Einen Tag lang werden die jungen Larven der Pollen-Diät ausgesetzt, in den meisten Fällen haben sie dann das Blattstück vollständig aufgefressen. Allerdings muss Mechthild Schuppener sehr gezielt den richtigen Zeitpunkt wählen. „Während der Häutung fressen die Larven nicht, solche Fraßpausen können bis zu einem Tag dauern, das muss ich bei der Durchführung der Versuche berücksichtigen.“ Danach werden die Tiere wieder „normal“ ernährt und in der Klimakammer in ihrer weiteren Entwicklung genau beobachtet. Wann häuten sie sich das nächste Mal, wie lang brauchen sie bis zur Verpuppung, wie viele Larven sterben? Nach etwa einer Woche, wenn sie im letzten fünften Larvenstadium vor der Verpuppung sind, werden die Tiere noch einmal gewogen. Sie bringen dann ein Vielfaches des Anfangsgewichtes auf die Waage.

Pollen zählen

Um herauszufinden, ob Bt-Mais so genannten Nicht-Ziel-Schmetterlingen schadet, reichen Laboruntersuchungen nicht aus. Im Freiland soll deshalb zusätzlich in Erfahrung gebracht werden, welchen Pollenmengen Schmetterlinge unter natürlichen Bedingungen ausgesetzt sind. Sie fressen zwar nicht direkt an Maispflanzen, können aber seinen Pollen aufnehmen, wenn der auf ihre Wirtspflanzen wie z.B. Brennnesseln geweht wurde.

Um den Pollenniederschlag zu messen, werden in drei aufeinanderfolgenden Jahren auf dem Maisversuchsfeld an jeder Feldseite Pollenfallen aufgestellt, sowohl unmittelbar am Feldrand als auch in Abständen von fünf, zehn, 15, 20 und dreißig Metern, an der Feldseite in Hauptwindrichtung bis maximal 58 Meter. Die Pollenfallen bestehen aus Petrischalen, die mit Agarose, einem Gel, befüllt sind, damit die Pollenkörner haften bleibt. Neben jede Pollenfalle wird ein Topf mit Brennnesselpflanzen gestellt.

Zur Zeit der Maisblüte, in einem sehr engen Zeitfenster von etwa fünf Tagen, werden die insgesamt 75 Fallen täglich ausgetauscht und von den Brennnesselpflanzen Blätter abgeschnitten, die haften gebliebenen Pollenkörner danach zeitnah unter dem Binokular ausgezählt. Insbesondere bei den Brennnesselblättern muss dies zügig geschehen, da die Blätter schnell trocknen und die Pollenkörner nicht fest auf der Blattoberfläche haften.

Die Zahlen aus den ersten beiden Versuchsjahren lassen schon erkennen, dass erwartungsgemäß die Pollenmenge mit der Entfernung zum Feld sehr rasch abnimmt und an den windabgewandten Seiten des Feldes um ein Vielfaches niedriger liegt als in Hauptwindrichtung. Die weitaus größte Pollenschüttung ist vormittags, während nachts nur sehr geringe Mengen in den Pollenfallen landen. Interessant ist, dass auf den Brennnesselblättern sehr viel weniger Pollenkörner hängenbleiben als in den Pollenfallen. Außerdem sammeln sie sich hauptsächlich entlang der Blattrippen, die von den Larven gemieden werden.