Auswirkungen von Bt-Mais mit drei Bt-Proteinen auf Regenwürmer

(2008 – 2011) Rheinische-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen, Institut für Biologie III (Pflanzenphysiologie)

Thema

In diesem Projekt wurden mögliche Auswirkungen von gentechnisch verändertem Bt-Mais (MON89034xMON88017) auf Regenwürmer untersucht. Dieser Mais produziert drei verschiedene Bt-Proteine und ist dadurch sowohl gegen den Maiszünsler als auch gegen den Maiswurzelbohrer resistent.

Regenwürmer stellen im Ökosystem Boden eine besonders wichtige Organismengruppe dar. Beim Anbau gentechnisch veränderter Nutzpflanzen könnten sie sowohl durch die Aufnahme von Pflanzenmaterial im Boden als auch über Wurzelausscheidungen mit Bt-Proteinen in Berührung kommen. Die Wirkung dieser Proteine auf Regenwürmer ist bislang kaum erforscht.

Folgende Fragestellungen wurden untersucht:

  • Sind Vorkommen und Dichte von Regenwürmern in Versuchsparzellen mit gentechnisch verändertem Mais geringer als in Parzellen mit konventionellem Mais?
  • Unterscheiden sich die konventionellen Sorten in dieser Hinsicht und wenn ja, wie stark?
  • Welche Menge an Bt-Proteinen nehmen Regenwürmer in Feldern mit gentechnisch verändertem Mais auf?
  • Wirkt sich die Aufnahme von Bt-Proteinen negativ auf die Entwicklung und Vitalität der Regenwürmer aus?

Zusammenfassung

Die Verteilung der Regenwürmer auf der Feldfläche war insgesamt sehr heterogen und die Regenwurmdichte gering. Es konnte kein Einfluss der Bt-Maissorte auf Regenwürmer festgestellt werden.

Mit dem ELISA-Test konnte nur eins der drei Bt-Proteine in den Regenwürmern nachgewiesen werden.

Ein Regenwurm-Fluchttest zeigte, dass Regenwürmer Bt-Protein-haltige Erde nicht meiden. Auch die Untermischung frischer oder getrockneter Maisblätter hatte keinen Effekt.

Versuchsbeschreibung

In einem Freilandversuch wurden die gentechnisch veränderte Sorte, ihre isogene Ausgangssorte sowie zwei weitere konventionelle Maissorten zum Vergleich angebaut. Auf diese Weise können potenzielle Bt-Effekte von Sorteneffekten unterschieden werden. Zusätzlich wurde die isogene Sorte auf einem Teil der Parzellen mit einem Insektizid behandelt, um den Einfluss konventioneller Bekämpfungsmaßnahmen miteinzubeziehen.

Vor der Aussaat und nach der Ernte wurd in jeder Parzelle auf einer Fläche von 0,45 x 0,45 cm, 20 cm tief, Erde ausgehoben…

…und nach Regenwürmern gesucht.

Gefundene Regenwürmer wurden gezählt und bestimmt.

Regenwurmfluchttest: Die eine Topfhälfte enthält unbehandelte Erde, die andere Hälfte wurde mit Bt-Protein versetzt. Nach 72 Stunden wird nachgesehen, ob die Regenwürmer die Bt-haltige Erde meiden.

Im Labor wurde ein „Regenwurm-Fluchttest“ durchgeführt: In die eine Hälfte des Topfes wurde unbehandelte Erde eingefüllt, in die andere Hälfte mit Bt-Protein versetzte Erde. Auf die Trennlinie wurden je zehn Regenwürmer gesetzt.

Bestimmung der Regenwurmdiversität und -dichte

Jeweils im Frühjahr vor der Maisaussaat und im Herbst nach der Ernte wurden Regenwürmer nach einem standardisierten Verfahren ausgetrieben und gezählt. Gefangene Regenwürmer wurden vermessen, taxonomisch bestimmt und drei ökologischen Lebensräumen - Streuschicht, oberer Mineralboden, tiefere Bodenschichten - zugeordnet.

Bestimmung der Exposition von Regenwürmern gegenüber den Bt-Proteinen

Mit Hilfe der Nachweismethode ELISA wurde die Menge der in den gefangenen Regenwürmern nachweisbaren Bt-Proteine gemessen. Damit lässt sich abschätzen, in welchem Maße die Tiere damit in Berührung kommen.

Laborversuche zu möglichen Effekten von Bt-Proteinen auf Regenwürmer

Regenwurmdauerversuch: In Langzeitversuchen wurden Regenwürmer unter kontrollierten Bedingungen (Gewächshaus bzw. Phytokammer) in Töpfen mit Bt-Mais gehalten bzw. mit Bt-Pflanzenmaterial gefüttert. Wachstum, Gewicht und Sterblichkeit der Tiere wurden untersucht. Ziel war es hier, über sehr lange Versuchszeiträume möglichst die gesamte Lebensspanne der Regenwürmer abzudecken.

Regenwurm-Fluchttest: Regenwürmer wurden in große Schalen gesetzt, in deren eine Hälfte unbehandelte Erde und in die andere Hälfte mit Bt-Protein versetzte Erde eingefüllt wurde. Die Bt-Proteine wurden einzeln und kombiniert beigemischt. Nach 72 Stunden wurde die Zahl der Würmer in jeder Hälfte ausgewertet.

Ergebnisse

Bestimmung der Regenwurmdiversität und -dichte

Erste Regenwurmproben wurden im Frühjahr 2008 vor der Aussaat auf ausgewählten Parzellen bzw. in verschiedenen Bereichen der Mantelsaat genommen, um vor Versuchsbeginn eine „Basislinie“ des vorhandenen Regenwurmbestandes zu erhalten. Es wurden insgesamt 350 Tiere (266 intakte Tiere, 84 Wurmfragmente) gefunden, im Mittel 13,46 Tiere (10,23 intakte Tiere, 3,23 Wurmfragmente) pro Probenahmefläche.

In jeder Feldsaison wurden vor der Aussaat und nach der Ernte Regenwurmproben genommen. Die Verteilung der Regenwürmer auf der Feldfläche war insgesamt sehr heterogen und die Regenwurmdichte gering. Deshalb wurden die Zeitpunkte Herbst 2008 bis Herbst 2010 aufsummiert und statistisch analysiert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass kein Einfluss der Bt-Maissorte auf Regenwürmer festgestellt werden konnte.

Bestimmung der Exposition von Regenwürmern gegenüber den Bt-Proteinen

Mit Hilfe der Nachweismethode ELISA wurde überprüft, ob sich die verschiedenen Bt-Proteine in Regenwürmern wiederfinden. Zwei der drei Bt-Proteine konnten nicht nachgewiesen werden.

Laborversuche zu möglichen Effekten von Bt-Proteinen auf Regenwürmer

Der Regenwurmdauerversuch wurde in zwei Ansätzen wiederholt. In beiden Wiederholungen konnten nie mehr als ein Viertel der eingesetzten Regenwürmer wiedergefangen werden. Da diese niedrige Wiederfangquote sich in allen Sorten gleichmäßig zeigte, wurde auf eine weitere statistische Auswertung verzichtet.

Der Regenwurm-Fluchttest wurde mit einer Stellvertreter-Art durchgeführt. Es war keine Vermeidungsreaktion nachweisbar. Die Regenwürmer fanden sich gleichmäßig verteilt in beiden Hälften der Gefäße wieder, sowohl bei Zugabe der einzelnen Bt-Proteine als auch bei Kombination mehrerer Bt-Proteine. Die Konzentrationen der Bt-Proteine waren einhundert- bis eintausendfach höher als die Bt-Proteingehalte in der Freisetzungsfläche. Auch die Untermischung frischer oder getrockneter Maisblätter hatte keinen Effekt.