25.02.2003

Forschung Projekte

Untersuchungen zur Auskreuzung beim großflächigen Anbau von unterschiedlichem herbizidresistenten Raps

(1999 – 2002) Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft (BBA) (seit 2008 Julius Kühn-Institut (JKI)), Institut für Pflanzenvirologie, Mikrobiologie und biologische Sicherheit; Braunschweig

Thema

Unter landwirtschaftlichen Anbaubedingungen sollten Häufigkeit und Folgen von Auskreuzungen aus herbizidresistentem Raps untersucht werden. Im einzelnen wurden folgende Fragen bearbeitet:

• Wie häufig sind Kreuzungen zwischen unterschiedlichen Rapssorten beim Anbau auf benachbarten Feldern?
• Mit welcher Frequenz entstehen durch Auskreuzungen doppelt resistente Rapspflanzen, wenn zwei transgene Rapssorten mit verschiedenen Herbizidresistenzen nebeneinander angebaut werden? Wie häufig tritt einfach bzw. doppelt herbizidresistenter Ausfallraps (Unkrautraps) auf? Wie ist dieser zu bekämpfen?
• Bleiben die Resistenzgene auch in doppelt herbizidresistenten Rapspflanzen stabil oder geht die Resistenz verloren?

Zusammenfassung

Einkreuzung. Mit zunehmender Entfernung nahm die Einkreuzung der Transgene in allen Richtungen unabhängig von der Windrichtung stark ab und liegt in 50 m Entfernung im Mittel unter 0,1 Prozent.

Ausfallraps. Doppelt herbizidresistenter Ausfallraps trat fast ausschließlich in direkter Nachbarschaft der beiden transgenen Linien auf.

Stabilität der Resistenzgene. Bei keiner der Kreuzungen aus verschiedenen transgenen Rapslinien sowie mit konventionellen Sorten wurde eine Inaktivierung der Resistenzgene gefunden.

Versuchsbeschreibung

In den Versuch einbezogen waren zwei transgene Rapslinien mit Resistenzen gegen unterschiedliche Herbizide:

• gegen Herbizide mit dem Wirkstoff Glufosinat (LibertyLink)
• und gegen Herbizide mit dem Wirkstoff Glyphosat (RoundupReady).

Beide transgene Rapslinien wurden auf je zwei Parzellen von je einem halben Hektar ausgepflanzt.

Die Parzellen waren von einer Mantelsaat mit nicht-transgenem Winterraps umgeben (acht Hektar).

Zwischen den Parzellen mit den transgenen Rapslinien und der Mantelsaat lagen Freiflächen. Der Abstand zwischen Parzellen und der Mantelsaat betrug 0,5 Meter (oben) und zehn Meter (unten).

Einkreuzung

Auskreuzungen von transgenen auf konventionelle Pflanzen wurden über das Merkmal Herbizidresistenz identifiziert. Für den Herbizidwirkstoff Glyphosat wurde dazu ein Herbizid-Keimungstest entwickelt; für Glufosinat existierte ein solcher Test bereits.

Von den transgenen Pflanzen und aus der Mantelsaat wurden bei der Ernte in unterschiedlichen Entfernungen Samenproben entnommen. Mögliche Einkreuzungen in benachbart angebaute transgene oder nicht-transgene Rapspflanzen wurden mittels Keimungstest und durch anschließende PCR-Analyse der resistenten Keimlinge bestimmt.

Ausfallraps

Um herauszufinden, in welchem Umfang der nach der Ernte aufkeimende Ausfallraps gegen eines oder beide Herbizide resistent war, wurden die betreffenden Pflanzen mit dem jeweiligen Komplementärherbizid Glufosinat bzw. Glyphosat gespritzt. Einfach resistenter Raps war aufgrund von Einkreuzungen in der Mantelsaat zu erwarten, doppelt herbizidresistenter in den transgenen Parzellen.

Überlebende Pflanzen wurden mit PCR darauf untersucht, ob sie tatsächlich die Resistenzgene besaßen.

Stabilität der Resistenzgene

Durch manuelle Kreuzungen wurden transgene Rapspflanzen mit einer doppelten Herbizidresistenz erzeugt. Als Kontrolle diente einfach resistenter Raps.

Um die Stabilität der Genexpression im Verlauf der Pflanzenentwicklung zu untersuchen, wurden beide Rapslinien im Gewächshaus bei verschiedenen Temperaturen (22 °C bzw. 37 °C) angezogen. In verschiedenen Stadien der Pflanzenentwicklung wurden Blattproben entnommen. Mittels ELISA wurde überprüft, ob eine Expression der Resistenzgene vorliegt.

Ergebnisse

Einkreuzung

Mit zunehmender Entfernung nahm die Einkreuzung der Transgene in alle Richtungen stark ab. In 50 Meter Entfernung von den transgenen Pflanzen lag die Einkreuzungshäufigkeit unabhängig von der Windrichtung im Mittel unter 0,1 Prozent.

Durch eine zehn Meter breite Freifläche zwischen den unterschiedlichen Rapsflächen wurde die Einkreuzung in die Mantelsaat insbesondere am inneren Feldrand deutlich reduziert.

Ausfallraps

Ausfallraps trat nach der Ernte im praxisüblichen Umfang auf.

Doppelt herbizidresistenter Ausfallraps war fast ausschließlich in direkter Nachbarschaft der beiden transgenen Linien zu finden. Durch nicht-wendende Bodenbearbeitung wurde doppelresistenter Ausfallraps vernichtet.

Stabilität der Resistenzgene

Bei allen getesteten transgenen Linien wurde auch bei der höheren Temperatur keine Inaktivierung der Expression des jeweiligen Resistenzgens beobachtet. Das traf auch auf Pflanzen zu, die durch Einkreuzung verschiedene Resistenzgene bzw. das gleiche Resistenzgen an verschiedenen Integrationsorten enthielten.