03.09.2003

Forschung Projekte

Methodenentwicklung für ein Monitoring transgener Pollen

(2001 – 2004) Technische Universität München, Lehrstuhl für Vegetationsökologie, Freising – Weihenstephan

Thema

In diesem Projekt wurden Methoden für ein Monitoring von transgenem Raps- und Maispollen entwickelt. Das Hauptziel bestand darin, die Ausbreitung von Pollen repräsentativ innerhalb des Agrarökosystems eines Landschaftsausschnitts mit technischen Pollensammlern zu erfassen.

Die Methoden zur Auswahl repräsentativer Montoring-Standorte und die Messmethoden zur Erfassung und Analyse der Pollen sollen für einen Routine-Einsatz geeignet und auf verschiedene Regionen Deutschlands übertragbar sein.

Zusammenfassung

Aus dem Projekt resultieren die folgenden Empfehlungen für ein bundesweites Monitoring:

  • Um repräsentative Daten zu erhalten, müssen für ein Untersuchungsgebiet von 16 mal 16 Kilometern mindestens 30 Sammlerstandorte angelegt werden. Die Standorte sollten durch eine geschichtete Zufallsstichprobe mit den Schichten Naturraum, Geländehöhe und Landnutzung (optional Pollendeposition lt. Ausbreitungsmodell) bestimmt werden. Außerdem sind vergleichbare Verhältnisse wie z.B. definierte Abstände zu anderen Landnutzungen (Wald, Siedlung etc.) einzuhalten.
  • Räumliche Daten zu den Anbauflächen der Kulturpflanzen sind eine wesentliche Voraussetzung für eine sinnvolle Berechnung der Pollenausbreitung.
  • Das Monitoring kann – mit Ausnahme der Gebirge – auf alle Regionen in der Bundesrepublik übertragen werden. Die entwickelten Methoden können – bis auf die PCR-Analyse – direkt für ein zukünftiges Monitoring eingesetzt werden.

Versuchsbeschreibung

Pollensammelgerät Sigma-2 mit montiertem Pollenmassenfilter

Um der Variabilität der Landschaft im Untersuchungsgebiet Rechnung zu tragen, wurden die Standorte entsprechend Naturraum, Höhenlage und Landnutzung aufgeteilt. Drei meteorologische Messstationen im Untersuchungsgebiet lieferten Wetterdaten für vergleichende Untersuchungen.

Pollen wurde auf einer Fläche von 16 mal 16 Kilometern gesammelt, auf der auch transgene Raps- und Maissorten angebaut wurden. Auf dieser Fläche wurden im Jahr 2003 an 50 Standorten je zwei Typen Pollensammler aufgestellt, zum einen der Sedimentationssammler (Sigma2) und zum anderen der Pollenmassenfilter (PMF).

Im April/Mai 2003 wurde die Verbreitung des Rapspollens untersucht, die des Maispollens im Juli 2003. Mit dem Sedimentationssammler wurde je eine Woche gesammelt, während der PMF über vier Wochen eingesetzt wurde.

Pollen wurde auf einer Fläche von 16 mal 16 Kilometern gesammelt, auf der auch transgene Raps- und Maissorten angebaut wurden. Auf dieser Fläche wurden im Jahr 2003 an 50 Standorten je zwei Typen Pollensammler aufgestellt, Sedimentationssammler (Sigma2) und Pollenmassenfilter (PMF).

Im April/Mai 2003 wurde die Verbreitung des Rapspollens untersucht, die des Maispollens im Juli 2003. Mit dem Sedimentationssammler wurde je eine Woche gesammelt, während der PMF über vier Wochen eingesetzt wurde.

Die Auswertung auf Ziel- und Nichtzielpollen (Raps- bzw. Maispollen waren Ziel) erfolgte qualitativ und quantitativ beim Sedimentationssammler durch halb-automatische Bildanalyse; bei den Proben des PMF lichtmikroskopisch. Der transgene Anteil der PMF-Proben sollte mittels PCR quantitativ ermittelt werden.

Ergebnisse

Aufgrund der unterschiedlichen Standortbedingungen gab es mit beiden Pollensammlern in beiden Versuchen eine große Bandbreite an Messwerten.

  • Für den Sedimentationssammler wird eine Messdauer von zwei Wochen empfohlen für Pollenmassenfilter vier Wochen.
  • Der Anteil der transgenen Pollen mittels PCR konnte nur vereinzelt bestimmt werden. Insbesondere die Aufbereitung der Proben muss hier noch verbessert werden.
  • Im Untersuchungsgebiet lagen einheitliche Wetterverhältnisse vor (sehr hohe Korrelation der Messwerte), so dass von einheitlichen Bedingungen für den Pollenflug ausgegangen werden konnte.
  • Zur Interpolation der Messwerte der Pollendeposition wurde ein GIS-basiertes Modell entwickelt und mit dem Partikel-Ausbreitungsmodell AUSTAL2000 verglichen. Beide Modelle konnten max. 37 Prozent der Varianz der Messwerte erklären.

Rapsversuch: Auf der untersuchten 256 km2 großen Fläche lagen ca. 350 Rapsfelder. Der Abstand der Pollensammler betrug zwischen einem und 1510 Meter zum nächsten Rapsfeld. Rapspollen wurde je nach Methode an 15 (Sigma2) bzw. 44 (PMF) der 50 Standorte gefunden. Durchschnittlich wurden 4300 Pollen pro Tag und Quadratmeter (Sigma2) bestimmt; der durchschnittliche Pollenfluss im Pollenmassenfilter (PMF) betrug 14000 Pollen pro Tag undQuadratmeter.

Maisversuch: Auf der Monitoringfläche (365 km2) lagen ca. 800 Maisfelder. Der Abstand der Pollensammler zum nächsten Maisfeld betrug zwischen 0 und 1190 Metern. Maispollen wurde je nach Methode an 26 (Sigma2) bzw. allen 49 auswertbaren (PMF) Standorten gefunden. Das bedeutet, dass Maispollen auch weiter als 500 Meter von einem Maisfeld entfernt gefunden wurde. Es wird vermutet, dass die Ausbreitung eventuell durch thermische Aufstiege begünstigt wird. Mit dem Sigma2 Sammler wurden durchschnittlich 5700 Pollen pro Tag und Quadratmeter gefunden; der durchschnittliche Pollenfluss beim PMF lag bei 25000 Pollen pro Tag und Quadratmeter.