Auf die richtige Saatmischung kommt es an

Bt-resistente Schädlinge aus Baumwollfeldern verdrängen

02.06.2017 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

In ihrer Langzeitstudie untersuchten Forscher über 11 Jahre lang mehr als 66.000 rote Baumwollkapselwürmer. (Bildquelle: © Peng Wan)
In ihrer Langzeitstudie untersuchten Forscher über 11 Jahre lang mehr als 66.000 rote Baumwollkapselwürmer. (Bildquelle: © Peng Wan)

11 Jahren lang haben Wissenschaftler die Ausbreitung von Bt-resistenten roten Baumwollkapselwürmern im Yangtse-Delta mit Computeranimationen und Feldversuchen untersucht. Nun haben sie eine wirksame Strategie entwickelt, mit der die Verbreitung dieser Schädlinge nicht nur verzögert, sondern auch rückgängig gemacht werden kann.

Der rote Baumwollkapselwurm (Pectinophora gossypiella) hat ein hohes Schadpotential: Ohne Pflanzenschutzmaßnahmen kann das Insekt 80 Prozent der Baumwollernte zunichtemachen. Mit Pflanzenschutz immer noch bis zu 37 Prozent. Neben Insektiziden greifen Bauern weltweit auch immer häufiger auf Bt-Baumwolle zurück. Diese gentechnisch veränderten Baumwollpflanzen, die das Insektengift des Bodenbakteriums Bacillus thuringiensis enthalten, wachsen mittlerweile auf mehr als der Hälfte aller Baumwollanbauflächen weltweit.

Resistente Schädlinge auf dem Vormarsch

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Baumwollfeld im Flussdelta des Yangtses in China. Hier wird bereits Saatgut genutzt, das sowohl Bt-Baumwollsamen als auch konventionelle Baumwollsamen in einem bestimmten Verhältnis enthält. Ziel dieser Maßnahme ist es, die Ausbreitung resistenter Insekten zu verhindern.

Baumwollfeld im Flussdelta des Yangtses in China. Hier wird bereits Saatgut genutzt, das sowohl Bt-Baumwollsamen als auch konventionelle Baumwollsamen in einem bestimmten Verhältnis enthält. Ziel dieser Maßnahme ist es, die Ausbreitung resistenter Insekten zu verhindern.

Quelle: © Peng Wan

Im März 2010 wurde von ersten Bt-resistenten roten Baumwollkapselwürmern berichtet – inzwischen hat sich das Problem weltweit verbreitet. Immer mehr Baumwollkapselwürmer trotzen dem Bt-Gift der gentechnisch veränderten Baumwollpflanzen.

Die ursprüngliche Strategie, um die Verbreitung Bt-resistenter Schädlinge zu vermeiden, beruhte auf der Aussaat von konventionellen Pflanzen ohne Bt-Protein auf großen Bereichen am Rande oder in der Mitte eines Bt-Baumwollfeldes. Hier können sich ungehindert Schädlinge vermehren, die nicht Bt-resistent sind. Wenn diese sich dann mit Bt-resistenten Schädlingen in der Umgebung paaren, entsteht eine neue Generation nicht-resistenter Schädlinge. In Arizona, USA, konnte so die Ausbreitung von Bt-resistenten roten Baumwollkapselwürmern länger als ein Jahrzehnt lang verhindert werden. In Indien hingegen hatten sich viele Bauern nicht an diese Pflanzvorgaben gehalten. In der Folge breiteten sich resistente Schädlinge rasch aus.

Die neue Lösung: einfach zu handhabende Saatgutmischung aus Bt-Baumwolle und konventionellen Sorten

Wissenschaftler haben nun eine praktikablere Strategie entwickelt, mit der sich die Ausbreitung resistenter Insekten verhindern und sogar rückgängig machen lässt. Dazu wird Saatgut ausgebracht, das sowohl Bt-Baumwollsamen als auch konventionelle Baumwollsamen in einem bestimmten Verhältnis (75:25) enthält. Dadurch wachsen auf dem Feld gleichmäßig verteilt die unterschiedlichen Baumwollpflanzen. Auch hier fördert das die Paarung resistenter und nicht-resistenter Schädlinge und die Entstehung einer nicht-resistenten Folgegeneration – und dies sogar effektiver. Dieser Prozess verlangsamt die Resistenzentwicklung oder kehrt sie, wie im vorgestellten Fall, sogar um.

Die Saatgutherstellung: Hybridisierung von Bt-Baumwolle mit konventionellen Sorten

Aus einer ersten Kreuzung zwischen Bt-Baumwolle und konventionellen Sorten entstehen zunächst Hybriden der ersten Generation, die im Anschluss untereinander vermehrt und ausgepflanzt werden. Der Schlüssel zum Erfolg: Die Hybriden der zweiten Generation setzen sich aus 75 Prozent Bt-Pflanzen und 25 Prozent konventioneller Baumwollpflanzen zusammen.

Da sich Baumwolle selbstbefruchten kann, muss die erste Generation der Hybride durch eine zeitaufwendige und teure Fremd-Befruchtung von Hand erzeugt werden. Hybride der zweiten Generation und alle weiteren Generationen entstehen dann wieder durch Selbstbefruchtung der Pflanzen. Die Vorteile des Hybrid-Mixes der zweiten Generationen bleiben also auf unbestimmte Zeit erhalten.

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In den USA kommen beim Mais auch Saatmischungen zum Einsatz, um eine Resistenzentwicklung der Schädlinge zu verhindern oder zumindest zu verzögern.

In den USA kommen beim Mais auch Saatmischungen zum Einsatz, um eine Resistenzentwicklung der Schädlinge zu verhindern oder zumindest zu verzögern.

Quelle: © iStock.com/pkripper503

Auch kurzfristige Vorteile für die Bauern

Die aktuelle, innovative Strategie halten die Forscher für besonders erfolgversprechend, da sie den Bauern auch kurzfristige Vorteile verspricht: Das hybride Saatgut der zweiten Generation ist relativ kostengünstig, die Hybridpflanzen sehr ertragreich. Außerdem sinkt der Aufwand der Bauern für den Pflanzenschutz beträchtlich. Zudem funktioniert die Methode: Die Forscher berichten von einer 96 prozentigen Schädlingsbekämpfung und 69 Prozent weniger Insektiziden im Yangtse-Delta in China.

USA: Keine Kreuzungen und zu wenige Bt-freie Pflanzen

Auch in den USA wurden bereits Saatmischungen von Bt-Mais und konventionellem Mais auf den Feldern ausgebracht, um eine Resistenzentwicklung der Schädlinge zu verhindern oder zumindest zu verzögern. „Ihr Effekt wurde aber nie großflächig untersucht“, schreiben die Wissenschaftler in ihrer aktuellen Publikation. Die US-Saatmischungen basieren außerdem nicht auf Kreuzungen der Maispflanzen und enthalten nur 5 Prozent konventionelle Pflanzen. Das könnte eventuell nicht ausreichend sein, so die Forscher.

Für Kleinbauern in Entwicklungsländern wie China und Indien ist die neue Hybridmethode sehr gut geeignet, denn hier stehen kaum Flächen für den separaten Anbau von konventionellem Saatgut zur Verfügung. Günstiges Saatgut, höhere Erträge und ein geringerer Pestizidverbrauch überzeugten Millionen Kleinbauern um den Yangtse. Ob sich die Strategie auch bei Großbauern in den USA bewährt, bleibt abzuwarten.

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