Rekombinante Bacillus thuringiensis Toxin Pflanzen in Land- und Forstwirtschaft

1998

23 S.

zahlr. Lit. Ang.

Unselbständiges Werk

200050848

Bacillus thuringiensis (B.t.) ist ein insektenpathogenes Bakterium, dessen Wirkungsweise hauptsächlich auf die Synthese von Delta-Endotoxinen zurückzuführen ist. Die von Proteasen aktivierten Toxine binden an spezifische Rezeptoren im Darmepithel. In Folge wird die Membran perforiert, die daraus resultierende Lähmung des Darms und Vergiftung der Hämolymphe führt zum Tod des Insekts. Verschiedene Endotoxine wirken spezifisch auf Arten der Ordnungen Schmetterlinge (Cry1, Cry2), Käfer (Cry3) und Zweiflügler (Cry4). Seit Jahrzehnten werden fermentativ erzeugte B.t. Präparate, bestehend aus Bakteriensporen und Toxinen, als Biopestizide eingesetzt. Vorteilhaft im Vergleich zu chemischen Pflanzenschutzmitteln sind die sehr spezifische Wirkungsweise sowie die geringe Persistenz im Ökosystem. Durch die Übertragung von einem B.t. Endotoxingen in das Genom einer Pflanze wird dieser die Fähigkeit verliehen, das Toxin selbst zu exprimieren. Die Pflanze ist somit resistent gegen Schädlinge. Der Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln kann dadurch reduziert werden. Doch sind mit dem Anbau transgener B.t. Kulturpflanzen auch nachteilige Effekte und Risiken verbunden. Kritisch zu beurteilen ist die Entwicklung von Resistenzen in Insektenpopulationen gegenüber B.t.. Durch den großflächigen Anbau von B.t. Pflanzen sind Schadinsekten einem kontinuierlichen Selektionsdruck ausgesetzt, somit wird die Resistenzentwicklung beschleunigt. Innerhalb kurzer Zeit können sich in Populationen resistente Genotypen durchsetzen. Die Schnelligkeit der Resistenzbildung hängt v.a. von folgenden Faktoren ab: Art des Resistenzmechanismus, Dominanzverhalten der Resistenz, Initialfrequenz der Resistenzallele, Genfluß in den Insektenpopulationen, Kreuzresistenz und Toxinexpression in der Pflanze. Wird der Anbau von transgenen B.t. Pflanzen nicht mit Maßnahmen zum Resistenzmanagement begleitet, so werden innerhalb weniger Insektengenerationen Resistenzerscheinungen auftreten. Resistenzbildung kann durch verschiedene Strategien, wie Anbau transgener und nicht transgener Pflanzen in räumlich verschiedenen Mustern, verzögert werden. Eine Folge von Resistenzbildung gegen B.t. ist der Verlust der Wirksamkeit von B.t. Präparaten. Dies würde speziell für den ökologischen Landbau, wo diese Präparate als einzig effiziente Biopestizide zugelassen sind, einen enormen Schaden bedeuten. Neben der Resistenzbildung müssen auch andere Risiken bei trnsgenen B.t. Pflanzen berücksichtigt werden. Dazu zählt eine mögliche gesteigerte Fitness transgener Pflanze im Freiland, die zu einer verstärkten Verbreitung in verschiedenen Habitaten führen würde. Weiters kann das Transgen durch geschlechtliche Vorgänge auf andere Pflanzenpopulationen derselben Art oder verwandter Arten übertragen werden (vertikaler Gentransfer). Da damit im Falle von B.t. auch ein Selektionsvorteil gegen Insektenfraß übertragen wird, sind Auswirkungen auf Polymorphismus und Artenvielfalt zu erwarten. Durch horizontalen Gentransfer besteht die Gefahr einer Übertragung der Transgene auf nicht verwandte Arten. Der Nachweis eines solchen horizontalen Gentransfers ist jedoch schwer zu führen, eventuelle Konseuenzen sind heute noch kaum abzuschätzen. Bekannt ist, daß der Anbau rekombinanter B.t. Pflanzen nicht nur Auswirkungen auf den Schädlingskomplex, sondern auch auf Nützlinge hat. Auswirkungen auf nützliche Antagonisten können direkt durch B.t. Vergiftung oder indirekt durch Nahrungsentzug erfolgen. Neben diesen ökologischen Risiken und Effektne gilt es auch, Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Sozio-Ökonomie abzuschätzen.