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Gentechnisch erzeugte Krankheits- und Schädlingsresistenz beim Apfel

Download hier: Gentechnisch erzeugte Krankheits- und Schädlingsresistenz beim Apfel ( pdf 350 Kb) B. Koller, C. Gessler, L. Bertschinger und M. Kellerhals

Zusammenfassung

Im Auftrag der BATS (Biosicherheitsforschung und Abschätzung von Technikfolgen des Schwerpunktprogrammes Biotechnologie) wurden Technikfolgen von transgenen Äpfeln untersucht. Der Themenkatalog beinhaltete die Erfassung der bisher publizierten Literatur auf diesem Gebiet sowie die Analyse ausgewählter Arbeiten. Danach wurde die Situation des Pflanzenschutzes im Schweizer Apfelanbau zusammengefasst, wobei dieser in "Integrierte Produktion” und "Biologischer Anbau” unterteilt wurde. Als nächstes wurden die in der traditionellen Züchtung verwendeten Krankheitsresistenzen beschrieben und diskutiert. Es folgten Analysen des toxischen Risikos, der ökologischen sowie der ökonomischen Auswirkungen. Schliesslich wurden die Informationen zu Fallszenarien verarbeitet.

Die bisher publizierte Literatur auf dem Gebiet transformierter Apfelpflanzen befasst sich in der Regel mit dem Gentransfer von Marker- und Selektions-Genen sowie der Regeneration der transformierten Gewebe zu ganzen Pflanzen. Zwei Arbeiten, in welchen noch weitere Gene transferiert wurden, werden weiterführend diskutiert. In der ersten Arbeit wurden Äpfel mit dem Gen für ein Protein (Attacin E) transformiert, welches die Zellwand vieler pflanzenpathogener Bakterien lysiert. Attacin-transgene Bäume hatten in Resistenztests eine erhöhte Resistenz gegen den Erreger des Feuerbrands, Erwinia amylovora, der sich in den letzten Jahren in der Schweiz zunehmend ausbreitete und lokal bedeutende Schäden in Obstkulturen verursachte. Bisher wurden nur eine als Unterlage verwendete Sorte transformiert. In der zweiten eingehender diskutierten Arbeit wurden Apfelpflanzen mit dem Gen für ein Toxin aus Bacillus thuringiensis transformiert, das für gewisse apfelschädigende Insekten giftig ist. Der praktische Nutzen eines BT-Toxin-transgenen Apfels wurde hier in Frage gestellt. Vor allem die bekannte, rasche Resistenzbildung von Insekten gegen das Toxin ist für eine mehrjährige Kultur mit langen Standzeiten ein grosses Problem.

Die Schilderung der gegenwärtigen Situation im Pflanzenschutz des Apfelanbaus weist auf das Potential hin, welches bezüglich Einsparungen ausgebrachter Pflanzenschutzmittel besteht. Das Beachten beispielsweise von Infektionsbedingungen im Feld führt in der Integrierten Produktion bereits zu einer Reduktion von Fungiziden. Der Einsatz von schorfresistenten Apfelsorten kann in der Zukunft diesen Effekt noch wesentlich verstärken. Insbesondere im biologischen Anbausystem haben resistente Sorten ein grosses Anbaupotential. Krankheitsresistente Apfelsorten sind als Resultat von (traditionellen) Züchtungsprogrammen bereits auf dem Markt erhältlich.

Für die Beurteilung des toxischen Risikos von transgenen Äpfeln wurden zwei Beispiele eingehender diskutiert. Für BT-Toxin-transgene Pflanzen wurden keine toxikologischen Risiken gefunden, und über das lytische Protein Attacin E sind keine Daten verfügbar. Abgesehen von einem gewissen allergenen Potential von Apfelsorten konnten keine Berichte über toxische Wirkung von Äpfeln gefunden werden, also auch nicht im Zusammenhang mit Krankheitsresistenzen. Dennoch müsste das Risiko von transgenen Äpfeln jeweils erst ermittelt werden, mindestens solange die entsprechenden Kontrollgene nicht mittransformiert werden können.

Die ökologischen Auswirkungen von transgenen Apfelpflanzen sind schwierig zu beurteilen, da noch keine entsprechenden Erfahrungen vorliegen. Verschiedene Arten der Gattung Malus können untereinander hybridisieren. Hinweise auf wild vorkommende Hybriden von M. x domestica mit M. silvestris waren aber nicht zu finden. Keine der Malus-Arten zeigt eine Tendenz als Unkraut, was selbst bei einer ungewünschten Verwilderung keine unkontrollierte massenhafte Verbreitung befürchten lässt. Schliesslich kommt M. x domestica in der Schweiz nur selten verwildert vor. Das ökologische Risiko von Apfelpflanzen, die mit Resistenzfaktoren aus anderen Malus-Arten transformiert wurden, wird deshalb für die Schweiz als gering eingeschätzt. Insbesondere für Wildäpfel ist keine Beeinflussung der Konkurrenzfähigkeit anzunehmen, falls etwa spezifische, Malus-eigene Gene für Schorfresistenz unkontrolliert ausgekreuzt würden. Auf Einflüsse von solchen Pflanzen auf Gebiete, in denen der kultivierte Apfel heimisch ist, wurde hingewiesen.

Als nächstes werden ökonomische Auswirkungen transgener Äpfel beschrieben. Für den Produzenten ergäben sich ähnliche Einsparungen, wie sie durch krankheitsresistente, traditionell gezüchtete Äpfel möglich sind. Ein wesentlicher Faktor in beiden Fällen ist die Dauerhaftigkeit der eingeführten Resistenz. Auf diesem Gebiet hat die traditionelle Züchtung bislang Vorteile. Erstens sind für den Apfel noch keine Resistenzgene kloniert worden und damit für eine Transformation verfügbar. Zweitens können durch traditionelle Kreuzung ausser den Hauptresistenzen ("major resistance genes”) auch unterstützende, noch nicht genau bekannte Resistenzen mitvererbt werden.

Schlussfolgernd lässt sich sagen, dass die Technik der Transformation von Äpfeln dem Wissen um die genetischen Grundlagen von Krankheitsresistenzen wesentlich voraus ist. Eine Transformation mit diesen Resistenzen ist demnach vorderhand nicht möglich. Die Verwendung von einzelnen heterologen, nicht Malus-spezifischen Resistenzfaktoren ist bislang problematisch. Die Selektion für Krankheitserreger, welche diese Faktoren überwinden beziehungsweise durchbrechen können, ist besonders in Erwerbs-Obstanlagen sehr stark.

Um die Dauerhaftigkeit von Krankheitsresistenzen - ob traditionell oder gentechnisch eingeführt - zu erhalten, wird ausser dem Einsatz von entsprechenden Resistenzgenen auch ein Resistenz-Management nötig sein. Dieses umfasst zum Beispiel Strategien im Anbau wie Sortenmischungen. Daneben wird in der Literatur auch das Pyramidisieren von Resistenzen in einzelnen Sorten erwähnt.

Transgene krankheitsresistente Apfelpflanzen bieten nur dann einen Vorteil, wenn Produzenten und Konsumenten an den heutigen Hauptsorten festhalten. Die Gründe für ein solches Verhalten liegen in der heute noch mangelnden qualitativen und produktionstechnischen Wettbewerbsfähigkeit der traditionell gezüchteten resistenten Sorten. Können diese Nachteile aufgehoben werden, was bei geeigneter Förderung der traditionellen Züchtung zu erwarten ist, vermuten wir aufgrund der vorgebrachten Argumente, dass Produzenten, Handel und Konsumenten eher auf traditionelle resistente Sorten umsteigen als auf transgene Sorten.