Ökologische Risiken transgener Bäume unter Biodiversitätsgesichtspunkten

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1 Ökologische Risiken transgener Bäume unter Biodiversitätsgesichtspunkten Dr. Jörg Schmidt Fachgebiet II 2.3 Bewertung gentechnisch veränderter Organismen, Vollzug Gentechnikgesetz Tagung Agrogentechnik und biologische Vielfalt, Internationale Naturschutzakademie Insel Vilm, 9. September 2008

2 Gliederung Einleitung: Warum transgene Bäume? Motivation zur Entwicklung transgener Bäume Bisherige Entwicklungen transgener Bäume Potentielle Risiken transgener Bäume für die Biologische Vielfalt Risikoabschätzung - Transgene Bäume in der CBD Schlussfolgerungen

3 Einleitung Warum transgene Bäume? Transgene Pflanzen in der Landwirtschaft Aktuelle Entwicklungen Klimaproblematik Energiepflanzen, Agrofuels Waldbäume Palmölproduktion, Obstbäume (Papaya) Waldökosysteme - Bedeutung und Schutz Holz- und Papierproduktion Ausweitung der Plantagenwirtschaft, Änderung von Eigenschaften Anwendungsreife Zunehmendes Interesse (Kommunikation der Entwickler, Haltung der Umweltverbände)

4 Motivation zur Entwicklung transgener Bäume Besondere Probleme bei Zucht und Vermehrung von Bäumen Methoden aus der Landwirtschaft eingeschränkt späte Domestikation, Beginn der Forstwirtschaft Eigenschaften von Bäumen Langlebigkeit, späte Fortpflanzungsreife wenig Selbstbefruchtung, Schwierigkeiten bei der Auswahl geeigneter Eltern, schlechte Kontrolle der Verpaarung/Erhaltung gewünschter genetischer Eigenschaften Alternativen Markergestützte Selektionsverfahren, Mikropropagation Gentechnologie: gezielte Veränderung von Eigenschaften, neue (artfremde) Eigenschaften

5 Motivation zur Entwicklung transgener Bäume Anwendungsbereiche transgener Bäume Anpassungen von Bäumen an eine industrielle Holzproduktion Bewirtschaftung von Plantagen (Pflanzenschutz, Ernte) Wachstum und Wuchsform (Ernte, Transport, Verarbeitung) Umweltbedingungen (Trockenheit) Anpassungen der Holzeigenschaften an Bedürfnisse der Holznutzung Papier- und Zellstoffproduktion (Ligninreduktion, Faserlänge) Biomasse- und Biotreibstoff produktion (Lignin?) Anpassungen von Bäumen für spezielle Verwendungen Altlastensanierung (Phytoremediation)

6 Motivation zur Entwicklung transgener Bäume Umweltargumente für den Einsatz transgener Bäume Papierproduktion umweltgefährdende Chemikalien, Energie Arterhaltung invasive Schädlinge/Krankheiten Flächenschutz effizientere Plantagenproduktion Verringerung des Abholzungsdrucks CO 2 -Speicherung Mitigation

7 Bisherige Entwicklungen transgener Bäume Transformierte Baumarten und Methoden 33 Arten (Stand 2004) Populus (Pappeln), Pinus (Kiefern), Liquidambar (Amberbaum), Eucalyptus erste transgene Bäume: herbizidtolerante Hybridpappeln (Populus alba grandidentata, Fillatti et al. 1987) Agrobacterium-Vektoren, Mikropartikel-Beschuss Transformierbarkeit bei Gymnospermen erschwert

8 Bisherige Entwicklungen transgener Bäume Transformierte Eigenschaften Toleranz gegenüber herbiziden Wirkstoffen Glyphosat, Glufosinat - Hybridpappeln, Eukalyptus, Lärche Resistenz gegenüber Pflanzenschädlingen Bt-Proteine (Cry1Ab, Cry3A) - Pappeln, Koniferen, Eukalyptus Resistenz gegenüber Pflanzenkrankheiten Holzqualität und quantität Lignin/Cellulose-Verhältnis (Papier, Biomasse, Ethanol, Bauholz) Widerstandsfähigkeit gegenüber abiotischen Stressfaktoren Phytoremediation: Liriodendron (Quecksilberreduktase), Pappeln

9 Bisherige Entwicklungen transgener Bäume Freisetzungsversuche und kommerzielle Nutzung Bis 2004: 210 experimentelle Versuche im Freiland weltweit (FAO) 16 Länder, v.a. USA v.a. Grundlagenforschung, v.a. Pappeln 2007: Anstieg auf 360 (CBD) Freisetzungen in Europa (u.a. Frankreich, Deutschland) Kommerzieller Anbau in China erstmals 2002, Bt-Pappelhybride

10 Mögliche Auswirkungen von GV-Pflanzen Szenarien aus der LW Auskreuzung der Transgene Toxische Wirkung auf Nichtzielorganismen Erhöhter Durchwuchs und Unkrautproblematik Erhöhte Fitness und Verwilderungspotenzial Kaskadeneffekte in der Nahrungskette Intensivierung der Landwirtschaft Einfluss auf Pflanzenschutz und Anbaupraxis Resistenzentwicklungen Horizontaler Gentransfer Änderung der Landnutzung Änderung der Artenzusammensetzung Verringerung der Artenvielfalt

11 Potentielle Risiken transgener Bäume für die Biologische Vielfalt Potentielle Risiken direkter Auswirkungen transgener Bäume auf die Biodiversität (I) Risiken aus der gentechnischen Veränderung/Fragen der Stabilität über die Zeit Epigenetik, gene-silencing - Langlebigkeit! Risiko des Entweichens von Transgenen und potentielle Auswirkungen auf die Biodiversität Gentransfer (Bestäubung, Hybridisierung) natürl. Pappelhybride! Persistenz, Invasivität vegetative Vermehrung, weite Verbreitungsdistanzen (Pollen, kleine Samen) Maßnahmen (z.t. gentechnisch vermittelt): Sterilität, verspätete Blütenbildung Interaktionen, Langlebigkeit!

12 Potentielle Risiken transgener Bäume für die Biologische Vielfalt Potentielle Risiken direkter Auswirkungen transgener Bäume auf die Biodiversität (II) Potentielle Auswirkungen einzelner transgen übertragener Eigenschaften Herbizidtoleranz: Artenschwund, Resistenzentwicklung Interaktionen Schädlingsresistenz: Nichtzieleffekte Komplexität der Interaktionen! Ligninreduktion: Stabilität Schädlings-, Krankheitsanfälligkeit Schutzfunktion, Abbau - Interaktionen! Horizontaler Genfluß? Symbiosen mit Mikroorganismen! Widerstandskraft: Fitnesserhöhung, Invasivität?

13 Potentielle Risiken transgener Bäume für die Biologische Vielfalt Potentielle Risiken und indirekte Auswirkungen der Nutzung transgener Bäume auf die Biodiversität Flächenausdehnung Druck auf natürliche Wälder (und Nahrungsmittelproduktion) Intensivierung der Landnutzung Düngung, Bewässerung, Pestizide, Erosion, Flächenverlust? Plantagenwirtschaft Wenige Baumarten, Biodiversitätsreduktion (auf allen Ebenen!)

14 Potentielle Risiken transgener Bäume für die Biologische Vielfalt Studien zu Auswirkungen transgener Bäume auf die Biodiversität Untersuchungen zur Stabilität von transgen vermittelten Eigenschaften Untersuchungen zum Entweichen von Transgenen Genfluß Pollen-/Samenverbreitung Untersuchungen zu Interaktionen von transgenen Bäumen mit anderen Organismen Interaktionen mit symbiontischen Mikroorganismen Interaktionen mit Wirbellosen-Lebensgemeinschaften Abbau von totem Pflanzenmaterial

15 Risikoabschätzung Transgene Bäume in der CBD Risikofelder Ökologisch, sozio-ökonomisch kulturell Umgang mit transgenen Bäumen (COP-9) Vorsorgeprinzip anwenden spezifische Risikoabschätzung entwickeln kein kommerzieller Anbau Freisetzungen nur nach Abschluss von Studien unter containment kulturelle Aspekte?

16 Schlussfolgerungen Intensivierung der Biosicherheitsforschung step-by-step Prinzip!! case-by-case Prinzip! langfristige Studien keine Feldversuche vor umfangreichen Laborversuchen Anpassungen der Anforderungen an die Risikoabschätzung Anpassungen der (nationalen) gesetzlichen Regelungen an Eigenschaften von transgenen Bäumen

17 Ökologische Risiken transgener Bäume unter Biodiversitätsgesichtspunkten Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Tagung Agrogentechnik und biologische Vielfalt, Internationale Naturschutz Akademie Insel Vilm, 9. September 2008

18 Transgene Pflanzen Aktuelle Entwicklungen Kombinationen verschiedener Eigenschaften stacking, mehrere IR, mehrere HT, Kombination IR und HT Energiepflanzen Mais und Soja Ausweitung der Landwirtschaft S-Amerika, SO-Asien Biotechnologie, ohne GVO zu erzeugen Nutzung natürlicher Ressourcen Forschung an neuen Anwendungen: Pharmapflanzen und Novel Food Gene Containment