Wirkung von Umweltparametern auf den Bt-Toxin-Gehalt von GV-Mais

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Arthur Armbruster
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1 Wirkung von Umweltparametern auf den Bt-Toxin-Gehalt von GV-Mais Agrogentechnik und biologische Vielfalt, , Vilm Gabriele Weiß ecostrat GmbH, Berlin & Angelika Hilbeck ecostrat GmbH, Zürich

2 Hintergrund GV-Mais MON810 GV-Mais produziert Bacillus thuringiensis (Bt)-Toxin Cry1Ab gegen Maiszünsler (Ostrinia nubilalis) In EU Anbau-Zulassung seit 1998 In Deutschland Anbau seit 2005 Jahr / Bundesland Fläche (ha) Anzahl Standorte Mais in D gesamt 1,7 Mio (3.600) Brandenburg Sachsen 950 Mecklenburg-Vorpommern 750 Sachsen-Anhalt, Niedersachsen <200 Übrige <100

3 Ergebnisse unserer Bt-Toxin-Messungen in MON810-Mais 1. Studie Zeitraum: Mai Oktober 2006 Pflanzenteil: oberste/zweitoberste Blatt Region Anzahl Felder Untersuchungsintervall Spanien 5 2-wöchentlich Bayern 2 wöchentlich Brandenburg 4 wöchentlich Borken 1 3-wöchentlich (Juli/Aug.) How much Bt toxin do genetically engineered MON810 maize plants actually produce? Bt concentration in field plants from Germany and Spain. (Lorch & Then 2007)

4 Bt-Studie 2006: mittlere Bt-Konzentrationen in MON810 Region Bt-Toxin (µg/g FG) MW Min Max Anzahl Probe n Proben ohne Bt Eigene Untersuchung oberste Blätter (8%) Bayern 2,2 0,1 10, Brandenburg 1,3 0,0 13, Spanien 1,6 0,0 14, Borken 0,5 0,0 3, Blätter Monsanto (1994) MW USA Monsanto (2002) MW EU 9,4? 8,6-12,2 5,21 15,06 4 Studien Blätter (3 Jahren) (9%) Nguyen (2004) Bonn 5,68 0,44 8, Nguyen (2004) Halle 6,36 1,88 11, Bt-Konzentrationen im Vergleich sehr niedrig Relativ viele Pflanzen ohne Bt- Toxin

5 Bt-Studie 2006: Zeitliche und regionale Variabilität der Bt-Konzentration in MON810 Bt-Konzentration /06 6/06 7/06 8/06 9/06 10/6 Zeitraum Bbg-Leb Bbg-Pra Bbg-Sel Bbg-Ntr Bay-Fin Bay-Poi Sp-Al1a Sp-Al1b Sp-Be1 Sp-Be2 Sp-Be3

6 Bt-Studie 2006: Schwankungen der Bt-Toxin-Konzentrationen in MON810 (aus Lorch & Then 2007)

7 Bt-Studie 2007: mittlere Bt-Konzentrationen in verschiedenen Gewebeteilen von Mais (MON810) Blätter > Wurzel >= Stängel > Körner Pollen?? Pflanzengewebe Bt-Toxin µg/g FG Anzahl MW Min Max Proben Blätter unten Protokoll 1 39,7 16,9 61,3 95 (22) Protokoll 2 28,1 4,2 85,9 22 Bätter oben Protokoll 1 18,6 7,1 36,5 95 (22) Protokoll 2 20, ,1 22 Wurzel Protokoll 1 10,2 4,7 16,3 95 (42) Protokoll 2 5,1 1,6 9,2 42 Stängel Protokoll 1 4,9 1,1 8,7 95 (43) Protokoll 2 5,1 1,3 8,7 43 Körner Protokoll 1 1,3 0, (22) Protokoll 2 1 0,4 1,8 22 Nachweismethoden (P) unterscheiden sich deutlich voneinander, Abweichungen bis zu 100%

8 Bt-Studie 2007: Vergleich der mittleren Bt-Konzentrationen der Mais-Organe mit 2006 Organ / Quelle Bt-Toxin (µg/g FG) Anzahl MW Min Max Proben Blätter oben GP/ecostrat 2006, P2 0,5 2,2 0,0-0,1 3,4-14,8 619 GP/ecostrat 2007, P2 20, ,1 22 GP/ecostrat 2007, P1 18,6 7,1 36,5 95 (22) Nachweismethoden (P) beeinflussen Bt-Konzentrationen Aber Unterschiede zwischen 2 Untersuchungsjahren / Studien bis zu 100- fach

9 Bt-Studien 2006 / 2007: Zusammenfassung Große Schwankungsbreite der Bt-Konzentrationen bis zum 200-fachen Regionale /Klimatische Unterschiede einzelne Pflanzen eines Standortes, natürlich, genetische Instabilität verschiedene Gewebe einer Pflanze Starke zeitliche Schwankungen Jahresverlauf / Entwicklungsphase Jahre / Witterung Sorten Nachweismethodik

10 Notwendigkeit zuverlässiger Daten Ökologische Forschung Nichtzielorganismen, Nahrungskette etc. Risikoanalyse ohne Kenntnis der Dosis keine Bewertung der Wirkung z.b. in Expositionsanalysen, Problem 0-Bt-Pflanzen Vollzug Genehmigung, Qualitätskontrolle, Überwachung-Monitoring Resistenzmanagement Definition von Schwellenwerten fehlt bisher: minimal-dose, high-dose Qualitätskontrolle ab wann ist Bt-Mais kein Bt-Mais mehr? Vergleichbarkeit verschiedener Studien, nur semiquantitative Aussagen wenig viel Qualitätskontrolle der Labore, Mindestanforderungen

11 Bisherige Forschung mit Aussagen zur Schwankungsbreite Einzige Studie, die umfangreichere Untersuchungen vorgelegt hat, stammt aus dem Biologische Sicherheitsforschungsprogramm des BMBF von Nguyen (2004) Nguyen & Jehle (2007) Gleiches Konzentrationsgefälle in den Mais-Geweben aber um Faktor 5 niedriger Schwankungsbreite zwischen 3-fachem und 14-fachem Daten von Monsanto (für EU-Zulassung von MON810): 2-4 europäische Standort zusammengefasst zwei Anbaujahre keine Rohdaten keine Daten zu Wurzel, Stängel Daten anderer Hersteller z.b. Syngenta weisen gleiche Mängel auf Anbaugenehmigung für die gesamte EU mit ihren 11 biogeographischen Regionen (nach Natura2000) erteilt

12 Bisherige Forschung mit Aussagen zu Einflussfaktoren Umweltfaktoren Nährstoffversorgung Stickstoffgehalt (Bruns et al. 2006, Dutton et al. 2004) Bodenqualität (Griffiths et al. 2006) Pestizide (Griffiths et al. 2006) Klimazonen/Regionale Unterschiede (Nguyen&Jehle 2007) Pflanzenphysiologie Photosynthese (Abel et al. 2004)

13 Mögliche Einflussfaktoren auf die Bt-Konzentrationen Umweltfaktoren Klima, Region Witterungsverlauf (Jahr) Standort (Boden, Wasser, Nährstoffe) Landwirtschaftliche Praxis (Düngung, Pestizide) Schädlingsbefall oder andere Stressoren Sorte, Varietät Pflanzenorgan Alter, Entwicklungsphase Natürliche Variabilität des pflanzlichen Stoffwechsels genetische und epigenetische Effekte genetische Instabilität Nachweis-Methodik Keine Aussagen von Monsanto zu Mon810

14 Einfluss des Nachweisverfahrens ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) Lochplatte Farbreaktion Antikörper mit Label Bt-Toxin (Antigen) Antikörper Y Y Y Y Y YYYYYYYYYY

15 ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) Auswertung der Verfärbungsreaktion mittels Photometer Messung der optischen Dichte daraus Berechnung der Konzentration

16 Mögliche Einflussfaktoren auf die Analyseergebnisse Bezugsgröße: Frisch- oder Trockengewicht Extraktionsverfahren (Chemikalien, ph, Schritte etc.) Standardtoxin als Vergleich Antikörper (z.b. monoclonal, polyclonal) Photometer, Wellenlänge Verwendete Materialien der Behältnisse mit unterschiedlichem Bindeverhalten Verwendete Chemikalien, Lochplatten, welche, Alterung Anzahl an Eichpunkten für Eichkurve Wiederholungen ph-werte der Lösungen Einfluss anderer Pflanzeninhaltstoffe auf die Bindung der Bt-Toxine an Nachweisreagenz (Matrix-Effekt) Reproduzierbarkeit der Ergebnisse in verschiedenen Labors

17 Schlussfolgerungen Mehr Grundlagenforschung und Risikoforschung Standardisierung und Validierung von Nachweismethoden Zugang zu Risiko-relevanten Daten der Hersteller, zumindest wenn im Zulassungsverfahren Zugang zur Nachweismethodik und den verwendeten Standardtoxinen Zugang zu den isogenen Vergleichslinien

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