Problemstellung/Zielsetzung

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1 Erfassung der standortabhängigen und kulturpflanzenspezifischen Beikrautflora in Arzneipflanzenbeständen unter besonderer Berücksichtigung Pyrrolizidinalkaloid-haltiger Unkräuter Laufzeit Forschungsstellen Forschungsstelle 1 Pharmaplant Arznei- und Gewürzpflanzen Forschungs- und Saatzucht GmbH Straße am Westbahnhof Artern Forschungsstelle 2 Technische Universität Braunschweig Institut für Pflanzenbiologie Mendelssohnstraße Braunschweig Projektleitung Dr. Andreas Plescher (Forschungsstelle 1) Prof. Dr. Dirk Selmar (Forschungsstelle 2) Förderung Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft unter den Förderkennzeichen Nr aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags. Problemstellung/Zielsetzung Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) veröffentlichte im Jahr 2013 die Ergebnisse des Forschungsprojekts Bestimmung von Pyrrolizidinalkaloiden in Lebens- und Futtermitteln. In dieser Studie wurden in 221 untersuchten handelsüblichen Teeproben Pyrrolizidinalkaloidsummengehalte von 0 bis 3,4 mg/kg Trockenprodukt nachgewiesen. Einige der nachgewiesenen Pyrrolizidinalkaloide wirken geno- und hepatotoxisch, so dass laut BfR eine Senkung der Konzentration im Sinne des Verbraucherschutzes anzustreben ist; eine direkte Gefährdung der Bevölkerung wurde ausgeschlossen. Außer bei bekannten pyrrolizidinalkaloidhaltigen Arzneipflanzen wie Pestwurz und Beinwell finden sich diese Substanzen bei verschiedenen Ackerunkräutern wie Greiskraut, Sonnenwende, Natternkopf, Ackervergissmeinnicht und Crotalaria-Arten. Entsprechend wird davon ausgegangen, dass die festgestellte Pyrrolizidinalkaloidbelastung von Tees auf die Miternte der entsprechenden Unkräuter zurückzuführen ist. Dabei reicht die Miternte von wenigen Unkrautpflanzen pro Hektar aus, um eine Pyrrolizidinalkaloidbelastung in Tees zu erreichen. 1

2 Das oben benannte Vorhaben gliedert sich in folgende zwei Teile: Teilvorhaben 1 (Bearbeitung durch Forschungsstelle 1): Erfassung der Unkrautflora und Erstellung einer PA- Unkrautdatenbank Für den Landwirt stellt sich die Frage, wie die Mitbeerntung von pyrrolizidinalkaloidhaltigen Unkräutern bzw. deren Vorkommen auf den Feldern vermindert werden kann. Um dem Landwirt die Möglichkeit der Bewertung des Unkrautvorkommens auf seinen Feldern zu geben, wird dieses in ausgewählten Arznei- und Gewürzpflanzen standort- und kulturartspezifisch bei konventioneller (integrierter) und ökologischer Produktion erfasst. Die Pyrrolizidinalkaloidgehalte auf der Basis der Summen von 29 Einzelsubstanzen werden für alle vorhandenen Unkräuter ermittelt. Diese Daten werden zusammen mit Bildern und Beschreibungen der Unkräuter in einer interaktiven Datenbank zusammengefasst. Diese ist ausbaufähig, so dass weitere Angaben zu den Unkräutern sowie Daten aus anderen Ländern eingepflegt werden können. Die Untersuchungen der Anbauflächen erlauben die Herausarbeitung kritischer Punkte bei der Unkrautregulierung und insbesondere von Wirkungslücken bei den derzeit zulässigen Herbiziden. Auf dieser Basis kann gegebenenfalls eine Strategie zur Vermeidung von pyrrolizidinalkaloidhaltigen Unkräutern in Arznei- und Gewürzpflanzen entwickelt werden. Teilvorhaben 2 (Bearbeitung durch Forschungsstelle 2): Untersuchungen zu PA- Unkraut- Kulturpflanzen- Wechselwirkungen, PA- Transfer über den Boden Ein weiterer Weg der Verunreinigung von Arznei- und Gewürzpflanzen mit Pyrrolizidinalkaloiden besteht möglicherweise im horizontalen Naturstofftransfer über den Boden. Dabei würden die Pyrrolizidinalkaloide entweder von den Unkräutern ausgeschieden oder aus verrottendem Pflanzenmaterial ausgewaschen; aus dem Boden würden sie von den Kulturpflanzen aufgenommen. Diesen Weg gilt es in der Studie nachzuweisen oder zu widerlegen. Sollten die Pyrrolizidinalkaloide tatsächlich über einen horizontalen Naturstofftransfer in die Nutzpflanzen gelangen, hätte dies einen großen Einfluss auf die Wahl der jeweiligen Unkrautbekämpfung. Sachstand Teilvorhaben 1 Erfassung der Unkrautflora und Erstellung einer PA- Unkrautdatenbank Im ersten Untersuchungsjahr 2015 wurden ihn Deutschland Praxisflächen der Kulturen Kamille (N=9), Melisse (N=19), Pfefferminze (N=20) und Petersilie (N=20) untersucht. In den Schlägen wurden insgesamt 143 Beikrautarten identifiziert. Die mittlere Gesamtzahl an Beikräutern je Hektar liegt bei Beikrautpflanzen und ist als relativ hoch einzustufen. Insbesondere im Kamilleanbau offenbaren sich gravierende Bekämpfungslücken. Die Profile der Begleitfloren unterscheiden sich bei den vier untersuchten Kräuterarten. Pyrrolizidinalkaloidhaltige Beikräuter treten nur in sehr geringer Anzahl auf; das erschwert die sichere Erfassung ebenso wie die Bekämpfung. Insgesamt wurden nur 7 pyrrolizidinalkaloidhaltigen Beikrautarten gefunden, wobei dem Gewöhnlichem Greiskraut (Senecio vulgaris) mit im Mittel 814 Pfl./ ha die größte Bedeutung zukommt. Gefunden wurden folgende weitere Arten, von denen jeweils das mittlere Vorkommen angegeben ist: Acker-Vergissmeinnicht (Myosotis arvensis) 75 Pfl./ ha, Sand-Vergissmeinnicht (Myosotis stricta) 201 Pfl./ ha, Acker- Krummhals (Anchusa arvensis) 6 Pfl./ ha, Acker-Steinsame (Buglossoides arvensis) 122 Pfl./ ha, Klebriges Greiskraut (Senecio viscosus) 3 Pfl./ ha und Huflattich (Tussilago farfara)12 Pfl./ ha. 2

3 Die Gesamt-Pyrrolizidinalkaloidgehalte der gefundenen pyrrolizidinalkaloidhaltigen Beikräuter sind sehr variabel. Am höchsten ist die Summe der 30 bestimmten Einzelsubstanzen bei Senecio vulgaris (im Mittel ca. 900 mg/kg), am niedrigsten bei Buglossoides arvensis (ca. 0,2 mg/kg), wobei hier nicht ausgeschlossen werden kann, dass nicht erfasste Einzelsubstanzen die Haupt-PAs bilden. Teilvorhaben 2 Untersuchungen zu PA- Unkraut- Kulturpflanzen- Wechselwirkungen, PA- Transfer über den Boden Entsprechend der Planung wurde untersucht, ob und in welchem Umfang Pyrrolizidinalkaloide, die aus verrottendem, alkaloidhaltigem Pflanzenmaterial in den Boden ausgewaschen werden, von Akzeptor-Pflanzen (Kamille, Pfefferminze, Petersilie) aufgenommen werden. Die Studien konnten belegen, dass ein solcher Horizontaler Naturstoff-Transfer tatsächlich in bedeutsamen Umfang stattfindet und damit - zumindest teilweise - für die beobachteten Kontaminationen verantwortlich sein kann. Zurzeit wird in Co-Kulturen untersucht, in welchem Ausmaß ein derartiger Transfer auch auf das Ausscheiden von Pyrrolizidinalkaloiden aus lebenden Pflanzen zurückzuführen ist. Auch hier deuten die ersten Ergebnisse auf eine signifikante Pyrrolizidinalkaloidaufnahme hin. Diese Erkenntnisse haben eine große Relevanz für die Praxis: um Pyrrolizidinalkaloidkontaminationen wirkungsvoll zu vermeiden, ist es unabdingbar, die pyrrolizidinalkaloidhaltigen Beiund Unkräuter im Zuge der Unkrautbekämpfung nicht nur abzuhacken bzw. herauszureißen, sondern die Pflanzen vollständig aus dem Feld zu entfernen. Workshop Pyrrolizidinalkaloide Aktueller Stand bei Ausgangsstoffen für pflanzliche Arzneimittel und deren Zubereitungen sowie Maßnahmen zur Belastungsreduzierung in der Landwirtschaft Am 13. April 2013 fand in Bonn der von der FAH organisierte Workshop Pyrrolizidinalkaloide Aktueller Stand bei Ausgangsstoffen für pflanzliche Arzneimittel und deren Zubereitungen sowie Maßnahmen zur Belastungsreduzierung in der Landwirtschaft unter der Leitung von PD Dr. Martin Tegtmeier / Schaper & Brümmer GmbH & Co. KG statt. Adressiert wurden dabei der aktuelle regulatorische Stand, die seitens der pharmazeutischen und Teeindustrie sowie der Landwirtschaft ergriffenen Maßnahmen zur Reduzierung des Pyrrolizidinalkaloidgehalts in den jeweiligen Produkten sowie laufende und geplante Forschungsprojekte mit landwirtschaftlichem Schwerpunkt. Projektbezogene Veröffentlichungen Plescher, A. Pyrrolizidinalkaloide in pflanzlichen Rohstoffen für Tees und teeähnliche Erzeugnisse eine neue Herausforderung für die landwirtschaftliche Produktion der Sonderkulturen Vortrag auf dem Statusseminar Tee und Honig, alte Lebensmittel mit neuen Herausforderungen Pyrrolizidinalkaloide zwischen Skandalisierung und Bagatellisierung, Institut Kirchhoff, 26. Februar 2014, Berlin Hickethier, A. Pyrrolizidine Alkaloids in Medicinal, Spice-, Tea and Culinary Herbs Vortrag bei der Sitzung von EUROPAM, 24. Juni 2015, Budapest 3

4 Plescher, A. Pyrrolizidinalkaloide in Arznei-, Gewürz-, Tee- und Küchenkräutern Vortrag beim Fachgespräch Heil-, Duft- und Gewürzpflanzen, 10. Juni 2015, Großenstein Plescher, A. Pyrrolizidinalkaloide in Arznei-, Gewürz-, Tee- und Küchenkräutern Vortrag auf der 4. Fachtagung Biologische Vielfalt und Qualität bei Heil-, Kosmetik- und Gewürzpflanzen des Netzwerks Kräuter BW, Universität Hohenheim, 27. November 2015, Stuttgart Plescher, A.; Hickethier, A. Pyrrolizidinalkaloide in Arznei- und Gewürzpflanzen Vortrag auf dem Ökoplant Seminar, Ökologischer Arznei- und Gewürzpflanzenanbau, Januar Altenkirchen Plescher, A.; Wahl, S.; Blum, H. Erfassung der standortabhängigen und kulturpflanzenspezifischen Beikrautflora in Arzneipflanzenbeständen unter besonderer Berücksichtigung Pyrrolizidinalkaloid-haltiger Unkräuter und Erstellung einer PA- Unkrautdatenbank - Methode und erste Ergebnisse Vortrag auf der Sitzung des Projektberatenden Ausschusses, Datenbank zu pyrrolizidinalkaloidhaltigen Unkräutern, 3. November 2015, Bonn Pyrrolizidinalkaloide in Arznei-, Gewürz-, Tee- und Küchenkräuterprodukten: Aufbau einer nationalen PA-Unkrautdatenbank und erste Ergebnisse Vortrag auf dem 26. Bernburger Winterseminar Arznei- und Gewürzpflanzen, Februar 2016, Bernburg Erfassung der standortabhängigen und kulturpflanzenspezifischen Beikrautflora in Arzneipflanzenbeständen unter besonderer Berücksichtigung Pyrrolizidinalkaloid-haltiger Unkräuter - Ergebnisse 2015 Vortrag auf dem Workshop Pyrrolizidinalkaloide - Aktueller Stand bei Ausgangsstoffen für pflanzliche Arzneimittel und deren Zubereitungen sowie Maßnahmen zur Belastungsreduzierung in der Landwirtschaft, 13. April 2016, Bonn Survey of the location and species specific weed flora in medicinal plant cultivation in Germany with a particular focus on pyrrolizidine alkaloid plants - Results 2015 Vortrag bei der Sitzung von EUROPAM, 7. Juli 2016, Krems, Österreich Selmar, D. Pyrrolizidinalkaloide in Lebensmitteln: verantwortungsvolles Handeln zwischen Angst und Abwiegeln Journal für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (2016), 11 (2), Nowak, M.; Wittke, C.; Lederer, I.; Klier, B.; Kleinwächter, M.; Selmar, D. Interspecific transfer of pyrrolizidine alkaloids: An unconsidered source of contaminations of phytopharmaceuticals and plant derived commodities Food Chemistry (2016), 213,

5 Selmar, D. Die Aufnahme von Pyrrolizidinalkaloiden aus dem Boden: Ein Beispiel für den horizontalen Transfer von Naturstoffen Vortrag auf dem Workshop Pyrrolizidinalkaloide Aktueller Stand bei Ausgangsstoffen für pflanzliche Arzneimittel und deren Zubereitungen sowie Maßnahmen zur Belastungsreduzierung in der Landwirtschaft, 13. April 2016, Bonn Grohs, B.; Tegtmeier, M. Workshop Pyrrolizidinalkaloide Aktueller Stand bei Ausgangsstoffen für pflanzliche Arzneimittel und deren Zubereitungen sowie Maßnahmen zur Belastungsreduzierung in der Landwirtschaft in Bonn Zeitschrift für Arznei- und Gewürzpflanzen (2016), 21, Grohs, B.; Steinhoff, B.; Tegtmeier, M. Pyrrolizidinalkaloide in pflanzlichen Arzneimitteln: Herausforderung für Anbau und verarbeitende Industrie Die Pharmazeutische Industrie (2016); 78,