Überblick über züchterische Aktivitäten in Bezug auf gentechnisch veränderten Weizen

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1 Verband Deutscher Mühlen; 6. Wissenschaftliches Symposium: Würzburg; Überblick über züchterische Aktivitäten in Bezug auf gentechnisch veränderten Weizen Prof. Dr. Klaus-Dieter Wadi-International-University Al Nadara (Syrien) Echte und vermeintliche Lebensmittelskandale WIU Wie sicher sind diese Lebensmittel? 1

2 Ziele von Pflanzenzüchtern Wildform Kulturform Teosinte - Hybrid - Mais Ertragssteigerung Toleranzen gegenüber Stressfaktoren Widerstandsfähigkeit gegenüber Schadorganismen Qualitätsverbesserung Optimierung von Nährstoffaufnahme und Verwertung Entwicklungen in der Pflanzenzüchtung modern biotechnology Genomanalyse Gentechnik DNA-Analyse Zell- und Gewebekultur Hybridzüchtung Auslese und Kreuzung Heute modi. A.J.Büchting, KWS November

3 Traditionelle Pflanzenzüchtung: Mehr als 2225 Pflanzenvarietäten Mutationszüchtung durch gamma- Strahlen Spaghetti, Pasta Hartweizen AA Entwicklung / Züchtung von Weizen Nacktweizen Triticum monococcum Hartweizen, Emmer Nacktweizen Triticum polonicum AABB AABBDD Winterweizen Triticum aestivum AABBDD Nacktweizen Triticum macha AABB Wilder Emmer Triticum dicoccoides AA BB DD Wildes Einkorn Triticum boeoticum Wildgras Aegilops longissima Wildgras Triticum tauschii 3

4 Sequenzierung - Pflanzengenome Gene 60 Sequenzierte Pflanzengenome Rasante Entwicklungen in der Methodik der DNA-Sequenzierung WIU Schnelligkeit und Kosten Ackerschmalwand 2002 Reis 2011 Kartoffel 2013 Tomate Jahr Reis Kartoffel Mais Weizen 430 Mb 840 Mb 2600 Mb Mb 4

5 Mais Genomanalysen 35 hochgezüchtete Maislinien 25 traditionelle Landrassen 17 Wildrassen Basen Informationen für Züchtung Reis Genomanalyse Überflutung tolerante Reisvarietät (Sub1 WIU 5

6 Genomanalysen dienen zur Modellbildung in der Biologie, zum besseren Verständnis der Evolution z.b. durch eine vergleichende Genomforschung, zur gezielten Anwendung in der Nutzpflanzengenetik zur effizienteren Züchtung von Kulturpflanzen, zum besseren Verständnis von Pflanzen mit Relevanz für die menschliche Ernährung, als Futterpflanze oder zur Energiegewinnung WIU Gentechnik Werkzeuge in der Pflanzenzüchtung Transgenese fast alle heutigen gv-pflanzen Cisgenese und Intragenese Zinkfingernuclease Technik (ZFN-1; ZFN-2; ZFN-3) Oligonucleotid-gesteuerte Mutagenese Pfropfung Agroinfiltration RNA-abhängige DNA-Methylierung (RdDM) Reverse Züchtung Synthetische Genomics (Biologie) WIU 6

7 Acht Hauptnutzpflanzen ernähren die Weltbevölkerung Weizen WIU Mais Reis Gerste Kartoffeln Süßkartoffel Sojabohnen Maniok Produktionsmengen in Mio. Tonnen Hauptproduzenten von Weizen: EU; USA, Kanada; China; Indien EU-Beitrag ca. 21% Mio. t Mio. t EU: Frankreich 41 Mio. t, Deutschland 24 Mio. t, UK 15 Mio. t, Polen 10 Mio.t, Italien 6 Mio. t 7

8 Causes of the stagnation in yields since 1995 Slow down in genetic progress, Selection for high quality but less yielding varieties, Lower use of inputs for economic or environmental concerns, Loss of input efficiency (in particular of fungicides) Adoption of different agronomic practices, such as shorter rotation with less legumes, no or simplified tillage, soil exhaustion, Higher frequency of limiting climatic conditions. G. Charmet, in Proceedings of a workshop on Wheat productivity in the EU: determinants and challenges for food security and for climate change

9 Gentechnik - Weizen (1) Ziele gentechnischer Veränderungen beim Weizen während der letzten 15 Jahre Herbizidtolerenz und Schädlingsresistenz Ertragssteigerung und Stabilisierung Trocken- und Kälteresistenz Hohes Potential beim Weizen für Landwirte, wie bereits bei anderen gm-nutzpflanzen gezeigt 9

10 Gentechnik - Weizen (2) Gegenwärtige Forschungen zu gentechnischer Veränderungen bei Weizen Qualitätsverbesserungen / Inhaltsstoffe USA, China, Deutschland, Australien, Spanien, Ungarn, Dänemark Widerstandsfähigkeit gegenüber Erkrankungen Schweiz, Deutschland, USA, China, Widerstandsfähigkeit gegenüber Stressfaktoren USA, Argentinien, Australien, Ägypten, Algerien, Saudi-Arabien, Syrien Insektenrestistenz England, China Herbizidtoleranz USA Auswahl Wheat Rusts An Atlas of Resistence Genes McIntosh,RA, Wellings,CR, Park, RF CSIRO-Australien WIU 10

11 gv-pflanzen Zulassungen Kommerzialisierung Anbau - Global Vorwiegend agronomische Merkmale Zwei Traits dominieren: Herbizidtolerente Pflanzen Insektenresistente Pflanzen stacked events HT und IR noch 100,5 Mill ha 26,1 Mill ha 43,7 Mill ha Zugelassene events (wenigstens in einem Land) Mais 50 ( AgroT, 2 Qualität ) Sojabohne 17 ( AgroT, 2 Qualität ) Raps 18 ( AgroT ) Kartoffel 10 ( AgroT ) Baumwolle 6 ( AgroT ) Reis 5 ( AgroT, 1 Qualität ) Weizen 0 Freisetzungen von gm-weizen in den USA Anträge / Anträge Qualität 15 % Ertragssteigerung 13 % 27 % Erkrankungen 45 % Herbizid- Toleranz Freisetzungen > 50 Acres Monsanto 20 Bayer Crop Science 1 Pioneer Hi Bred 1 Syngenta 1 Traits: Erkrankungen / Pilze Qualitätsverbesserung Ertragssteigerung Herbizidtoleranz Arcadia Biosciences, Biogamma USA, Limagrain Cereal Seeds 11

12 Monsanto RR-Weizen MON Roundup resistenter Weizen (HR) Freisetzungen und Bewertungen 2002 / 2004 FDA Zulassung 2004 Monsanto stoppt die Kommerzialisierung von RR-Weizen 2009 Monsanto wendet sich wieder der Forschung an Weizen zu Monsanto/WestBred Trocken- und Schädlingsrestistenz 2010 Monsanto und BASF Zusammenarbeit bei gm- Weizen 2013 HR-Weizen, Ertrag, Stressfaktoren In preparation for the future commercialization of biotechnologically-derived wheat, we take the following positions: 1. We support and will work to ensure the ability of wheat producers to make planting and marketing choices based on economic, agronomic, and market factors. 7. We are confident that biotechnology will deliver significant consumer and producer benefits and we support continued biotechnology research, and product and market development. We invite valued and interested customers to join with us in a working partnership to explore the emerging biotechnology industry.. 12

13 Gentechnik - Weizen China (1) Chinesische Regierung zum Anbau von genmodifiziertem Getreide aufgefordert Experten für die Forschung von genetisch modifizierten Produkten haben bekannt gegeben, dass sie die chinesische Zentralregierung im Juli ersucht haben, die Produktion von genetisch modifiziertem Getreide zu erhöhen. Akademiker von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Chinesischen Akademie für Ingenieurwissenschaften Bezieht sich vorwiegend auf gm-reis und gm-mais aber hier auch intensive Forschungen zu gm-weizen! Gentechnik - Weizen China (2) Wheat transformation technology and its applications. Yu XD, Xu ZS, Chen M, Li LC, Ma YZ. Scientia Agricultura Sinica 43, (2010) Ertrag 8 % Insekten- Resistenz 11 % Abiotischer Stress 14 % Sonstiges 5 % Erkrankungen 40 % 25 % Qualität 13

14 Gentechnik - Weizen China (3) GM wheat development in China: Current status and challenges to commercialization Lanqin Xia, Youzhi Ma, Yi He and Huw D. Jones Journal of Experimental Botany, Vol. 63, , 2012 Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS) Virus-Restistenz (YMV) (2015) Mehltau-Resistenz Ährenschorf Insektenresistenz Henan Agricultural Universität Sprossung-toleranter Weizen Thioredoxin-Antisense, Amylase gv-pflanzen Zulassungen - Anbau EU (1) Nur agronomische Merkmale Zulassung/Import/Verarbeitung Anbau Mais 30 1 MON 810 Baumwolle 8 Sojabohne 7 Raps 4 Kartoffel 2 1 Amflora Zuckerrübe 1 Reis 1 Nelken 2 Weizen 0 14

15 gv-pflanzen Freisetzungen EU* (1) Alle Pflanzen EU-insgesamt 822 Deutschland 64 Getreide außer Mais und Reis Weizen 6 Gerste 2 Triticale 1 Schweiz Weizen 2 (ETH-Zürich) * Oktober 2002 Juli Freisetzungen transgener Pflanzen in EU-Staaten 2013 Freisetzungen Keine Freisetzungen 15

16 Gentechnik - Weizen Australien (1) Gentechnik - Weizen Australien (2) CSIRO Plant Industry Salz-toleranter Weizen NAX1 und NAX2 Gene aus T. monococcum Gm-Weizen mit NAX2-Gen 25% mehr Ertrag Ertragssteigerung Veränderungen von Inhaltsstoffen / menschliche Ernährung Trockenheit-toleranter Weizen gm-weizenlinien getestet mit Genen aus Zea mays, Arabidopsis thaliana, Physcomitrella patens, Saccharomyces cerevisiae 16

17 gv-pflanzen - Getreide Freisetzungen EU* (1) Alle Pflanzen EU-insgesamt 822 Deutschland 64 Getreide außer Mais und Reis Weizen 6 Gerste 2 Triticale 1 Schweiz Weizen 2 (ETH-Zürich) * Oktober 2002 Juli Gentechnik - Weizen EU (2) 2013 Verringerte Zölikakie - Toxizität Spanien: Instituto de Agricultura Sostenible 2012 Proteinqualität Ausbeute Deutschland, IPK-Gatersleben 2011/12 Alarmpheromon Blattläuse England: Rothemsted Research 2008 Pilzresistenz Stinkbrand Deutschland, Universität Rostock Pilzresistenz - Rotbrand Ungarn Cereal Research 2006 Proteinqualität Deutschland, IPK-Gatersleben 2004 Fusarium Resistenz Deutschland Syngenta 17

18 Repellent-Weizen Blattläuse anziehend für Fraßfeinde Gentechnik - Weizen KWS A.J.Büchting, KWS November

19 Zusammenfassung: Gegenwärtig ist weltweit keine gm-weizen zum kommerziellen Anbau bzw. zum Inverkehrbringen zugelassen Freisetzung von gm-weizen finden vorwiegend in den USA, China, Australien statt Untersuchungen zur Ausbeutesteigerung, Toleranzen gegenüber biotische und abiotisch Stressfaktoren sind vorwiegend Gegenstand der Freisetzungen Zulassungen von gm-weizen werden für 2015 in China und Australien erwartet. WIU 19