Agrar6kologische Auswirkungen des Anbaus von transgenem herbizidtoleranten Raps (Brassica napus L.)

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Horizontal Gene transfer, Stability of DNA and Expression of Transgenes. Heidelberg: Springer-Verlag 1996, 147. [35] FDA-Bericht der Firma CALGENE: Kan R- gene: safety and use in the production of genetically engineered plants. Request for advisory opinion. Calgene Inc., CA, USA (1990). [36] Koonin, E. V., and Mushegian, A. R.: Complete genome sequences of cellular life forms: glimpses of theoretical evolutionary genomics. Curr. Opin. Genet. Dev. 6 (1996) 757. [37] Smalla, K., van Overbeck, L. S., Pakall, R., and van Elsas, J. D.: Prevalence of nptli and Tn5 in kanamycin-resistant bacteria from different environments. FEMS Microbiol. Evol. 13 (1993) 47. Anschrift der Verfasser: Dr. Thomas Hankeln, Dr. Renata C. Feldmann, Prof. Dr. Erwin R. Schmidt, Institut fª Moleku- largenetik, gentechnologische Sicherheitsforschung und Beravang, Johannes-Gutenberg-Universi6it Mainz, J.-J.-Becherweg 32, Mainz Agrar6kologische Auswirkungen des Anbaus von transgenem herbizidtoleranten Raps (Brassica napus L.) Von K. F6rster, C. Schuster, A. Belter und W. Diepenbrock Zusammenfassung In 1997 begonnenen Versuchen werden die /Skologischen Auswirkungen des Anbaus von herbizidtolerantem Raps auf die Flora von Acker- und Ruderalstandorten in Sachsen-Anhalt untersucht. Bestandteile der Untersuchungen sind risikorelevante Themen, wie der Gentransfer auf Kultur- und verwandte Unkraut- bzw. Wildarten, sowie agronornische Fragestellungen. Die Auskreuzung von transgenem in konventionellen Raps lag je nach Sorte bzw. Hybridsorte und Lage der untersuchten Parzelle ira Versuchsfeld zwischen 3 bis 17 %. Zur Bewertung der Genª auf kruzifere Unkrautarten wurden Kreuzungsexperimente mit Sisymbrium loeselii und Descurainia sophia durchgefª Summary Agroecological effects of transgenic herbicide-tolerant rape cultivation (Brassica napus L.) In 1997 experiments were launched for studying the ecological effects of herbicide-tolerant rape on the flora of arable and ruderal sites in Saxony-Anhalt. The investigations focus on risk-relevant questions like gene transfer to crop species and related weed and wild plants as well as on agronomic aspects. The outcrossing of transgenic to conventionat rape reached 3 to 17 %, depending on the variety of hybrid and the location of the test plot in the field. For assessing possible gene transfer to weed crucifers, cross tests were made with Sisymbrium loeselii and Descurainia sophia. Einleitung und ProblemsteUung Raps (Brassica napus L. ssp. oleifera (Metzg.) Sinsk.) ist die Olpflanze mit der gr6t~ten landwirtschaftlichen Verbrei- tung in der gem~iffigten Klimazone. Die stoff fª Margarine, Backfett und Spei- Ausdehnung des Rapsanbaus in Europa se61. Schlieiflich stellt der nach der (Dlexund Nordamerika ging mat~geblich auf traktion anfallende Eiweit~rª ein Erfolge in der Quali6itszª zu- wertvolles Futtermittel dar. Ira Nonrª In der Haupmutzung als Nah- Food-Bereich wird das 01 als Rohstoff rungs61 liefert der Raps u. a. den Grund- fª Spezial61e, wie Schmier-, Hydrau- Bundesgesundhbl. 12/98 547

2 lik-, S~igeketten- und Schalungs61e ge- tolerante (transgene) Raps, werden nutzt. Darª hinaus werden Raps- durch die Bek~impfungsmaflnahme mit fetts~iuremethylester sowie naturbelassenes Ol als Kraftstoffe vertrieben. Raps wird auf der Basis einer Standardqualit~it von 40 % Olgehalt, bei einem maxima- Glufosinat erfai~t. Es besteht mit diesem System die M6glichkeit, die Unkrautbek~impfung ira wachsenden Bestand sehr gezielt nach Schadensschwellen len Anteil von 5 % Erucas~iure, gehan- durchzufª [1]. In den kanadischen delt. Konsumraps mit weniger als 25 lamol Glucosinolat pro g lufttrockener Saat (bei 40 % O1) gilt nach der EU- Marktordnung als glucosinolatarm. In Sommerrapsanbaugebieten wurde herbizidtoleranter Raps 1997 bereits auf einer Fl~iche von 1 MŸ ha angebaut (Abb. 1). den EU-L~ndern werden ª Rapssorten angebaut, die erucas~iurefrei Aufgabe agrar6kologischer Forschung und glucosinolatarm sind, die sogenannist es, den weltweiten Prozef~ der Einten 00-Sorten. fª von transgenen Pflanzen in die Landwirtschaft verantwortungsbewut~t mitzugestalten. Hinsichtlich der Bewertung der Chancen und Risiken des Anbaus transgener Kulturpflanzen spielt Raps geh6rt zur Familie der Brassicaceae, der insgesamt ca. 170 Gattungen mit fast 2000 Arten angeh6ren. Die Gattung Brassica umfaflt drei diploide Grundarten, B. nigra (L.) Koch (n = 8), B, oleracea L. (n = 9) und B. campestris L. (n = 10). Durch Bastardierung sind im Verlauf der Evolution daraus die amphidiploiden Arten B. carinata A. Braun (n = 17), B. juncea (L.) Czern. (n = 18) und B. napus L. (n = 19) entstanden. Die Resynthese der Amphidiploiden aus ihren Ausgangseltern wird heute gezielt zur Erh6hung der Formenmannigfaltigkeit eingesetzt. Der Raps ist wahrscheinlich im Mannigfaltigkeitszentrum des Mittelmeerraumes aus den Genomen des Kohles (B. oleracea L.) und des Rª (B. campestris L.) durch spontane Kreuzung hervorgegangen. Wildformen wurden nicht gefunden. Die Entwicklung der Gentechnik erm6glicht es auch bei Raps, besonders nª erscheinende Erbinformationen ª die bisherigen Artgrenzen hinweg in den zª Rekombinationsprozef~ einzubeziehen. Die durch Gentransfer beeinfluf~ten Merkmale sind vor allem m~innliche Sterilit~it (fª die Hybridzª Herbizidtoleranz, Resistenz gegen Krankheiten und ScMdlinge sowie Olqualit~it. Hinsichtlich der Samenqualit~it k6nnen mittels gentechnologischer Verfahren bestimmte fª die Industrie wichtige O1- zusammensetzungen bereitgestellt werden. Vor allem hohe Gehalte von kurzund mittelkettigen Fetts~iuren (C12.. bis C14), die sonst nur in tropischen Olen vorkommen, k6nnen in Samen transgener Rapspflanzen synthetisiert werden. Ferner gibt es bereits transgenen Raps, in dem ein vollst~indiges Hybridsystem mit einer Toleranz gegen den nichtselektiven, herbiziden Wirkstoff Glufosinat (Phosphinothricin) gekoppelt ist. Unkr/iuter und -gr~iser, nicht aber der die Frage der Pollenª transgener Eigenschaften und ihre gung auf gleichartige Kultur- sowie auf andere Kultur- und Wildpflanzen eine herausragende Rolle. Es ist deshalb insbesondere bei einer Art wie dem Raps mit zahlreichen Verwandten in den Anbaugebieten notwendig, die Auswirkungen des Anbaus transgener Pflanzen ª einen l~ingeren Zeitraum unter Praxisbedingungen zu verfolgen. In Sachsen-Anhalt wurde Mitte 1997 ein Projekt zur Begleitforschung begonnen, das sich mit den 6kologischen Auswirkungen des Anbaus von gentechnisch erzeugtem herbizidtoleranten (HT-) Raps auf die Flora von Ackerfl~ichen und Ruderalstandorten befat~t. Es soll geki~rt werden, in wetchem Umfang unter unseren Anbaubedingungen Transgene auf konventionelle Rapssorten und verwandte Unkr~iuter ª werden k6nnen. Davon ausgehend soll ermittelt werden, ob die transgenen Pflanzen in ihrem Konkurrenz- bzw. Selekti ~. onsverhalten gegenª den nicht transgenen Pflanzen ver~inderte Eigenschaften auspr~igen und ob diese Ver~inderungen eine ª Ausbreitung der Pflanzen erm6glichen oder begª In die Untersuchungen sind HT-Winterrapshybriden mit Genehmigung zum Inverkehrbringen (Richtlinie 90/220/ EWG; 96/158/EG; bar-gen) und HT- Winterraps (par-gen) aus einem Freisetzungsversuch einbezogen. Im folgenden werden die Schwerpunkte des Projektes und erste Untersuchungsergebnisse zum Auskreuzen des bar- Gens in nicht transgenen Raps vorgestellt. Material und Methoden Charakterisierung des Untersuchungsmaterials Win terraps Der Raps ist ein Selbstbefruchter mit einem Fremdbefruchtungsanteil von 5 bis 36 % [2-4]. Insekten- und Windbest~iubung sind m6glich. Es wurden mehrere S-Allele gefunden, die fª Abstufungen der Selbstinkompatibilit~it verantwortlich sind [5]. Versuchsmaterial wurde 1997 und 1998 aus dem Winterraps-Sortenversuch des seit 1996 ron der Europ~iischen Union gef6rderten Projektes,,To promote Familiarization with and Aceeptance of Crops inco.rporating Transgenic Technology m modern Agriculture (FACTT)~~ gewonnen. In diesem Sortenversuch werden die auf dem System von Mariani et al. [6, 7] basierenden transgenen HT-Hybriden PGSW 1, PGSW 2 und PGSW 3 im Vergleich zu den offen abblª Sorten Capitol, ANBAUFLACHEN fª RAPS und R 1997 in 1000 ha... i... 19,6% transgen ; " I Andere Staaten r--i Europa IZ N-Z-Amerika ~ Asien Abbildung 1: Weltweiter Raps- und Rª unter Berª des Anteils der mit transgenem Sommerraps bestellten Fl~ichen (N-Z-Amerika: Nord- und Zentralamerika). Quelle: ZMB-Bilanzen Getreide, Olsaaten, Futtermitte11998, Transgen Bundesgesundhbl. 12/98

3 Express und Mohican sowie den Hybridsorten Joker und Synergy unter praxisª Bedingungen angebaut. Der Versuch wurde als randomisierte Blockanlage mit vier Wiederholungen angelegt. Die Parzellengr6f~e betrug 21,6 m 2. Aus dem aufbereiteten Erntegut stehen pro Parzelle 500 g Rapssamen fª weitete Untersuchungen zur Verfª Charakterisierung der Versuchsfl~iche Die Anbauversuche wurden in der Lehr- und Versuchsstation der Landwirtschaftlichen Fakult~it der Martin- Luther-Universit~it Halle-Wittenberg am Standort Leipzig-Seehausen durchgefª Charakteristisch fª diesen Standort im mitteldeutschen Trockengebiet sind eine Jahresdurchschnitts- temperatur von 9,1 ~ Niederschl~ige von 552 mm im Jalar und ein Sand- 16i~tieflehm-Staugley als dominierende Bodenform. Der Standort war bei Versuchsbeginn frei von Durchwuchsraps, da seit 25 Jahren kein Raps angebaut worden war. Untersuchungen zur Kreuzbarkeit von Raps rnit Raukearten wurden darª hinaus am Standort Etzdorf durchgefª Durchfª und der PCR der DNA-Isolierung Pro Variante wurden aus 100 Samen Keimpflanzen angezogen. Die Isolation der Pflanzen-DNA erfolgte aus 10 bis 50 mg Blattmaterial mit dem DNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN) nach leicht ver~nderter Herstellervorschrift. Transgene Pflanzen wurden durch Amplifikation eines 130-bp-Fragmentes aus dem bar-gen [8] mittels Polymerase- Kettenreaktion (PCR) nachgewiesen. Das Gen stammt aus Streptomyces hygroscopicus, kodiert fª eine Phosphinothricinacetyltransferase und ist in den transgenen Pflanzen fª die Auspr~igung der Glufosinat-Toleranz verantwortlich. Die PCR erfolgte an ng Pflanzen-DNA in einem Volumen von 30 q in 50 mm KCI; 1,5 mm MgCI2; 10 mm Tris-HC1, ph 9,0; 260 lam jedes dntp's (Pharmacia) mit 60 pmol jedes bar-spezifischen Primers und 1,6 units rtaq- Polymerase (Pharmacia). Fª die Reaktionen wurde ein Genius Thermocycler (Techne, GB) mit folgendem Programm eingesetzt: 3 ruin bei 94 ~ (1 Zyklus), 30 s bei 94 ~ 30 s bei 58,5 ~ 45 s bei 72 ~ (30 Zyklen) und 10 ruin bei 72 ~ Um die Amplifizierbarkeit der isolierten DNA nachzuweisen, wurde ein 192- bp-fragment aus dern Gen fª die Phosphoenolpyruvatcarboxylase aus Raps (pep-gen [9]) unter folgenden Bedingungen amplifiziert: ng Pflanzen-DNA wurden in einem Volumen von 30 ~I in 50 mm KC1; 1,5 mm MgC12; 10 mm Tris-HC1, ph 9,0; 260 lam jedes dntp's (Pharmacia) mit 30 pmol jedes pep-spezifischen Primers und 1,6 units rtaq-polymerase (Pharmacia) folgendem PCR-Programm unterzogen: 3 min bei 94 ~ (1 Zyklus), 30 s bei 94 ~ 30 s bei 62 ~ 45 s bei 72 ~ (30 Zyklen) und 10 min. bei 72 ~ Ergebnisse und Diskussion Im Rahmen der Begleitforschung zu den 6kologischen Auswirkungen des Anbaus von transgenem Winterraps werden folgende Schwerpunkte bearbeitet: - Auskreuzungsh~ufigkeit der Transgene auf benachbarte Rapsfl~ichen, -Untersuchungen zur Kreuzbarkeit von Raps mit verwandten Arten, insbesondere Sisymbrium- und Descurainia-Arten, - der Transgene auf spiiter angebaute Rapssorten durch HT- Ausfallraps und - Auswirkungen eines intensiven Basta-Einsatzes auf die Folgefrucht. Verhalten von herk/smmlichem und herbizidtolerantem Raps in agronomischen Anbauversuchen Ira Rahmen des FACTT-Projektes wer: den in mehreren Versuchen unter anderem Anbaueigenschaften, Ertragsleistung und Qualit~itsparameter von HT-Rapshybriden (PGSW 1, PGSW 2, PGSW 3) ira Vergleich zu konventionellen Rapssorten (Capitol, Express, Mohican) und -hybriden (Joker, Synergy) untersucht. Gegenw~irtig liegen die Ergeb- nisse der Vegetationsbeobachtungen und der Ernte der Versuchsjahre 1996/97 und 1997/98 vor. Untersuchungen zur Bestandsetablierung, zu Vitalit~it und Wuchsh6he ergaben keine eindeutigen Wachstumsunterschiede zwischen dem konventionellen Raps und HT-Hybriden. Die Versuchsergebnisse lieferten keinen Hinweis, dat~ die HT-Hybriden eine Ver~inderung des Anbauverfahrens erforderlich machen. Alle angebauten Sorten und Hybriden reagierten in der gleichen Weise auf Differenzierungen bei der Stickstoff- und Fungizidapplikation Tabelle 1: Samenertrag von Winterraps in den Jahren 1997 und 1998 am Standort Leipzig-Seehausen Sorte / Hybride Samenertrag (dt/ha) Express 38,2 40,4 Mohican 47,1 46,4 Capitol 37,7 40,4 Joker 42,2 43,0 Synergy 47,6 41,8 PGSW 1 45,6 42,7 PGSW ,7 PGSW 3 40,2 46,5 Grenzdiffrenz 3,14 5,41 (t-test; c~ 5 % 1 bei 91% Trockenmasse sowie bei der Variierung des Aussaattermines. Der Einsatz des Herbizides Basta zur Unkrautbek~impfung in den HT-Rapsbest~inden wirkte sich nicht nachteilig auf das Wachstum des Rapses aus. Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, haben die HT-Hybriden in beiden Versuchsjahren hohe bis sehr hohe Ertriige realisiert. Zwischen den drei HT-Hybriden treten jahresbedingte Unterschiede auf. Die jeweils beste HT-Hybride unterscheidet sich nicht signifikant von den besten konventionellen Sorten. In der Ertragsstruktur wiesen die HT-Hybriden 1997 im Vergleich zu den konventionellen Varianten eine geringere Tausendkornmasse und eine in der Tendenz h6here Samenanzahl pro Schote auf. Hinsichtlich der Anzahl der Verzweigungen und der Schoten pro Pflanze wurden 1997 keine Unterschiede zwischen transgenem und nicht transgenem Raps gefunden. Eine genauere Bewertung der Ergebnisse kann erst nach Abschluf~ der mehrj~ihrigen Versuche erfolgen. Auskreuzung ron Transgenen auf benachbarte Rapsfl~ichen und DNA- Nachweis der transgenen Eigenschaft Um Aussagen ª die Auskreuzungsh~iufigkeit der Fremdgene machen zu k6nnen, wurde 1997 Erntegut ron ausgew~ihlten Parzellen des Sortenversuches (FACTT-Projekt) einer detaillierten Untersuchung unterzogen. Einbezogen waren die konventionellen Sorten Mohican, Express, Joker und Synergy, deren Parzellen in Nachbarschaft zu den HT-Hybriden PGSW 1, PGSW 2 und PGSW 3 lagen. Dabei wurde die Lage der Parzellen zueinander dahin gehend Bundesgesundhbl. 12/98 549

4 berª ob eine konventionelle sammenhang mit dem Anbau von Win- Sorte zwischen zwei Parzellen mit HT- terraps ebenfalls Angaben zum Auftre- Raps, neben einer Parzelle mit HT-Raps ten von Rauken (Sisymbrium officinale, oder in keinem direktem Kontakt zu S. loeselii, S. altissimurn, S. volgense, Parzellen mit HT-Raps stand. Die Er- Descurainia sophia) vor [10, 11]. gebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefat~t. Liegen die Parzellen des nicht TabeUe 3 gibt einen ª chatransgenen Rapses zwischen zwei Parrakteristische Merkmale ausgew~ihlter zellen mit HT-Raps, so wurde das bar- Raukearten. Die Blª aller Arten Gen 1,5- bis zweifach so h~iufig im Ern- ª sich mit der des Wintertegut nachgewiesen als bei einseitiger und des Sommerrapses. Der tats/ichliche oder fehlender direkter Nachbarschaft Blª ist voto Entwicklungszuzu den Parzellen mit HT-Raps. stand der Rauken im Frª und den Wachstumsbedingungen abh~ingig. So diesen einfachen Positionseffekt begann die Blª der L6sels Rauke hinaus treten erhebliche Unterschiede (S. loeselii) 1998 am Standort Etzdorf zwischen den Rapssorten auf. Synergy vor der der Sophienrauke (D. sophia). ist eine Verbundhybride, d. h. es wird ein Gemisch aus m~innlich steriler Hybride und geeignetem Best~iuber aus- Zu diesem Zeitpunkt war lediglich der Haupttrieb des Winterrapses bereits weitgehend abgeblª ges~it. Die Pflanzen der Nachbarparzel- len erh6hen die zur Verfª stehende Pollenmenge und k6nnen demzufolge an d.er Best/iubung erheblich beteiligt sein. Uberraschend ist dagegen die hohe Zahl von Transgenen in der Sorte Express. Eine m6gliche Ursache liegt im zeitigen Blª dieser Sorte, der mit dem der HT-Hybriden PGSW 1 ( ) und PGSW2 ( ) ª stimmt. Bekr~iftigt wird diese Hypothese durch den ira Vergleich geringen Anteil ron Transgenen in der Sorte Mohican, die von allen Sorten am sp~itesten mit der Blª einsetzte. Fª die restaurierte Hybride Joker lassen sich diese gen dagegen nicht anwenden, denn hier konnten trotz zeitigen Blª nur vergleichsweise wenige Transgene nachgewiesen werden. Aufgrund der sich andeutenden Komplexitiit der Faktoren, die eine Genª tragung im Feld beeinflussen k6nnen, ist eine eindeutige Bewertung der Ergebnisse frª nach Wiederholung der Untersuchungen am Erntegut des Versuchsjahres 1998 m6glich. Untersuchungen zur Kreuzbarkeit ron Raps mit verwandten Arten, insbesondere Sisymbrium- und Descurainia-Arten In den letzten Jahren traten in Sachsen- Anhalt regional differenziert immer st~irker kruzifere Unkr~iuter wie Capsella bursa-pastoris, Thlaspi arvense, Descurainia sophia und Sisymbrium officinale in Erscheinung. Darª hinaus kommen in unmittelbarer Nachbarschaft der Rapsfelder und teilweise auch auf den Rapsfeldern weitere Raukearten vereinzelt bis h~iufig und stellenweise in Massen vor. Fª Mecklenburg-Vorpommern und Sachsen liegen im Zu- Der Versuchsstandort Leipzig-Seehausen zeichnet sich insgesamt durch eine geringe Verunkrautung des Versuchsfeldes bzw. der angrenzenden Fl~ichen aus. I997 traten auf dem Versuchsfeld und den angrenzenden Randstreifen folgen& Cruziferen in unterschiedlicher H~iufigkeit auf: Thlaspi arvense, Capsella bursa-pastoris, Raphanus raphanistrurn, Sinapis arvensis, Lepidium ruderale, Sisymbrium altissimum, S. officinale. Am Versuchsstandort Etzdorf treten seit vielen Jahren Raukearten auf dominierte die L6sels Rauke vor der Sophienrauke. Ah beiden Standorten wurden von den in den Versuchen stehenden Raukepflanzen Samen fª weitere Untersuchungen gewonnen. Darª hinaus wurden 1998 folgende Kreuzungsexperimente durchgefª Brassica napus x S. loeselii, S. loeselii x B. napus, B. napus x D. sophia und D. sophia x B. napus. Die aus den Kreuzungen hervorgegangenen Samen wurden noch nicht zur Keimung gebracht. Die weiteren Experimente werden Aufschluf~ darª geben, ob, ~ihnlich wie fª Erucastrum gallicum [16] beschrieben, unter natª Be- dingungen lebensf~ihige Samen entstehen, sich aus ihnen fertile Pflanzen entwickeln k6nnen und ob es zur Hybridisierung gekommen ist. der Transgene auf sp~iter angebaute Rapssorten durch HT- Ausfallraps Die H6he der Samenverluste bei der Rapsernte ist abh/ingig ron der Platzfestigkeit der Rapsschoten, den Witterungsbedingungen, dem Erntezeitpunkt und der eingesetzten Technik. Auch unter optimalen Anbau- und Erntebedingungen k6nnen Verluste an Samen nicht ausgeschlossen werden. Mengenangaben schwanken zwischen 20 und 700 kg Samen/ha [17]. Ausgefallene Samen reagieren in unterschiedlicher Weise. Sie k~snnen auskeimen und unmitteibar neue Pflanzen bilden, eine sekund~ire Dormanz ausbilden und damit das Samenpotential im Boden bereichern oder absterben. Samen, die eine sekund~ire Dormanz ausgebildet haben, sind in der Lage, bis zu zehn Jahre im Boden zu ª [18]. Persistente Samen ira Boden k6nnen Unkrautprobleme in nachfolgenden Kulturen hervorrufen [19]. Darª hinaus sind bei einem hohen Auftreten an Ausfall- oder Durchwuchsraps Qualit~itsprobleme in sp~iter angebauten Rapsbest~inden denkbar erfolgten im Rahmen des FACTT- Projektes auf den abgeernteten Rapsversuchsfl/ichen Pflugfurche und Saatbett- bereitung fª die Nachfrucht Winterweizen erst acht Wochen nach der Rapsernte. In dem aufgrund von Wassermangel recht konkurrenzschwachen Weizenbestand wurden ira Frª 1998 zwischen null und zw6lf Rapspflanzen pro Parzelle (21,6 m 2) ausgez~ihlt. Durch konventionelle Herbizidapplikation und eine anschlief~ende mechanische Pflegemaf~nahme mit dem Hackstriegel konnten diese Ausfallrapspflanzen vollst~indig beseitigt werden. Die Versuchsfliiche soll in den kommenden Tabelle 2: Einflul] der Parzellenlage auf die des bar-gens aus transgenem in konventionetlen Winterraps (Erntejahr 1997) Rapssorte Mohican Express Joker Synergy Blª 3. Mai 30. April 30. April 1. Mai Anteil transgener Samen ira Erntegut (%) Parzelle von transgenem Raps begrenzt links + rechts einseitig nicht direkt 5,05 3,03 3,00 14,73 9,28 3,26 7,37 4,04 4,06 17,10 8,50 5, BundesgesundhbL 12/98

5 TabeUe 3: ª charakteristische Merkmale ausgewiihher Raukearten (ver~indert nach [12], [13], [14], [15]) Merkmal Hohe Rauke Sisymbrium altissirnum L. L6sels Rauke Sophienrauke Wege-Rauke Sisymbrium loeselii L. Descurainia sophia (L.) Sisymbrium officinale Webb ex Prantl (L.) Scop. Chromosomenzahl 2n = 14 2n n = 28 2n = 14 Wachstum ein- bis zweij~.hrig einj~.hrig-ª oder einj~ihrig oder sommereinfi.hrig ª ª einjiihrig oder Keimung meist ira Herbst Flachkeimer Flachkeimer >10 Jahre keimff.hig ca. 10 Jahre keimf~ihig Blª Mai bis Juli Mai bis August April bis Juli Mal bis Herbst Best~.ubungsart k.a. ~ Insekten- und/oder Selbstbest~iubung Selbst-/Windbest~iubung Samenansatz k.a [12] 2700 pro Pflanze * > [13] Tausendkornmasse 0,2690 g* 0,1399 g* 0,1025 g* k.a. Nachweis in Europa Standort warme, trockene, fast alle Bodenarten auf 91 h~iufiger; ~_cker seltener; liebt vorwiegend sandige und liebt offene, warme, trockene, lockere, steinige B6den n~.hrstoffreiche Sand- n~ihrstoffreiehe Lehm-, und Steinb6den Sand- und Steinb6den k. A.: keine Angaben * K. F6rster, F. Franke 1998 Jahren ebenso wie die 1998 abgeerntete Fl~iche weiter beobachtet werden. Ziel der Untersuchungen ist es, die Lebensf~ihigkeit von transgenem Winterraps ira Boden im Vergleich zu der des konventionellen Rapses festzustellen. Auf die Auswirkungen eines intensiven Basta-Einsatzes auf die Folgefrucht kann an dieser Stelle nicht eingegangen werden. Schluf~folgerungen und Ausblick Bei den Brassicaceaen gibt es bei vielen Arten Sommer- und Winterformen mit diversen und unterschiedlichen Reaktionen auf Photoperiode und Temperatur. Die Chance auf eine Kreuzung innerha]b der Art ist bei sich ª schneidenden Blª und kurzen Distanzen um ein Vielfaches h6her einzusch/itzen als die einer Kreuzung zwischen verwandten Arten bei gleichen Bedingungen. Mit einem Anteil von 3 bis 17 % transgener Samen im Erntegut konventioneller Sorten wurden deutlich h6here Werte gefunden als von Pallutt und Hommel [20] berichtet. Die Ergebnisse sind sowohl vom Pollendruck durch benachbarte Parzellen mit transgenem Raps als auch durch den Sortencharakter beeinflu~t. Untersuchungen des Erntegutes des Versuchsjahres 1998 und eines Experimentes mit gr6t~eren Distanzen zwischen dem transgenen und dem konventionellen Raps werden weiteren Aufschluf~ ª die fª die Auskreuzungsh~iufigkeit wesentlichen Faktoren geben. In die Bewertung der Chancen und Risiken des Anbaus von transgenem Raps mª darª hinaus auch die 1997 begonnenen Untersuchungen zum Verhalten des HT-Ausfallrapses und die Auswirkungen eines wiederholten Glufosinateinsatzes einbezogen werden. Zur Absch~itzung der Verbreitungsm6glichkeit der Transgene ª die vermehrt in den Rapsanbaugebieten auftretenden Raukearten wurden erstmals Kreuzungsexperimente durchgefª Erste Ergebnisse zur Hybridisierung sowie zum Keimungs- und Wachstumsverhalten der Hybriden werden 1998 vorliegen. Die vorgestellten Ergebnisse k6nnen nur einen ersten Schritt zur Beurteilung der agrar6kologischen Auswirkungen des Anbaus von transgenem herbizidtoleranten Raps darstellen. Umfassende Aussagen zu den Folgen und zu den daraus eventuell abzuleitenden Anforderungen an das Anbauverfahren sind erst nach mehrjshrigen Untersuchungen auf unterschiedlichen Standorten m6glich. Danksagung: Wir danken Herrn Dr. E. Hintzsche, Halle, fª seine Unterstª bei der Bearbeitung der Raukenproblematik. Weiterhin danken wir dem Ministerium fª Raumordnung und Umwelt des Landes Sachsen-Anhalt fª die F6rderung der Begleitforschung. Literatur: [1] Diepenbrock, W., Fischbeck, G., Heyland, K.-U., und Knauer, N.: Spezieller Pflanzenbau. Stuttgart: Verlag Eugen Ulmer, ira Druck. [2] Becker, Th.: Siebenj/ihrige blª Studien an den Cruziferen Brassica napus L., Brassica tapa L., Brassica oleracea L., Raphanus L. und Sinapis L. I. Teil. Z. Pflanzenz. 29 (1951) [3] Hª M., und Rakow, G.: Einige experimentelle Ergebnisse zur Fremdbefruchtungsrate bei Winterraps (Brassica napus oleifera) in Abh/ingigkeit ron Sorte und Abstand. Z. Pflanzenz. 83 (1979) [4] Environment Directorate, OECD, Paris: Consensus Document on the Biology of Brassica napus L. (Oilseed Rape). OECD Environmental Health and Safety Publications. Series on Harmonization of Regulatory Oversight of Biotechnology 7 (1997). [5] Schuster, W. H.: Olpflanzen in Europa. Frankfurt/Main: DLG-Verlags-GmbH (1992). [6] Mariani, C., De Beuckeleer, M., Truetmer, J., Leemans, J., and Goldberg, R. B.: Induction of male sterility in plants by a chimaeric ribonuclease gene. Nature 347 (I 990) [7] Mariani, C., Gossele, V., De Beuckeleer, M., De Block, M., Goldberg, R.B., De Greef, W., and Leemans, J.: A chirnaeric ribonuclease-inhibitor gene restores fertility to male sterile plants. Nature 357 (1992) Bundesgesundhbl. 12/98 551

6 [8] Thompson, C. J., Movva, N. R., Tizard, R., Crameri, R., Davies, J. E., Laurereys, M., and Botterman, J.: Characterization of the herbicide-resistance gene bar from Streptomyces hygroscopicus. EMBO J. 6 (1987) [9] Yanai, Y., Okumura, S., and Shimada, H.: Structure of Brassica napus phosphoenolpyruvate carboxylase genes: missing introns causing polymorphisms among gene family members. Biosci. Biotechnol. Biochem. 58 (1994) [10] Broschewitz, B., Amelung, D., und Erichsen, E.: Zur Verbreitung und Bek~impfung von Problemunkr~iutern ira Winterraps. Z. Pfl- Krankh. PflSchutz, Sonderh. XVI (1998) [11] Sieberhein, K.: Verunkrautung von Winterraps im Freistaat Sachsen und Versuchsergebnisse zur chemischen Unkrautbek~mpfung in Winterraps. Z. PflKrankh. PflSchutz, Sonderh. XVI (1998) [12] Cremer, J., Partzsch, M., Zimmermann, G., Schw~ir, C., und Goltz, H.: Acker- und Gartenwildkr~iuter - ein Bcstimmungsbuch. Ber- lin: Deutscher Landwirtschaftsverlag, 1. Auflage [13] Hanf, M.: Ackerunkr~iuter Europas mit ihren Keimlingen und Samen. BLV VerlagsgeseI1- schaft Mª DLG-Verlag Frankfurt (Main), u. a., [I4] Hegi, G.: Illustrierte Flora von Mittel-Europa mit besonderer Berª von Deutschland, Oesterreich und der Schweiz. Mª J. F. Lehmanns Verlag (1919). [I5] Rothmaler, W.: Exkursionsflora von Deutschland. Bd. 4 Gef~if~pflanzen: Kritischer Band. Hrsg. Schubert, R., und Vent, W.; 8. Auflage. Jena: G. Fischer Verlag [16] Lefol, E., S G., and Downey, K.: Sexual hybridisation in crosses of cultivated Brassica species with the crucifers Erucastrurn gallicum and Raphanus raphanistrum: Potential for gene introgression. Euphytica 95 (1997) [17] Pekrun, C., Lutman, P. J. W., and Baeumer, K.: Research on Volunteer Rape: a Review. Pflanzenbauwissenschaften 2 (1998) [18] Pekrun, C., Lutman, P. J. W., and Baeumer, K.: Induction of secondary dormancy in rape seeds (Brassica napus L.) by prolonged imbibition under conditions of water stress of oxygen deficiency in darkness. Eur. J. Agr. 6 (1997) [19] Schuboth, J., und Mahn, E. G.: Wie ver~inderlich ist die Diversit~it von Ackerunkrautz6nosen - Ergebnisse 10j~ihriger Untersuchungen auf einem Schwarzerdestandort. Z. PflKrankh. PflSchutz, 8onderh. XIV (1994) [20] Pallutt, B., und Hommel, B.: Konzept und erste Ergebnisse zur Bewertung von Glufosinat-tolerantem Raps und Mais im Rahmen einer 4feldrigen Fruchtfolge. Z. PflKrankh. PflSchutz, Sonderh. XVI (1998) Anschrift der Verfasser: Dr. rer. nat. Karin F6rster, Dr. agr. Carola Schuster, Dipl. Biol. Anke Belter und Prof. Dr. habil. Wulf Diepenbrock, Martin-Luther-Universit~it Halle-Wittenberg, Institut fª Acker- und Pflanzenbau, L.-Wuchererstr. 2, Halle (S.) Begleitforschung zu Freisetzungen gentechnisch ver~inderter Pflanzen in Sachsen Von H. Pellmann, W. Reif~er, S. Theophilou und M. Schlegel Zusammenfassung Ira Rahmen der Begleitforschung zur Freisetzung von transgenero Raps (Brassica napus) werden Auskreuzungsh~iufigkeit, Vektoren und Reichweite der Ausbreitung der Herbizidresistenz (Phosphinothricin-Acetyltransferase-Gen: pat- Gen) auf Akzeptorpflanzen ron nicht-transgenem Raps und Rª (Brassica tapa) untersucht. Der ira Sommer 1997 freigesetzte transgene Raps war von einer Mantelsaat aus nichttransgenem Raps umgeben. Konzentrisch um das Versuchsfeld wurden an 35 Punkten in den Abst~inden 50 m, 75 m, 100 m, 150 m, 210 m, 300 m und 400 m jeweils 100 getopfte Pflanzen von Raps und Rª ausgebracht. Diese konnten in der Blª mit den Pflanzen ira Versuchsfeld synchronisiert werden. Vor Erreichen der Vollreife wurden die Samen von Raps und Rª geerntet. Aus der Mantelsaat wurde an sechs Punkten ebenfalls Saatgut gewonnen. Derzeit werden Samen aus diesen Probepunkten ira Gew~ichshaus angekeimt und mit dem Totalherbizid Basta behandelt. In den ª benden Pflanzen konnte mit Hilfe der PCR das pat-gen quantitativ nachgewiesen werden. Der Anteil der resistenten Pflanzen schwankt von Punkt zu Punkt. In der Mantelsaat liegen die Werte zwischen 0,3 % und 2,2 %. Bei Samen, die aus 100 m Entfernung stammen, sind noch 0,5 % der gekeimten Pflanzen Basta-resistent. Die Blª ira Versuchsfeld und auf den Akzeptorpflanzen wurden mit verschiedenen Fangmethoden (Kescherfang, Gelbschalen, Malaisefallen) erfat~t. In den bislang ausgewerteten Kescherf~ingen ergab sich eine nennenswerte Pollenfracht bei Haut- und Zweiflª Wildbienen und Schwebfliegen waren h~iufiger anzutreffen als Honigbienen und Hummeln. Ira Pollen, der von den Tieren stammte, konnte das pat-gen ebenfalls nachgewiesen werden. Summary Research in parallei to field trials with genetically modified plants in Sachsen During field trials with transgenic rape (Brassica napus) the frequency of outcrossing, the vectoss and the dissemination distance of the herbicide-resistance (phosphinothricineacetyltransferase-gene: pat-gene) on to acceptor plants of non-transgenic Brassica napus or Brassica rapa were investigated. The field trial with transgenic rape plants were surrounded by a belt of non-transgenic rape plants. In the distances of 50 m, 75 m, 100 m, 150 m, 210 m, 300 m and 400 m from the field trial non-transgenic plants of Brassica napus and Brassica tapa were exposed as acceptor plants. The outcrossing rates of the transgene were determined by Basta application and controlled by PCR (between 0.3 % and 2.2 % in the belt of non-transgenic rape plants and 0.5 % in a distance of 100 m from the field trial). The pollinators within the area of the field trial and on the acceptor plants in the surrounding were captured by different methods. Most of the captered pollinators have collected remarkable amounts of transgenic pollen. 552 Bundesgesundhbl. 12/98