Neue Züchtungstechniken New Plant Breeding Techniques NPBT

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1 Neue Züchtungstechniken New Plant Breeding Techniques NPBT Dr. Georg Leggewie - BVL

2 Neue Züchtungstechniken Was ist das? - molekulare Aspekte - und warum befasst sich das BVL damit? - juristische Aspekte -

3 Welche Techniken werden diskutiert? a. Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese (OgM) ahdiagnostics.dk

4 Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese (OgM): Hybridisierung des Oligonukleotides mit der Zielsequenz, Fehlpaarung Erkennung und Reparatur der Fehlpaarung durch zelleigene Reparaturmechanismen Oligonukleotid dient als Template Abbau des Oligonukleotid-Moleküls in der Zelle

5 a. Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese (OgM) b. Zink Finger Nuklease-Techniken (ZFN-1, ZFN-2 und ZFN-3); allgemein: ortsgerichtete Nuklease-Techniken ( sitedirected nucleases, SDN)

6 Site-directed nuclease (SDN):

7 a. Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese (OgM) b. Zink Finger Nuklease-Techniken (ZFN-1, ZFN-2 und ZFN-3); allgemein: ortsgerichtete Nuklease-Techniken ( sitedirected nucleases, SDN) c. Cisgenese

8 CISGENESIS/INTRAGENESIS T-DNA Agrobacterium tumefaciens Cell and Tissue culture Cisgenic plants (Solanum tuberosum) Biolistic techniques Wild Solanum DNA from - the species itself - a cross-compatible species by courtesy of Boet Glandorf, National Institute of Public Health and the Environment (RIVM), NL

9 a. Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese (OgM) b. Zink Finger Nuklease-Techniken (ZFN-1, ZFN-2 und ZFN-3); allgemein: ortsgerichtete Nuklease-Techniken ( sitedirected nucleases, SDN) c. Cisgenese d. Pfropfung (Nicht-GVO/GVO)

10 GRAFTING ON GM ROOTSTOCK Non- Transgenic scion Non- Transgenic fruits Agrobacterium tumefaciens Transgenic plant Transgenic rootstock by courtesy of Boet Glandorf, National Institute of Public Health and the Environment (RIVM), NL

11 a. Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese (OgM) b. Zink Finger Nuklease-Techniken (ZFN-1, ZFN-2 und ZFN-3); allgemein: ortsgerichtete Nuklease-Techniken ( sitedirected nucleases, SDN) c. Cisgenese d. Propfung (Nicht-GVO/GVO) e. Agroinfiltration

12 AGROINFILTRATION Agrobacterium tumefaciens T-DNA Agroinfiltrated plant Offspring Bacillus thuringensis Foreign DNA by courtesy of Boet Glandorf, National Institute of Public Health and the Environment (RIVM), NL

13 a. Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese (OgM) b. Zink Finger Nuklease-Techniken (ZFN-1, ZFN-2 und ZFN-3); allgemein: ortsgerichtete Nuklease-Techniken ( sitedirected nucleases, SDN) c. Cisgenese d. Propfung (Nicht-GVO/GVO) e. Agroinfiltration f. RNA-abhängige DNA-Methylierung

14 RdDM: RNA-DEPENDENT DNA METHYLATION SEQUENCE HOMOLOGOUS TO THE PROMOTER Plant cell Plant genome SMALL DOUBLE STRANDED RNA SILENCED GENE x RdDM plants by courtesy of Boet Glandorf, National Institute of Public Health and the Environment (RIVM), NL

15 a. Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese (OgM) b. Zink Finger Nuklease-Techniken (ZFN-1, ZFN-2 und ZFN-3); allgemein: ortsgerichtete Nuklease-Techniken ( sitedirected nucleases, SDN) c. Cisgenese d. Propfung (Nicht-GVO/GVO) e. Agroinfiltration f. RNA-abhängige DNA-Methylierung g. Reverse Breeding, Fast Track Breeding

16 Fast Track Breeding Juvenilphase von Gehölzen Züchtungsprozess dauert Jahrzehnte Introgression nützlicher Gene aus Wild- in Kulturvarietäten ist züchtungsintensiv

17 a. Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese (OgM) b. Zink Finger Nuklease-Techniken (ZFN-1, ZFN-2 und ZFN-3); allgemein: ortsgerichtete Nuklease-Techniken ( sitedirected nucleases, SDN) c. Cisgenese d. Propfung (Nicht-GVO/GVO) e. Agroinfiltration f. RNA-abhängige DNA-Methylierung g. Reverse Breeding, Fast Breeding h. TALEN, CRISPR-cas9 OgM, TALEN, CRISPR-cas9 und SDN-Techniken sind Techniken des genome editing

18 CRISPR-Cas9 System: Emmanuelle Charpentier, MPI für Infektionsbiologie, Berlin

19 Pilzliche Infektion einer Pflanzenzelle Pilz Pflanzenzelle Zucker

20 Pilzliche Infektion einer Pflanzenzelle nach ODM Pilz Pflanzenzelle

21 Stellungnahmen zur genetechnikrechtlichen Einordnung New Techniques Working Group (2012) Final Report Stellungnahme (2012) der ZKBS zu den neuen Pflanzenzüchtungstechniken Report (2011/2012) of the Joint Research Center (JRC) working group (Lusser et al., 2011) EFSA-Opinions (2012) on safety assessment of Cisgenesis and ZFN-3 Report of the European Academies Science Advisory Council (2013) Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC) Position Statement (2014) New Techniques for Genetic Crop Improvement Bewertung der juristischen Gutachten Prof. Krämer (i.a. Umweltverbände) und Prof. Spranger (BfN) durch das BVL ETP Plants for the Future (2012) Position paper on New Breeding Techniques

22 Rechtliche Probleme: GVO-Definition: genetisch veränderter Organismus (GVO): ein Organismus mit Ausnahme des Menschen, dessen genetisches Material so verändert worden ist, wie es auf natürliche Weise durch Kreuzen und/oder natürliche Rekombination nicht möglich ist. means an organism, with the exception on human beings, in which the genetic material has been altered in a way that does not occur naturally by mating and/or natural recombination

23 GVO-Definition: genetisch veränderter Organismus (GVO): Prozessbezogene oder produktbezogene Interpretation? (Ist die Methode oder das Ergebnis entscheidend?) BVL: Sowohl prozessbezogen als auch produktbezogen!!

24 Begründungen: u.a. Systematik des Unionsrecht : Cartagenaprotokoll Art 3 lit g): LMO-Definition: jeder lebende Organismus, der eine neuartige Kombination genetischen Materials aufweist, die durch die Nutzung der modernen Biotechnologie erzielt wurde Folgen: a) Unnatürliche Methode, natürliches Ergebnis Kein GVO b) Natürliche Methode, unnatürliches Ergebnis Kein GVO c) Unnatürliche Methode, unnatürliches Ergebnis GVO

25 Rechtliche Probleme: Mutagenese: Ausnahmevorschrift Anhang I B Nr.1: Verfahren/Methoden der genetischen Veränderung, aus denen Organismen hervorgehen, die von der Richtlinie auszuschließen sind, 1. Mutagenese Aber was fällt unter Mutagenese?

26 Mutagenese: Keine Definition in der Richtlinie Erwägungsgrund 17: Die Richtlinie soll nicht für Organismen gelten, die mit Techniken zur genetischen Veränderung gewonnen werden, die herkömmlich bei einer Reihe von Anwendungen angewandt wurden und seit langem als sicher gelten. Vorsorgeprinzip

27 Rechtliche Probleme: Nachweis: Anhang III B, lit D, Nr. 12: 1. Beschreibung der Nachweis- und Identifizierungsverfahren für die genetisch veränderte Pflanze Wie weise ich eine Punktmutation nach? Wie identifiziere ich eine Punktmutation?

28 Der CIBUS-Fall Herbizidtoleranz im Raps Acetolactat-Synthase (ALS/AHAS) Synthese von verzweigen Aminosäuren Im Raps: kodiert durch 5 Loci in den Genomen A und C (AHAS I-V) AHASI (C) und AHASIII (A) konstitutiv exprimiert Inhibierung durch Imidazolinone und Sulfonylharnstoffe Toleranz durch Punktmutation in der katalytischen UE des Enzyms (z.b. Clearfield-Raps) Nach: Tan et al. Pest Manag Sci 61: (2005)

29 Zu Herbizidtoleranz führende Mutationen im AHAS-Gen des Rapses (B. napus) Chemische Mutagenese Mutation PM1 PM2 Codon (Ref. A. thaliana) Austausch der Aminosäure S N W L Locus AHASI AHASIII Genom C A Toleranz Imidazolinon Imidazolinon und Sulfonylharnstoffe Nach: Tan et al. Pest Manag Sci 61: (2005) Zu Herbizidtoleranz führende Mutationen im AHAS-Gen des Rapses (B. napus) Mutation ODM Mutagenese der Firma Cibus In einem weiteren Locus Toleranz Imidazolinon und Sulfonylharnstoffe

30 Zeitachse Feststellungsantrag der Firma Cibus Aug/Sept Informationsnachforderungen an Cibus ZKBS-Stellungnahme zum Cibus-Antrag Feststellungsbescheid des BVL Information anderer fachlicher Behörden, BMEL und EU-KOM Widerspruch von mehreren Umweltverbänden und Firmen Widerspruch wird vom BVL zurückgewiesen Klage vor Verwaltungsgericht Schreiben der EU-KOM an MS mit Bitte um sorgfältiges Vorgehen bei NPBTs KOM weist Antrag von Greenpeace auf Intervention zurück Sommer 2015 Rechtsgutachten durch Umweltverbände und BfN BVL veröffentlicht eigenes Gutachten auf homepage KOM stellt juristische Stellungnahme zu NPBTs im Laufe des Jahres 2016 in Aussicht.

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32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Seite 32