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Gentechnik sicher machen?

Landwirtschaft

Sterile Pollen verhindern Ausbreitung

>Die Koexistenz zwischen gentechnisch veränderten und unveränderten Pflanzen ist vor allem dadurch gefährdet, dass sich wie beispielsweise in Mexiko der veränderte Mais in andere Bestände einkreuzt. Ein deutscher Imker sah auf der diesjährigen MeLa in Mecklenburg-Vorpommern schwarz: In wenigen Jahren wären die gentechnikfreien Zonen nicht mehr aufrecht zu erhalten.

Veränderungen der Umwelt sind möglich
Weltweit wird derzeit an gentechnisch veränderten Pflanzen gearbeitet, die gegen Schädlinge und Krankheiten unempfindlich oder besser an bestimmte Klimabedingungen angepasst sind als herkömmliche Sorten. Würden diese neuen Eigenschaften durch Auskreuzung auf Wildpflanzen übertragen, könnten diese gegenüber anderen Pflanzen einen Vorteil erlangen: "Möglicherweise würden sie Krankheiten besser überstehen als ihre Nachbarpflanzen oder bei Trockenperioden länger überleben", so der Würzburger Professor Thomas Roitsch am Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie. Denkbare Folge: Die Pflanzen mit den neuen Eigenschaften könnten sich schneller vermehren und ausbreiten. Das würde die Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaft verändern und sich vielleicht auch auf die Tierwelt auswirken.
Der Wissenschaftler von der Bayerischen Julius-Maximilians-Universität Würzburg sucht eine Lösung, Auskreuzungen zu verhindern und dennoch Gentechnik zu erlauben. Ungewollte Auskreuzungen erfordern nach dem neuen Gentechnikgesetz rigide Haftungsbedingungen, die mit sterilen Pollen verhindert werden können.

Biochemische Entdeckungsreise
In blühenden Pflanzen werden die männlichen Keime in den Staubgefäßen entwickelt. Diese sind mit verschiedenen Geweben und unterschiedlichen Zelltypen sehr komplex aufgebaut. Eine Zellschicht, das Tapetum, spielt eine besonders wichtige Rolle. Im frühen Entwicklungsstadium der Keime umhüllt es den Pollensack und degeneriert zunehmend bis zur endgültigen Reife des Pollens. Das Tapetum gibt Kohlenhydrate und Proteine an den Pollen ab, der diese für die Entwicklung verbraucht oder in seiner äußersten Zellwand einlagert. Veränderungen bei den Pollen sind immer Veränderungen des Tapetums vorangegangen. Daher gab es bereits öfters Versuche das Tapetum zu manipulieren, um sterile Pollen zu erzeugen. Jedoch führten die Manipulationen oft auch zu einer Degradierung der gesamten Pflanze.
Auf jeden Fall weisen sterile männliche Linien einen gestörten Kohlenhydratstoffwechsel auf. Eigentlich gelangt das Kohlenhydrat Saccharose mit Hilfe des Enzym Invertase von Zelle zu Zelle. Das Enzym ist ionisch an die Zellwand gebunden und reguliert die Verteilung des Zuckers. Es gibt einige Gene, die Invertase mit diesen spezifischen Eigenschaften bilden. Bereits 2001 veröffentlichten Wissenschaftler, unter anderem Thomas Roitsch (PNAS, 98, 11, S. 6522-6527), diese Wirkweisen und erfolgreiche Veränderungen des entsprechenden Gens im Tabak, damit die Nin88 genannte neue Invertase im frühen Entwicklungsstadium des Pollens nicht mehr funktioniert: Der Pollen wird steril und kann sich nicht mehr bei anderen Pflanzen vermehren.

Weizen und Raps
Nachdem vor einigen Jahren die Versuche bei Tabak und Tomate erfolgreich verlaufen sind, arbeitet das Team um Thomas Roitsch nun an der Umsetzung bei Weizen und Raps, wie die Uni Würzburg mitteilte. Gerade Raps kreuzt sich leicht bei seinen wild wachsenden Familienangehörigen ein. Doch mit der neuen Methode haben die Forscher ein "subtiles und hoch effizientes" Werkzeug in der Hand, Auskreuzungen zu verhindern. Zumal die Wirkweise so spezifisch ist, dass die Invertase in anderen Pflanzenteilen ganz normal funktionieren kann, so der Professor. Für dieses neue Forschungsprojekt gibt es Gelder vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz. Weitere Unterstützung kommt aus dem Sonderprogramm ?Integrierte Umwelttechnik? des Deutschen Akademischen Austauschdienstes. Damit wurde ein dreimonatiger Forschungsaufenthalt der indischen Professorin Bavita Asthir in Würzburg zur Mitarbeit am Projekt finanziert.
Die Wissenschaft ist sich sicher, dass bei der Gentechnik für landwirtschaftliche Nutzpflanzen zukünftig auch Bäume für die Holzwirtschaft oder zum Abbau von Schadstoffen im Boden eingesetzt werden. Genauso wie Pflanzen, die hochwirksame Arzneimittel herstellen. "Wenn solche Pflanzen tatsächlich einmal auf einem Feld stehen sollten, dann muss sichergestellt sein, dass sie nur dort und nirgends sonst wachsen. Die Gene für Arzneiwirkstoffe dürfen auf keinen Fall auf andere Kultur- oder Wildpflanzen übertragen werden", so Roitsch. Neben einem generellen Verbot der grünen Gentechnik sind auch andere Strategien denkbar: Entweder wird die Pollenbildung der Gentech-Pflanzen unterbunden oder aber die Pflanzen werden so gezüchtet, dass ihre Pollen erst gar keine fremden Gene enthalten. Thomas Roitsch verfolgt die erste Strategie, weil die andere für eine generelle Anwendung derzeit noch zu viele Hindernisse berge.

VLE

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