Wirkung von Umweltparametern auf den Bt-Toxin-Gehalt von

Wirkung von Umweltparametern auf den
Bt-Toxin-Gehalt von GV-Mais
Agrogentechnik und
biologische Vielfalt,
8.-10.9.2008, Vilm
Gabriele Weiß
ecostrat GmbH, Berlin
&
Angelika Hilbeck
ecostrat GmbH, Zürich
Hintergrund GV-Mais MON810
•
•
•
GV-Mais produziert Bacillus thuringiensis (Bt)-Toxin Cry1Ab
gegen Maiszünsler (Ostrinia nubilalis)
In EU Anbau-Zulassung seit 1998
In Deutschland Anbau seit 2005
Jahr / Bundesland
Mais in D gesamt
2007
2008
Brandenburg
Sachsen
Mecklenburg-Vorpommern
Sachsen-Anhalt, Niedersachsen
Übrige
Fläche (ha)
Anzahl Standorte
1,7 Mio
2.700 (3.600)
3.200
1.250
950
750
<200
<100
174
202
Ergebnisse unserer Bt-Toxin-Messungen in MON810-Mais
1. Studie
Zeitraum: Mai – Oktober 2006
Pflanzenteil: oberste/zweitoberste Blatt
Region
Anzahl Felder
Untersuchungsintervall
Spanien
5
2-wöchentlich
Bayern
2
wöchentlich
Brandenburg
4
wöchentlich
Borken
1
3-wöchentlich (Juli/Aug.)
How much Bt toxin do genetically engineered MON810 maize plants actually produce?
Bt concentration in field plants from Germany and Spain. (Lorch & Then 2007)
Bt-Studie 2006: mittlere Bt-Konzentrationen in MON810
Region
Bt-Toxin (µg/g FG)
MW
Min
Max
Eigene Untersuchung
oberste Blätter
Bayern
2,2
Brandenburg
1,3
Spanien
1,6
Borken
0,5
Blätter
Monsanto
(1994) MW USA
Monsanto
(2002) MW EU
Blätter (3 Jahren)
Nguyen (2004)
Bonn
Nguyen (2004)
Halle
0,1
0,0
0,0
0,0
Anzahl
Probe
n
10,9
13,0
14,8
3,4
9,4
8,6 - 12,2
116
207
160
136
Proben
ohne
Bt
(8%)
0
28
7
1
?
5,21
15,06
4
Studien
(9%)
5,68
0,44
8,60
171306
6,36
1,88
11,07
127238
Bt-Konzentrationen
im Vergleich
sehr niedrig
Relativ viele
Pflanzen
ohne BtToxin
Bt-Studie 2006:
Zeitliche und regionale Variabilität der Bt-Konzentration in MON810
5
Bbg-Leb
Bbg-Pra
Bt-Konzentration
4
Bbg-Sel
Bbg-Ntr
3
Bay-Fin
Bay-Poi
2
Sp-Al1a
Sp-Al1b
1
Sp-Be1
Sp-Be2
0
5/06
6/06
7/06
8/06
Zeitraum
9/06
10/6
Sp-Be3
Bt-Studie 2006:
Schwankungen der Bt-Toxin-Konzentrationen in MON810
(aus Lorch & Then
2007)
Bt-Studie 2007: mittlere Bt-Konzentrationen in
verschiedenen Gewebeteilen von Mais (MON810)
Pflanzengewebe
Blätter >
Wurzel >=
Stängel >
Körner
Pollen??
Blätter unten
Protokoll 1
Protokoll 2
Bätter oben
Protokoll 1
Protokoll 2
Wurzel
Protokoll 1
Protokoll 2
Stängel
Protokoll 1
Protokoll 2
Körner
Protokoll 1
Protokoll 2
Bt-Toxin µg/g FG
MW
Min
Max
Anzahl
Proben
39,7
28,1
16,9
4,2
61,3
85,9
95 (22)
22
18,6
20,9
7,1
10
36,5
37,1
95 (22)
22
10,2
5,1
4,7
1,6
16,3
9,2
95 (42)
42
4,9
5,1
1,1
1,3
8,7
8,7
95 (43)
43
1,3
1
0,8
0,4
2
1,8
50 (22)
22
Nachweismethoden (P) unterscheiden sich deutlich voneinander, Abweichungen bis zu 100%
Bt-Studie 2007:
Vergleich der mittleren Bt-Konzentrationen der
Mais-Organe mit 2006
Organ / Quelle
Bt-Toxin (µg/g FG)
MW
Min
Max
Anzahl
Proben
3,4-14,8
37,1
36,5
619
22
95 (22)
Blätter oben
GP/ecostrat 2006, P2
GP/ecostrat 2007, P2
GP/ecostrat 2007, P1
0,5–2,2
20,9
18,6
0,0-0,1
10
7,1
Nachweismethoden (P) beeinflussen Bt-Konzentrationen
Aber
Unterschiede zwischen 2 Untersuchungsjahren / Studien bis zu 100fach
Bt-Studien 2006 / 2007:
Zusammenfassung
Große Schwankungsbreite der Bt-Konzentrationen bis zum 200-fachen
Regionale /Klimatische Unterschiede
einzelne Pflanzen eines Standortes, natürlich, genetische Instabilität
verschiedene Gewebe einer Pflanze
Starke zeitliche Schwankungen
Jahresverlauf / Entwicklungsphase
Jahre / Witterung
Sorten
Nachweismethodik
Notwendigkeit zuverlässiger Daten
•Ökologische Forschung
Nichtzielorganismen, Nahrungskette etc.
•Risikoanalyse
ohne Kenntnis der Dosis keine Bewertung der Wirkung z.B. in
Expositionsanalysen, Problem 0-Bt-Pflanzen
•Vollzug
Genehmigung, Qualitätskontrolle, Überwachung-Monitoring
•Resistenzmanagement
Definition von Schwellenwerten fehlt bisher: minimal-dose, high-dose
•Qualitätskontrolle
ab wann ist Bt-Mais kein Bt-Mais mehr?
•Vergleichbarkeit verschiedener Studien,
nur semiquantitative Aussagen wenig – viel
•Qualitätskontrolle der Labore, Mindestanforderungen
Bisherige Forschung mit Aussagen zur Schwankungsbreite
Einzige Studie, die umfangreichere Untersuchungen vorgelegt hat, stammt aus
dem Biologische Sicherheitsforschungsprogramm des BMBF von 2001-2004.
Nguyen (2004)
Nguyen & Jehle (2007)
Gleiches Konzentrationsgefälle in den Mais-Geweben aber um Faktor 5 niedriger
Schwankungsbreite zwischen 3-fachem und 14-fachem
Daten von Monsanto (für EU-Zulassung von MON810):
2-4 europäische Standort zusammengefasst
zwei Anbaujahre
keine Rohdaten
keine Daten zu Wurzel, Stängel
Daten anderer Hersteller z.B. Syngenta weisen gleiche Mängel auf
Anbaugenehmigung für die gesamte EU mit ihren 11 biogeographischen Regionen (nach Natura2000) erteilt
Bisherige Forschung mit Aussagen zu Einflussfaktoren
Umweltfaktoren
Nährstoffversorgung
Stickstoffgehalt
(Bruns et al. 2006, Dutton et al. 2004)
Bodenqualität
(Griffiths et al. 2006)
Pestizide
(Griffiths et al. 2006)
Klimazonen/Regionale Unterschiede (Nguyen&Jehle 2007)
Pflanzenphysiologie
Photosynthese
(Abel et al. 2004)
Mögliche Einflussfaktoren auf die Bt-Konzentrationen
Umweltfaktoren
•Klima, Region
•Witterungsverlauf (Jahr)
•Standort (Boden, Wasser, Nährstoffe)
•Landwirtschaftliche Praxis (Düngung, Pestizide)
•Schädlingsbefall oder andere Stressoren
•Sorte, Varietät
•Pflanzenorgan
•Alter, Entwicklungsphase
•Natürliche Variabilität des pflanzlichen Stoffwechsels
•genetische und epigenetische Effekte
•genetische Instabilität
Nachweis-Methodik
Keine Aussagen von Monsanto zu Mon810
Einfluss des Nachweisverfahrens
ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay)
Lochplatte
Farbreaktion
Antikörper mit Label
Y
Y
Y Y
Antikörper
Y
Bt-Toxin (Antigen)
YYYYYYYYYY
ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay)
•
Auswertung der Verfärbungsreaktion mittels Photometer
•
Messung der optischen Dichte  daraus Berechnung der Konzentration
Mögliche Einflussfaktoren auf die Analyseergebnisse
•Bezugsgröße: Frisch- oder Trockengewicht
•Extraktionsverfahren (Chemikalien, pH, Schritte etc.)
•Standardtoxin als Vergleich
•Antikörper (z.B. monoclonal, polyclonal)
•Photometer, Wellenlänge
•Verwendete Materialien der Behältnisse mit unterschiedlichem Bindeverhalten
•Verwendete Chemikalien, Lochplatten, welche, Alterung
•Anzahl an Eichpunkten für Eichkurve
•Wiederholungen
•pH-Werte der Lösungen
•Einfluss anderer Pflanzeninhaltstoffe auf die Bindung der Bt-Toxine an
Nachweisreagenz (Matrix-Effekt)
Reproduzierbarkeit der Ergebnisse in verschiedenen Labors
Schlussfolgerungen
Mehr Grundlagenforschung und Risikoforschung
Standardisierung und Validierung von Nachweismethoden
Zugang zu Risiko-relevanten Daten der Hersteller, zumindest wenn im
Zulassungsverfahren
Zugang zur Nachweismethodik und den verwendeten Standardtoxinen
Zugang zu den isogenen Vergleichslinien