Züchtung verändert Pflanzen stärker als Gentechnik

Trotz mehrfacher Feldzerstörungen haben sich die Freilandversuche der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) mit genetisch veränderter Gerste gelohnt: Die Ergebnisse der von Prof. Dr. Karl-Heinz Kogel (Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie) geleiteten Versuche konnten jetzt in der renommierten US-amerikanischen Fachzeitschrift „PNAS“ (Proceedings of the National Academy of Sciences) veröffentlicht werden.

Wichtiges Ergebnis der Studie, die in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universität Erlangen-Nürnberg (Arbeitsgruppe Prof. Dr. Uwe Sonnewald) und der Washington State University durchgeführt wurde: Klassische Züchtung verändert Pflanzen sehr viel stärker, als es der biotechnologische Zusatz einzelner Gene vermag. Ziel des Projekts im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung war die Erforschung der biologischen Sicherheit gentechnisch veränderter Nutzpflanzen. Die Wissenschaftler wollten herausfinden, ob nützliche Bodenorganismen durch die genetisch veränderte Gerste beeinträchtigt werden und ob die genetische Veränderung auf die Pflanze selbst einen starken Einfluss hat.

In der mehrjährigen Versuchsreihe haben die Wissenschaftler genetisch veränderte Gerste ausgesät, die zusätzlich entweder ein Chitinase-Gen oder ein beta-Glucanase-Gen enthielt. Mit diesen zusätzlichen Genen ist die Gerste in der Lage, ein die Pilzzellwand auflösendes Enzym zu produzieren. Damit kann ein Schadpilzbefall stark reduziert oder ganz verhindert und der Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln verringert werden. Gleichzeitig besitzt die biotechnologisch hergestellte Gerste eine verbesserte Futtereigenschaft.

Schon im vergangenen Jahr hatten die Forscher durch die Freilandversuche he-rausgefunden, dass die nützlichen Mykorrhiza-Bodenpilze durch die transgene Geste nicht beeinträchtigt wurden. Insgesamt bedingen die genetischen Verände-rungen der Gerste nur minimale Veränderungen der Gen¬aktivität und der Zusam-mensetzung der Pflanzen. Bei der gleichzeitigen Untersuchung der konventionellen Elternpflanzen der Sorten Golden Promise und Baronesse stellte sich heraus, dass der Unterschied zwischen diesen Sorten erheblich größer ist als der zwischen den Eltern und ihren jeweiligen transgenen Abkömmlingen. So waren bei den beiden konventionellen Sorten allein 1.660 Gene unterschiedlich aktiv. Die Forscher stellten auch fest, dass eine Besiedlung mit Mykorrhiza-Pilzen selbst die Stoffzusammensetzung der Gerstenpflanzen erheblich verändert -unabhängig davon, ob es sich um transgene oder nicht-transgene Gerste handelt.

Die Wissenschaftler wendeten das neue Verfahren eines direkten systematischen Vergleichs von Genaktivitäten und Stoffzusammensetzung an. Damit sind kleinste Genveränderungen nachweisbar, die in der Vergangenheit durch langjährige klassi-sche Züchtung entstanden waren. „Wir können mit unseren Verfahren in den Pflan-zen lesen wie in einem Buch“, erklärt Prof. Kogel. „Und einige Kapitel zeigen uns, welche Züchtungspartner zur Entstehung der Pflanzen einst beigetragen haben.“ Die Ergebnisse zeigen nach Angaben der Wissenschafter, dass klassische Züchtung und Umwelteinflüsse wie Pilzbefall Pflanzen in erheblich stärkerem Umfang verändern als das gezielte gentechnische Hinzufügen eines einzelnen Gens.

Karl-Heinz Kogel, Lars M. Voll, Patrick Schäfer, Carin Jansen, Yongchun Wu, Gregor Langen, Jafargholi Imani, Jörg Hofmann, Alfred Schmiedl, Sophia Sonnewald, Diter von Wettstein, R. James Cook, and Uwe Sonnewald: Transcriptome and metabolome profiling of field-grown transgenic barley lack induced differences but show cultivar-specific variances. PNAS 201001945; online veröffentlicht am 22. März 2010, doi:10.1073/pnas.1001945107

Kontakt:
Prof. Dr. Karl-Heinz Kogel
Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie
Interdisziplinäres Forschungszentrum für biowissenschaftliche Grundlagen
der Umweltsicherung (IFZ)
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Telefon: 0641 99-37490
E-Mail: Karl-Heinz.Kogel@agrar.uni-giessen.de