Baumwollschädling entwickelt Resistenz gegen Bt-Pflanzen: "Evolution in Aktion"

Seit mehr als zehn Jahren werden weltweit auf Millionen von Hektar gentechnisch veränderte Mais- und Baumwollpflanzen angebaut. Nun haben offenbar erstmals Schadinsekten in freier Natur Resistenzen gegen das in solchen Pflanzen gebildete Bt-Toxin entwickelt:

Baumwollkapselbohrer, die zwischen 2003 und 2006 in den USA gefunden wurden, waren deutlich weniger empfindlicher als Jahre zuvor. Bei allen anderen untersuchten Baumwoll- und Maisschädlingen erwies sich das Bt-Toxin als unverändert wirksam.

Der bekannte Insektenforscher Bruce E. Tabashnik von der Universität in Tucson (Arizona, USA) beschäftigt sich mit der Frage, ob das in Mais- und Bauwollpflanzen verwendete Bt‑Toxin bei den jeweiligen „Zielorganismen“ – verschiede Fraßinsekten – zur Entwicklung von Resistenzen führt. Dass Schädlinge nach einiger Zeit den gegen sie gerichteten Wirkstoff „knacken“ und unempfindlicher werden, ist nicht überraschend. Auch eine züchterisch verbesserte Widerstandskraft einer neuen Pflanzensorte hält in der Regel nur eine begrenzte Zeit.

Bruce E. Tabashnik, Professor an der Universität in Tucson, Arizona: „Unsere Ergebnisse widersprechen den Befürchtungen einiger Experten, die mit Resistenzen gegen Bt-Pflanzen innerhalb von drei Jahren gerechnet haben.“

Resistenzen beim Baumwollkapselbohrer, andere Schädlinge unverändert empfindlich

Bt- Mais und Bt-Baumwolle werden seit mehr als zehn Jahren weltweit großflächig angebaut, in einigen Regionen nahezu flächendeckend. Für Experten wie Tabashnik war es eher überraschend, dass sich seit dem Beginn des kommerziellen Anbaus gentechnisch veränderter Bauwolle 1996 noch keine Bt-resistenten Schädlingspopulationen herausgebildet haben. Doch nun sind offenbar erstmals Schadinsekten gefunden worden, die in freier Natur gegen das Bt-Toxin in gentechnisch veränderten Baumwollpflanzen resistent geworden sind.

Eine Wissenschaftler-Gruppe um Tabashnik wertete Feldstudien aus Australien, China, Spanien und den USA aus, die sich mit der Bt-Resistenzentwicklung bei sechs wichtigen Schadinsekten befassten. Die Ergebnisse wurden nun in der aktuellen Ausgabe von Natur Biotechnology (Februar 2008) publiziert.

Bei einem Schädling, dem Baumwollkapselbohrer (Helicoverpa zea) konnte eine in freier Natur entstandene Resistenz nachgewiesen werden. Solche Tiere fanden sich auf Baumwollfeldern im Südosten der USA.

Bei den übrigen untersuchten Schädlingen erwies sich die Empfindlichkeit gegenüber Bt-Toxin als nahezu unverändert. Einbezogen waren weitere Baumwollschädlinge wie Pink Bollworm (Pectinophora gossypiella), der bedeutendste Schädling im Südwesten der USA, aber auch der in Europa verbreitete Maiszünsler (Ostrinia nubilalis).

Tabashnik und seine Kollegen berufen sich auf umfangreiche Datensätze aus zwei Studien, die in den Jahren 1999 und 2006 veröffentlicht wurden. Im Freiland waren Insektenstichproben gesammelt worden. Anschließend wurde im Labor untersucht, welche Bt-Konzentrationen nötig sind, um die Hälfte der Schadinsekten zu töten. Die Analyse der Daten ergab, dass Baumwollkapselbohrer, die in den Jahren 2003 und 2004 in den US-Bundesstaaten Arkansas und Mississippi gesammelt worden waren, wesentlich mehr Bt-Toxin fressen mussten, um daran zu sterben, als Insekten, die zwischen 1992 und 1993, also vor der Markteinführung von Bt-Baumwolle, gesammelt wurden.

„Die Laboruntersuchungen belegen den ersten Fall einer in freier Natur entstandenen Resistenz gegen das Bt-Toxin einer transgenen Pflanze. Was wir hier beobachten können, ist Evolution in Aktion,“ erklärte Tabashnik. Doch eine solche Resistenz kommt nur bei einem Schädling vor – und auch nur in einem Teil der USA. „Unsere Ergebnisse widersprechen den Befürchtungen einiger Experten, die mit Resistenzen gegen Bt-Pflanzen innerhalb von drei Jahren gerechnet haben“, so Tabashnik.

Bislang keine Resistenz beim Maiszünsler
Die einzige gentechnisch veränderte Pflanze, die in Deutschland kommerziell angebaut wird, ist Bt-Mais. Die Ergebnisse zum Baumwollkapselbohrer lassen sich nicht einfach auf den Maiszünsler übertragen. Bei diesem Schädling wird eine mögliche Resistenzentwicklung seit Jahren beobachtet. Zwischen 2001 und 2003 untersuchte eine Arbeitsgruppe des Instituts für Biologischen Pflanzenschutz der BBA (Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, seit 2008 Julius Kühn-Institut, JKI) in Darmstadt Maiszünslerpopulationen in Bt-Maisfeldern im Rahmen der BMBF-geförderten biologischen Sicherheitsforschung. Dabei wurde im Anbaugebiet Oderbruch kein resistentes Tier gefunden. Auch Tabashnik konnte – wie schon bei einer ähnlichen Studie aus 2003 – keinen einzigen resistenten Maiszünsler entdecken.
Wirksames Resistenzmanagement
In den USA und Kanada sind beim Anbau von Bt-Pflanzen Maßnahmen vorgeschrieben, die eine Entstehung resistenter Schädlingspopulationen vermeiden sollen. So sind Rückzugsflächen (Refugien ) anzulegen, die mit konventionellen Pflanzen bebaut werden. Dort sollen sich unverändert Bt-empfindliche Schadinsekten vermehren, die sich mit möglicherweise resistenten Individuen paaren. Tabashniks Ergebnisse zeigen, das sich Resistenzen gegen Bt-Baumwollkapsel dort am schnellsten entwickeln, wo der Anteil der Refugienflächen am geringsten ist.

Außerdem weisen die Ergebnisse aus Sicht von Tabashnik darauf hin, dass Bt-Pflanzen das Bt-Toxin in weitaus höheren Mengen enthalten sollten, als es zum Abtöten nicht-resistenter Insekten erforderlich wäre. So wird sichergestellt, dass auch die moderat resistenten Tiere noch sterben. (High dose/Refuge-Strategie).

Eine weitere Strategie zur Vermeidung von Resistenzen ist der Anbau von Pflanzen mit mehreren verschiedenen Bt-Wirkstoffen innerhalb der Pflanze. Wenn einzelne Schädlinge gegen den einen Wirkstoff resistent werden, wäre der andere Wirkstoff immer noch wirksam. Eine Resistenzentwicklung gegen beide Wirkstoffe gleichzeitig ist äußerst unwahrscheinlich.

In Deutschland gibt es noch keine verbindlichen Vorschriften für das Resistenzmanagement bei Bt-Mais. Doch: Bisher wird Bt-Mais nur auf einem geringen Flächenanteil angebaut.