Validierung eines Nematodenbiotests zum Nachweis der Bioverfügbarkeit und Toxizität von Bt Toxinen im Boden
Gesamtziele des Vorhabens

Die Freisetzung von gentechnisch veränderten Pflanzen (GVP) erfordert laut der EG-Freisetzungsrichtlinie (2001/18/EG) eine Umweltverträglichkeitsprüfung, um von Fall zu Fall etwaige direkte, indirekte, sofortige oder spätere Auswirkungen auf die Umwelt ermitteln und evaluieren zu können. Durch den Anbau von transgenem Mais, auf den Gene des insektizid wirkenden Bodenbakteriums Bacillus thuringiensis übertragen wurden (Bt-Mais) können sich die von der Pflanze produzierten Toxine im Boden anreichern und somit auch für Nichtziel-Organismen ein potentielles Risiko darstellen. Ob diese Bt-Toxine tatsächlich ein Risiko für einzelne Organismengruppen darstellt, ist abhängig von der Struktur des jeweiligen Toxins, der Beschaffenheit des betreffenden Bodentyps (Stichwort Bioverfügbarkeit) und der Empfindlichkeit des Organismus. Dieses Risiko kann also nur durch Biotestverfahren mit Bodenorganismen evaluiert werden. In dem hier beantragten Projekt soll ein Biotest mit dem Nematoden Caenorhabditis elegans als Mittel zur Umweltverträglichkeitsprüfung validiert werden. Dies soll im Rahmen des Verbundprojekts Freisetzungsbegleitende Sicherheitsforschung transgener Maissorten mit neuen Bt-Genen: Entwicklung und Validierung von Monitoringmethoden anhand einer neuen transgenen Maissorte (Mon863) exemplarisch exerziert werden, deren Toxin (Cry3Bb) sich gegen den Maiswurzelbohrer (Diabrotica virgifera virgifera) richtet. Eine standardisierte Testmethode (ISO New Work Item Proposal) erlaubt eine schnelle und kostengünstige Evaluierung der Toxizität bioverfügbarer B.t.-Toxine in Bodenproben auf ökologisch relevante, subletale Parameter (z.B. Reproduktion). Mit Nematoden als Testorganismen erfasst man außerdem eine für die Funktionalität des Agrarökosystems Bodens sehr wichtige Organismengruppe. Durch die Untersuchung von Umweltproben mit Hilfe des Nematodentests (Vergleich von transgenen mit isogenen Maissorten) und zusätzlichen Laborversuchen mit isolierten Toxinen ließe sich das Risikopotential einer Freisetzung von neuen B.t.-Maissorten einfach und kostengünstig abschätzen.

Zwei wesentliche Ziele wurden in diesem Vorhaben verfolgt:

• Erforschung der Bioverfügbarkeit und Toxizität von Bt-Toxinen für C. elegans: Durch Laborexperimente mit reinen Bt-Toxinen, die in verschiedenen Medien angereichert werden, wurden Erkenntnisse zur Bioverfügbarkeit des Toxins in verschiedenen Böden und zur Empfindlichkeit des Testorganismus für das entsprechende Toxin gewonnen.
• Validierung eines Verfahrens zur ökotoxikologischen Untersuchung von mit Bt-Toxinen belasteten Böden: Durch die Beobachtung eines Standortes über einen Zeitraum von zwei Jahren, an dem sowohl transgene, als auch isogene Maissorten angebaut werden, wurde die Eignung des Nematodentests als Mittel der Umweltverträglichkeitsprüfung in der freisetzungsbegleitenden Forschung überprüft werden. Ziel war es, ein kostengünstiges Biotestverfahren in die Hand zu bekommen, das eine ökologisch sehr bedeutsame Organismengruppen im Boden, die Nematoden, berücksichtigt.
• Wirkung von Bt-Mais auf in situ Nematodenlebensgemeinschaften: Nach zwei Jahren Maisanbau wurden in situ Nematoden von Feldern mit Bt- und Nicht-Bt-Mais über den Zeitraum einer gesamten Vegetationperiode beprobt, um Effekte unter realen, ökologisch relevanteren Bedingungen zu untersuchen.

Publikation, die aus dem Forschungsvorhaben entstanden sind:

Höss S, Arndt M, Baumgarte S, Tebbe C, Nguyen-Thu H, Jehle J (2008) Effects of transgenic corn and Cry1Ab toxin on the nematode Caenorhabditis elegans. Ecotoxicol Environ Saf 70, 334-340.

Höss S, Nguyen-Thu H, Menzel R, Pagel-Wieder S, Miethling-Graff R, Tebbe CC, Jehle J, Traunspurger W (2011) Assessing the risk posed to free-living soil nematodes by a genetically modified maize (event Mon88017) expressing an insecticidal protein (Cry3Bb1). Sci Tot Environ 409:2674-2684.