Als Bt-Baumwolle bezeichnet man gentechnisch veränderte Baumwolle, in die Gene des Bodenbakteriums Bacillus thuringiensis übertragen worden sind. Ziel ist eine verbesserte Kontrolle von Baumwollschadinsekten. Bt-Baumwolle ist stärker verbreitet als herbizidresistente Baumwolle, die über eine Resistenz gegen Breitbandherbizide verfügt.
Wirkmechanismus und allgemeine Aspekte mini|Baumwollkapselbohrer mini|Roter Baumwollkapselwurm Ein (single trait) oder mehrere (stacked traits) Gene des Bodenbakteriums Bacillus thuringiensis, die je nach Unterart Proteine codieren, welche im Darm vieler Insekten zu Toxinen umgesetzt werden, werden in die DNS der Baumwolle übertragen. Die daraus resultierende Pflanze enthält die entsprechenden Toxine in jeder Zelle.Murray W. Nabors: Botanik. Pearson Studium, ISBN 978-3-8273-7231-4, S. 354f. Je nach benutztem Bt-Gen sind die gebildeten Toxine für bestimmte Käfer, Schmetterlinge und/oder Zweiflügler und insbesondere für die Baumwolleule tödlich. Die konstante Präsenz des Toxins im Feld unterscheidet sich von der periodischen Anwendung von biologischen oder chemischen Insektiziden dahingehend, dass die Schadinsekten dem Gift ständig ausgesetzt sind. Ein weiterer Unterschied zu der Verwendung von Bt-Toxinen in Form von Suspensionen besteht darin, dass Schädlinge das Gift direkt mit ihrer Nahrung (die Baumwollpflanze) fressen, anstatt dass die Suspension separat aufgenommen werden muss. Bt-Baumwolle besitzt nach Bravo et al. gegenüber konventioneller Baumwolle in Verbindung mit chemischen Pflanzenschutzmitteln eine erhöhte Präzision. Schädlinge können gezielter bekämpft und Nichtzielorganismen leichter verschont werden, da diese nicht von der Pflanze fressen bzw. das Toxin bei ihnen wirkungslos ist.A. Bravo, S. Gill, M. Soberón: Mode of action of Bacillus thuringiensis Cry and Cyt toxins and their potential for insect control. In: Toxicon. 49 (4), 2007, S. 423–435. doi:10.1016/j.toxicon.2006.11.022. PMID 17198720
Aus der Perspektive des Landwirts stehen potenzielle Einsparungen bei konventionellen Insektiziden und Einkommenssteigerungen durch mögliche höhere Erträge den oft höheren Kosten des Bt-Baumwollsaatguts im Vergleich zu konventionellem Saatgut gegenüber.
Beobachtungen von Schädlingspopulationen in den USA und China haben ergeben, dass die Verwendung von Bt-Baumwolle zeitweise nicht nur zu einem geringeren Schädlingsbefall in den Bt-Feldern, sondern auch zu einem geringeren Schädlingsbefall in konventionellen Baumwoll- und anderen Nutzpflanzenfeldern geführt hat (Positive Externalität).National Research Council: The Impact of Genetically Engineered Crops on Farm Sustainability in the United States. The National Academies Press, Washington, D.C. 2010. Ebenso zeigten Untersuchungen in China, dass Nichtzielorganismen sich zeitweise ausbreiten konnten und zu einer Schädigung bei Bt-Baumwolle als auch konventionellen Anbaufrüchten geführt haben (Negative Externalität).
Wenn konventionelle Insektizide ohne die Hilfe von Feldspritzen im Feld angewendet werden, wie es in vielen Entwicklungsländern geschieht, kann der Ersatz durch Bt-Baumwolle Gesundheitsschädigungen reduzieren, da der direkte Kontakt mit Insektiziden abnimmt. Des Weiteren kann unbehandeltes Grund- und Oberflächenwasser durch den geringeren Eintrag konventioneller Insektizide sicherer für den menschlichen Konsum werden, was ebenfalls relevant für Landwirte in Entwicklungsländern sein kann.M. Qaim, C. Pray, D. Zilberman: Economic and Social Considerations in the Adoption of Bt Crops. In: J. Romeis, A. Shelton, G. Kennedy (Hrsg.): Integration of Insect-Resistant GM Crops Within IPM Programs. Springer, New York 2008.
Resistenzbildung und Sekundärschädlinge In Mississippi und Arkansas hat die Empfindlichkeit des Baumwollkapselbohrers gegenüber dem in den ersten Bt-Sorten vorrangig eingesetzten Bt-Toxin Cry1Ac bereits deutlich abgenommen. Bei 5 anderen wichtigen Schädlingen wurden bisher keine Resistenzen gegen Bt-Toxine beobachtet.Bruce E Tabashnik, Aaron J Gassmann u. a.: Insect resistance to Bt crops: evidence versus theory. In: Nature Biotechnology. 26, 2008, S. 199–202, doi:10.1038/nbt1382.Bruce E. Tabashnik, Aaron J. Gassmann, David W. Crowder, Yves Carrière: Field-Evolved Insect Resistance to Transgenic Bt Crops. Im Südwesten der USA wurden zudem in einigen Feldern Resistenzen des Baumwollkapselbohrers gegen Cry2Ab festgestellt.
In vier Distrikten des indischen Bundesstaats Gujarat wurden Anfang 2010 erstmals Resistenzen des Roten Baumwollkapselwurms gegen Bt-Baumwollsorten der ersten Generation (Bollgard I, seit 2002) beobachtet. Dies könnte nach Ansicht von Wissenschaftlern der Hersteller Monsanto und Mahyco auf die mangelhafte Einhaltung von Refugienflächen, oder auch auf den illegalen Anbau von Bt-Sorten mit geringerem Toxingehalt zurückzuführen sein. Für die zweite Generation von Bt-Sorten (Bollgard II, seit 2006), die zwei Bt-Gene enthält, wurden keine Resistenzen festgestellt. Derzeit entwickelt wird Bollgard III, das drei Bt-Gene aufweist. Mehrere voneinander unabhängige Insektizide erschweren die Resistenzbildung.Bruce E. Tabashnik, Yves Carrière: Field-Evolved Resistance to Bt Cotton: Bollworm in the U.S. and Pink Bollworm in India. In: Southwestern Entomologist. Band 35, Nummer 3, 2010, S. 417–424, doi:10.3958/059.035.0326.Resistente Schädlinge in Indien nachgewiesen. in Biosicherheit vom 16. März 2010. Als geeignete Vorkehrungen zur Verhinderung oder Verlangsamung der Ausbreitung resistenter Schädlinge werden angemessen große Refugienflächen, bepflanzt mit nicht gentechnisch veränderter Baumwolle, Bodenbearbeitungsmaßnahmen wie tiefes Pflügen, eine breit angelegte Fruchtfolge sowie die Entfernung von Rückständen, die bei der Ernte anfallen, als notwendig erachtet. Jens Karg, Gentechnik-Sprecher von Global 2000 geht davon aus, dass die Resistenzbildung der Schadinsekten einen vermehrten Einsatz von stärkeren Insektiziden nach sich ziehen werde. Eine verbreitete Resistenzentwicklung könnte dazu führen, dass das bisher von nachhaltigen Formen der Landwirtschaft eingesetzte und zugelassene Bt-Mittel als Spray nicht mehr angewandt werden kann.Studie bestätigt erstmals Gefahren von genmanipulierten Pflanzen. In: derStandard. 27. Februar 2008, aufgerufen am 27. März 2012.
Der Anbau von Bt-Baumwolle habe gemäß einem Bericht von Monsanto an das Central Institute for Cotton Research in Indien zu einer Zunahme von Nicht-Zielorganismen geführt, also Schädlingen von Baumwolle, bei denen das Gift gegen den Roten Baumwollwurzelbohrer unwirksam ist. Schadinsekten, die bisher in Indien nicht aufgefallen sind, seien vorgefunden worden. Insbesondere treffe dies auf Sauginsekten zu, die als häufigste festgestellte Gruppe bedeutende wirtschaftliche Einbußen verursacht hätten.Dinesh C. Sharma: Bt cotton has failed admits Monsanto. In: India Today. 6. März 2010, aufgerufen am 30. März 2012. Der Ertrag an Baumwolle sank von 560 kg pro Hektar im Jahr 2007 auf 512 Kilo pro Hektar im Jahr 2009. Der Verbrauch an Pflanzenschutzmitteln stieg von 5970 Millionen Rupien im Jahr 2002 auf 7910 Millionen Rupien im Jahr 2009 an.
In China untersuchte eine Forschergruppe um den Wissenschaftler Kongming Wu von der chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften über einen Zeitraum von 10 Jahren Baumwollfelder in sechs Regionen Chinas auf Schädlingsbefall. Hierbei wurde festgestellt, dass auf Anbauflächen mit Bt-Baumwolle eine massive Ausbreitung von Weichwanzen zu verzeichnen ist. Weichwanzen gelten als Sekundärschädlinge. Sie besitzen eine Toleranz gegen das BT-Toxin und profitieren- bedingt durch den Anbau der Bt-Baumwolle- von gesunkenen Insektizidspritzungen. Die in China bis dato als unbedeutende Schädlinge eingestuften Insekten verursachen erhebliche Schäden. Da die Weichwanzen ein breites Nahrungsspektrum aufweisen, bleiben die Ernteverluste nicht auf die BT-Baumwollplantagen beschränkt, sondern betreffen auch im Umkreis liegende landwirtschaftlich genutzte Flächen, wie beispielsweise Obstplantagen. Der Einsatz von Insektiziden sei aufgrund von Maßnahmen gegen die Weichwanzen wieder angestiegen.Yanhui Lu, Kongming Wu, Yuying Jiang, Bing Xia, Ping Li, Hongqiang Feng, Kris A. G. Wyckhuys, Yuyuan Guo: Mirid Bug Outbreaks in Multiple Crops Correlated with Wide-Scale Adoption of Bt Cotton in China. In: Science. Vol. 328 no. 5982, 28 May 2010, S. 1151–1154. doi:10.1126/science.1187881 In: Spektrum der Wissenschaft. 13. Mai 2010, aufgerufen am 21. März 2012.pflanzenforschung.de:
Übertragung der transgenen Eigenschaft auf Wildarten Bei Untersuchungen zum Genfluss bei wilden Baumwollpflanzen der Art Gossypium hirsutum in Mexiko wurden in Wildpopulationen Transgene von gentechnisch veränderten Pflanzen gefunden. Bei ungefähr einem Viertel der 270 untersuchten wilden Baumwollsamen wurden Transgene insektenresistenter, antibiotikaresistenter oder herbizidresistenter Baumwolle festgestellt. Ein Samen stammte aus einer Population, die in einer Entfernung von 755 Kilometer zur nächsten GM-Baumwollplantage gelegen war. Andere Samen konnten als Nachfolger der ersten Hybridgeneration identifiziert werden, da sie mehrere und verschiedene Transgene aufwiesen. Als Ursachen wurden Verluste bei Saatguttransporten für die Tierfutterindustrie oder Ölverarbeitung, Transport über Winde oder Salz- und Süßwasser oder auch Verdauungsausbreitung durch Tiere angegeben. Auch dass menschliche Handlungen den Genfluss bewirkten, wurde in Erwägung gezogen. Genfluss von GM-Baumwollpflanzen zu wilden Verwandten reduziert die genetische Vielfalt der Baumwolle und kann Auswirkungen auf die Umwelt, Nahrungsmittelsicherheit und Gesundheit sowie auf gesetzliche und Handelsbestimmungen haben. Ana Wegier, führende Autorin der Studie gab an, dass es eine dringende Aufgabe sei, den Genfluss zwischen Kultivaren und Wildarten zu unterbinden. Aus ihrer Sicht müssten nach der Ernte anfallende Samen zerstört werden. Des Weiteren benötige Mexiko diesbezüglich ein aktives Monitoring sowie Kontroll- und Vorbeugungsprogramme.A. Wegier, A. Pineyro-Nelson, J. Alarcon, A. Galvez-Mariscal, E. R. Álvarez-Buylla, D. Pinero: Recent long-distance transgene flow into wild populations conforms to historical patterns of gene flow in cotton (Gossypium hirsutum) at its centre of origin. In: Molecular Ecology. Volume 20, Nr. 19, October 2011, S. 4182–4194, doi:10.1111/j.1365-294X.2011.05258.x
Wirkung auf Nichtzielorganismen Eine 2007 erschienene Metaanalyse wertete 42 Feldexperimente mit Wirbellosen aus. Demnach sind Nichtzielorganismen generell zahlreicher vorhanden in Bt-Baumwoll- und Bt-Maisfeldern als in konventionellen Feldern, die mit Insektiziden behandelt wurden. Bestimmte Taxa kamen jedoch in konventionellen Feldern ohne Insektizidbehandlung häufiger vor als in Bt-Feldern.
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