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Stefan KühneBernd Hommel
Martina SickChristoph Saure
Bienen und transgener Raps
500 m
• 1998 und 1999: Pollenausbreitung durch Insekten und Wind,Auskreuzung auf konv. Raps / Ackerbegleitflora
• 2001–2003: transgener Pollen als Bienennahrung
Versuchsfläche und angrenzende Rapsfelder in Dahnsdorf (Land Brandenburg)
Koexistenz von transgenen und nicht-transgenen Nutzpflanzen
Reduktion der Auskreuzung (best. Rate)
und / oder• gerichtet
• Flugaktivität• Sammelrouten• Bestäubungsfähigkeit
• Nutzpflanze, Sorte, Lage und Jahreszeit
• ungerichtet
• Windrichtung• Luftfeuchtigkeit• Luftdruck
• Pollen
Pollenübertragung durch
InsektenWind
Aktionsradien
Honigbiene3,5 – 4,5 kmRathjen & Edelmann (1995)
Rote Mauerbieneca. 1 kmWilliams (2002)
Erdhummelbis 1,5 kmWalther-Hellwig & Frankl (2000)
Zielstellung
Pollen -transfer ? Wind Insekten
Auskreu-zungdes Trans-Gens ?
Transgener Raps
Hybrid Verwandte KreuzblütlerHederich, Schwarzer Senf, Sareptasenf,Weißer Senf,Hirtentäschel,Ackerhellerkraut
Freisetzungsversuch 1998 und 1999
Habitatinseln Pollenfalle
Freisetzungsversuch im Land Brandenburg
Lassioglossum sexnotatum
Scaeva selenitica Elinora flaveola
Sichtfänge, Blütenbesuchszählungen, Markierung und Wiederfang
Bienen erreichen hohe Artenzahlen Einige Bienenarten sind auf Kreuzblütler spezialisiert
Vergleich der Artenzahlen
Apidae Syrphidae Symphyta
94 49 96
Untersuchungsgebiet(mit Grünland und Waldrand)
Artenzahl
Raps, transg.Raps, konv./MantelsaatSareptasenfSchwarzer SenfHederich
26 11 5 38 15 11
Andrena niveata, Andrena suerinensis, Osmia brevicornis
(Andrena pilipes)
Elinora flaveola (Larvenfutter)
Exklusiv (bevorzugt) Kreuzblüter
23 6 2 26 13 4 21 6 0
Blütenbesuchszählungen am Raps
MantelsaatHabitatinselGVO-Raps
MantelsaatHabitatinselGVO-Raps
Syrphidae
1998 1999
0
50
100
150
200
250
Individuen (n)
Apidae(ohne
A. mellifera)
Wildbienen sind vergleichsweise die häufigsten Blütenbesucher
Markierung von Wildbienen im transgenen Raps und deren Wiederfang
Jahr Markierung Wiederfangtransgener
Rapstransgener
Rapskonv. Raps Sareptasenf Schwarzer
Senf1998 83 2 5 - -1999 93 1 - 1 1
Bombus terrestris, markierte Königin am Raps
dieselben Individuen besuchen sowohl transgenen Raps als auch konventionellen Raps oder andere Brassicaceae
Wiederfangrate ist sehr gering
Bibio hortulanus
Diptera: Bibionidae(Haarmücken)Bibio marciBibio hortulanusBibio pomonis
Coleoptera: Nitidulidae(Glanzkäfer)Meligethes spp.
Coleoptera: Curculionidae(Rüsselkäfer)Ceutorhynchus spp.
Neuroptera: Chrysopidae(Florfliegen) Chrysoperla carnea
Lepidoptera: Pieridae(Weißlinge)Pieris brassicae (Großer Kohlweißling)Pieris napi (Rapsweißling)Pieris rapae (KleinerKohlweißling)
Lepidoptera: Nymphalidae(Fleckenfalter)Aglais urticae (Kleiner Fuchs)Inachis io (Tagpfauenauge)
Weitere blütenbesuchende Insekten
Pollentransfer II Wind
Pollenkonzentration in Windrichtung am höchsten deutlicher Rückgang des Anteils von Rapspollen in der Luft (10 m-Distanz): - von 100 % auf 5 % in 1998 - von 100 % auf 37 % in 1999 1998 deutlich mehr Auskreuzungsereignisse bei trocken-warmer Witterung und stärkerer Luftzirkulation
Rapspollen
Datum Mittlere Zahl Pollen/Falle(28,3 mm²) an denHabitatinseln
nord ost süd west
1998-05-07 3,9 11,5 3,6 6,9
1999-05-071999-05-171999-05-19
29,8 6,9 10,9 3,539,8 13,6 9,0 50,658,8 11,3 24,9 80,6
Windrichtungwährend Fallen-exposition
WSW
SOONOOSO
Screening bei Brassica juncea nach HR-Hybriden mit LIBERTY im Feld
Raps, GVP
Sareptasenf, Hybrid
734b
p
Raps, GVP
Sareptasenf, Hybrid
386b
p
100bp DNA-Marker
DNA
Brassica juncea - Hybride
Sicherer Nachweis des Transgens (pat) mittels PCR
Auskreuzungsuntersuchungen
xTransgener Raps
Blattrand gelappt mit einzelnen
Haaren (Vater); Blattadern mit
Haaren (Mutter)
Sareptasenf
Hybrid
60 Sareptasenf-Hybride im Juli 1998 (39 im Freiland)
Auskreuzungsrate im Gewächshaus: 0,26 % (unter 8202 aufgelaufenen Pflanzen sind 21 Hybride)
Bienen, Schwebfliegen und andere Insekten regelmäßig an Brassicaceen-Blüten
Bienen als wichtigste Insektenbestäuber an Raps, Senf und Hederich
Insektenbestäubung gezielter, über längere Distanzen und gegen die Windrichtung
Auskreuzung von HR-Raps auf konventionellen Raps und auf Sareptasenf
Zusammenfassung
HummelvölkerBombus terrestris
HonigbienenvolkApis mellifera
Nisthilfen für MauerbienenOsmia rufa (syn. bicornis)
Mantelsaat (konv. Raps)
HT-Raps
2001-2003: transgener Pollen als Bienennahrung
HT: Herbizidtoleranter Raps („pat“-Gen)
Honigbiene (Apis mellifera) hoch eusozial; Brutpflege, Futteraustauschhohe Blütenstetigkeit
1
Erdhummel (Bombus terrestris)primitiv eusozial; Brutpflege, kein Futteraustausch geringere Blütenstetigkeit
Rote Mauerbiene (Osmia rufa) solitär; keine Brutpflegegeringe Blütenstetigkeit
Probennahme
• Pollen aus Brutzellen
• Pollen aus Vorratszellen• Pollenhöschen
• Vor-, Haupt- und Nachblüte
Apis mellifera
Bombus terrestris
Osmia rufa
Osmia rufa
Osmia rufa
„pat“-spezifische PCR mit pac3 / pac4 (368 bp)
100 bp200 bp300 bp
600 bp
Analyse der Pollen-DNA („pat“- Raps ?)
Anzahl der „pat“- positiven Proben (2002/2003)
nur konv. Rapsmit pat-Raps
4 3 7 10 7 7
28 33 38 44 47 39
0%
20%
40%
60%
80%
100%02 03 02 03 02 03
VB HB NBApis
11
9 9 1 3
9
825 42
14 26
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Bombus
Pollenhöschen
35
17
27
25
14
26
4
40
0%
20%
40%
60%
80%
100%02 03 02 03
HB NBOsmiaBrutzellen
Kompetitive PCR mit pac3/pac4 (368 bp; „pat“-spezifisch) und Standard-DNA (296 bp)
100 bp200 bp300 bp
600 bp
Bereich übereinstim-
mender Konzentration
Probe in gleich-bleibender Konzentration
Standard in Verdünnungsreihe
Analyse der Pollen-DNA (Menge „pat“- Raps ?)
Quantitative kompetitive PCR (2002)
0
2
4
6
8
10
12
A.mellifera B. terrestris O. rufa
VB
HB
NB
%
Relativer Anteil an HR-Rapspollen am Gesamtpolleneintrag
bis zu 11 %
bis zu 3 %
Nisthilfen für MauerbienenOsmia rufa (syn. bicornis)
25 m von HT-Raps
100 m von HT-RapsMantelsaat (konv. Raps)
HT-Raps
Einfluss der Mantelsaat auf den transgenen Pollenaustrag
HT: Herbizidtoleranter Raps („pat“-Gen)
Prozentualer Anteil an Brutzellen der Roten Mauerbiene mit herbizidtolerantem Raps (2003)
Einfluss der Mantelsaat auf den transgenen Pollenaustrag
29 2535
76 7466
0%
20%
40%
60%
80%
100%
innen 25 100
nur konv. Raps
mit HR-Raps
m m
Zusammenfassung
• Herbizidtoleranter Raps kann als Modellpflanze für die Verbreitungswege von Transgenen durch Insekten gut genutzt werden
• Für soziale Arten kleine Versuchsparzellen eher uninteressant
• Aufgrund ihrer Sammeleigenschaften eignet sich Osmia rufa für Untersuchungen zum horizontalen Gentransfer und zu Auswirkungen des transgenen Pollens auf Lebens- und Verhaltensweise der Wildbienen
• in vielen Brutzellen transgener Pollen nachweisbar (mehrere Sammelflüge)
• geringe Blütenstetigkeit (HT-Raps auf verwandte Kreuzblütler)
• Mantelsaat hat keinen Einfluss auf das Sammelverhalten von Osmia rufa
•sammelnde Bienen werden nicht von der HT-Rapsfläche ferngehalten
• Mantelsaat scheint nicht die Pollen abzufangen (Quant. Ergebnisse)
• Nur kleine Testflächen - keine Daten zu normaler Feldgröße - Versuche können stellvertretend die Verhältnisse wiederspiegeln, die beim Auftreten von transgenen Raps- pflanzen als Durchwuchs oder als verwilderte Pflanzen an Ruderalstandorten vorkommen
Zusammenfassung