Aubergine, Schädling

Bt-Konzept: Der neue biologische Pflanzenschutz

Pflanzen produzieren selbst Insektizide und wehren damit ihre Fraßfeinde ab: Die Gentechnik hat grundsätzlich neue Wege im Pflanzenschutz eröffnet. Sinnvoll eingesetzt, können chemische Pflanzenschutzmittel eingespart und die Umwelt entlastet werden. Mais und Baumwolle mit gentechnisch vermittelter Insektenresistenz werden in vielen Ländern seit Jahren großflächig angebaut. Auch bei anderen Kulturpflanzenarten, etwa Aubergine, Kartoffeln oder Reis setzen Forscher auf das Konzept, um Schädlingen abzuwehren. Und China nutzt im Rahmen von Wiederaufforstungsprogrammen großflächig Bt-Pappeln.

Seit fast hundert Jahren ist bekannt, dass bestimmte, überall im Boden anzutreffende Bakterien - Bacillus thuringiensis (Bt) - eine giftige Wirkung auf Insekten haben und sie abtöten. Ursache dafür ist das Bt-Protein, ein von den Bakterien gebildetes Eiweiß. Nehmen es Insekten mit der Nahrung auf, wird es dort in eine aktive Form umgewandelt, welche die Darmwand der Tiere zerstört. Die Folge: Erst stellen die betroffenen Insekten das Fressen ein, dann sterben sie ab.

Mais, Befall Maiszünsler
Baumwolle, Cotton Bollworm
Mais, Befall Diabrotica

Maiszünsler, Maiswurzelbohrer, Baumwollkapselbohrer Stechmücken: Die verschiedenen Varianten des Bt-Proteins wirken jeweils spezifisch gegen bestimmte Schädlinge.

Fotos: USDA/ARS; Archiv i-bio

USA: Insektizideinsatz im Maisanbau

Weniger Insektizide durch Bt-Pflanzen. In den USA ist der Einsatz von Insektiziden im Maisanbau drastisch zurückgegangen, seitdem die Landwirte Bt-Mais anbauen. Ähnliche Effekte lassen sich auch bei anderen Bt-Pflanzen beobachten, am stärksten bei Bt-Baumwolle in Entwicklungsländern.

Bereits 1964 erhielten Bt-Präparate in Deutschland die Zulassung als als Pflanzenschutzmittel. Sie werden vor allem im Mais-, Kartoffel-, Obst- und Gemüseanbau verwendet. Auch im Ökologischen Landbau sind sie erlaubt und werden dort in vielen Kulturen eingesetzt.

Es sind mehr als hundert verschiedene Bt-Proteine bekannt, die jeweils nur auf bestimmte Insektengruppen toxisch wirken. Dabei ist die Wirkung auf drei Insektengruppen beschränkt: Schmetterlinge (wie z. B. den Maiszünsler), Blattkäfer (z. B. Maiswurzelbohrer) und Zweiflügler wie Mücken und Fliegen.

Bt-Präparate haben den Vorteil, dass sie - anders als die meisten Insektizide - sehr spezifisch gegen bestimmte Schädlinge wirken, ohne andere als Nützlinge geschätzte Arten zu gefährden. Außerdem ist das Bt-Protein für Säugetiere und Menschen harmlos.

Wie bei allen Proteinen ist auch beim Bt-Protein die „Bauanleitung“ in einer bestimmten DNA-Abfolge (Gen) verschlüsselt. Das Gen wird „abgelesen“, zu den „Eiweißfabriken“ der Zellen (Ribosomen) transportiert und in das entsprechende Protein umgesetzt - das ist in einer Bakterienzelle nicht grundsätzlich anders als in einer Pflanze.

Wird das aus Bakterien isolierte Bt-Protein-Gen in das Erbgut einer Pflanze eingeschleust, dann führen deren Zellen den „Befehl“ des fremden Gens aus: Die Pflanze enthält nun selbst das Bt-Protein. Jene Fraßinsekten, die auf die jeweilige Bt-Protein-Variante empfindlich reagieren, nehmen mit Pflanzenteilen den für sie tödlichen Wirkstoff auf.

Die wichtigste Bt-Pflanze: Mais

Schon in den achtziger Jahren gab es erste Berichte über den Einbau von Bt-Genen in Pflanzen, zunächst bei Tabak und Tomaten. 1995 schließlich wurde die erste Bt-Pflanze - Bt-Mais mit einer Resistenz gegen den Maiszünsler (European Corn borer) - in den USA zugelassen und seitdem stetig steigend auf vielen Millionen Hektar angebaut.

Die ersten kommerziell angebauten Bt-Maispflanzen enthielten noch in allen Pflanzenteilen - Pollen, Stängel, Maiskolben - hohe Bt-Proteinmengen. Neuere Bt-Maissorten bilden geringere Mengen und nur dort, wo es benötigt wird. So bildet Bt-Mais gegen den Maiswurzelbohrer (Corn root worm) das Bt-Protein vor allem in der Wurzel, wo der Schädling frisst. Seit 2003 wird Bt-Mais gegen diesen Maisschädling in den USA ebenfalls großflächig angebaut. Inzwischen sind viele Maissorten im Handel, die mehrere Varianten des Bt-Proteins gegen beide Maisschädlinge kombinieren (stacked genes) und gleichzeitig gegen bestimmte Herbizide resistent sind. Bt-Mais wird außer in den USA vor allem in Brasilien, Argentinien und Südafrika angebaut.

Bt-Mais (MON810) ist die einzige gentechnisch veränderte Pflanze, die auch in der europäischen Union angebaut werden darf - in nennenswertem Umfang allerdings nur in Spanien auf etwa 120.000 Hektar (30 Prozent des spanischen Maisanbaus). Trotz der bestehenden Zulassung haben mehrere europäische Länder - darunter Deutschland, Frankreich und Österreich - die seit 2015 gesetzlich verankerte opt out-Klausel in Anspruch genommen und nationale Anbauverbote für MON810 und weitere sich im Zulassungsverfahren befindende Bt-Maissorten erwirkt.

Bt bei Baumwolle, Auberginen, Bohnen, Reis, Pappeln……

Außer Bt-Mais wird heute auf vielen Millionen Hektar auch Bt-Baumwolle angebaut. Bt-Baumwolle bildet ein Bt-Protein, das gegen den Baumwollkapselwurm wirksam ist. Anbauländer sind vor allem Indien, USA, China und Pakistan.

Ende der neunziger Jahre pflanzten einige Landwirte in den USA Bt-Kartoffeln aus, um damit ihre Ernten vor dem Kartoffelkäfer zu schützen. zur Bekämpfung des Kartoffelkäfers zugelassen und auch angebaut. Allerdings wurde der Anbau 2001 wieder eingestellt, unter anderem weil einige große Kartoffelverarbeiter die gv-Kartoffeln nicht abnehmen wollten.

Bei vielen weiteren Pflanzenarten wird daran gearbeitet, das Bt-Konzept als Strategie zur Schädlingsbekämpfung zu nutzen. In Indien etwa ist eine Bt-Aubergine (Brinjal) entwickelt worden, die inzwischen in Pakistan auf einigen Feldern steht. In Afrika sollen Bt-Kuhbohnen gegen den Maruca-Schädling eingesetzt werden. China hat Bt-Reis im Versuchsanbau getestet und pflanzt im Zuge von Wiederaufforstungsprogrammen großflächig Bt-Pappeln an, die widerstandsfähig gegen blattfressende Schädlinge sind.

Allerdings: Inzwischen hat sich gezeigt, dass der Anbau von Bt-Pflanzen durch ein geeignetes Resistenzmanagement begleitet werden muss, etwa die Anlage von Refugienflächen oder Fruchtwechsel. Geschieht das nicht, breiten sich relativ rasch Schädlinge aus, die selbst eine Resistenz gegen das Bt-Protein entwickelt haben. Das Bt-Konzept wäre dann unwirksam.