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Phytoremediation: Chemisches Schutzschild von Pflanzen kann bei der Bodenentgiftung helfen
Polychlorierte Phenole (PCPh), die z. B. lange Zeit in Holzschutzmitteln
enthalten waren, gehören zu den gefährlichsten und hartnäckigsten
chemischen Substanzen welche die Umwelt belasten. Obwohl ihre
Herstellung und Anwendung in vielen Ländern seit Jahren stark eingeschränkt bzw. verboten ist, stellen sie vielerorts als Altlast immer noch ein
erhebliches Problem dar, da sie biologisch nur langsam abgebaut werden.
Möglicherweise werden bald Pflanzen dabei helfen können, hiermit
belastete Böden wieder zu reinigen. Um sich besser gegen Konkurrenten
durchsetzten zu können, geben viele Grünpflanzen Stoffe in den Boden ab,
welche das Wachstum anderer Pflanzen in der Nachbarschaft hemmen
("Allelopathie"). Als Gegenmittel können die betroffenen Pflanzen Substanzen absondern, welche die biologischen Hemmstoffe chemisch abbauen und
daher unschädlich machen. Ein wichtiges Abwehrmittel bei dieser
"chemischen Kriegsführung" sind eine Gruppe von abgesonderten Enzymen
(Laccasen), welche Phenolverbindungen oxydieren. Diese Laccasen sind
auch gegen viele chemische Substanzen aktiv, die nicht von Pflanzen
hergestellt werden, so z. B. die oben erwähnten polychlorierten Phenole.
Eine Forschergruppe um Xiao-Ya Chen aus Shanghai hat nun aus der
Baumwollpflanze ein Gen für eine entgiftende Laccase, LAC1, isoliert. Sie
pflanzten anschliessend diese Erbinformation einer anderen Pflanze, dem
Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) ein und veränderten sie so, dass
grosse Mengen der Laccase produziert wurden. Es zeigte sich, dass die
gentechnisch veränderten Arabidopsis-Pflanzen nun unbeschadet auf Böden
wachsen konnten, welche hohe Konzentrationen des krebserregenden 2,4,6
Trichlorphenol enthielten einem wichtigen polychlorierten Phenol. Dies
war möglich, da die Arabidopsis-Pflanzen die produzierte Laccase
absonderten und damit den Boden entgifteten auf dem sie wuchsen
unveränderte Arabidopsis-Pflanzen gingen unter diesen Bedingungen ein.
Durch Einbau des Entgiftungs-Gens aus der Baumwolle in grössere Pflanzen
mit tieferen Wurzeln könnte es möglich werden, mit PCPh verunreinigte
Böden effizient und preiswert zu reinigen. Dieser Einsatz von Pflanzen zur
Bodensanierung wird als Phytoremediation bezeichnet. Die Forscher
spekulieren, dass sich durch den Einbau anderer Erbinformationen für von
den Pflanzen ausgeschiedene Enzyme das Spektrum behandelbarer
Bodenverunreinigungen noch deutlich vergrössern lässt.
Quellen: Guo-Dong Wang et al. 2004, "Ex planta phytoremediation of trichlorophenol and phenolic allelochemicals via an engineered secretory laccase", Nature Biotechnology advance online publication, 13. Juni 2004.
Europäische Vision: Pflanzen für die Zukunft
Führende Repräsentanten der Lebensmittel- und Biotechindustrie, aus
Forschung, Landwirtschaft und Konsumentenorganisationen haben am
24. Juni in Brüssel eine Langzeitstrategie für die Europäische
Pflanzenbiotechnologie bis zum Jahr 2025 präsentiert. Das Visionspapier
unter dem Titel "Pflanzen für die Zukunft" identifiziert dabei drei
strategische Schwerpunkte: Entwicklung eines verbesserten, gesünderen
und vielfältigeren Lebensmittelangebotes zur Steigerung der Lebensqualität,
Verbesserung der Nachhaltigkeit im Landwirtschafts- und Umweltbereich
durch Förderung nachwachsender Rohstoffe, neuartiger Biomaterialien und
Bioenergie, und Steigerung der Europäischen Wettbewerbsfähigkeit in Landund Forstwirtschaft sowie Industrie.
Ausgangspunkt der Vision ist die enorme Bedeutung der Agro- und
Lebensmittelindustrie, welche den grössten industriellen Sektor in der EU
darstellt, sowie der chemischen und Energie-Industrie. Die Pflanzenbiotechnologie könnte in diesen Sektoren entscheidende Impulse geben,
allerdings haben die Investitionen hier in den letzen Jahren nicht mit denen
in Übersee mitgehalten. Europa droht damit den globalen Anschluss zu
verlieren, bereits 66% der industriellen Forschungsprojekte auf diesem
Gebiet wurden in den letzen Jahren abgebrochen.
Um dieser negativen Entwicklung entgegenzuwirken wird ein ehrgeiziges
Programm zur Förderung von Forschung und Entwicklung im Bereich
Pflanzengenomik und -Biotechnologie präsentiert sowie eine langfristige
Strategie, wie die Ziele zu erreichen seien. Dabei wird auch auf den grossen
erforderlichen finanziellen Umfang der Förderung hingewiesen:
45 Milliarden Euro müssten in den nächsten 10 Jahren investiert werden,
um die Wettbewerbsfähigkeit von Europa zu erhalten.
Anfang Juni wurde unter der Federführung der europäischen Pflanzenforschungs-Organisation EPSO und von EuropaBio bereits die Arbeit an
einem EU-geförderten Projekt aufgenommen, welches unter Einbezug aller
beteiligten gesellschaftlichen Gruppierungen die Grundlagen für die mittel- und langfristige Strategie legen soll, um die hoch gesteckten Ziele zu
erreichen.
Quellen: Quellen: "2025: a European vision for plant genomics and biotechnology", Europäische Kommission 2004; European Plant Science Organisation (EPSO) Medienmitteilung, 24. 6. 2004; "Plants for the future in Europe", The Scientist, 24. Juni 2004
"Zugpferd-Strategie": Magische Kugel gegen Pilzerkrankung?
Viele Pflanzen produzieren natürliche Substanzen, um sich gegen die
Infektion durch schädliche Mikroorganismen zu schützen. Auch gegen den
Fusarium-Pilz, einen Krankheitserreger welcher z. B. Getreide befällt und es
mit Pilzgiften verunreinigen kann, ist manches Kraut gewachsen. Ist es
möglich, die Erbinformation für diese Abwehrstoffe in empfindliche
Kulturpflanzen einzusetzen und sie so gegen Pilzbefall zu schützen?
Bisherige Versuche in diese Richtung brachten oft nicht den gewünschten
Erfolg, da die erreichte Pilz-Resistenz zu gering war.
Mit einem Trick ist es einer Arbeitsgruppe aus Aachen nun gelungen, die
Wirksamkeit der pflanzlichen Abwehrstoffe deutlich zu erhöhen. Sie
koppelten einen Antikörper, der spezifisch an die Zelloberfläche von
Fusarien-Pilzen bindet, als Zugpferd vor verschiedene Abwehrstoffe. Hierbei
wurden antimikrobielle Eiweisse aus dem Rettich, Weizen oder einem
anderen Pilz verwendet. Diese Kombination aus Antikörper und Abwehrstoff
war wesentlich wirksamer gegen den Fusarium-Pilz als die Abwehrstoffe
alleine. Wurde der Versuchspflanze Ackerschmalwand die Erbinformation
eingepflanzt mit deren Hilfe sie die Kombination aus Antikörper und
Abwehrstoff selbst produzieren kann, waren die entstehenden transgenen
Pflanzen gegen Fusarieninfektion geschützt. Möglicherweise helfen die
Antikörper, als Zugpferd die antimikrobiellen Eiweisse unmittelbar an die
Hülle des Krankheitserregers zu koppeln und so ihre Wirksamkeit zu
verstärken. Durch geeignete Kombination eines spezifischen Antikörpers mit
einem geeigneten Abwehrstoff sollte es möglich sein, Resistenzen gegen
verschiedenartige Pflanzenkrankheiten zu erreichen.
Quelle: Dieter Peschen et al. 2004, "Fusion proteins comprising a Fusarium-specific antibody linked to antifungal peptides protect plants against a fungal pathogen", Nature Biotechnology 22:732-738
Argentinien: Grosse Auswirkungen beim Anbau von Gentech-Soja
In keinem Land der Erde haben sich gentechnisch verbesserte Nutzpflanzen
derart rasch durchgesetzt wie in Argentinien. Herbizidresistente Sojabohnen
wurden 1996 eingeführt und machten im folgenden Jahr weniger als 1%
der Soja-Anbaufläche aus. Heute sind es bereits deutlich über 90%.
Getrieben wurde diese Beinahe-Revolution durch die grossen finanziellen
Einsparungen, welche Landwirte durch Verwendung der neuen Technologie
realisieren können, etwa 20 US$ pro Hektare.
Dies hat enorme wirtschaftliche Konsequenzen: die durch die Biotech-
Sojabohnen ermöglichten zusätzlichen landwirtschaftlichen Einkünfte
werden auf über 5 Milliarden US$ geschätzt. 80% dieses Betrages ging in
die Hand der Landwirte, der Rest verteilt sich auf die Hersteller und den
Vertrieb des Saatgutes und der Agrochemikalien. Zugleich ergaben sich
wesentliche Unterschiede bei den Anbaumethoden; der Einsatz
herbizidresistenter Sojabohnen hat dazu beigetragen dass heutzutage fast
die gesamte Anbaufläche pfluglos bestellt wird, was Probleme durch Erosion
und Bodenverdichtung deutlich reduziert und positive Umweltauswirkungen
hat. Da das für die Gentech-Soja verwendete Herbizid Glyphosat
(Roundup®) weniger stark wirkt als herkömmliche Unkrautvertilger
verdoppelte sich die erforderliche Menge, zugleich ging aber der Bedarf an
wesentlich giftigeren herkömmlichen Herbiziden fast auf Null zurück. Da
Glyphosat neben seiner geringen Giftigkeit auch wesentlich rascher
abgebaut wird ist, ergibt sich auch hier unter dem Strich ein Umweltvorteil.
Quelle: Eduardo J. Trigo et al. 2004, "The Impact of the Introduction of Transgenic Crops in Argentinean Agriculture", AgBioForum 6:87-94
Gentech-Pflanzen und Artenvielfalt: Kaum Einfluss von Bt-Mais auf Nicht-Ziel-Gliederfüssler
In mehreren Ländern weltweit wird grossflächig Bt-Mais angebaut, welcher
sich durch Produktion eines biologischen Pflanzenschutzmittels gegen ganz
bestimmte Frassinsekten wie den Maiszünsler schützen kann. Feldstudien
an ausgewählten anderen Arten zeigten, dass dieser Schutz sehr spezifisch
ist, und andere Insekten nicht beeinträchtigt werden.
Um zu überprüfen ob dies für alle relevanten Arten gilt, wurde jetzt in einer
wahren Herkulesarbeit die Auswirkung des Bt-Mais auf alle Gliederfüssler im
Versuchsfeld untersucht dazu gehören Insekten, Tausendfüssler und
Spinnentiere. Hierbei wurden französische Felder mit Bt-Mais und
konventionellem Mais verglichen, welcher entweder gar nicht, mit einem
biologischen oder einem chemischen Pflanzenschutzmittel behandelt wurde.
Mittels Fallen wurden in den verschiedenen Feldern mehrere
Hunderttausend Bodenlebewesen, Pflanzenbewohner und Fluginsekten
gefangen, bestimmt und genau ausgezählt.
Dabei zeigte sich wie erwartet, dass auf den Bt-Maispflanzen keine
Exemplare des Maiszünslers gefunden wurden. Auch die gespritzten
Pflanzenschutzmittel waren gegen den Schädling wirksam, wenn auch
etwas weniger. Die Artenvielfalt der untersuchten Nicht-Ziel-Organismen
wurde durch keine der Behandlungen dauerhaft verändert. Die Spritzmittel
führten bei einigen Arten zu einem vorübergehenden Rückgang, der bei
Versuchsende aber wieder ausgeglichen war. Bei dem Bt-Mais war während
des ganzen Versuches kein signifikanter Unterschied zu konventionellem
Mais zu beobachten. Dies traf auch auf die Bodenlebewesen zu, obwohl
bekannt ist dass geringe Mengen des in den Bt-Pflanzen produzierten
Pflanzenschutzmittels in dien Boden übertreten kann. Auch bei dem
Nützling Florfliege, bei der in einigen Laborversuchen unter künstlichen
Bedingungen ein möglicher schädlicher Effekt von Bt-Mais beschrieben
worden war, konnte im Feldversuch kein nachteiliger Einfluss beobachtet
werden die grünen Netzflügler gediehen auf dem Biotech-Mais ebenso wie
auf den herkömmlichen Pflanzen.
Quelle: M. P. Candolfi et al 2004, "A Faunistic Approach to Assess Potential Side-Effects of Genetically Modified Bt-Corn on Non-Target Arthropods Under Field Conditions", Biocontrol Science and Technology 14:129-170
Ausstellungs-Ankündigung: Der gespiegelte Mensch - In den Genen lesen
"Was bin ich"? Zur Beantwortung dieser uralten Frage der Menschheit kann
die moderne biologische Forschung wichtige Antworten liefern. In der
Ausstellung "Der gespiegelte Mensch", welche vom 9. Juli 2004 bis zum 2.
Januar 2005 im Landesmuseum Zürich zu sehen sein wird, können die
Besucherinnen und Besucher selbst zu Forschenden werden und eine Reise
in das Land der Forschung antreten. Zahlreiche Objekte, Filme, Bilder und
Projektionen illustrieren den Forschungsalltag und lassen die Wissenschaft
sinnlich zugänglich werden. Die gebotenen Informationen ermöglichen,
wesentliche Ansätze und Inhalte der modernen biologischen Forschung zu
verstehen, und illustrieren warum die Forschung an Modellorganismen
Fliege, Wurm, Hefe, Fisch und Ackerschmalwand so wichtig für unser
Verständnis grundlegender Zusammenhänge ist. Zugleich zeigt die
Ausstellung auf, wie sehr die Fragen der Wissenschaft und ihre Resultate
unseren Alltag durchdringen.
Weitere Informationen erhalten Sie auf der Webseite
www.dergespiegeltemensch.ch.
Text: Jan Lucht
