Können in der kleinräumigen Schweiz verschiedene landwirtschaftliche Produktionssysteme nebeneinander betrieben werden? Kann dem Anspruch eines Betriebes, auf den Einsatz von Gentechnik verzichten zu wollen, Rechnung getragen werden, wenn gleichzeitig ein Nachbar gentechnisch veränderte Pflanzen anbauen kann? Lässt sich die unerwünschte Verbreitung der Gentechnik über den Pollenflug verhindern?

Zur Beantwortung solcher Fragen sollten - unter Berücksichtigung wirtschaftlicher und politischer Rahmenbedingungen - in erster Linie naturwissenschaftlich fundierte Erkenntnisse herangezogen werden.

Bei einigen Kulturpflanzen, wie etwa bei den Kartoffeln oder Zuckerrüben, ist die Frage der Pollenverbreitung für unseren Produktionsraum von geringer Bedeutung. Denn das Erntegut besteht aus vegetativen Pflanzenorganen, den Knollen oder Rüben. Die Saatgutproduktion der Kartoffeln erfolgt ebenfalls über die vegetative Vermehrung, und eine Zuckerrübenzüchtung und -Vermehrung wird in unserem Land nicht betrieben. Dagegen verdient das Thema Pollenflug beispielsweise bei Raps besondere Aufmerksamkeit, weil die Gene auch auf verwandte Wildpflanzen ausgekreuzt werden können. Dies wurde in den vergangenen Jahren im Rahmen der Agrar-Ökosystem-Forschung denn auch bereits gut dokumentiert.

Die vorliegende Studie befasst sich mit dem Pollenflug dreier Getreidearten, die bereits heute oder in absehbarer Zukunft auch auf unserem Markt mit gentechnisch veränderten Sorten vertreten sein könnten: Mais, Weizen und Roggen. Hier befasst sich die Züchtung traditionsgemäss mit Isolierabständen, um die Sortenreinheit zu gewährleisten. Auf diesem Wissen und Erfahrungsschatz könnten die Regeln aufgebaut werden für das künftige Nebeneinander verschiedener Produktionssysteme.

Als Herausgeber dieser Studie wollen der Schweizerische Saatgutproduzenten-Verband, Z-Saatgut Suisse und InterNutrition einen konstruktiven Beitrag zur dringend notwendigen Fachdiskussion leisten. Angesprochen sind alle, die sich mit der Frage nach dem sinnvollen Einsatz der Gentechnik in der Landwirtschaft auseinandersetzen. Zusammen mit den Autoren hoffen wir, für Forschende und Praktiker in der Landwirtschaft, in der Saatgutbranche und bei den Behörden einen hilfreiche Übersicht liefern zu können.

Zusammenfassung

Zielsetzung
Die Studie hatte zum Ziel, die vorhandene Literatur über die Verbreitung von Pollen bei Mais, Weizen und Roggen möglichst komplett zu erfassen, sie kritisch zu diskutieren und geeignete Isolierabstände für gentechnisch veränderte Bestände der genannten Arten vorzuschlagen.

Literaturquellen
Schon die frühen Züchter waren daran interessiert, brauchbare Informationen über geeignete Isolierabstände für die Züchtung und Erzeugung von reinem Saatgut zu erhalten. Daher sind viele der experimentellen Arbeiten über den Pollenflug bei Mais, Weizen und Roggen älteren Datums. Spätere Versuchsansteller beschäftigten sich mit der Pollenreichweite im Zusammenhang mit der Vermehrung von Genbank-Akzessionen, der Produktion von Hybridsaatgut und dem Anbau von diploidem und tetraploidem Roggen auf benachbarten Feldern.

Pollenverbreitung versus Genverbreitung
Windbestäubte Arten produzieren in der Regel sehr viele Pollen. Die Masse der Pollen lagert sich zwar in unmittelbarer Umgebung des Pollendonors ab, aber selbst in grösserer Entfernung von der Pollenquelle lassen sich noch sehr viele Pollen beobachten. Dies bedeutet jedoch nicht, dass sie Pflanzen der gleichen Art oder wildwachsende Verwandte tatsächlich befruchten.
Manche Arten - wie zum Beispiel Weizen - sind überwiegend Selbstbefruchter, andere wiederum - wie zum Beispiel Mais und Roggen - sind ausgesprochene Fremdbefruchter. Selbstbefruchtung ist ein sehr wirksamer Schutz gegen fremde Gene. Bei Selbstbefruchtern ist daher die Wahrscheinlichkeit für eine Übertragung von Transgenen via Pollenflug a priori sehr gering.
Die Lebensdauer von Pollen ist auf wenige Stunden begrenzt. Die Sichtung von Pollenwolken weitab von ihrem Herkunftsort beweist also nicht, dass genetische Kontamination über große Distanzen stattfindet.
Selbst wenn über einem Bestand grosse Mengen von transgenen Fremdpollen gefunden werden, kann die Frequenz der Auskreuzung sehr klein sein. Zunächst ist zu berücksichtigen, dass die Verfrachtung von Pollen durch den Wind nicht zielgerichtet ist; folglich werden die meisten Fremdpollen nie einen weiblichen Blütenstand erreichen. Selbst wenn intakte transgene Fremdpollen zufällig auf einen weiblichen Blütenstand treffen, kommt es nicht immer zu einer erfolgreichen Befruchtung. Ein Grund dafür ist die Pollenkonkurrenz. In der Regel setzt auch der nicht-transgene Bestand grosse Mengen an Pollen frei. Diese befruchten die weiblichen Blüten sehr schnell und verunmöglichen dadurch die Befruchtung durch die transgenen Fremdpollen. Mit anderen Worten: Nicht die Zahl der Fremdpollen, sondern die Relation von Fremdpollen und bestandeseigenen Pollen bestimmt das Ausmass der genetischen Kontamination.

Mögliche Gründe für divergierende Versuchergebnisse
Je nach Versuchsanlage und Witterungsbedingungen können Experimente, in denen die Reichweite von Pollen untersucht wird, sehr unterschiedliche Resultate liefern. So ist die von den Pollen überwundene Distanz auf der windabgewandten Seite der Pollenquelle deutlich grösser als auf der windzugewandten Seite. An Tagen mit starker aufwärts gerichteter Luftbewegung können Pollen besonders weit verfrachtet werden. Die Windgeschwindigkeit spielt dagegen wohl eine eher untergeordnete Rolle. Bei hoher Luftfeuchtigkeit oder gar Regen ist eine geringe Pollenflugweite zu erwarten. Wenn Pollenfreisetzung im Donorbestand und weibliche Blüte im Rezeptorbestand synchron ablaufen, wird das Ausmass der Auskreuzung im Rezeptorbestand von dem Verhältnis der vom Pollendonorbestand und vom Pollenrezeptorbestand stammenden Pollen bestimmt. Diese Relation wird von der Fläche und Wüchsigkeit des Donorbestandes und des Rezeptorbestandes beeinflusst. Eine besonders geringe Pollenkonkurrenz und damit sehr hohe Auskreuzungsrate wird generiert, wenn der Rezeptorbestand einen hohen Anteil männlich steriler Pflanzen besitzt. Da die Resultate von Pollenflugstudien sich in einem gewissen Rahmen durch die Versuchsanlage manipulieren lassen, müssen bei ihrer Bewertung die genauen Versuchsbedingungen bekannt sein. Bei der Festlegung von Mindestabständen für gentechnisch veränderte Kulturen sollte berücksichtigt werden, dass diese sich auch in ungünstigen Situationen bewähren müssen.

Eigenschaften der Pollen von Mais, Weizen und Roggen
Mais, Weizen und Roggen setzen sehr viele Pollen frei. So schütten Mais und Weizen pro m² Anbaufläche ca. 150 Millionen Pollen aus; Roggen sogar etwa zehn Mal mehr. Alle Arten sind anemophil, d.h. der Pollen wird durch den Wind übertragen. Die Pollen verteilen sich um die Pollen ausschüttende Pflanze in Form einer leptokurtischen Kurve. Die Masse der Pollen lagert sich in unmittelbarer Umgebung der Pollenquelle ab. Die Zahl der niedergegangenen Pollen sinkt zwar zunächst rapide mit zunehmenden Abstand vom Pollendonor, nimmt dann aber kaum noch ab, so dass selbst in grossen Entfernungen zur Pollenquelle einige Pollen nachgewiesen werden können.

Pollenreichweite bei Mais
Die bislang aussagekräftigste Arbeit über den Pollenflug bei Mais stammt aus dem Jahre 1950 und wurde in den USA durchgeführt. Die Rezeptorparzellen befanden sich auf der Leeseite der Pollenquelle. Das Ausmass der Auskreuzung wurde anhand des Auftretens von gelben Körnern ermittelt. Aus den Resultaten dieses dreijährigen Versuchs kann abgeleitet werden, dass 300 m Isolierabstand zwischen gentechnisch veränderten und konventionellen Maisbeständen ausreichen sollten, um die Kontamination mit Transgenen im konventionellen Bestand unter 0.5% zu drücken. Die übrigen bisher bekannt gewordenen experimentellen Befunde stützen diese Schlussfolgerung.

Pollenreichweite bei Weizen
Der Langstreckentransport von Weizenpollen wurde bisher nicht untersucht. Weizenpollen sind sehr viel kleiner als Maispollen, sind aber trotz gleicher Grösse nachweislich weniger schwebfähig als Roggenpollen. Es kann daher angenommen werden, dass die Reichweite von Weizenpollen zwar nicht sehr gross, aber dennoch beachtlich ist. Einzelbeobachtungen von Züchtern bestätigen diese Vermutung. Trotzdem dürften Auskreuzungsereignisse durch fernreisende Pollen sehr selten sein, weil Weizen ein relativ strenger Selbstbefruchter ist.Es gibt verschiedene Hinweise, dass bei Einhaltung eines Isolierabstandes von 25 bis 50 m zu transgenen Weizenfeldern weniger als 0.5% der Körner das Transgen tragen. Wahrscheinlich reichen sogar noch geringere Isolierabstände aus.

Pollenreichweite bei Roggen
Es wurde mehrere recht aussagekräftige Versuche zur Pollenverbreitung bei Roggen durchgeführt. Insbesondere die Resultate der in Dänemark geleisteten Arbeiten lassen vermuten, dass selbst bei 750 bis 1000 m Abstand zwischen transgenen und konventionellen Feldern noch mit Auskreuzungsraten von über 0.5% gerechnet werden muss, wenn sich die transgene Pollenquelle auf der Luvseite der konventionellen Bestände befindet.