Virus-resistente transgene Papaya

Links Reihen mit konventionellen, vom Ringspotvirus befallene Papayabäume, rechts gentechnisch veränderte virusresistente Pflanzen der Sorte "Rainbow". Foto: Dennis Gonsalves*

Papaya: eine bedrohte tropische Frucht

Papayas werden in tropischen Ländern produziert, in Jamaica, Brasilien, Thailand, Venzuela, Taiwan, Australien, Mexico und Hawaii, wo sie eine wichtige Rolle als Nahrungsmittel und Devisenquelle spielen. Die Papayaproduktion ist fast in allen Regionen von der Viruskrankheit "Papaya Ringspot" (PRSV) bedroht. Die typischen Anzeichen des PRSV-Befalls sind dunkelgrüne Ringe auf den Früchten. Der Befall durch PRSV führt zu massiven Ertragseinbussen (Abbildung). Das Virus - es wird von Insekten übertragen - verbreitet sich innerhalb einer befallenen Anlage sehr rasch. Oft hilft nur das Fällen der infizierten Bäume gegen ein weiteres Ausbreiten der Krankheit.

Zusammenbruch der Papayaproduktion auf Hawaii

Im Jahre 1992 brach in den Anlagen von Puna auf Hawaii eine PRSV Epidemie aus, die sich innerhalb zweier Jahre auf die gesamte Papaya-Anbauregion ausdehnte (Tabelle 1). Die klassischen Bekämpfungsmassnahmen wurden erfolglos abgebrochen. Die Lage für die Papayaproduzenten war damit prekär. Papaya ist nach Ananas das zweitwichtigste landwirtschaftliche Produkt Hawaiis. Vor dem Ausbruch des PRSV steuerten die Plantagen von Puna rund 96% der gesamten Papayaproduktion der Insel bei. Der kommerzielle Markt für Papaya ist relativ klein, und das Überleben der Papayabauern hängt direkt von der hohen Qualität ihrer Ernte ab.

Eine transgene Papayasorte und die Patentrechte

Zur gleichen Zeit wurde an der Cornell Universität (New York) und an der Universität von Hawaii mit Hilfe der Gentechnik eine virusresistente Papayasorte entwickelt (Tabelle 1). Mittels konventioneller Methoden war es bis anhin nicht gelungen, virusresistente Sorten zu züchten. Die gentechnisch veränderten Papayapflanzen wurde in der Befallsregion auf Hawaii während mehrer Jahre unter Freilandbedingungen geprüft und von den amerikanischen Behörden für den Anbau zugelassen. Da viele der zum Einsatz gelangten Methoden patentrechtlich geschützt waren, mussten vor der Verteilung des neuen Saatguts an die Papayaproduzenten entsprechende Lizenzen durch die Patentinhaber erteilt werden. Das US Landwirtschaftsdepartement (USDA) rief das "Papaya Administrative Committee (PAC)" ins Leben, mit dem Ziel, die hawaiianisch Papaya-Industrie bei der Vermarktung der Papaya und der Beschaffung der notwendigen Lizenzen zu unterstützen. Folgende Faktoren trugen dazu bei, dass die Lizenzrechte durch PAC gesichert werden konnten:

• Das Virus hat die hawaiianische Papaya-Industrie zerstört
• Die Existenz kleiner landwirtschaftlicher Betriebe hing von der Einführung der gentechnisch veränderten Sorte ab
• Die Nutzniesser der Technologie waren somit die Papayaproduzenten
• Das USDA übte wo nötig Druck auf die Patentinhaber aus

Die Papayaproduzenten verpflichteten sich im Gegenzug zur Teilnahme an Weiterbildungsprogrammen und hatten vor dem Anbau der neuen Sorten die entsprechenden Lizenzverträge zu unterzeichnen.

Die aktuelle Lage auf Hawaii und Aussichten für andere Länder

Im Jahre 2000 wurden auf Hawaii wieder rund 800 ha Papaya angebaut. Die gentechnisch veränderte virusresistente Sorte "Rainbow" macht dabei rund 50 % der Fläche aus. Aus der Sicht der Produzenten können die virusresistenten Papaya zweifellos als Erfolgsgeschichte bezeichnet werden. Die Freude der betroffenen Landwirte wird allerdings getrübt durch den Umstand, dass der Markt für gentechnisch veränderte Papaya zur Zeit auf die USA beschränkt ist. Insbesondere Japan, das rund 35% der Papaya aus Hawaii importiert, hat noch keine Zulassung für gentechnisch veränderte Sorten erteilt.

Wie sieht es aber mit dem Transfer dieser Technologie in die Entwicklungsländer aus? Die virus-resistente Papayasorte weckte das Interesse weiterer Staaten, in denen die Frucht angebaut wird. Auch in Jamaica waren die Papaya-Anlagen 1993 vom Ringspotvirus befallen. In der Folge ist die Papayaproduktion in Jamaica von 21'000 Tonnen im Jahr 1994 auf 5'000 Tonnen im Jahr 2001 geschrumpft. Rund zwei Drittel der Anbaufläche musste mittlerweile eliminiert werden, um die weitere Verbreitung der Krankheit einzudämmen. In Zusammenarbeit mit der Cornell Universität wurde in Jamaica eine gentechnisch veränderte virusresistente Papaya-Lokalsorte erzeugt. Seit 3 Jahren finden Freilandversuche mit dieser Sorte statt, und es wird erwartet, dass 2003 mit dem kommerziellen Anbau begonnen werden kann.

Auch die Papayaproduzenten in Jamaica sind hingegen besorgt, ihren europäischen Exportmarkt zu verlieren, sollten sie dereinst auf transgene Sorten umsteigen. Derzeit werden die Exportchancen nur noch von wenigen jamaicanischen Grossbetrieben wahrgenommen, die herkömmliche Papayafrüchte produzieren, dies mit grossem Aufwand zur Vermeidung von Virusinfektionen.

Tabelle 1: Bekämpfung des PRSV auf Hawaii

Die PRSV Invasion		Vom Labor auf den Markt: die virusresistente Papaya
1940er	PRSV wird auf der Hawaii-Insel Oahu, entdeckt
1950s	Aufbau der Papaya-Industrie in Puna, Hawaii
		1987	Start Forschungsprojekt (University of Hawaii; Cornell University) zur Entwicklung von transgenen virusresistenten Papaya
		1991	Gewächshausversuche mit PRSV-resistenten Pflanzen
1992	Nachweis von PRSV in Puna	1992	Kleine Feldversuche auf Oahu unter Aufsicht des amerikanischen Pflanzenschutzdienstes APHIS; Bestätigung der Resistenzeigenschaften der neuen Sorte
1994	Flächendeckende Verbreitung von PRSV in Puna; konventionelle Papayasorten können kaum noch produziert werden
		1995	Feldversuche in Puna; Abklärung der Patent- und Lizenzrechte hinsichtlich einer Kommerzialisierung
		1996	APHIS bestätigt die Umweltverträglichkeit der neuen Sorte
		1997	Zulassung durch EPA und FDA als Nahrungsmittel
		1998	Die ersten Samen der virustesistenten Sorten werden gratis an die Papayabauern abgegeben
		1999	Erste transgene Papaya werden auf dem amerikanischen Markt verkauft
		2001	Hängige Zulassungsverfahren in Japan und Kanada

 

Weitere Informationen

Gonsalves, Carol (2000) Farmers say "Yes" to Transgenics, Agriculture Hawaii 1(3): 34; http://csf.colorado.edu/mail/elan/2000/msg01078.html

Gonsalves, Dennis, Papaya Ringspot Virus (P-strain) http://www.extento.hawaii.edu/kbase/Crop/Type/papring.htm

Zulassung durch die amerikanische Umweltschutzbehörde EPA

http://www.epa.gov/fedrgstr/EPA-PEST/1997/August/Day-22/p22395.htm

Dokument der amerikanischen Landwirtschaftsbehörde USDA APHIS

http://www.aphis.usda.gov/biotech/dec_docs/9605101p_ea.HTM

http://www.aphis.usda.gov/biotech/dec_docs/9605101p_det.HTM

Swain, S. and Powell, D.A. (2001)

Papaya Ringspot Virus Resistant Papaya: A Case Study, http://www.plant.uoguelph.ca/safefood/gmo/papayarep.htm

The Papaya Biotechnology Network of Southeast Asia: Biosafety Considerations and Papaya Background Information, ISAAA Brief, No. 11-1999.

http://isaaa.org/publications/briefs/Brief_11.html

Goldman, M.L (1999) Legal Perspectives on Transgenic Papaya Licensing Program, Proceedings of the workshop on "The Significance of Transgenic Plants for Developing Countries," 29 November-1 December 1999, Basel, Switzerland

Development: Jamaica Pins its Hopes on Transgenic Papaya, Inter Press Service, Zadie Neufville, 17 September 2001

*:
Foto: Dennis Gonsalves
Department of Plant Pathology, Cornell University New York State
Agricultural Experiment Station Geneva, New York 14456, USA