DLG: Biotechnologie für alle – vielversprechende Züchtungsmethoden jenseits der „Gentechnik“

Date

07 Mar 2017

Sections

Agriculture & Food

Press release

Pflanzenzuchtbetriebe und Forschungsinstitute arbeiten gegenwärtig an einer Reihe neuer, biotechnologischer Züchtungsmethoden, um die genetische Variation zu beschleunigen. Mit einigen dieser Methoden können ähnlich wie bei gentechnischen Verfahren neue Gene in Pflanzen eingeführt werden. Fachleute diskutierten auf der DLG-Wintertagung in Hannover die Chancen und Möglichkeiten.

(DLG). Was können die Landwirte von den neuen Züchtungsmethoden jenseits der „Gentechnik“ erwarten? Können damit spezifische Herausforderungen des ökologischen Landbaus gelöst werden? Passen die neuen Züchtungsmethoden zum Grundverständnis des Ökolandbaus? Antworten auf diese Fragen diskutierten die DLG-Ausschüsse für Ökolandbau und für Pflanzenzüchtung und Saatgut im Rahmen einer öffentlichen Veranstaltung auf der DLG-Wintertagung in Hannover.

Der Vorsitzende des DLG-Ausschusses für Pflanzenzüchtung und Saatgut Dr. Joachim Eder von der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft in Freising betonte in seiner Einführung, dass man es in der Pflanzenzüchtung schon immer mit Genen zu tun gehabt hat. Aufgabe des Züchters ist es, die genetische Konstitution von Pflanzen gezielt zu verändern, sodass Pflanzen geschaffen werden, die der Landwirtschaft einen Nutzen bringen. Schon seit Jahrhunderten verkreuzt der Mensch Pflanzen, um neue Variationen zu schaffen, wie es einst Gregor Mendel in seinen Mendelschen Gesetzen beschrieben hat.

Genveränderungen werden auch erzielt, indem Mutationen in Pflanzen ausgelöst werden, z. B. durch den Einsatz mutagener Strahlung oder chemischer Substanzen. Was die Einführung von Genen aus fremden Arten in andere Pflanzen mittels Gentechnik betrifft, ist die Welt in der Bewertung gespalten. In Europa ist die gesellschaftliche Akzeptanz für gentechnisch veränderte Pflanzen weitgehend nicht gegeben. Deshalb finden neue biotechnologische Züchtungsmethoden großes Interesse, bei denen es zu keiner Übertragung von artfremden Genen kommt.

Diese neue Biotechnologie arbeitet gezielt mit Mutationen unter Einsatz des sogenannten Genome Editing. Da mit diesen Methoden die genetische Konstitution an bestimmten Stellen der DNA verändert und mit zelleigenen Mechanismen repariert wird, lassen sich diese Veränderungen nicht mehr nachweisen. Laut Gentechnikgesetz handelt es sich bei den neuen Methoden nicht um Gentechnik, da Mutationen auch unter natürlichen Bedingungen vorkommen. Dies hat eine kontroverse Diskussion zur Folge.

Was Landwirte von den neuen Züchtungsmethoden erwarten können und wie diese einzuordnen sind, erläuterte Dr. Frank Hartung vom Institut für die Sicherheit biotechnologischer Verfahren am Julius Kühn-Institut (JKI) in Quedlinburg. Beim Genome Editing handelt es sich hauptsächlich um Mutagenese, also die Erzeugung von Mutationen. Solche Methoden müssen unter der aktuellen Gesetzgebung nicht reguliert werden. Das Genome Editing kennt zwei grundlegende Techniken, die einzeln oder in Kombination genutzt werden: die Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese sowie die sequenzspezifischen Nukleasen.

Bei der Oligonukleotid-gerichteten Mutagenese werden kurze DNA-Moleküle in die Zelle eingebracht und das Erbmaterial gezielt durch eine Punktmutation verändert. Bei den sequenzspezifischen Nukleasen handelt es sich um Systeme, die von der Natur abgeschaut sind und im Labor verfeinert wurden. Es gibt vier verschiedene Systeme: die proteingesteuerten Meganukleasen, Zinkfingernukleasen und TALEN-Nukleasen sowie die RNA-gesteuerten CRISPR/Cas-Nukleasen, die neueste Entwicklung in diesem Bereich. Die CRISPR/Cas-Nukleasen werden nicht über Proteine an die DNA gebracht, sondern über eine kurze RNA, die guide RNA, die sich beliebig gestalten lässt. Während die Herstellung der proteingesteuerten Nukleasen relativ aufwendig ist, lassen sich die RNA-Abschnitte mittels CRISPR/Cas-System einfach, schnell und kostengünstig herstellen.

Die Mutationszüchtung ist seit gut 80 Jahren Teil der Züchtungskultur. Beispielsweise sind rund 3.000 Weizenarten durch radioaktive Strahlung entstanden. Da die Bestrahlung unspezifisch ist, hat sie auch viele unnütze Mutationen zur Folge, die durch mehrfaches Kreuzen wieder ausgemendelt werden müssen. Mit der CRISPR/Cas-Methode lässt sich dasselbe Ergebnis wie mit der Mutagenese erzielen, nur mit sehr wenigen bis so gut wie keinen Nebenwirkungen.

Die CRISPR/Cas-Methode funktioniert bei allen bisher getesteten Organismen. Sie hat den Vorteil, dass sie wenig kostet, nicht aufwendig ist, sehr schnell gemacht werden kann und auch für kleine Unternehmen durchführbar und bezahlbar ist. Problematisch ist die juristische Einordnung in Europa, des Weiteren ist die Patentlage weltweit unklar. Unterm Strich macht CRISPR/Cas nicht alles neu, aber vieles einfacher und erschwinglicher.

Im Anschluss beleuchtete Prof. Dr. Urs Niggli, Direktor des Forschungsinstituts für biologischen Landbau (FIBL) im schweizerischen Frick, die Chancen und Herausforderungen der neuen Züchtungsmethoden für den Ökolandbau. Aus Sicht des Ökolandbaus gibt es viele Gründe, die neuen Methoden genauso abzulehnen wie die alte Gentechnik. Der wichtigste Grund besteht darin, dass der Ökolandbau die Zelle als nicht zu manipulierende kleinste Einheit für die Züchtung betrachtet.

Im Ökolandbau wurde in den letzten 10 bis 15 Jahren eine eigenständige Züchtung aufgebaut, deren Zuchtziele und -methoden sich von der traditionellen Züchtung unterscheiden. So werden bewusst Sorten für den Zielstandort entwickelt, und es wird sehr stark auf Interaktionen, z. B. zwischen Pflanze, Fauna und Mikroben, gesetzt.

Die konventionelle Landwirtschaft hat laut Prof. Niggli im Erreichen der Nachhaltigkeitsziele versagt. Er stellt die Frage, ob die neuen Züchtungsmethoden den notwendigen Systemwechsel möglich machen und gleichzeitig das Ertragspotenzial in einem sehr ökologischen System erhöhen können? Eine Schwäche der konventionellen Produktion besteht darin, dass die Belastungsgrenzen des Planeten in einigen Bereichen erreicht sind, z. B. was die genetische Diversität anbelangt. Gegenüber solchen Herausforderungen sind Züchtungsmethoden weniger relevant, wichtig sind dagegen geschlossene Stoffkreisläufe, Fruchtfolgen, die Nutzung von Symbiosen und die moderne Landtechnik.

Aus Sicht der Ökolandwirtschaft soll für die Züchtung die natürliche genetische Variabilität durch Selektion und gezielte Kreuzungszucht genutzt werden. Prof. Niggli hält es jedoch für falsch, Zellmutationen, die vom Gentechnikgesetz ausgenommen werden, grundsätzlich abzulehnen. Er plädiert für ein sogenanntes Habitat Editing, bei dem ganz bewusst die Vielfalt des Anbausystems gestaltet wird. Dieses passe problemlos mit dem Genome Editing zusammen, beispielsweise in Form eines schorfresistenten Apfels in einem komplexen System.

In seinem Resümee merkt er an, dass sich bezüglich der Züchtungsmethoden eine Brücke zum Ökolandbau nur dann aufbauen lässt, wenn es in der konventionellen Landwirtschaft eine ernsthafte Entwicklung in Richtung einer nachhaltigen Bewirtschaftung gibt. Es müssen Lösungsansätze entwickelt werden, um nachhaltige Systeme wirtschaftlich interessant zu machen und weltweite Mindeststandards eingeführt werden, damit der globale Wettbewerb nicht auf dem tiefsten ökologischen Niveau stattfindet. Züchtung stellt hier nur einen partiellen Ansatz dar. Eine nachhaltige Landwirtschaft könnte in der Zukunft aus dem Habitat Editing und dem Genome Editing bestehen.     

Bei der anschließenden Diskussion wurde darauf hingewiesen, wie wichtig es ist, durch entsprechendes Wording und eine sorgfältige Informationspolitik dafür zu sorgen, dass die neuen, vielversprechenden Verfahren gesellschaftliche Akzeptanz erhalten und nicht in die „Gentechnikecke“ gestellt werden. Nach der Definition des Ökolandbaus handelt es sich bei diesen Methoden allerdings um Gentechnik, weshalb es von dieser Seite zurzeit noch ein klares Nein dazu gibt. Die neuen Züchtungsmethoden müssen erst in der Gesellschaft diskutiert und ein Konsens gefunden werden. Dann könnte auch der Ökolandbau davon profitieren.

Ökolandwirte haben Bedenken, dass die Vielfalt in der Sortenwahl durch die neuen Züchtungsmethoden eingeschränkt wird und sich in kurzer Zeit Resistenzen ausbilden können. Diese Bedenken nehmen die Züchter ernst, weisen aber darauf hin, dass es in der Resistenzzüchtung seit jeher einen Wettlauf mit den Schadorganismen gibt und dass die Vielfalt in der Züchtung erhalten bleibt. Nachhaltige Anbausysteme leisten hierzu ebenfalls einen Beitrag. Mittelständische Züchter sehen in CRISPR/Cas eine große Hoffnung, die nicht „totreguliert“ werden soll.

In seinem Schlusswort verwies der Moderator René Döbelt nochmals auf die zahlreichen neuen biotechnologischen Züchtungsmethoden, von denen CRISPR/Cas als die zukunftsfähigste gilt. Der Ökolandwirt und stellvertretende Vorsitzende des DLG-Ausschusses für Ökolandbau bemerkte, dass die Landwirtschaft weiter in Systemen denken muss und dass bei den neuen Züchtungsmethoden die Gesellschaft mitgenommen und ihr die Vorteile erklärt werden müssen.

 

Fotos der Redner stehen unter http://www.dlg.org/aktuell_landwirtschaft.html?detail/2015dlg/1/1/9246

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