Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

1.6 Gentechnologie
II
Gentechnik bei
Pflanzen, Novel Food

Novel Food

Mit den oben erläuterten Techniken arbeiten weltweit
tausende von Firmen, um gentechnisch veränderte Pflanzen oder z.B.
neue Lebensmittel zu entwickeln, die neue günstige Eigenschaften
besitzen. Dabei werden Milliarden Euro investiert. Nach Angaben des Verbraucherministeriums
spielt die Gentechnik bereits bei circa 60 % der verarbeiteten Nahrungsmittel
eine Rolle.

Neuartige Lebensmittel
und neuartige Lebensmittelzutaten unterliegen dem Anwendungsbereich der
Verordnung (EG) Nr. 258/97 des Europäischen Parlaments und des Rates
vom 27. Januar 1997 über neuartige Lebensmittel und neuartige, Lebensmittelzutaten
Novel Food-Verordnung.

Während in den USA, China, Kanada oder Argentinien
bereits in großem Maßstab gentechnisch veränderte Pflanzen
angebaut werden, steckt in Europa die Gentechnik im Nahrungsmittelsektor
durch restriktive Politik noch in den Kinderschuhen (ca. 1%).

Die Firma Monsanto Canada Inc. hat z.B. Kartoffelsorten
(Solanum tuberosum) entwickelt (RBMT21-129, RBMT21-350 and RBMT-22-082),
die gegen den Colorado potato beetle (CPB Kartoffelkäfer)
und gegen eine Infektion gegen das pflanzliche Luteovirus, Kartoffelblattrollvirus
(PLRV) resistent ist. Das Blattrollvirus
gehört zu den häufigsten Kartoffelvirosen. Es wird ausschließlich
über verschiedene Blattlausarten wie die Grüne Pfirsichblattlaus
Myzus persicae ins Phloem der Pflanzen
übertragen.

polerog - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

Das Kartoffelblattrollvirus (PLRV) ist ein hüllenloses
RNA-Virus mit einer 5.8 kb positive sense RNA, die weder eine 5′-cap noch
ein 3′ poly(A)-Teil hat, jedoch am Ende ein VPg
trägt. Das VPg ist ein viruskodiertes Protein, das am 5‘-Ende
der genomischen RNA kovalent gebunden ist und eine Rolle bei der RNA-Replikation
spielt.

Die NewLeaf-Plus™ genannten transgenen Kartoffelsorten
enthalten das Gen für ein Anti-Insektenprotein CryIIIA,
das aus Bacillus thuringiensis abgeleitet
wurde und die DNA Sequenzen, die den ORF-1
und ORF-2 des PLRV entsprechen.
Vermutlich enthalten ORF1 und 2 den Code für die virale Helicase
und Replicase, die für die virale RNA-Synthese notwendig sind. In
den transgenen Kartoffeln werden allerdings daraus keine infektiösen
Partikel gebildet und es entsteht auch keine Krankheit. Diese Tatsache
ist noch nicht ganz verstanden. Man nennt die Inaktivierung der Gene auch
Gen Silencing.
Als Genmarker wurde noch nptII integriert,
das gegen die Aminoglycosid-Antibiotica sowie Kanamycin Resistenz verleiht.
(aus Escherichia coli Transposon Tn5)

blattl8 - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

Grüne Pfirsichblattlaus

pot - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

Transgene NewLeaf Kartoffeln (Monsanto
1995)

 


Abb. 156
 

Kartoffelkäfer

(Leptinotarsa decemlineata)

 

kkaefer - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

20 Larven fressen in 2- 3 Tagen eine Pflanze restlos auf, daraus
resultieren
Ertragseinbußen von bis zu 50%

 


Abb. 157
 

Kartoffelblattrollvirus
(PLRV)
ein Polerovirus

 

Polerovirus - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

hier BWYV

blattrk - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

newleaf - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

newleaf1k - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

Bacillus Thuringiensis
ist ein natürlich vorkommendes, insektenpathogenes,
sporenbildendes Bodenbakterium, das auch auf Pflanzen vorkommt. Diese
Eigenschaft macht man sich in der Gentechnik zu Nutze. Das BT-Toxin wird
während der Sporulation gebildet. Nehmen bestimmte Insekten oder
deren Larven das Bacillus mit Blättern auf, gelangen die Bakterien
in den Darm, werden verdaut und die freiwerdenen Kristalle des BT-Toxins
führen schon nach einigen Minuten zum Stop des Freßvorgangs
und nach 1-2 Tagen zum Tod des Insekts. Das Bt-Toxin ist somit ein natürliches
Insektizid
.

btt1 - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

Das CryIIIA-Protein aus Bacillus
Thuringiensis
als Endotoxin bindet selektiv an Membranrezeptoren
des Verdauungstraktes bestimmter empfindlicher Insektenlarven. Als Folge
entstehen dort Kationenkanäle die den Ionentransport derart stören,
daß die Insekten gelähmt werden und sterben. In Säugetieren
ist kein derartiger Membranrezeptor in Eingeweiden bekannt. Deshalb ist
das BT-Toxin für Tier und Mensch ungefährlich. Andocken an ähnliche
Rezeptoren könnte jedoch zu Problemen führen.

btt3 - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

Bei den meisten B. thuringiensis Stämmen wie z.B.
B. thuringiensis subsp. israelensis, sitzen die codierenden Gene für
ihre insectiziden Toxine auf Plasmiden. Die Sequenz und Organisation von
pBtoxis, dem Toxin-codierenden Plasmid
von Bacillus thuringiensis subsp. israelensis ist in Abb.
162
zu sehen. Es enthält 6 verschiedene Bt-Toxin-Varianten
((Cry4Aa, Cry4Ba, Cry10Aa, Cry11Aa, Cyt1Aa, und Cyt2Ba). Weiterhin sind
noch einige Proteine enthalten, die die Kristallbildung bewirken und als
Chaperone fungieren (Chaperone sind
Proteine, die bei der richtigen Faltung der Proteine helfen).

Bt-Mais (Genmais)

Schon in den 90er Jahren haben Wissenschaftler der Fa.
Novartis Maispflanzen gentechnologisch so verändert, daß sie
im Gegensatz zu herkömmlichen Maispflanzen ein zusätzliches
Gen aus dem Bodenbakterium Bacillus thuringiensis
enthalten. Hier wurden mit dem Bt-Eiweiß
bestimmte Schmetterlingslarven wie der unscheinbare
Maiszünsler
(Pyrausta nubilalis) bekämpft.

schad26 - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

Damit ist der Bt-Mais gegen den Maiszünsler, einen
seiner gefährlichsten Schädlinge, der für Ernteausfälle
bis 40% verantwortlich ist, geschützt. In Abb.
163
sind Schmetterling und die für Mais gefährliche Larve
zu sehen, die sich durch die Stengel frißt, sodaß Stengel
umknicken und Fraßschäden an Kolben und Körnern entstehen.

Landwirte spritzen Bt-Eiweiß
bereits seit über 40 Jahren als biologisches
Insektizid
zum Schutz der Pflanzen gegen Schädlinge wie die
Raupe des Kohlweißlings oder die Larven des Kartoffelkäfers.

Neben dem Bt-Gen enthält der Mais noch zwei sogenannte
Markergene. Markergene produzieren
bestimmte Eiweißstoffe, die sich leicht nachweisen lassen. Sie kennzeichnen
damit den Organismus und dienen nach dem Prozeß der Genübertragung
dazu, Zellbausteine und Pflanzen, in die das Bt-Gen erfolgreich übertragen
wurde, zu erkennen.
Beide Markergene stammen aus natürlichen Bodenbakterien und verleihen
ihren Trägern eine Resistenz gegen das Antibiotikum Ampicillin
(bla-Gen->TEM1 beta-Lactamase) sowie eine Toleranz gegen ein Unkrautbekämpfungsmittel.

Allerdings wirkt der Bt-Mais nicht selektiv auf Schädlinge
sondern auch auf Nützlinge wie beispielsweise die grüne Florfliege.
Untersuchungen der RWTH
Aachen, Institut für Umweltforschung
ergaben: Zitat: “Die
bisherigen Analysen geben aber bislang keinen Hinweis, dass der Bt-Mais
einen Einfluss auf die Häufigkeit und Artenvielfalt von Nichtzielorganismen
hat. Für einige Insektengruppen konnte jedoch ein deutlicher Effekt
durch das gespritzte Insektizid festgestellt werden.”
In der EU sind (2005) drei verschiedene transgene Bt-Mais-Sorten für
den Anbau zugelassen: Bt 176 (Fa. Novartis, Schweiz), MON 810 (Fa. Monsanto,
USA) , T 25 (Fa. Bayer CropScience , Deutschland). Die Maissorte T25 ist
durch ein zusätzliches Gen (Phosphinothricin-Acetyltransferase [pat])
resistent gegen das Breitbandherbizid Glufosinat-Ammonium (Basta®).

Weitere Transgene Pflanzen

Bis heute wurden viele transgene
Pflanzen
, die Herbizide tolerieren, gegen Insekten- und Virusbefall
resistent sind oder modifizierte Früchte oder Blüten produzieren
kultiviert und getestet. Dazu gehören auch Tomaten, die länger
reifen usw.

pabb20 - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food


Transgene Sojapflanzen (Glycine max.)

Soja gehört zur Familie der Leguminosen, die
mit Hilfe von Knöllchenbakterien den Stickstoff aus der Luft erschließen
können und daher in der Regel keinen Kunstdünger benötigen.
Soja gehört zu den eiweißreichsten Pflanzen. Zur Zeit sind
in den USA und anderen südameikanischen Ländern verschiedene
gentechnisch veränderte, herbizidtolerante Sojabohnen zugelassen,
u.a. eine gegen das Herbizid Roundup von Monsanto.
Die EU
führt aus USA, Argentinien und Brasilien jährlich 35 bis 40
Millionen Tonnen Soja und Sojarohstoffe ein.


Golden Rice(Oryza sativa)

Normalerweise enthält der Reis nur ein geringes
Maß an Eisen und Vitamin A. Das hat in den Ländern, in denen
er ein Hauptnahrungsmittel ist die Folge von Mangelerkrankungen (Erblindung).
Britische Wissenschaftler der Firma Syngenta haben einen neuen Stamm eines
genetisch modifizierten Reis entwickelt, der wegen seiner gelben Farbe
den Namen “
Golden Rice
(GM) trägt. Er soll über das Zwanzigfache an Beta-Carotin verfügen.
Mit ihm, so die Hoffnungen, könnte in Entwicklungsländern die
hohe Rate von Erblindungen bei Kindern verringert werden, die auf den
Mangel an Vitamin A zurückgeführt wird.

grice2 - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food
Der nährstoffangereicherte
Golden
Rice
soll in den kommenden Jahren in lokal
angepasste Reissorten eingekreuzt werden. Die beteiligten Unternehmen
haben weitgehend auf ihre Patentrechte verzichtet. Die neuen Sorten sollen
kostenlos an Kleinbauern abgegeben werden. Ein erster Freilandversuch
mit Golden Rice wurde 2004 in Lousiana / USA durchgeführt.

 


Abb. 158
 

Gentechnik
zur Herstellung von insektenresistenten Pflanzen

 

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Vergrößern

 

 


Abb. 159
 

Bacillus
thuringiensis

 

bt6 - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

 


Abb. 160
 

Bildung
und Wirkung des
Bt-Toxin

 

 


Abb. 161
 

Bt-Toxin
Kristalle

 

bttoxjpg - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

 


Abb. 162
 

Bt-Toxin-codierendes
Plasmid
aus B. thuringiensis

 

pbtoxisk - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

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Abb. 163
 

Maiszünsler
(Pyrausta nubilalis) und Schäden dadurch bei Maispflanzen

 

schad262 - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 164
 

Flavr Savr Tomate

 

Anti-Matsch-Tomate (Flavr
Savr
TM Tomaten 1994)

Hier zerstört das Enzym Polygalacturonase
(PG) die formstabilisierenden Zellwände bei der Reifung. Man
integrierte ein Anti-PG-Gen, was eine komplementäre Anti- mRNA
produzierte. Dies führt zum enzymatischen Abbau der mRNA. So
wurde weniger PG gebildet und die Tomate blieb länger fest.

 


Abb. 165
 

Transgenes Soja

 

soja - Gentechnik bei Pflanzen & Novel Food

 


Abb. 166
 

Golden Rice

 

 

 

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