Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der Maiswurzelbohrer schlägt zurück

09.08.2011
Bt-Mais galt lange Zeit als sicheres System gegen Schädlinge wie den Maiswurzelbohrer. Forscher fanden im Freiland nun erstmals Individuen, die dem Bt-Toxin trotzten. Die Vererbung des Resistenz-Merkmals und ungünstige Anbaustrategien könnten schuld sein.

Als „Eine-Milliarde-Dollar-Käfer“ wird der Maiswurzelbohrer in seiner Heimat Nordamerika bezeichnet. Und das nicht etwa, weil der fünf bis acht Millimeter große, schwarz-gelbe Käfer besonders wertvoll ist, sondern weil er der Grund für erhebliche Einbußen in der Maisernte ist.

Anfang der 1990er wurde der Maiswurzelbohrer nach Osteuropa eingeschleppt, einige Jahre später breitete er sich in Westeuropa aus. 2007 machten auch die Bauern in Deutschland erstmals Bekanntschaft mit dem gefräßigen Käfer. Er legt seine Eier im Spätsommer im Boden von Maisfeldern ab. Die Larven schlüpfen im darauf folgenden Frühjahr. Sie ernähren sich fast ausschließlich von den Wurzeln der Maispflanze und schädigen diese erheblich. Im Sommer schlüpft der Käfer aus der Puppe und frisst die oberirdischen Teile der Maispflanze.

Bt-Mais gegen den Maiswurzelbohrer

Seit 2003 ist in den USA gentechnisch veränderter Mais gegen den Wurzelbohrer, sog. Bt-Mais, zugelassen. Im Jahr 2009 machte dieser Bt-Mais bereits 45 % aller Maispflanzen in den USA aus. Bt-Mais produziert in Folge eines neu eingeführten Gens aus dem Bodenbakterium Bacillus thuringiensis (Bt) einen insektiziden Stoff, das Bt-Protein. Dieses ist ein ungiftiges Eiweiß, das erst im Darm bestimmter Fraßinsekten in eine giftige Variante umgewandelt wird. Es gibt ca. 170 verschiedene Bt-Proteine, deren Wirkung jeweils auf bestimmte Insektengruppen beschränkt ist.

Hartnäckiger Käfer

Dass der Maiswurzelbohrer nicht so einfach klein zu kriegen ist, hat er schon mehrfach bewiesen: Konventionelle Insektizide können ihm kaum mehr zu Leibe rücken. Auch die eigens zur Ausrottung des Wurzelbohrers ins Leben gerufene, zweijährige Fruchtfolge von Mais und Soja kann er überleben. Denn inzwischen gibt es Stämme, die ihre Eier auch in Sojafeldern ablegen und solche, deren Eier eine zweijährige Ruhepause vertragen. War das Aufkommen von Bt-resistenten Maiswurzelbohrern nur eine Frage der Zeit?

Erste Resistenzen auf Feldern entdeckt

Forscher der Iowa State University in Iowa, USA, entdeckten nun erstmals Bt-resistente Maiswurzelbohrer auf den Feldern heimischer Bauern. Eine derartige Resistenzbildung war bisher nur bei den Schmetterlingen, zu denen auch der Maiszünsler gehört, beobachtet worden. Allerdings waren die Käfer nur gegen Bt-Pflanzen mit einem einfachen Bt-Toxin resistent. Auf Maispflanzen mit kombinierten Bt-Toxinen überlebten die Tiere nicht, weshalb die Forscher Kreuzresistenzen innerhalb der 170 verschiedenen Bt-Toxine für unwahrscheinlich halten. Eine deutliche Korrelation fanden sie allerdings zwischen der Anbauzeit des Bt-Mais und der Anzahl der resistenten Maiswurzelbohrer: Je länger der Bt-Mais auf den Feldern angebaut worden war, desto mehr resistente Käfer fanden die Wissenschaftler dort. Für die Resistenzbildung machen sie vor allem zwei Faktoren verantwortlich: Zu wenige „Refuge-Flächen“, als Zufluchtsfläche wird der Lebensraum für Bt-sensible Maiswurzelbohrer bezeichnet, und eine nicht rezessive Vererbung der Bt-Resistenz.

Die „High-Dose-Refuge“ Strategie wird weltweit eingesetzt, um die Resistenzentwicklung von Schädlingen gegenüber Bt-Pflanzen hinauszuzögern. Sie funktioniert allerdings nur dann, wenn die Resistenz funktionell rezessiv ist und die Pflanze ausreichend toxisch auch für weniger sensible Käfer ist. Die Bt-Dosis im Pflanzengewebe muss so giftig sein, dass nicht nur die homozygot sensiblen (SS), sondern auch die heterozygot resistenten (RS) Individuen abgetötet werden.

Eine bestimmte Fläche von Nicht-Bt-Maispflanzen soll ausreichend Lebensraum für homozygot Bt-sensible (SS) Maiswurzelbohrer bereitstellen. Diese paaren sich nach dem Zufallsprinzip mit den wenigen homozygot resistenten (RR) Individuen, deren Nachkommen alle heterozygot resistent (RS) sind und auf Bt-Pflanzen nicht überleben können. Die Wahrscheinlichkeit von (RS x SS) Paarungen hängt unter anderem von der Größe der Refuge-Fläche ab, die in den USA in den letzten Jahren drastisch verringert wurde. Dies führte zu einer höheren Wahrscheinlichkeit der Paarung resistenter Käfer untereinander (RR x RR oder RR x RS).

Wissenschaftler fanden außerdem Hinweise darauf, dass die Bt-Resistenz im Maiswurzelbohrer nicht rezessiv vererbt wird. Auch dieser Umstand kann die Entstehung von Resistenzen beschleunigen.

Wettlauf gegen die Zeit

Nachdem in den ersten zehn Jahren nach der Kommerzialisierung der Bt-Pflanzen keine natürlich gebildeten Resistenzen auftraten, sind inzwischen mehrere dieser Fälle bekannt. Dies ist keineswegs ein Bt-typisches Phänomen. Nach der Einführung eines neuen Insektizids vergeht meist einige Zeit bis zum Auftreten erster resistenter Insekten. Danach häufen sich die Fälle oft – ein Trend, der für die zahlreichen Bt-Pflanzen fatal wäre. Bisher sind zwar nur wenige Schädlinge in der Lage, Bt-Resistenzen zu entwickeln, aber die Fakten zeigen den Forschungs- und Handlungsbedarf im Umgang mit Bt-resistenten Schädlingen.

Die Mischung macht`s

In allen betroffenen Feldern wurde derselbe Typ einer Bt-Pflanze über mehrere Jahre hinweg kontinuierlich angebaut. Die Wissenschaftler der Iowa State University geben zu Bedenken, dass Bauern sich bei der Schädlingsbekämpfung trotz lokaler Resistenzmanagementpläne nicht ausschließlich auf Bt-Pflanzen verlassen sollten. Denn dies könnte die Entwicklung von Resistenzen beschleunigen und die zahlreichen Vorteile der Bt-Pflanzen zunichte machen.

Quelle:
Aaron J. Gassmann et al., “Field-Evolved Resistance to Bt Maize by Western Corn Rootworm”, PloS ONE, July 2011, Volume 6, Issue 7, e22629

| Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/journal/aktuelles/der-maiswurzelbohrer-schlaegt-zurueck?piwik_campaign=newsletter

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Bürgerforschungsprojekt SAIN: Urban Farming gemeinsam voranbringen
18.01.2018 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht Projekt "HorseVetMed": Forscher entwickeln innovatives Sensorsystem zur Tierdiagnostik
17.01.2018 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie