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 Feuerbrand bekämpfen und Salmonellen nachweisen
14.06.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Das Potenzial nichtheimischer Baumarten für den forstlichen Anbau in Deutschland sachlich prüfen
14.06.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

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: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive