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StartseiteWissenschaft im BrennpunktEuropa entscheidet über neue Genpflanzen27.05.2018

Freiheit für den Acker?Europa entscheidet über neue Genpflanzen

Neue Genscheren schneiden das Erbgut so präzise und punktgenau zurecht wie nie zuvor. Pflanzen, die mit solchen Werkzeugen gezüchtet sind, lassen sich von konventionellen Züchtungen gar nicht mehr unterscheiden, hört man. Damit stehen die Experten vor einem Dilemma: Ist das noch Gentechnik - oder darf es auf den Acker?

Moderation: Christiane Knoll

Blick aus einem Heissluftballon auf Getreidefelder bei Limburg, zwischen denen ein Traktor fährt, aufgenommen am 22.07.2008. (picture-alliance / dpa / Thomas Muncke)
Werden die Zulassungsregeln für genmanipulierte Pflanzen gelockert? (picture-alliance / dpa / Thomas Muncke)
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Moderation:

Die Dampfmaschine gibt es schon seit 1700, mit der Weiterentwicklung von James Watt startete die industrielle Revolution so richtig durch. Technik verändert manchmal ganze Gesellschaften.

Jetzt ist wieder eine neue Technik im Umlauf: Neue Genscheren schneiden das Erbgut so präzise und punktgenau zurecht wie nie zuvor. Ein mächtiges Werkzeug, das derzeit alle Bereiche der Molekularbiologie beschleunigt und auf den Kopf stellt. Betroffen ist auch die Natur. Wir könnten Mechanismen in Schädlinge einschleusen, um sie auszurotten, oder aber: die Guten auf dem Acker stärken, damit wir kein Gift mehr brauchen für die Ernährung der Weltbevölkerung.

Große Fragen stehen an, und die Weichen könnte ein kleines Urteil stellen: Der Europäische Gerichtshof wird in den nächsten Wochen entscheiden, ob die neuen, mit den mächtigen Genscheren hergestellten Pflanzen noch Gentechnik sind. Warum die Entscheidung weitreichende Folgen haben wird, das klären wir heute in Wissenschaft im Brennpunkt.

Mein Name ist Christiane Knoll, herzlich willkommen.

Als vor 17 Jahren die Europäische Freilassungsrichtlinie in Kraft trat, befand sich die Grüne Gentechnik in der Steinzeit. Seitdem haben neue Werkzeuge auch die Pflanzenzüchtung gehörig umgekrempelt. Das Ergebnis einer Manipulation, so hört man, lasse sich von konventionellen Züchtungen gar nicht mehr unterscheiden. Damit stehen die Experten vor einem Dilemma: Ist das noch Gentechnik - oder darf es auf den Acker?

Sie heißen Crispr-Cas, Talen oder Zink-Finger-Nukleasen. Mit diesen Genscheren können pflanzeneigene Gene übertragen werden. Und genauso gut können die Scheren unerwünschte Gene ausschalten. Das kann positive Effekte haben, etwa dass Gersten- oder Weizensorten resistent werden gegen Pilzbefall. Wie diese moderne Art der Züchtung ausschaut, das hat sich Lucian Haas an der Universität Gießen zeigen lassen.

Gen-Knockout schützt vor Pilzbefall

Gießener Forscher nutzen Crispr-Cas, um Pflanzen resistent zu machen

Das Institut für Phytopathologie an der Universität Gießen. Aus dem Fenster fällt der Blick auf ein großes Gewächshaus und eine Baustelle.

"Das ist ein modernes, voll klimatisiertes Gewächshaus. Und hier wird auch Neues gebaut. Natürlich werden wir das nicht Gewächshaus nennen, sondern eine Pflanzenforschungsanlage."

Dutzende kleiner Klimakammern soll die Pflanzenforschungsanlage bald beherbergen. Darin wird Jafargholi Imani testen, wie seine Pflanzen unter unterschiedlichen Umweltbedingungen mit Schaderregern zurechtkommen. Imani arbeitet mit Weizen und Gerste. Die will er resistent machen gegen Pilze - durch kleine, gezielte Mutationen ihres Erbguts.

"Wir sind im sogenannten Pflanzenkulturraum, wo wir hier Zellkultur betreiben. Für das brauchen wir natürlich ein gewisse Beleuchtung und Temperatur, die den Pflanzen entsprechen."

Blanke Metallregale ziehen sich die Wände entlang. Darauf: handtellergroße Plastikschalen, gefüllt mit einem geleeartigen Nährmedium. Aus dem milchigen Untergrund stehen kleine grüne, knotenartige Knubbel hervor.

"Wir sehen auch hier ganz schön die kleinen Sprosse, die kommen. Das wurde vor drei Tagen da drauf gelegt. Und dann haben wir sogenannte kleine Pflänzchen. Und die werden dann genommen und untersucht, ob Veränderungen stattgefunden haben."

Bedeutend schnellere Züchtung neuer Sorten

Die kleinen Sprosse sind junge Gerstenpflanzen - mit einer Besonderheit. Jafargholi Imani hat in ihrem Erbgut drei Gene "ausgeknockt". Dafür hat er die Genschere Crispr-Cas so programmiert, dass sie kleine Abschnitte der DNA-Sequenzen selbständig erkennt, herausschneidet und die Genfunktion so verändert.

"Und das ist auch möglich durch diese Methode, viel, viel schneller ans zu Ziel kommen im Vergleich zur konventionellen Methode."

Bei der konventionellen Züchtung werden Pflanzen mit Chemikalien oder mit Strahlung behandelt. Dabei entstehen Hunderte zufälliger Mutationen im Genom. Anschließend müssen die Züchter in aufwendigen Versuchen erst herausfinden, ob die gewünschte Genveränderung dabei ist. Auf dieser Basis neue Sorten zu schaffen, war bisher eher Glückssache und dauerte Jahre, wenn nicht gar Jahrzehnte. Anders mit Crispr-Cas.

"Das kann enorm verkürzen diese Zeit. Ich würde mal schätzen, wenn man mal anfängt mit Veränderungen, dann braucht man ein paar Monate."

Pilzresistenzen schneller und präziser herstellbar

Auf der Suche nach der Pilzresistenz für Gerste und Weizen haben die Gießener Forscher derzeit eine ganz bestimmte Genfamilie im Blick, wie der Institutsleiter Karl-Heinz Kogel erklärt:

"Morc-Gene sind Gene, die beteiligt sind an der Immunantwort von Pflanzen gegenüber Pathogenen wie Bakterien und Pilzen. Die haben sehr komplizierte Wirkungsmechanismen. Wir haben aber zeigen können, dass diese Morc-Gene, wenn man sie ausschaltet, zu sehr positiven Eigenschaften bezüglich der Resistenz von Pflanzen führt."

Gerstenpflanzen mit ausgeknockten Morc-Genen reagieren deutlich robuster auf Infektionen mit Fusarium-Pilzen. In einem anderen Fall schalteten die Gießener Forscher drei sogenannte MLO-Gene im Weizen aus. Mehltau-Pilze hatten dann keine Chance mehr, in die Pflanzenzellen einzudringen. An der Mehltau-Resistenz via MLO-Gene hatten sich Weizenzüchter bisher die Zähne ausgebissen.

"Es gibt Beispiele, dass man neue Resistenzen, die wir jetzt im Labor über Crispr hergestellt haben, tatsächlich mit der klassischen Züchtung nicht machen könnte. Aber selbst wenn man es könnte, ist Crispr immer schneller, präziser und damit auch natürlich ökonomisch und ökologisch besser."

Weniger Fungizide auf dem Acker nötig

Kämen solche pilzresistenten Sorten auf den Acker, müssten Bauern seltener giftige Fungizide einsetzen. Deshalb wünscht sich Karl-Heinz Kogel eine pragmatische Regelung. Zumindest für das Auslösen von Mutationen sollte die Genschere Crispr-Cas in der Pflanzenzucht genauso frei eingesetzt werden dürfen wie klassische Mutagenese-Verfahren. Schließlich würden ja immer nur pflanzeneigene Gene verändert.

"Es ist keine Fremd-DNA in der Pflanze vorhanden, wenn man Crispr als Mutagenese-Verfahren verwendet. Diese Pflanzen sind naturidentisch."


Moderation:

Sagt der Gießener Institutsleiter Karl-Heinz Kogel. Damit erntet er vermutlich wenig Widerspruch: Es gibt viele Weizengene in der Natur, die Natur verändert sich natürlicherweise und durch Züchtung - so gesehen machen auch die neuen Genscheren nichts anderes, als Natur zu reproduzieren. Aber heißt das auch, dass damit jegliche Gefahr gebannt ist? Darüber habe ich mit Inge Broer gesprochen, Molekularbiologin von der Universität Rostock. Sie will Pflanzen, die dem Boden gut tun, so verändern, dass Bauern sie gerne in ihre Fruchtfolgen einbauen und verfüttern. Wie lange ist sie schon dran, wollte ich von ihr wissen:


Moderation:

Vor zwei Jahren sorgte ein alter Vorkämpfer des ökologischen Landbaus für Schlagzeilen: Urs Niggli sagte der Tageszeitung die taz, die neuen Techniken des Genome Editings seien durchaus "interessant".

Die Biobranche reagierte voller Wut: Die Äußerungen von Niggli seien hochgefährlich. Was ist aus dem Streit geworden? Und wie will der Biolandbau drängende Probleme lösen - ohne Genome Editing? Katrin Zöfel ist hingefahren, an das renommierte Bioforschungsinstitut FIBL in der Schweiz, das Urs Niggli seit mehr als zwei Jahrzehnten leitet, und hat sich umgehört.

Alternativen zu Genome Editing

Forschung an Mikrobenflüsterern

Lukas Wille ist groß, schlaksig und geht mir voraus zur Klimakammer. "Also wir sind jetzt hier an meinem Lieblingsort eigentlich am FiBl, gezwungenermaßen - es ist nicht schön, aber es hat Pflanzen wenigstens. Und den Pflanzen gefällt's auch, wie wir hier sehen."

Wille arbeitet am Forschungsinstitut für biologischen Landbau FiBL in Frick, in einer Kooperation mit der Eidgenössischen Technischen Hochschule ETH in Zürich. In der Klimakammer wachsen Erbsen, hell bestrahlt durch spezielle Lampen, Temperatur und Luft-feuchte sind perfekt. Lukas Wille mag Erbsen: "Die hat Power die Pflanze."

Pilz im Boden macht ihn für Erbsen unbrauchbar

Erbsen und andere Leguminosen wie Linsen oder Bohnen sind gut für den Boden, sie binden wichtige Nährstoffe, genauer Stickstoff, und reichern den Boden an. Doch auf dem Acker haben sie häufig ein Problem: Der Boden wird mit der Zeit müde, wie Agrarfachleute sagen. Mit solch müdem Boden arbeitet Lukas Wille, sein Ziel:

"Zu schauen, was macht diesen Boden müde für die Erbse, weil: andere Kulturen, wachsen auf diesem Boden."

Nach einigen Versuchen und Tests war klar: Schuld ist ein Pilz, der im Boden steckt, die Pflanzen krank macht und - das ist die Krux - vom Standort kaum noch wegzukriegen ist. Der Boden ist für Erbsen nicht mehr zu gebrauchen.

Skepsis gegenüber pilzresistenten Züchtungen

Jetzt könnte man natürlich versuchen Erbsen zu züchten, die gegen diesen Pilz resistent sind.

"Schon lange vor der Zeit unserer modernen, molekularbiologischen Methoden, inklusive CRISPR, gab's Bestreben - und teilweise erfolgreiche Bestreben- , resistente Erbsen zu züchten gegen einzelne Pilze."

Und mit modernem Genome Editing via Crispr ginge das viel schneller, präziser und effektiver als bisher. Das klingt verlockend.

Doch Lukas Wille ist skeptisch:

"Die Frage ist, wie lange wird diese Resistenz von Nutzen sein in der Natur, auf dem Acker, in der echten Umgebung von tausenden von verschiedenen Lebewesen, sprich Mikroben, die da zusammenarbeiten."

Mikrobenflüsterer als bessere Lösung

Mindestens zehn Pilzarten sind bekannt, die Erbsen auf dem Acker zu schaffen machen, dabei noch nicht mitgezählt: andere Krankheiten durch Bakterien oder Insekten. Gegen jede einzeln vorzugehen, sei kaum zu schaffen. Deshalb versucht er etwas anderes. Er sucht Erbsensorten, die auch auf dem kranken Boden klarkommen, und das nicht, weil sie besonders resistent sind, sondern weil sie den Boden verändern.

Gut 300 Erbsensorten hat er in der Klimakammer getestet. "Das heißt, die Klimakammer war voll, das waren pro Durchgang 660 Töpfe." Drei Wochen lang wuchsen die Erbsen in Töpfen mit müdem, krankem Boden, "gefüllt, drei Wochen gewartet, geerntet" - und wieder von vorne. Drei Wochen Wuchszeit war genug. "Wir haben versucht natürlich, einen Moment zu erwischen, wo alle Pflanzen ein bisschen krank sind, aber nicht schon alle tot."

Und tatsächlich: Einige Sorten kamen besser klar. Die Hoffnung: Sie könnten Mikrobenflüsterer sein. "Das weiß ich noch nicht, ob sie Flüsterer sind." Mikrobenflüsterer, das wären Erbsen, die die Lebenswelt IM Boden verändern, ihn gesünder machen, sodass der Pilz mehr Konkurrenz bekommt und den Boden nicht mehr einfach komplett für sich beanspruchen kann.

"Ich weiß, dass es ihnen besser geht auf dem Boden, und unsere Hypothese - aber das muss ich zuerst testen - ist, dass sie Mikroorgamismenflüsterer sind."

Technik nicht verteufeln - aber regulieren

Wie steht Wille nun als junger Forscher zur Technik CRISPR-Cas? Könnte man mit der Genschere nicht die großen Ziele - Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung - schneller erreichen?

"Alle neuen Technologien nehmen um ihre Geburtsstunde herum, wenn sie neu sind, extrem viel Platz ein. Und das blendet uns manchmal und nimmt uns die Sicht auf soviel Anderes. Und ich bin überzeugt, dass diese neue Technologie Zukunft hat. Ich wage aber zu bezweifeln, dass sie so groß ist, wie sie im Moment tut."

Diese grundsätzlich skeptische Haltung könnte vermutlich auch Urs Niggli, der Direktor des FiBLs unterschreiben. Trotzdem warb er vor zwei Jahren in einem Interview in der Tageszeitung taz für Offenheit gegenüber den neuen Technologien.

Das trug ihm heftige Kritik ein. Für die meisten in der Biobranche ist Gentechnik grundsätzlich tabu. Eingriffe unterhalb der Zellebene nicht tragbar. Ein Aufweichen dieser Regeln kommt nicht in Frage.

Die Bioverbände gaben schnell und einer nach dem anderen die klare Devise aus: Wir verzichten auf Gentechnik, also auch auf Genome Editing. Urs Niggli betont im Rückblick:

"Mein Anliegen war nur, dass man jetzt diese neuen Entwicklungen nicht schon jetzt wieder so verschreit, dass es wieder eine gesellschaftliche Blockade gibt."

Das sagte Niggli im Schweizer Radio SRF 2 Kultur, Anfang des Jahres. Mir gegenüber wollte er sich bei meinem Besuch am FiBl nicht äussern. Die Debatte brauche Ruhe. Doch seine Haltung ist klar:

"Wir müssen schauen, brauchen wir das eventuell einmal, vor allem, wenn wir sehr viel mehr Lebensmittel als heute erzeugen müssen."

Das Dilemma ist deutlich: Vertreter des Biolandbaus warnen, die Technik sei noch viel zu neu, die Risiken nicht abzuschätzen. Gleichzeitig klingen die Chancen verlockend. Niggli sagte zur Frage: Regulierung ja oder nein:

"Man kann nur jeden Einzelfall anschauen. Und ich plädiere sehr stark für diese Einzelfallbetrachtung."

Verteufeln will auch Lukas Wille die neue Technik nicht. Sein Vorschlag lautet wie der von Urs Niggli: Die Technik muss klar reguliert werden, um dann von Fall zu Fall zu entscheiden, wo und wofür Genome Editing eingesetzt werden soll - oder eben nicht.


Moderation:

Es gibt so Einiges zu beachten, wenn man Chancen und Risiken abwägen will. Entstehen giftige Stoffwechselprodukte? Leiden Insekten oder Bodenorganismen? Es könnten auch Verdrängungsbewegungen stattfinden. Die Frage ist: Muss es die bestehende Gentechnikrichtlinie sein, die für die Kontrolle all der neuen Genpflanzen sorgt? Es gibt auch das Sortenschutzgesetz, die Produkthaftung, Naturschutzgesetze. Viele Experten argumentieren, diese Regeln hätten bei konventionellen Züchtungen gute Dienste geleistet und wären übertragbar. Das sieht das Bundesamt für Naturschutz anders: Allein die Geschwindigkeit und die Masse an neuen Sorten und veränderten Genen würde neue Risiken bergen, schreiben Sie in einem Hintergrundpapier. Das BfN hat klar Position bezogen: "Wir haben es bei Gene-Editing-Produkten mit Gentech zu tun und als solche müssten die neuen Sorten reguliert werden. Nicht um Gene-Editing zu verbieten, sondern um die Guten durchzulassen, und das Schlechte zu verhindern."

Ob der Europäische Gerichtshof sich der Argumentation anschließt, ist fraglich. Im Januar hat EuGH-Generalanwalt Michael Bobek ein Vorabentscheidungsersuchen vorgelegt. Demnach sollen erbgutveränderte Organismen nur dann als genetisch verändert reguliert werden, wenn "ihr genetisches Material so verändert ist, wie es auf natürliche Weise nicht möglich ist".

Die Entscheidung steht in Europa in den nächsten Wochen an, in den USA hat das zuständige Ministerium gerade entschieden. Noch einmal Lucian Haas.

Die USA als Vorreiter

US-Agrarministerium gibt innovative Züchtungsverfahren weitgehend frei

Die USA Ende März 2018. Agrarminister Sonny Perdue stellt in einer Pressemitteilung klar:

"Das US Department of Agriculture reguliert keine Pflanzen, die auch über traditionelle Züchtungsmethoden hätten entwickelt werden können."

Nun ist offiziell legitimiert, was die zuständige Behörde Animal and Plant Inspection Service, kurz: Aphis, seit geraumer Zeit schon praktiziert. Die Freigabe für Züchtungsprojekte mit Gene-Editing.

"Am I regulated?" - Bin ich rechtlichen Beschränkungen unterworfen?

So bezeichnet Aphis das vereinfachte Zulassungsverfahren. Es reicht ein Brief, in dem der Antragsteller beschreibt, in welcher Form Pflanzengene editiert wurden. Die Behörde prüft die Angaben und gibt in der Regel binnen weniger Wochen oder Monate ihre Zustimmung. Die daraus entstehenden Produkte gelten dann offiziell als nicht kennzeichnungspflichtig.

Beispiele freigegebener Produkte

Die Antragsbriefe und die Antworten von Aphis sind frei im Internet zugänglich. Die Liste umfasst derzeit 64 Einträge und sie wird immer länger. Nur einige Beispiele daraus:

"Calyxt Incorporated entwickelt Weizensorten, deren Mehl einen erhöhten Ballaststoffgehalt besitzt. Zum Einsatz kommt die Genschere Talen."

Freigegeben. Es laufen erste Feldversuche.

"DuPont Pioneer züchtet Mais mit eingebauter Resistenz gegen die von Pilzen verursachte Blattfleckenkrankheit. Gene werden mit der Crispr-Cas-Methode editiert."

Freigegeben. Feldversuche.

"Yield 10 Bioscience nutzt die Genschere Crispr-Cas, um bei Leindotter die Ölerträge zu steigern."

Freigegeben. Feldversuche.

"Forscher der Pennsylvania State University haben per Crispr-Cas ein Gen zur Melaninproduktion in Zuchtchampignons ausgeknockt. Die Pilze werden nicht mehr braun."

 Freigegeben. Die Pilze können US-Bürger im Supermarkt kaufen.


Abmoderation:

Neue Freiheit für den Acker? In den USA gibt es sie, für Europa wird der Europäische Gerichtshof das Urteil demnächst fällen. Das waren Hintergründe zu den Folgen der mächtigen neuen Genscheren für die Pflanzenzüchtung - ich verabschiede mich. Am Mikrophon war Christiane Knoll.

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