Stefan KühneBernd Hommel

Martina SickChristoph Saure

Bienen und transgener Raps

500 m

• 1998 und 1999: Pollenausbreitung durch Insekten und Wind,Auskreuzung auf konv. Raps / Ackerbegleitflora

• 2001–2003: transgener Pollen als Bienennahrung

Versuchsfläche und angrenzende Rapsfelder in Dahnsdorf (Land Brandenburg)

Koexistenz von transgenen und nicht-transgenen Nutzpflanzen

Reduktion der Auskreuzung (best. Rate)

und / oder• gerichtet

• Flugaktivität• Sammelrouten• Bestäubungsfähigkeit

• Nutzpflanze, Sorte, Lage und Jahreszeit

• ungerichtet

• Windrichtung• Luftfeuchtigkeit• Luftdruck

• Pollen

Pollenübertragung durch

InsektenWind

Aktionsradien

Honigbiene3,5 – 4,5 kmRathjen & Edelmann (1995)

Rote Mauerbieneca. 1 kmWilliams (2002)

Erdhummelbis 1,5 kmWalther-Hellwig & Frankl (2000)

Zielstellung

Pollen -transfer ? Wind Insekten

Auskreu-zungdes Trans-Gens ?

Transgener Raps

Hybrid Verwandte KreuzblütlerHederich, Schwarzer Senf, Sareptasenf,Weißer Senf,Hirtentäschel,Ackerhellerkraut

Freisetzungsversuch 1998 und 1999

Habitatinseln Pollenfalle

Freisetzungsversuch im Land Brandenburg

Lassioglossum sexnotatum

Scaeva selenitica Elinora flaveola

Sichtfänge, Blütenbesuchszählungen, Markierung und Wiederfang

Bienen erreichen hohe Artenzahlen Einige Bienenarten sind auf Kreuzblütler spezialisiert

Vergleich der Artenzahlen

Apidae Syrphidae Symphyta

94 49 96

Untersuchungsgebiet(mit Grünland und Waldrand)

Artenzahl

Raps, transg.Raps, konv./MantelsaatSareptasenfSchwarzer SenfHederich

26 11 5 38 15 11

Andrena niveata, Andrena suerinensis, Osmia brevicornis

(Andrena pilipes)

Elinora flaveola (Larvenfutter)

Exklusiv (bevorzugt) Kreuzblüter

23 6 2 26 13 4 21 6 0

Blütenbesuchszählungen am Raps

MantelsaatHabitatinselGVO-Raps

MantelsaatHabitatinselGVO-Raps

Syrphidae

1998 1999

0

50

100

150

200

250

Individuen (n)

Apidae(ohne

A. mellifera)

Wildbienen sind vergleichsweise die häufigsten Blütenbesucher

Markierung von Wildbienen im transgenen Raps und deren Wiederfang

Jahr Markierung Wiederfangtransgener

Rapstransgener

Rapskonv. Raps Sareptasenf Schwarzer

Senf1998 83 2 5 - -1999 93 1 - 1 1

Bombus terrestris, markierte Königin am Raps

dieselben Individuen besuchen sowohl transgenen Raps als auch konventionellen Raps oder andere Brassicaceae

Wiederfangrate ist sehr gering

Bibio hortulanus

Diptera: Bibionidae(Haarmücken)Bibio marciBibio hortulanusBibio pomonis

Coleoptera: Nitidulidae(Glanzkäfer)Meligethes spp.

Coleoptera: Curculionidae(Rüsselkäfer)Ceutorhynchus spp.

Neuroptera: Chrysopidae(Florfliegen) Chrysoperla carnea

Lepidoptera: Pieridae(Weißlinge)Pieris brassicae (Großer Kohlweißling)Pieris napi (Rapsweißling)Pieris rapae (KleinerKohlweißling)

Lepidoptera: Nymphalidae(Fleckenfalter)Aglais urticae (Kleiner Fuchs)Inachis io (Tagpfauenauge)

Weitere blütenbesuchende Insekten

Pollentransfer II Wind

Pollenkonzentration in Windrichtung am höchsten deutlicher Rückgang des Anteils von Rapspollen in der Luft (10 m-Distanz): - von 100 % auf 5 % in 1998 - von 100 % auf 37 % in 1999 1998 deutlich mehr Auskreuzungsereignisse bei trocken-warmer Witterung und stärkerer Luftzirkulation

Rapspollen

Datum Mittlere Zahl Pollen/Falle(28,3 mm²) an denHabitatinseln

nord ost süd west

1998-05-07 3,9 11,5 3,6 6,9

1999-05-071999-05-171999-05-19

29,8 6,9 10,9 3,539,8 13,6 9,0 50,658,8 11,3 24,9 80,6

Windrichtungwährend Fallen-exposition

WSW

SOONOOSO

Screening bei Brassica juncea nach HR-Hybriden mit LIBERTY im Feld

Raps, GVP

Sareptasenf, Hybrid

734b

p

Raps, GVP

Sareptasenf, Hybrid

386b

p

100bp DNA-Marker

DNA

Brassica juncea - Hybride

Sicherer Nachweis des Transgens (pat) mittels PCR

Auskreuzungsuntersuchungen

xTransgener Raps

Blattrand gelappt mit einzelnen

Haaren (Vater); Blattadern mit

Haaren (Mutter)

Sareptasenf

Hybrid

60 Sareptasenf-Hybride im Juli 1998 (39 im Freiland)

Auskreuzungsrate im Gewächshaus: 0,26 % (unter 8202 aufgelaufenen Pflanzen sind 21 Hybride)

Bienen, Schwebfliegen und andere Insekten regelmäßig an Brassicaceen-Blüten

Bienen als wichtigste Insektenbestäuber an Raps, Senf und Hederich

Insektenbestäubung gezielter, über längere Distanzen und gegen die Windrichtung

Auskreuzung von HR-Raps auf konventionellen Raps und auf Sareptasenf

Zusammenfassung

HummelvölkerBombus terrestris

HonigbienenvolkApis mellifera

Nisthilfen für MauerbienenOsmia rufa (syn. bicornis)

Mantelsaat (konv. Raps)

HT-Raps

2001-2003: transgener Pollen als Bienennahrung

HT: Herbizidtoleranter Raps („pat“-Gen)

Honigbiene (Apis mellifera) hoch eusozial; Brutpflege, Futteraustauschhohe Blütenstetigkeit

1

Erdhummel (Bombus terrestris)primitiv eusozial; Brutpflege, kein Futteraustausch geringere Blütenstetigkeit

Rote Mauerbiene (Osmia rufa) solitär; keine Brutpflegegeringe Blütenstetigkeit

Probennahme

• Pollen aus Brutzellen

• Pollen aus Vorratszellen• Pollenhöschen

• Vor-, Haupt- und Nachblüte

Apis mellifera

Bombus terrestris

Osmia rufa

Osmia rufa

Osmia rufa

„pat“-spezifische PCR mit pac3 / pac4 (368 bp)

100 bp200 bp300 bp

600 bp

Analyse der Pollen-DNA („pat“- Raps ?)

Anzahl der „pat“- positiven Proben (2002/2003)

nur konv. Rapsmit pat-Raps

4 3 7 10 7 7

28 33 38 44 47 39

0%

20%

40%

60%

80%

100%02 03 02 03 02 03

VB HB NBApis

11

9 9 1 3

9

825 42

14 26

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Bombus

Pollenhöschen

35

17

27

25

14

26

4

40

0%

20%

40%

60%

80%

100%02 03 02 03

HB NBOsmiaBrutzellen

Kompetitive PCR mit pac3/pac4 (368 bp; „pat“-spezifisch) und Standard-DNA (296 bp)

100 bp200 bp300 bp

600 bp

Bereich übereinstim-

mender Konzentration

Probe in gleich-bleibender Konzentration

Standard in Verdünnungsreihe

Analyse der Pollen-DNA (Menge „pat“- Raps ?)

Quantitative kompetitive PCR (2002)

0

2

4

6

8

10

12

A.mellifera B. terrestris O. rufa

VB

HB

NB

%

Relativer Anteil an HR-Rapspollen am Gesamtpolleneintrag

bis zu 11 %

bis zu 3 %

Nisthilfen für MauerbienenOsmia rufa (syn. bicornis)

25 m von HT-Raps

100 m von HT-RapsMantelsaat (konv. Raps)

HT-Raps

Einfluss der Mantelsaat auf den transgenen Pollenaustrag

HT: Herbizidtoleranter Raps („pat“-Gen)

Prozentualer Anteil an Brutzellen der Roten Mauerbiene mit herbizidtolerantem Raps (2003)

Einfluss der Mantelsaat auf den transgenen Pollenaustrag

29 2535

76 7466

0%

20%

40%

60%

80%

100%

innen 25 100

nur konv. Raps

mit HR-Raps

m m

Zusammenfassung

• Herbizidtoleranter Raps kann als Modellpflanze für die Verbreitungswege von Transgenen durch Insekten gut genutzt werden

• Für soziale Arten kleine Versuchsparzellen eher uninteressant

• Aufgrund ihrer Sammeleigenschaften eignet sich Osmia rufa für Untersuchungen zum horizontalen Gentransfer und zu Auswirkungen des transgenen Pollens auf Lebens- und Verhaltensweise der Wildbienen

• in vielen Brutzellen transgener Pollen nachweisbar (mehrere Sammelflüge)

• geringe Blütenstetigkeit (HT-Raps auf verwandte Kreuzblütler)

• Mantelsaat hat keinen Einfluss auf das Sammelverhalten von Osmia rufa

•sammelnde Bienen werden nicht von der HT-Rapsfläche ferngehalten

• Mantelsaat scheint nicht die Pollen abzufangen (Quant. Ergebnisse)

• Nur kleine Testflächen - keine Daten zu normaler Feldgröße - Versuche können stellvertretend die Verhältnisse wiederspiegeln, die beim Auftreten von transgenen Raps- pflanzen als Durchwuchs oder als verwilderte Pflanzen an Ruderalstandorten vorkommen

Zusammenfassung