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Studie: Getreide und Gentechnik – Grundlagen aus Naturwissenschaft und Lebensmittelwissenschaft

Die im Auftrag des BMGF (nun BMG) verfasste Studie aus dem Jahr 2006 mit dem Titel "Getreide und Gentechnik – Grundlagen aus Naturwissenschaft und Lebensmittelwissenschaft" wurde von DI Helmut Reiner erstellt.

(6.4.2011)

Ziel der Studie:

Abgesehen von den derzeit auf den Markt gebrachten gentechnisch veränderten Maislinien werden gentechnische Veränderungen auch an anderen wichtigen Getreidearten diskutiert und erprobt.

In der vorliegenden Studie wird der aktuelle Stand der Anwendung der Gentechnik bei Weizen, Gerste, Roggen, Hafer, Hirse, Reis und auch Mais zusammengefasst. Dabei wird entlang der Lebensmittelkette der Zusammenhang zwischen Botanik sowie den Agrar- und Lebensmittelwissenschaften einerseits und der Genetik und Gentechnik andererseits untersucht.

Zusammenfassung:

In dem Kapitel "Gräser und Getreide" werden jene Punkte allgemein behandelt, die in den folgenden Kapiteln für die einzelnen Getreide speziell vorgestellt werden. Sowohl für das allgemeine Kapitel als auch die einzelnen Kapitel über die 7 wichtigen Getreide wurde der gleiche Aufbau gewählt.

  • Der erste Punkt der Einteilung beschäftigt sich mit der Botanik. Morphologie, Phyiologie, Zytologie und Genetik sind wichtige Grundlagen zum Verständnis der Gentechnik. Die wichtigsten Methoden zur genetischen Analyse der Getreidearten werden vorgestellt, insbesondere die Molekularen Marker und die Genetischen Karten. Es werden auch die Methoden der Sequenzierung, die funktionelle Genetik und die Erfassung der Ergebnisse in Datenbanken besprochen.
  • Im Kapitel Pflanzenbau und Züchtung werden die Anbausysteme erklärt und es wird auf die wichtigsten Unkräuter, Schädlinge und Krankheiten hingewiesen. Die Anbaugebiete zeigen, in welchen Ländern die einzelnen Getreide von Bedeutung sind. Bei jedem Getreide gibt es verschiedene Genotypen und sehr viele Sorten.
  • Im Kapitel Verarbeitung und Verwendung werden die Herstellungsverfahren der Lebensmittel besprochen und auch auf Futtermittel, Nebenprodukte und die wirtschaftliche Bedeutung eingegangen.
  • Im Kapitel Gentechnische Veränderungen werden zunächst die Techniken zur Transformation von Pflanzen vorgestellt, es wird auf die einzelnen Gruppen (Herbizid-Resistenz, Insekten-Resistenz, Krankheits-Resistenz usw.) eingegangen und schließlich werden aktuelle gentechnische Veränderungen angeführt.
  • Das Kapitel Lebensmittelsicherheit und Qualität behandelt auch Fragen des Risk-Assessment.
  • Zum Abschluss findet sich jeweils eine kurze Diskussion.

Diese Einteilung wird nun auch für die einzelnen Getreidearten gewählt:

Weizen (Triticum aestivum und andere Triticum-Arten) ist weltweit das wichtigste Brotgetreide. Die Kultur des Brotes ist viele Jahrtausende alt. Die Diskussion um gentechnisch veränderten Weizen und "gentechnisch verändertes" Brot würde eine Grundsatzdiskussion auslösen. In der Lebensmittelkette Weizen gibt es sehr viele Schritte, bei denen Produkte verschiedener Herkünfte und Qualitäten gemischt werden und durch Auswahl von Sorten und Lieferanten sogenannte "Weizenklassen" geschaffen werden. Alle Praktiken entlang der Lebensmittelkette müssen daher abgestimmt sein und werden nur dann akzeptiert, wenn sie im Interesse der gesamten Produktionskette sind. Der Weizen hat zudem ein sehr großes Genom und eine sehr komplizierte Zytologie. Sein Genom ist eigentlich aus drei Genomen zusammengesetzt. Das ideale Zusammenspiel dieser drei Genome ist das Ergebnis von Jahrtausenden bäuerlicher Arbeit mit dem Weizen. Fremdgene und genetische Verunreinigung würden die Kulturpflanze langfristig selbst gefährden. Die Herbizid-Resistenz bei Weizen bringt wenig Zugewinn, während transgene Systeme gegen Pilze noch nicht ausgereift sind. Schließlich ist die klassische Züchtung und der Einsatz der Biotechnologie im Labor (Kartierung und Markergene) beim Weizen inzwischen so erfolgreich, dass der Nutzen gentechnischer Veränderung oft übertroffen wird. Aus diesen Gründen hat transgener Weizen heute global gesehen noch keine Bedeutung.

Gerste (Hordeum vulgare) ist das Getreide mit der größten ökologischen Anpassungsfähigkeit und mit einer vielseitigen Anwendung als Lebensmittel, Futtergerste und Braugerste. Die Wertschöpfung bei der Gerste ist aber geringer als beim Weizen, das Spektrum der möglichen gentechnischen Veränderungen wäre aber sehr ähnlich. Die Resistenz gegen Viren und Pilze sind beim Anbau der Gerste wichtig. Diese Probleme konnten aber auch mit Hilfe der Gentechnik noch nicht gelöst werde. Die Zytologie und Genetik sind bei Gerste viel einfacher als beim Weizen. Auch bei der Gerste gilt, dass die Kartierungsprojekte und die Marker sehr viel mehr gebracht haben als gentechnische Veränderungen.

Roggen (Secale cereale) hat als Haupthindernis für die Gentechnik eine ausgeprägte Fremdbefruchtung, die jede Koexistenz in einer Landwirtschaft unmöglich macht. Außerdem ist Roggen global betrachtet ein relativ unbedeutendes Getreide, bei dem die großen Investitionen einer Transformation und nachfolgenden Sicherheitsbewertung sich kaum rechnen können. Am Beispiel Triticale, einer Kreuzung aus Weizen und Roggen über die Gattungsgrenze hinweg, wird die Frage der Identität und Integrität eines Kulturpflanzengenoms erörtert.

Hafer (Avena sativa) hat als Haupthindernis für die Gentechnik seine nahe Verwandtschaft zu Unkrautarten, insbesondere zum Flughafer (Avena fatua). Flughafer ist in den letzten Jahrzehnten ein wichiges Getreideunkraut geworden und würde jedes Transgen mit hoher Wahrscheinlichkeit aufnehmen. Hafer hat zudem eine sehr komplizierte Zytologie, besteht wie der Weizen aus drei Genomen, ist aber im Vergleich zu diesem relativ unbedeutend. Hafer für Flocken wird importiert und die Entwicklung in den exportierenden Ländern muss weiter beachtet werden. Derzeit ist wahrscheinlich kein transgener Hafer auf dem Weltmarkt.

Hirsen (Sorghum bicolor, Panicum miliaceum und andere Arten) müssen getrennt nach Sorghum und Millet-Hirsen behandelt werden. Bei Sorghum gibt es das Problem der nahen Verwandtschaft zu Sorghum halepense (Aleppo Hirse, Johnson grass), einem weltweit gefürchteten Ackerunkraut, das wie der Flughafer jedes Transgen aufnehmen würde. Die Genetik von Sorghum bicolor ist besonders bedeutsam auf Grund derselben Chromosomenzahl wie Zea mays und dem hohen Grad an Übereinstimmung von Gensequenzen. Bei den Millet-Hirsen wurde der Umstand thematisiert, dass diese Getreide die Nahrungsgrundlage für viele Menschen in den Trockenzonen und Grenzzonen des Ackerbaues in Afrika und Asien sind. Die Forschungsmittel finden im Bereich der klassischen Agrarwissenschaften einen sehr effizienten Einsatz. Transgene Hirsen, wie etwa transgene Perlhirse (Pennisetum americanum), können die dort anstehenden Probleme nicht lösen.

Mais (Zea mays) hat global bereits einen sehr großen Anteil an gentechnisch veränderter Anbaufläche. Mais liegt in der Welternte schon vor dem Weizen, allerdings ist der Anteil von Futtermais und Energie-Mais sehr hoch und der Anteil an Lebensmittel-Mais geringer. Aus Mais werden besonders viele Produkte als Grundstoff für die Lebensmittelindustrie hergestellt, sodass transgene Zutaten schon seit vielen Jahren für Diskussionen sorgen. Beim Mais hat der Anbau transgener Sorten, besonders in den USA und in südlichen Ländern Europas, ein solches Ausmaß erreicht, dass Fragen des Risk-Assessments und des ökologischen Monitorings immer wichtiger werden, sodass bei diesem Getreide auf zahlreiche Berichte verwiesen wird, die vom Bundesministerium für Gesundheit und Frauen (BMGF) und vom Umweltbundesamt (UBA) herausgegeben wurden.

Reis (Oryza sativa) ist für über 1 Milliarde Menschen Grundnahrungsmittel in Asien und deshalb sind die Länder Asiens bei der Freisetzung von transgenem Reis besonders vorsichtig. Beim Reis gibt es zahlreiche sehr nahe verwandte Unkräuter, teilweise sogar zur selben Art gehörend (Oryza sativa ssp. spontanea), die jedes Gen und Transgen aufnehmen und wieder abgeben können. Besondere Probleme hat die Aufnahme der "roten Pigmentierung" im Kulturreis gebracht und jüngst die Auskreuzung oder Vermischung mit einer transgenen Herbizid-Resistenz. Veränderungen der Inhaltsstoffe des Reis zur Verbesserung der Nährstoffversorgung sind nicht sinnvoll, da es ein Grundgesetz der Ernährung ist, dass sie nur auf der Vielfalt an Pflanzennahrung aufbauen kann (food based dietary guidelines). Zum Kapitel Reis wird auch auf eine Arbeit des Autors verwiesen.

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