Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure Bienen und transgener Raps.
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Stefan KühneBernd Hommel
Martina SickChristoph Saure
Bienen und transgener Raps
![Page 2: Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure Bienen und transgener Raps.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081520/570491be1a28ab14218d8077/html5/thumbnails/2.jpg)
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)
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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
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Aktionsradien
Honigbiene3,5 – 4,5 kmRathjen & Edelmann (1995)
Rote Mauerbieneca. 1 kmWilliams (2002)
Erdhummelbis 1,5 kmWalther-Hellwig & Frankl (2000)
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Zielstellung
Pollen -transfer ? Wind Insekten
Auskreu-zungdes Trans-Gens ?
Transgener Raps
Hybrid Verwandte KreuzblütlerHederich, Schwarzer Senf, Sareptasenf,Weißer Senf,Hirtentäschel,Ackerhellerkraut
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Freisetzungsversuch 1998 und 1999
Habitatinseln Pollenfalle
Freisetzungsversuch im Land Brandenburg
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Lassioglossum sexnotatum
Scaeva selenitica Elinora flaveola
Sichtfänge, Blütenbesuchszählungen, Markierung und Wiederfang
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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
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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
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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
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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
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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
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Screening bei Brassica juncea nach HR-Hybriden mit LIBERTY im Feld
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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
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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)
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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
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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)
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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
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Apis mellifera
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Bombus terrestris
![Page 21: Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure Bienen und transgener Raps.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081520/570491be1a28ab14218d8077/html5/thumbnails/21.jpg)
Osmia rufa
![Page 22: Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure Bienen und transgener Raps.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081520/570491be1a28ab14218d8077/html5/thumbnails/22.jpg)
Osmia rufa
![Page 23: Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure Bienen und transgener Raps.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081520/570491be1a28ab14218d8077/html5/thumbnails/23.jpg)
Osmia rufa
![Page 24: Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure Bienen und transgener Raps.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081520/570491be1a28ab14218d8077/html5/thumbnails/24.jpg)
„pat“-spezifische PCR mit pac3 / pac4 (368 bp)
100 bp200 bp300 bp
600 bp
Analyse der Pollen-DNA („pat“- Raps ?)
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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
![Page 26: Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure Bienen und transgener Raps.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081520/570491be1a28ab14218d8077/html5/thumbnails/26.jpg)
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 ?)
![Page 27: Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure Bienen und transgener Raps.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081520/570491be1a28ab14218d8077/html5/thumbnails/27.jpg)
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 %
![Page 28: Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure Bienen und transgener Raps.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081520/570491be1a28ab14218d8077/html5/thumbnails/28.jpg)
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)
![Page 29: Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure Bienen und transgener Raps.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081520/570491be1a28ab14218d8077/html5/thumbnails/29.jpg)
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
![Page 30: Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure Bienen und transgener Raps.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081520/570491be1a28ab14218d8077/html5/thumbnails/30.jpg)
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)
![Page 31: Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure Bienen und transgener Raps.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081520/570491be1a28ab14218d8077/html5/thumbnails/31.jpg)
• 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