Transgene Baumwolle

Als Transgene Baumwolle (umgangssprachlich Gen-Baumwolle) bezeichnet man gentechnisch veränderte Baumwolle. Indem entsprechende Gene in das Erbgut eingeschleust werden, sollen die agronomischen Eigenschaften der Baumwollpflanze verbessert werden. Die bisher wichtigste Anwendung der Technologie bei Baumwolle ist die sogenannte Bt-Baumwolle, mit der sich dieser Artikel beschäftigt. Schwächer verbreitet ist die Herbizidrestistente Baumwolle, die über eine Resistenz gegen Breitbandherbizide verfügt.

Ökonomie

Baumwollkapselbohrer

Roter Baumwollkapselwurm

Ein (single trait) oder mehrere (stacked traits) Gene des Bodenbakteriums B. thuringiensis, die je nach Unterart für die Produktion bestimmter, spezifischer Bt-Toxine kodieren, werden in die DNS der Baumwolle transferiert. Die resultierende Pflanze bildet permanent die entsprechenden Toxine, welche je nach benutztem Bt-Gen neben bestimmten Käfern, Schmetterlingen und/oder Zweiflüglern die Baumwolleule tötet. Die konstante Präsenz des Toxins im Feld ist der periodischen Anwendung von biologischen oder chemischen Insektiziden überlegen, da die Schadinsekten dem Gift ständig ausgesetzt sind. Ein weiterer Vorteil gegenüber der Verwendung von Bt-Suspensionen besteht darin, dass Schädlinge das Gift direkt mit ihrer Nahrung (die Baumwollpflanze) fressen, anstatt dass sie die Suspension separat aufnehmen müssen. Ein wichtiger Vorteil von Bt-Baumwolle gegenüber konventioneller Baumwolle in Verbindung mit chemischen Pflanzenschutzmitteln ist die erhöhte Präzision: Schädlinge können gezielter bekämpft und Nichtzielorganismen leichter verschont werden, da diese nicht von der Pflanze fressen bzw. das Toxin bei ihnen wirkungslos ist.^[1]

Aus der Perspektive des Landwirts stehen potenzielle Einsparungen bei konventionellen Insektiziden und Einkommenssteigerungen durch mögliche höhere Erträge den oft höheren Kosten des Bt-Baumwollsaatguts im Vergleich zu konventionellem Saatgut gegenüber.

Längerfristige Beobachtungen von Schädlingspopulationen in den USA und China haben ergeben, dass die Verwendung von Bt-Baumwolle nicht nur zu einem geringeren Schädlingsbefall in den Bt-Feldern, sondern auch zu einem geringeren Schädlingsbefall in konventionellen Baumwoll- und anderen Nutzpflanzenfeldern geführt hat (Positive Externalität).^[2]

Wenn konventionelle Insektizide ohne die Hilfe von Feldspritzen im Feld angewendet werden, wie es in vielen Entwicklungsländern geschieht, kann die Substitution durch Bt-Baumwolle Gesundheitsschädigungen reduzieren, da der direkte Kontakt mit Insektiziden abnimmt. Des Weiteren kann unbehandeltes Grund- und Oberflächenwasser durch den geringeren Eintrag konventioneller Insektizide sicherer für den menschlichen Konsum werden, was ebenfalls relevant für Landwirte in Entwicklungsländern sein kann.^[3]

Weltweite Bedeutung

Die ersten Zulassung einer Bt-Baumwollsorte, die vom Konzern Monsanto entwickelt wurde, erfolgte 1996 in den USA. 2010 wurden 64 % (21 Millionen Hektar) der globalen Baumwoll-Anbaufläche mit transgenem Saatgut bepflanzt.^[4][5] Transgene Baumwolle wurde 2009 in 12 Ländern angebaut (in Klammern der Anteil von transgener Baumwolle an der Gesamtanbaufläche): Argentinien (95 %), Australien (95 %), Brasilien (18 %), Burkina Faso (29 %), China (60 %), Indien (89 %), Kolumbien (31 %, 2007), Mexiko (56,5 %), Südafrika (98 %), USA (88 %), Indonesien, und Costa Rica; 2010 kamen Pakistan und Myanmar dazu.^[6][7] In Brasilien wurde über sieben Jahre hinweg nicht zugelassenes, aus dem benachbarten Argentinien stammendes Bt-Saatgut ausgesät, bis die brasilianische Regierung im Jahr 2005 die Zulassung erteilte.^[8] In Pakistan wurden 2007/08 geschätzte 40 % der Baumwollfläche mit offiziell nicht zugelassenem Bt-Saatgut gesät, welches vor allem aus Indien, China und Australien stammte.^[9] Um diesen hohen Schwarzmarktanteil zu regulieren und auf Grund der guten Erfahrungen in Indien gab Pakistan im Juli 2009 bekannt, im folgenden Jahr offiziell mit dem Anbau zu beginnen.^[10]

Gentechnisch veränderte Baumwollsorten sind außerdem in Japan zugelassen, werden dort aber nicht angebaut. Als Futtermittel sind transgene Baumwollsorten zusätzlich zu den genannten Ländern noch in Kanada, Korea, und auf den Philippinen zugelassen. In der EU wurden ebenfalls Anträge auf Zulassung gestellt, diese wurde jedoch bisher nicht erteilt.^[11]

Erfahrungen mit Bt-Baumwolle

Es gibt viele Veröffentlichungen zu den Auswirkungen der Einführung von Bt-Baumwolle. Wissenschaftliche Standards (Peer-Review, Methoden- und Datentransparenz) erfüllen jedoch nur 56 der zwischen 1996 und 2006 erschienenen Studien. Diese Untersuchungen beziehen sich auf eine geringere Zahl von Zufallsstichproben und relativ kurze Zeiträume.^[12] Die meisten dieser wissenschaftlichen Studien beschäftigen sich mit Bt-Baumwolle in China, Indien und Südafrika.

Asien

China

Für China wurden in der bisher größten Studie (282 Bauern in mehreren Provinzen) für die Anbausaisons 1999, 2000 und 2001 im Durchschnitt Insektizideinsparungen von 66 % und Ertragssteigerungen von 24 % bei Saatgutkostensteigerungen von US$32 pro Hektar beobachtet, was zu Deckungsbeitragssteigerungen von US$470 führte. In den Provinzen Hebei und Shandong breitete sich die Bt-Baumwolle schnell aus (100 % in Hebei und 80 % in Shandong im Jahr 2001) und reduzierte Pestizidanwendungen erheblich, da in diesen Regionen die Baumwolleule der primäre Schadling ist. In den Provinzen Anhui und Jiangsu, wo stattdessen die rote Spinnmilbe der Hauptschädling der Baumwolle ist, hat sich die Bt-Baumwolle nicht so stark ausgebreitet (2001 etwa ein Drittel der Baumwollfläche) und die Pestizidanwendungen weniger stark reduziert.^[13] Auswirkungen auf die Gesundheit der Landwirte durch die mit der Adoption von Bt-Baumwolle assoziierte Reduktion von Insektizidanwendungen wurden bisher vor allem in China wissenschaftlich untersucht. Chinesische Pflanzenschutzmittelanwendungen verursachen geschätzte 500 Tode und 45.000 schwere Erkrankungen pro Jahr, und die Substitution durch Bt-Baumwolle hat zu einer Reduktion von 44.000 Tonnen geführt.^[14] Einhergehend ist ein deutlicher Rückgang der Zahl der Vergiftungsfälle.^[15][13]

Die Präsenz der Bt-Baumwolle in China hat außerdem zu einer Reduktion des Schädlingsbefalls bei Mais, Erdnüssen, Sojabohnen und verschiedenen Gemüsearten geführt.^[16]

Indien

Laut dem zweiten Statusreport der Asia-Pacific Association of Agricultural Research Institutions (APAARI) stieg seit der Erstzulassung im Jahr 2002 die Zahl der verfügbaren Bt-Sorten bis 2009 auf über 600, die von 35 Saatgutherstellern vertrieben wurden. Bei einer Flächenausweitung um 22 % stieg der Ertrag um 135 % und der Anteil Bt-Baumwolle auf über 80 %. Die Erlöse durch Bt-Baumwolle lagen im Schnitt 83 % über denen aus konventionellem Anbau und der Pestizideinsatz verringerte sich um 46 %.^[17] Die sozioökonomischen Auswirkungen des Bt-Baumwollanbaus in mehreren Bundesstaaten und Jahren wurden bis August 2009 in 13 wissenschaftlich begutachteten Studien untersucht. Von 36 Ergebnissen zeigten 4 negative Ertragswirkungen im Vergleich zu konventioneller Baumwolle, 2 neutrale und 32 positive. Die Einkommenswirkung war in 19 Fällen positiv, in 1 neutral und in 4 negativ. Der Insektizideinsatz ging laut allen vorhandendenen 16 Ergebnissen aus wissenschaftlich begutachteten Studien zurück.^[18] Der von Kritikern (z.B. Vandana Shiva) geäußerte Vorwurf, die Bt-Baumwolle würde Bauern in den Selbstmord treiben, konnte bisher nicht empirisch nachgewiesen werden.^[19]

In vier Distrikten des indischen Bundesstaats Gujarat wurden Anfang 2010 erstmals Resistenzen des Roten Baumwollkapselwurms gegen Bt-Baumwollsorten der ersten Generation (Bollgard I, seit 2002) beobachtet. Dies könnte nach Ansicht von Wissenschaftlern der Hersteller Monsanto und Mahyco auf die mangelhafte Einhaltung von Refugienflächen, oder auch auf den illegalen Anbau von Bt-Sorten mit geringerem Toxingehalt zurückzuführen sein. Für die zweite Generation von Bt-Sorten (Bollgard II, seit 2006), die zwei Bt-Gene enthält, wurden keine Resistenzen festgestellt. Derzeit entwickelt wird Bollgard III, das drei Bt-Gene aufweist. Mehrere voneinander unabhängige Insektizide erschweren die Resistenzbildung.^[20][21]

Der Anbau von BT-Baumwolle habe gemäß einem Bericht des Central Institute for Cotton Research in Indien zu einer Zunahme von Nicht-Zielorganismen geführt, also Schädlingen von Baumwolle, bei denen das Gift gegen den Roten Baumwollwurzelbohrer unwirksam ist. Schadinsekten, die bisher in Indien nicht aufgefallen sind, seien vorgefunden worden. Insbesondere treffe dies auf Sauginsekten vor, die als häufigste festgestellte Gruppe bedeutende wirtschaftliche Einbußen verursacht hätten^[22].

Pakistan

In Pakistan wurde Bt-Baumwolle offiziell erst 2010 zugelassen, aber bereits vorher aus Indien geschmuggelt und in Pakistan angebaut. Die Auswertung einer im 2007 durchgeführten Umfrage von 325 Baumwollbauern in der Provinz Punjab ergab, dass Bt-Baumwolle Erträge und Haushaltseinkommen erhöht und die Armut reduziert. Zudem ging der Pestizideinsatz zurück.^[23]

Amerika

USA

In den USA liegen die Insektizideinsparungen einer Studie zufolge bei 36 %, während Ertragszuwächse von lediglich 10 % beobachtet wurden (was mit einer bereits sehr guten Schädlingkontrolle mit konventionellen Insektiziden erklärbar ist). Auch liegen die Saatgutpreispremien für Bt-Baumwolle in den USA höher als in anderen Ländern (US$79), so dass die Steigerung des Deckungsbeitrags vergleichsweise geringe US$58 erreicht.^[24][25]

In Mississippi und Arkansas hat die Empfindlichkeit des Baumwollkapselbohrers gegenüber dem in den ersten Bt-Sorten vorrangig eingesetzten Bt-Toxin Cry1Ac bereits deutlich abgenommen. Bei 5 anderen wichtigen Schädlingen wurden bisher keine Resistenzen gegen Bt-Toxine beobachtet.^[26][27] Im Südwesten der USA wurden zudem in einigen Feldern Resistenzen des Baumwollkapselbohrers gegen Cry2Ab festgestellt.^[21]

Argentinien

In Argentinien ergab eine 2001 durchgeführte repräsentative Befragung von 299 Bauern Insektizideinsparungen von 47 %, Erntezuwächse von 33 %, Saatgutkostensteigerungen von US$87, und Deckungsbeitragszuwächse von US$23.^[28].

Mexiko

Für die ersten Jahre des Anbaus von Bt-Baumwolle in Mexiko ergab eine Befragung von 152 (1997) bzw. 242 (1998) Bauern im Durchschnitt Pestizidreduktionen von 77 %, Ertragsgewinne von 9 %, Saatgutkostensteigerungen von US$58 und Deckungsbeitragszuwächse von US$295 pro Hektar.^[3][29] Laut einer weiteren Studie schwankten die Ertragssteigerungen 1996–2004 zwischen 3 % und 37 %.^[30]

Afrika

Südafrika

Eine Befragung von 143 Bauern zwischen 2000 und 2001 in Südafrika zeigte durchschnittliche Pestizidreduktionen von 33 % und Ertragszuwächse von 22 %. Für Kleinbauern brachte die Bt-Baumwolle höhere Saatgutkosten von US$13 und Deckungsbeiträge von US$18 pro Hektar.^[31] In Südafrika sank durch die vermehrte Adoption von Bt-Baumwolle die Zahl der Vergiftungsfälle, vor allem bei Frauen und Kindern, die bei der Ausbringung von Insektiziden halfen.^[32]

Burkina Faso

Basierend auf einer Befragung von 160 Baumwollbauern im ersten Jahr der Zulassung (2009) erhöhte die Bt-Baumwolle die Erträge um 18 % gegenüber konventioneller Baumwolle. Die Produktionskosten unterschieden sich nicht zwischen transgener und konventioneller Baumwolle, da die eingesparten Insektizidkosten durch die höheren Saatgutpreise und die Arbeitseinsparungen beim Insektizidausbringen durch höheren Ernteaufwand aufgewogen wurden. Die Bauern konnten mit der Bt-Baumwolle aufgrund der höheren Erträge einen (um 62 US-Dollar höheren) Profit pro Hektar von 39 US-Dollar erzielen als mit der konventionellen Baumwolle.^[33]

Andere Länder

Bisher wurden keine umfangreichen wissenschaftlichen Studien zu den agronomischen und ökonomischen Auswirkungen in anderen Ländern veröffentlicht.

Einzelnachweise

1. ↑ Bravo A, Gill S, Soberón M (2007). „Mode of action of Bacillus thuringiensis Cry and Cyt toxins and their potential for insect control“. Toxicon 49 (4): 423-35. doi:10.1016/j.toxicon.2006.11.022. PMID 17198720
2. ↑ National Reserach Council (2010): The Impact of Genetically Engineered Crops on Farm Sustainability in the United States. Washington, D.C.: The National Academies Press.
3. ↑ ^{a b} Qaim, M., Pray, C., Zilberman, D. (2008): Economic and Social Considerations in the Adoption of Bt Crops. In: Romeis, J., Shelton, A., Kennedy, G. (ed.): Integration of Insect-Resistant GM Crops Within IPM Programs. Springer: New York.
4. ↑ James, Clive. 2010. ISAAA Brief No. 42. ISAAA: Ithaca, NY.
5. ↑ Baumwolle. Transgen.de, 25. März 2011.
6. ↑ James, Clive. 2010. ISAAA Brief No. 41. ISAAA: Ithaca, NY.
7. ↑ Gentechnisch veränderte Pflanzen: Anbauflächen weltweit: Baumwolle. Transgen.de, 2. März 2010.
8. ↑ Silveira, J. & Borges, I. (2007): Brazil: Confronting the Challenges of Global Competition and Protecting Biodiversity. In: Fukuda-Parr, S. (ed.): The Gene Revolution. Earthscan: London.
9. ↑ [1] USDA (2007): Pakistan Agricultural Situation Cotton Update 2007. GAIN Report Number: PK7026. United States Department of Agriculture: Washington, D.C.
10. ↑ The News: BT cotton to be officially sown from next year (englisch)
11. ↑ transgen-Datenbank
12. ↑ Smale, M., Zambrano, P., Cartel, M. (2006): Bales and Balance: A Review of the Methods Used to Assess the Economic Impact of Bt Cotton on Farmers in Developing Economies. AgBioForum. Vol. 9, No. 1, pp. 195-212.
13. ↑ ^{a b} Pray, C., Huang, J., Hu, R., Rozelle, S. (2002): Five Years of Bt Cotton in China – The Benefits Continue. The Plant Journal. Vol. 31, pp. 423-430. doi:10.1046/j.1365-313X.2002.01401.x
14. ↑ Huang, J., Hu, R., Pray, C., Qiao, F., Rozelle, S. (2003): Biotechnology as an alternative to chemical pesticides: a case study of Bt cotton in China. Agricultural Economics. Vol.29, pp. 55–67.
15. ↑ Hossain, F., Pray, C., Lu, Y., Huang, J., Hu, R. (2004): Genetically modified cotton and farmers’ health in China. International Journal of Occupational and Environmental Health. Vol. 10, pp. 296–303.
16. ↑ Wu, K., Lu, Y., Feng, H., Jiang, Y., Zhao, J. (2008): Suppression of Cotton Bollworm in Multiple Crops in China in Areas with Bt Toxin-Containing Cotton. Science, Vol. 321, pp. 1676-8.
17. ↑ apaari.org Bt Cotton in India – A Status Report (englisch)
18. ↑ Peer-reviewed surveys indicate positive impact of commercialized GM crops. Nature Biotechnology, Vol. 28, Nr. 4, April 2010. S. 319-21.
19. ↑ Gruère, G., Mehta-Bhatt, P., Sengupta, D. (2008): Bt Cotton and Farmer Suicides in India. Reviewing the Evidence. IFPRI Discussion Paper No. 808. Washington, DC.
20. ↑ Resistente Schädlinge in Indien nachgewiesen. (vom 16. März 2010)
21. ↑ ^{a b} Bruce E. Tabashnik, Yves Carrière: Field-Evolved Resistance to Bt Cotton: Bollworm in the U.S. and Pink Bollworm in India. In: Southwestern Entomologist. Band 35, Nummer 3, 2010, S. 417–424, DOI:10.3958/059.035.0326.
22. ↑ Indian today vom 6. März 2010
23. ↑ Ali, A. and Abdulai, A. (2010), The Adoption of Genetically Modified Cotton and Poverty Reduction in Pakistan. Journal of Agricultural Economics, 61: 175–192. doi: 10.1111/j.1477-9552.2009.00227.x
24. ↑ Carpenter, J., Felsot, A., Goode, T., Hammig, M., Onstad, D., Sankula, S. (2002): Comparative Environmental Impacts of Biotechnology-derived and Traditional Soybean, Corn, and Cotton Crops. Ames: Council for Agricultural Science and Technology.
25. ↑ Naseem, A., and C. Pray (2004): Economic Impact Analysis of Genetically Modified Crops. In: Christou, P. & Klee, H. (Eds.): Handbook of Plant Biotechnology. John Wiley & Sons, Chichester, pp. 959-991.
26. ↑ "Insect resistance to Bt crops: evidence versus theory"in "Nature Biotechnology" (Bd. 26, S. 199; doi: 10.1038/nbt1382)
27. ↑ http://www.isb.vt.edu/news/2008/aug08.pdf Bruce E. Tabashnik, Aaron J. Gassmann, David W. Crowder, Yves Carrière: Field-Evolved Insect Resistance to Transgenic Bt Crops
28. ↑ Qaim, M. & De Janvry, A. (2005). Bt Cotton and Pesticide Use in Argentina: Economic and Environmental Effects. Environment and Development Economics. Vol. 10, pp. 179-200.
29. ↑ Traxler, G., Godoy-Avila, S., Falck-Zepada, J., Espinoza-Arellano, J. (2003): Transgenic Cotton in Mexico: Economic and Environmental Impacts. In: N. Kalaitzandonakes (ed). Economic and Environmental Impacts of First Generation Biotechnologies. Kluwer Academic Publishers, New York, pp. 183-202.
30. ↑ Brookes, G. & Barfoot, P. (2005): GM Crops: The Global Economic and Environmental Impact—The First Nine Years 1996–2004. AgBioForum, 8(2&3): 187-196.
31. ↑ Gouse, M., Pray, C., Schimmelpfennig, D. (2004): The Distribution of Benefits from Bt Cotton Adoption in South Africa. AgBioForum. Vol. 7, pp. 187-194.
32. ↑ Bennett, R., Morse, S., Ismael, Y. (2003): Bt cotton, pesticides, labour and health: A case study of smallholder farmers in the Makhathini Flats, Republic of South Africa. Outlook on Agriculture. Vol. 32, pp. 123–128.
33. ↑ Jeffrey D. Vitale, Gaspard Vognan, Marc Ouattarra, Ouola Traore (2010): The Commercial Application of GMO Crops in Africa: Burkina Faso’s Decade of Experience with Bt Cotton. AgBioForum. Band 13, Nr. 4.