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Anbau von gentechnisch veränderten Pflanzen und aquatische Systeme: Exposition, Effekte und die Nutzung von higher-tier Ansätzen für die Risikobewertung

  • Gentechnisch veränderte Pflanzen werden seit etwa 25 Jahren kommerziell angebaut. Besonders häufig werden Bt-Pflanzen verwendet, die Gene des Bakteriums Bacillus thuringiensis (Bt) enthalten und Cry-Proteine produzieren. Die Risikobewertung konzentrierte sich lange auf die terrestrische Umwelt. Erst mit der Veröffentlichung von Rosi-Marshall et al. im Jahr 2007 rückten mögliche Auswirkungen auf die aquatische Umwelt in den Fokus. In dem ersten Teil dieser Dissertation wurde die vorhandene Literatur zu lower-tier Effektstudien und Studien über den Verbleib ausgewertet, die die Auswirkungen von GV-Pflanzen auf die aquatische Umwelt untersuchen. Es zeigen sich potentielle Effekte auf aquatische Organismen. Einige Studien wiesen außerdem den Eintrag von GV-Pflanzenmaterial in die aquatische Umwelt sowie das Herauswaschen der Toxine in das Wasser nach. Im zweiten Teil der Dissertation wird die Wirkung des Cry1Ab-Toxins auf zwei Arten an Köcherfliegenlarven (Chaetopterryx spec., Sericostoma spec.) untersucht. Trichopteren sind phylogenetisch nah verwandt mit Lepidopteren, die häufig die Zielorganismen von Cry-Toxinen sind. Um mehrere Konzentrationen verabreichen zu können wurde eine neue Spiking-Methode eingesetzt, bei der gelöstes Cry1Ab-Toxin auf Blätter der Schwarzerle (Alnus glutinosa) aufgetragen wird. Effekte zeigten sich ins Besondere bei sublethalen Endpunkten. Der Lipidgehalt der Chaetopteryx spec. Larven war nach zwölf Wochen geringer mit zunehmender Cry1Ab Konzentration. Die Verringerung des Lipidgehalts könnte auf eine Erhöhung des Energiebedarfs für Reparaturmechanismen hindeuten. Bei Sericostoma spec. zeigte sich nach sechs Wochen eine Verlangsamung der Larvalentwicklung in der höchsten Cry1Ab Konzentration, was zu einer späteren Emergenz und damit zu Auswirkungen auf die Nahrungskette führen könnte. Im dritten Teil der Dissertation wurde die Bewertung von Auswirkungen von GV-Pflanzen auf die aquatische Umwelt anhand von higher-tier Studien untersucht. Da higher-tier Studien bei Pestiziden bereits häufig vorkommen, wurden diese mit den bereits durchgeführten higher-tier Studien mit GV-Pflanzen verglichen. Es zeigt sich, dass es keine Standardisierung von higher-tier Studien mit GV-Pflanzen gibt, was für die Qualitätssicherung und die Vergleichbarkeit von Studien notwendig ist. Außerdem bestehen große Schwierigkeiten damit verschiedene Versuchskonzentrationen herzustellen, was für die Untersuchung einer Dosis-Wirkungsbeziehung notwendig ist. Insgesamt zeigt sich, dass es noch erheblichen Forschungsbedarf gibt, was die Auswirkungen von GV-Pflanzen auf die aquatische Umwelt angeht. Weitere Studien sind für eine umfangreiche und aussagestarke Risikobewertung unumgänglich.
  • Genetically modified plants have been grown commercially for about 25 years. Bt plants, which contain genes from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt) and produce Cry proteins, are used particularly frequently. Risk assessment has long focused on the terrestrial environment. Only since the publication of Rosi-Marshall et al. in 2007 potential effects on the aquatic environment came into focus. The first part of this dissertation analyse the existing literature on lower-tier effect studies and fate studies examining the effects of GM plants on the aquatic environment. Potential effects on aquatic organisms are apparent. Some studies also demonstrate the entry of GM plant material into the aquatic environment and the leaching of toxins into the water. The second part of the dissertation investigate the effects of Cry1Ab toxin on two species of caddisfly larvae (Chaetopterryx spec., Sericostoma spec.). Trichopterans are phylogenetically closely related to lepidopterans, which are often the target organisms of Cry toxins. In order to be able to create several concentrations, a new spiking method was used in which dissolved Cry1Ab toxin was applied on leaves of black alder (Alnus glutinosa). Effects were particularly evident at sublethal endpoints. The lipid content of Chaetopteryx spec. larvae was lower after twelve weeks with increasing Cry1Ab concentration. The reduction in lipid content may indicate an increase in energy requirements for repair mechanisms. Sericostoma spec. showed a slowdown in larval development at the highest Cry1Ab concentration after six weeks, which could lead to later emergence and thus effects on the food chain. In the third part of the dissertation, the assessment of impacts of GM crops on the aquatic environment was investigated using higher-tier studies. Since higher-tier studies are already common with pesticides, these were compared to the higher-tier studies already conducted with GM crops. It is found that there is no standardization of higher-tier studies with GM crops, which is necessary for quality assurance and comparability of studies. In addition, there are great difficulties in establishing different test concentrations, which is necessary for the investigation of a dose-response relationship. Overall, it is clear that there are still significant knowledge gaps of the effects of GM plants on the aquatic environment. Further studies are essential for a comprehensive and meaningful risk assessment.

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Metadaten
Author:Antonia Pott
URN:urn:nbn:de:kola-23783
Advisor:Ralf Schulz, Mirco Bundschuh
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of completion:2022/11/17
Date of publication:2022/12/02
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Fachbereich 7
Date of final exam:2022/09/14
Release Date:2022/12/02
Number of pages:128 Seiten
Comment:
Kumulative Dissertation
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