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Herbizidresistenz und landwirtschaftliche Anwendungen

Eigenschaften herbizidresistenter (HR-) Pflanzen

HR-Systeme bestehen aus einer herbizidresistenten (HR)-Pflanze und dem dazugehörigen (Komplementär-) Herbizid. Durch die Ausbringung des Komplementärherbizids werden Beikräuter auf dem Acker abgetötet, während die resistent gemachte Nutzpflanze die Ausbringung übersteht. Bestimmte Herbizidresistenzen gibt es auch in einigen konventionell gezüchteten Nutzpflanzen, ganz überwiegend wird diese Eigenschaft aber mit gentechnischen Methoden erzielt. Die heute angebauten transgenen HR-Pflanzen sind vorwiegend resistent gegen Glyphosat (z. B. Marke Roundup) oder Glufosinat (z. B. Marke Liberty oder Basta). Beides sind sogenannte Totalherbizide, die für die meisten Pflanzen giftig sind. Weil Ackerbeikräuter mit der Zeit resistent vor allem gegen Glyphosat wurden, entwickeln Firmen seit einiger Zeit transgene Pflanzen mit Resistenzen gegen weitere Totalherbizide wie ALS-Hemmstoffe, Dicamba, 2,4-D oder Isoxaflutol und kombinieren diese. So wurden GVO mit dreifacher Herbizidresistenz, meist gegen Glyphosat, Glufosinat und ein weiteres Totalherbizid entwickelt. Nach Einschätzung von Experten wird Glyphosat auch zukünftig der weltweit am meisten eigesetzte Herbizidwirkstoff bleiben.

Wirkungsweise der gentechnischen Modifikation

Glyphosat hemmt das Enzym EPSP-Synthase, das in Pflanzen und Mikroorganismen an der Bildung essenzieller aromatischer Aminosäuren beteiligt ist. Pflanzen werden resistent gegen Glyphosat gemacht, in dem ihnen Gene übertragen werden entweder für eine unempfindliche Variante der EPSP-Synthase oder für Enzyme, die Glyphosat in der Zelle um- oder abbauen. Die Gene hierfür stammen meist aus Bakterien. Der Wirkstoff Glufosinat, chemisch Phosphinotricin, blockiert das Enzym Glutamin-Synthase. Durch seine Hemmung reichern die Zellen giftigen Ammoniak an und die Pflanzen sterben ab. Pflanzen werden resistent gegen Glufosinat gemacht durch die Übertragung bakterieller Gene (pat oder bar) für ein Enzym, das Glufosinat umbaut: das Enzym Phosphinotricin-Acetyltransferase (PAT) acetyliert Glufosinat und macht den Hemmstoff so wirkungslos.

Direkte Auswirkungen auf die Umwelt

Seit mehr als zwei Jahrzehnten wird über Kosten, Risiken und Nutzen der HR-Systeme gestritten. Befürworter argumentieren, dass die Anwendung der HR-Systeme den Herbizideinsatz verringert hat. In den USA traf dies für die ersten drei Jahre nach der Markteinführung zu. Seit 1999 aber hat sich dort der Herbizideinsatz in den drei wichtigsten HR-Kulturen Soja, Baumwolle und Mais erhöht. Betrachtet man den gesamten Anbauzeitraum von 1996 bis 2011 für diese drei Kulturen, so wurden auf HR-Feldern in den USA im Vergleich zur konventionellen Bewirtschaftung geschätzt 239 Mio. kg mehr Herbizide ausgebracht (Benbrook 2012). Diese Entwicklung kam nicht überraschend. Es gab früh Warnungen, dass der intensive Anbau transgener HR-Pflanzen Resistenzentwicklungen in der Ackerbegleitflora fördern und ihre Artenzusammensetzung verändern würde. Statt einer Minderung der Aufwandmenge hat sich diese erhöht, und in lang angebauten HR-Kulturen müssen heute zwei bis drei weitere Herbizide eingesetzt werden, um schwierige Ackerbeikräuter zu kontrollieren. Dennoch mussten Farmer in den USA bereits Baumwollfelder aufgeben, weil besonders resistente Ackerbeikräuter über Hand nahmen. Ein weiteres Problem, besonders bei HR-Raps, ist der herbizidresistente Durchwuchs, der zusammen mit wild wachsendem transgenen Raps eine Quelle für die Ausbreitung der Transgene auf wildwachsenden Raps und verwandte Arten in und außerhalb des Ackers bildet. Herbizidresistenter Durchwuchs erfordert zusätzliche Herbizidanwendungen oder andere Maßnahmen.

Indirekte Auswirkungen auf die Umwelt

Die indirekten Auswirkungen von HR-Systemen auf die Umwelt sind ein weiterer wichtiger Aspekt, der bei der Risikobewertung von HR-Pflanzen zu berücksichtigen ist. Gemeint sind damit die Auswirkungen davon, dass in einem HR-System - also der Kombination aus einer HR-Pflanze und einem oder mehreren zugehörigen Komplementärherbiziden - Ackerbeikräuter anders bekämpft werden können als in konventionellen Kulturen. Die groß angelegten Farm Scale Evaluations in Großbritannien haben hinreichend belegt, dass die Breitbandwirkung der Komplementärherbizide die Biodiversität der Ackerbegleitflora in Menge und Vielfalt verringert und dass sich dieser Effekt über die Nahrungskette fortsetzt. Weil diese indirekten Auswirkungen mit der transgenen Nutzpflanze verbunden und spezifisch für diese sind, sollten sie nach Ansicht des BfN wie bisher auch im Rahmen der GVO-Zulassung geprüft werden.

Oftmals wird vergessen, dass Glyphosat - neben der eingangs beschriebenen Wirkung auf das Enzym EPSPS, das in Pflanzen und Bakterien vorkommen - als chelatierende Verbindung verschiedene Mineralstoffe binden kann. Hier wird weiterer Forschungsbedarf gesehen, um die möglichen Auswirkungen dieser unspezifischen Eigenschaft auf verschiedene Organismen und Prozesse aufzuklären.

Letzte Änderung: 24.11.2017

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