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Biotech-Baumwolle: "Weisses Gold" mit längeren Fasern?
In den letzten Jahren haben Forscher aus verschiedenen Ländern wichtige Einblicke in die Mechanismen erhalten, die das Wachstum der Baumwollfasern steuern. Nach der Blüte beginnen auf der Samenoberfläche tausende von winzigen Zellen mit der Bildung der Fasern: sie strecken sich in die Länge und wachsen so innerhalb von etwa 20 Tagen von Millimeter-Bruchteilen bis zu einer Länge von bis zu 5 cm - die Samenhaare der Baumwolle gehören damit zu den grössten Zellen im Pflanzenreich. Durch Verstärkung der Zellwand mit Zellulose entstehen so die charakteristischen hohlen, nach Trocknung leicht gekräuselten Baumwollfasern. Treibende Kraft für dieses enorme Wachstum ist ein erhöhter Druck im Zellinneren, der die Zellen wie einen Schlangen-Luftballon aufgebläht und in die Länge treibt.
Für den Aufbau des Drucks sind zwei Mechanismen verantwortlich, wie Forscher des australischen Forschungsinstitutes CSIRO und von Bayer Crop Science herausgefunden haben. Zunächst wird Rohrzucker (Saccharose) in das Innere der Zelle gepumpt und dort durch ein Enzym, Saccharose-Synthase, in zwei Zucker-Untereinheiten aufgespaltet. Diese ziehen Wasser an und bewirken so einen Flüssigkeits-Einstrom in die Zelle. Damit sich ein Druck aufbauen kann, ist es noch notwendig, die in der Zellwand vorhandene Poren (Plasmodesmata), die normalerweise dem Stoffaustausch mit den Nachbarzellen dienen, zu verschliessen. Hierzu werden Pfropfen aus dem Kohlenhydrat Kallose gebildet. Nun kann der Druck im Zellinneren steigen, und das Längenwachstum antreiben.
Was bedingt nun die unterschiedliche Faserqualität zwischen verschiedenen Baumwollarten? Warum wachsen die Fasern von G. barbadense deutlich länger als jene von G. hirsutum? Ein wesentlicher Unterschied zwischen beiden Arten ist die Zeitdauer, während der die Poren der Zellen verschlossen bleiben. Bei G. hirsutum wird der Kallose-Pfropfen, welcher die Plasmodesmata verschliesst und für die Aufrechterhaltung des Innendrucks notwendig ist, bereits nach wenigen Tagen wieder abgebaut, dementsprechend gering ist das Längenwachstum der Samenhaare. Bei G. barbadense bleiben die Poren deutlich länger geschlossen, was zu einer stärkeren Zellstreckung führt.
Das vertiefte Verständnis der biologischen Vorgänge bei dem Wachstum der Baumwollfasern eröffnet nun Ansätze, durch gezielte Eingriffe die Qualität der Baumwollfasern zu beeinflussen. Baumwollpflanzen, in denen die Aktivität des für den Aufbau des Zell-Drucks erforderlichen Enzyms Saccharose-Synthase durch eine gentechnische Veränderung reduziert war, produzierten kürzere oder gar keine Samenhaare mehr. Wurde die Aktivität der Saccharose-Synthase verstärkt, wuchsen längere Baumwoll-Fasern heran. Mittlerweile prüfen Forscher von Bayer Crop Science in den USA derartige transgenen Baumwollpflanzen im Freiland. Auch die Entdeckung der Bedeutung der Kallose-Pfropfen für das Aufrechterhalten des Zell-Drucks und damit für das Faserwachstum liefert einen Ansatzpunkt, um mittels Gentechnik die Faser-Eigenschaften zu modifizieren: mittlerweile wurde ein Gen identifiziert welches wahrscheinlich für den Abbau der Kallose und das Ende des Faserwachstums verantwortlich ist, möglicherweise könnte eine Verringerung der Aktivität dieses Gens ebenfalls längere Baumwollfasern bewirken.
Moderne Forschungsergebnisse sollten es so demnächst erlauben, die Eigenschaften der Baumwolle - wie Faserlänge und Stärke - für spezifische Anwendungen masszuschneidern. Zusätzlich wird daran gearbeitet, auch andere Faser-Eigenschaften zu beeinflussen, wie die industrielle Verarbeitbarkeit und Färbeeigenschaften. Eine Vision der Forscher ist wirklich knitterfreie Baumwolle - auch mit Hilfe gentechnisch optimierter Baumwollpflanzen könnte das unbeliebte Bügeln schon bald der Vergangenheit angehören.
Quellen: Yong-Ling Ruan et al. 2004, "Genotypic and Developmental Evidence for the Role of Plasmodesmatal Regulation in Cotton Fiber Elongation Mediated by Callose Turnover", Plant Physiology 136:4104-4113; Tony Arioli 2005, "Genetic engineering for cotton fiber improvement", Bayer Pflanzenschutz-Nachrichten 58:140-150; "Edle Fasern aus weissem Gold", Bayer Forschungsmagazin "research" (2005), 17:60-65.
Europäische Union: Zulassungsverfahren für GVO in der Diskussion
Die EU-Kommission verfasst eine Empfehlung, welche die Stellungnahme der EFSA berücksichtigt. Hierüber wird zunächst in einem Expertenausschuss abgestimmt, in dem alle EU-Mitgliedsstaaten vertreten sind. Trifft dieser Ausschuss keine Entscheidung mit qualifizierter Mehrheit für eine Annahme oder Ablehnung des Gesuchs, wird als Nächstes im EU-Ministerrat abgestimmt. Wird auch hier kein Entschluss getroffen, ist die EU Kommission beauftragt selbständig eine Entscheidung zu treffen. Dieses Verfahren ist darauf ausgelegt, dass Entscheidungen in der Regel durch die EU-Mitgliedsländer getroffen werden sollten, und so auch deren politische Interessen einfliessen können. Nur in Patt-Situationen sollte die EU-Kommission eine Entscheidungsbefugnis haben, um unnötige Blockaden von Zulassungsanträgen zu verhindern. In der Praxis haben sich die Vertreter der EU-Länder aber bei keiner der bisher zugelassenen sieben GVO-Pflanzen zu einer Entscheidung für oder gegen eine Bewilligung durchringen können - die Aufgabe fiel stets der EU Kommission zu, welche sich der positiven wissenschaftlichen Bewertung durch die EFSA anschloss und die Produkte bewilligte.
Dieses Vorgehen wurde in letzter Zeit von verschiedenen Seiten, auch von EU Mitgliedsstaaten, in Frage gestellt. Kritisiert wurden dabei die wissenschaftlichen Beurteilungen durch die EFSA, welche auf abweichende - oft politisch motivierte - Meinungen einzelner Mitgliedsländer zu wenig Rücksicht nehme. Dabei wird allerdings übersehen, dass die Aufgabe der EFSA klar eine rein wissenschaftliche Beurteilung sein soll, politische Entscheide sollten an anderer Stelle getroffen werden. Ausserdem wurde die (auch in anderen Bereichen übliche) Möglichkeit der Kommission beanstandet, notfalls im Alleingang Entscheide zu treffen. Auf einem Treffen der EU-Umweltminister im Mai wurden diese Punkte intensiv diskutiert.
Die EU Kommission hat nun auf die Kritik reagiert, und eine Reihe von Verbesserungsmassnahmen angekündigt. Prinzipiell soll an einer wissenschaftlichen Grundlage für Zulassungsentscheide festgehalten werden. Dabei sollen die Entscheidungsprozesse der EFSA allerdings noch transparenter werden, und sachlich begründete Einwände von Mitgliedsstaaten sollen besser einbezogen werden. Die EU Kommission kann das Zulassungsverfahren aussetzen oder an die EFSA zurückverweisen, wenn die Stellungnahme eines Mitgliedslandes neue wissenschaftliche Fragen aufwirft, die von der EFSA nicht hinreichend berücksichtigt wurden. Zudem kann die Kommission bei der Zulassung zusätzliche Massnahmen für ein Risikomanagement vorschreiben, wenn in der Abklärungsphase potentielle Risiken erkannt werden. Das bisherige, massgeblich von Ausschüssen bestimmte Zulassungsverfahren ("Komitologie") soll allerdings beibehalten werden, da es so von den Mitgliedsstaaten eingeführt worden sei und sich auch in anderen Bereichen bewährt hat. Die EFSA begrüsste Massnahmen, welche die Transparenz der Entscheidungsprozesse erhöhen, und forderte Kritiker zu einer offenen, wissenschaftlichen Diskussion der Problempunkte auf.
Quellen: "EU set to reopen GM debate", www.europolitix.com, 11.04.2006; "Gentechnisch veränderte Organismen (GVO): EU-Kommission macht konkrete Verbesserungsvorschläge zur Umsetzung des europäischen Rechtsrahmens", Medienmitteilung der EU Kommission, 12.04.2006; "EFSA lädt die Europäische Kommission zum Dialog über GVO-Fragen ein", EFSA Medienmitteilung, 18.04.06.
Bt-Mais 2006: Anbauflächen für insektenresistenten Mais steigen weiter
Wissen: Literatursammlung zu gentechnisch veränderten Pflanzen
Standaktion in Thalwil: Gentechnik im Alltag 2020 - auch in der Schweizer Landwirtschaft?
Text: Jan Lucht