Bienen und transgener Raps Stefan Khne Bernd Hommel

Bienen und transgener Raps Stefan Kühne Bernd Hommel Martina Sick Christoph Saure

Versuchsfläche und angrenzende Rapsfelder in Dahnsdorf (Land Brandenburg) 500 m • 1998 und 1999: Pollenausbreitung durch Insekten und Wind, Auskreuzung auf konv. Raps / Ackerbegleitflora • 2001– 2003: transgener Pollen als Bienennahrung

Koexistenz von transgenen und nicht-transgenen Nutzpflanzen Reduktion der Auskreuzung (best. Rate) Pollenübertragung durch Wind und / oder Insekten • ungerichtet • Windrichtung • Luftfeuchtigkeit • Luftdruck • Flugaktivität • Sammelrouten • Bestäubungsfähigkeit • Pollen • Nutzpflanze, Sorte, Lage und Jahreszeit

Aktionsradien Honigbiene 3, 5 – 4, 5 km Rathjen & Edelmann (1995) Erdhummel bis 1, 5 km Walther-Hellwig & Frankl (2000) Rote Mauerbiene ca. 1 km Williams (2002)

Zielstellung Pollen transfer ? u Wind u Insekten Transgener Raps Auskreuzung des Trans. Gens ? Verwandte Kreuzblütler Hederich, Schwarzer Senf, Sareptasenf, Weißer Senf, Hirtentäschel, Ackerhellerkraut Hybrid

Freisetzungsversuch 1998 und 1999 Freisetzungsversuch im Land Brandenburg Habitatinseln Pollenfalle

Sichtfänge, Blütenbesuchszählungen, Markierung und Wiederfang Lassioglossum sexnotatum Scaeva selenitica Elinora flaveola

Vergleich der Artenzahlen Artenzahl Untersuchungsgebiet (mit Grünland und Waldrand) Raps, transg. Apidae Syrphidae Symphyta 94 49 96 11 5 26 Raps, konv. /Mantelsaat 38 1123 Sareptasenf 2 26 Schwarzer Senf 4 21 Hederich 0 Andrena niveata, suerinensis, Osmia brevicornis (Andrena pilipes) 15 6 13 6 Elinora flaveola (Larvenfutter) Exklusiv (bevorzugt) Kreuzblüter u Bienen erreichen hohe Artenzahlen u Einige Bienenarten sind auf Kreuzblütler spezialisiert

Blütenbesuchszählungen am Raps 1998 Individuen (n) 1999 250 200 150 Apidae 100 (ohne A. mellifera) 50 0 Syrphidae GVO-Raps Habitatinsel Mantelsaat u Wildbienen sind vergleichsweise die häufigsten Blütenbesucher

Markierung von Wildbienen im transgenen Raps und deren Wiederfang u Wiederfangrate ist sehr gering u dieselben Individuen besuchen sowohl transgenen Raps als auch konventionellen Raps oder andere Brassicaceae Bombus terrestris, markierte Königin am Raps

Weitere blütenbesuchende Insekten Neuroptera: Chrysopidae (Florfliegen) Chrysoperla carnea Lepidoptera: Pieridae (Weißlinge) Pieris brassicae (Großer Kohlweißling) Pieris napi (Rapsweißling) Pieris rapae (Kleiner Kohlweißling) Lepidoptera: Nymphalidae (Fleckenfalter) Aglais urticae (Kleiner Fuchs) Inachis io (Tagpfauenauge) Diptera: Bibionidae (Haarmücken) Bibio marci Bibio hortulanus Bibio pomonis Bibio hortulanus Coleoptera: Curculionidae (Rüsselkäfer) Ceutorhynchus spp. Coleoptera: Nitidulidae (Glanzkäfer) Meligethes spp.

Pollentransfer II Wind Datum Mittlere Zahl Pollen/Falle (28, 3 mm²) an den Habitatinseln nord Rapspollen ost süd west 1998 -05 -07 3, 9 11, 5 3, 6 6, 9 1999 -05 -07 1999 -05 -19 29, 8 39, 8 58, 8 6, 9 13, 6 11, 3 10, 9 9, 0 24, 9 3, 5 50, 6 80, 6 Windrichtung während Fallenexposition WSW SO ONO OSO u Pollenkonzentration in Windrichtung am höchsten u deutlicher Rückgang des Anteils von Rapspollen in der Luft (10 m-Distanz): - von 100 % auf 5 % in 1998 - von 100 % auf 37 % in 1999 u 1998 deutlich mehr Auskreuzungsereignisse bei trocken-warmer Witterung und stärkerer Luftzirkulation

Screening bei Brassica juncea nach HR-Hybriden mit LIBERTY im Feld

Sicherer Nachweis des Transgens (pat) mittels PCR Brassica juncea - Hybride DN A 100 bp DNA-Marker 734 bp Raps, GVP 386 bp Sareptasenf, Hybrid Raps, GVP Sareptasenf, Hybrid

Auskreuzungsuntersuchungen Transgener Raps Blattrand gelappt mit einzelnen Haaren (Vater); Blattadern mit Haaren (Mutter) x Sareptasenf Hybrid u 60 Sareptasenf-Hybride im Juli 1998 (39 im Freiland) u Auskreuzungsrate im Gewächshaus: 0, 26 % (unter 8202 aufgelaufenen Pflanzen sind 21 Hybride)

Zusammenfassung u Bienen, Schwebfliegen und andere Insekten regelmäßig an Brassicaceen-Blüten u Bienen als wichtigste Insektenbestäuber an Raps, Senf und Hederich u Insektenbestäubung gezielter, über längere Distanzen und gegen die Windrichtung u Auskreuzung von HR-Raps auf konventionellen Raps und auf Sareptasenf

2001 -2003: transgener Pollen als Bienennahrung HT-Raps Mantelsaat (konv. Raps) Hummelvölker Bombus terrestris Honigbienenvolk Apis mellifera HT: Herbizidtoleranter Raps („pat“-Gen) Nisthilfen für Mauerbienen Osmia rufa (syn. bicornis)

Probennahme • Pollen aus Brutzellen • Pollen aus Vorratszellen • Pollenhöschen • Vor-, Haupt- und Nachblüte Honigbiene (Apis mellifera) hoch eusozial; Brutpflege, Futteraustausch hohe Blütenstetigkeit 1 Rote Mauerbiene (Osmia rufa) solitär; keine Brutpflege geringe Blütenstetigkeit Erdhummel (Bombus terrestris) primitiv eusozial; Brutpflege, kein Futteraustausch geringere Blütenstetigkeit

Apis mellifera

Bombus terrestris

Osmia rufa

Analyse der Pollen-DNA („pat“- Raps ? ) „pat“-spezifische PCR mit pac 3 / pac 4 (368 bp) 600 bp 300 bp 200 bp 100 bp

Anzahl der „pat“- positiven Proben (2002/2003) Pollenhöschen Apis 100% 02 VB 03 HB 02 03 02 NB 03 80% nur konv. Raps mit pat-Raps 60% 28 33 38 44 47 39 4 3 7 10 7 7 25 42 14 26 1 3 40% 20% 0% Brutzellen Osmia 100% 80% 02 HB 03 02 NB 03 4 14 40 60% 20% 0% 100% 80% 26 40% Bombus 17 60% 8 27 35 9 40% 25 20% 0% 11 9 9

Analyse der Pollen-DNA (Menge „pat“- Raps ? ) Kompetitive PCR mit pac 3/pac 4 (368 bp; „pat“-spezifisch) und Standard-DNA (296 bp) Probe in gleichbleibender Konzentration Standard in Verdünnungsreihe 600 bp Bereich übereinstimmender Konzentration 300 bp 200 bp 100 bp

Quantitative kompetitive PCR (2002) % 12 Relativer Anteil an HR-Rapspollen am Gesamtpolleneintrag bis zu 11 % 10 8 6 4 VB HB bis zu 3 % NB 2 0 A. mellifera B. terrestris O. rufa

Einfluss der Mantelsaat auf den transgenen Pollenaustrag HT-Raps Mantelsaat (konv. Raps) 100 m von HT-Raps 25 m von HT-Raps HT: Herbizidtoleranter Raps („pat“-Gen) Nisthilfen für Mauerbienen Osmia rufa (syn. bicornis)

Einfluss der Mantelsaat auf den transgenen Pollenaustrag Prozentualer Anteil an Brutzellen der Roten Mauerbiene mit herbizidtolerantem Raps (2003) m m

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)

Zusammenfassung • 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 Rapspflanzen als Durchwuchs oder als verwilderte Pflanzen an Ruderalstandorten vorkommen