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 Insekten und / oder ungerichtet Windrichtung Luftfeuchtigkeit Luftdruck Pollen gerichtet Flugaktivität Sammelrouten Bestäubungsfähigkeit Nutzpflanze, Sorte, Lage und Jahreszeit

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

Zielstellung Transgener Raps Verwandte Kreuzblütler Hybrid Pollen - transfer ? Wind Insekten Auskreu- zung des Trans- Gens ? Transgener Raps 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

Elinora flaveola (Larvenfutter) Vergleich der Artenzahlen Apidae Syrphidae Symphyta Artenzahl Untersuchungsgebiet (mit Grünland und Waldrand) 94 49 96 Raps, transg. 26 11 5 Raps, konv./Mantelsaat Sareptasenf Schwarzer Senf Hederich 38 15 11 23 6 2 26 13 4 21 6 0 Andrena niveata, Andrena suerinensis, Osmia brevicornis (Andrena pilipes) Elinora flaveola (Larvenfutter) Exklusiv (bevorzugt) Kreuzblüter Bienen erreichen hohe Artenzahlen Einige Bienenarten sind auf Kreuzblütler spezialisiert

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

Markierung von Wildbienen im transgenen Raps und deren Wiederfang Wiederfangrate ist sehr gering 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 Diptera: Bibionidae (Haarmücken) Bibio marci Bibio hortulanus Bibio pomonis Lepidoptera: Pieridae (Weißlinge) Pieris brassicae (Großer Kohlweißling) Pieris napi (Rapsweißling) Pieris rapae (Kleiner Bibio hortulanus Lepidoptera: Nymphalidae (Fleckenfalter) Aglais urticae (Kleiner Fuchs) Inachis io (Tagpfauenauge) Coleoptera: Curculionidae (Rüsselkäfer) Ceutorhynchus spp. Coleoptera: Nitidulidae (Glanzkäfer) Meligethes spp.

Pollentransfer II Wind Rapspollen Datum Mittlere Zahl Pollen/Falle Windrichtung während Fallen- exposition (28,3 mm²) an den Habitatinseln nord ost süd west 1998-05-07 3,9 11,5 3,6 6,9 WSW 1999-05-07 29,8 6,9 10,9 3,5 SO 1999-05-17 39,8 13,6 9,0 50,6 ONO 1999-05-19 58,8 11,3 24,9 80,6 OSO Pollenkonzentration in Windrichtung am höchsten deutlicher Rückgang des Anteils von Rapspollen in der Luft (10 m-Distanz): - von 100 % auf 5 % in 1998 - von 100 % auf 37 % in 1999 1998 deutlich mehr Auskreuzungsereignisse bei trocken-warmer Witterung und stärkerer Luftzirkulation

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

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

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

Zusammenfassung Bienen, Schwebfliegen und andere Insekten regelmäßig an Brassicaceen-Blüten Bienen als wichtigste Insektenbestäuber an Raps, Senf und Hederich Insektenbestäubung gezielter, über längere Distanzen und gegen die Windrichtung 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 Nisthilfen für Mauerbienen Osmia rufa (syn. bicornis) HT: Herbizidtoleranter Raps („pat“-Gen)

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

Apis mellifera

Bombus terrestris

Osmia rufa

Osmia rufa

Osmia rufa

Analyse der Pollen-DNA („pat“- Raps ?) „pat“-spezifische PCR mit pac3 / pac4 (368 bp) 100 bp 200 bp 300 bp 600 bp

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

Analyse der Pollen-DNA (Menge „pat“- Raps ?) Kompetitive PCR mit pac3/pac4 (368 bp; „pat“-spezifisch) und Standard-DNA (296 bp) 100 bp 200 bp 300 bp 600 bp Bereich übereinstim- mender Konzentration Probe in gleich- bleibender Konzentration Standard in Verdünnungsreihe

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

Einfluss der Mantelsaat auf den transgenen Pollenaustrag HT-Raps 100 m von HT-Raps Mantelsaat (konv. 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

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 Raps- pflanzen als Durchwuchs oder als verwilderte Pflanzen an Ruderalstandorten vorkommen