Bacillus thuringiensis

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Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis
Systematik
Abteilung: Firmicutes
Klasse: Bacilli
Ordnung: Bacillales
Familie: Bacillaceae
Gattung: Bacillus
Art: Bacillus thuringiensis
Wissenschaftlicher Name
Bacillus thuringiensis
Berliner, 1915

Bacillus thuringiensis ist ein im Boden lebendes Bakterium, das aber auch in den Raupen einiger Schmetterlinge und auf Pflanzen vorkommt. Es wurde 1901 in Japan durch Ishiwata Shigetane (jap. 石渡繁胤) und 1911 von Ernst Berliner (1880–1957) in Deutschland beschrieben (er entdeckte eine Krankheit namens „Schlaffsucht“ bei Raupen). Anscheinend handelt es sich bei B. thuringiensis um dieselbe Art wie Bacillus cereus und Bacillus anthracis, die sich nur in den Plasmiden unterscheiden. Wie alle anderen Bacillus-Arten sind sie aerob und bilden Endosporen.

Inhaltsverzeichnis

[Bearbeiten] Bt-Toxin

B. thuringiensis produziert ein Gift (Bt-Toxin), das tödlich auf die Larven von Insekten der Ordnungen der Käfer, Schmetterlinge und Zweiflügler (Mücken und Fliegen) wirkt, aber bislang als harmlos für andere Lebewesen angesehen wird, da das Toxin nur bei den hohen pH-Werten, die in einem Insektendarm herrschen, aktiv wird. Deshalb werden die Sporen von B. thuringiensis auch im ökologischen Landbau und in der Forstwirtschaft als Pflanzenschutzmittel eingesetzt. Zu kaufen gibt es B. thuringiensis als Sporangien. Diese Sporangien bestehen aus einer Spore und einem Toxinkristall.

Das Toxin wird von einem Plasmid namens pBtoxis produziert. Je nach Stamm exprimiert es mehrere „Cry“- und „Cyt“ Proteine, die für die Toxinwirkung verantwortlich sind. Hauptsächlich kommen vor: Cry4, Cry10, Cry11, Cyt1 und Cyt2. Die Menge und Art der Proteine variiert hierbei von Stamm zu Stamm. Cyt und Cry Proteine heften sich an Darmzellen an und sind in der Lage Poren in der Membran zu erzeugen, dadurch wird die Darmzelle abgetötet.[1]

Angewendet wird das Pflanzenschutzmittel in Form einer Suspension (fester Stoff im Schwebezustand in einer Flüssigkeit) gegen freifressende Schmetterlingsraupen. Benötigt werden 2-4 Liter pro Hektar. Die Kosten belaufen sich auf 25-50€/ha. Dieses Mittel wird in Frankreich seit 1938, in den USA seit 1950 eingesetzt. Heute werden verschiedene Unterarten gegen verschiedene Insekten eingesetzt; so ist zum Beispiel B. thuringiensis israelensis wirksam gegen Stechmückenlarven, wobei dieser in den USA hierfür patentiert wurde[2]. Andere eingesetzte Unterarten sind B. thuringiensis kurstaki, B. thuringiensis aizawa, B. thuringiensis san diego, und B. thuringiensis tenebrionis.

[Bearbeiten] Anwendung in der Gentechnik

Bt-Produkte machten weniger als zwei Prozent des Weltmarkts für Insektizide aus, als ab 1996 Gene für Bt-Toxine auf gentechnischem Wege in verschiedene Pflanzen eingeführt wurde. Inzwischen wird Bt-Mais und Bt-Baumwolle weltweit auf einer Fläche von 22,4 Millionen Hektar angebaut (Stand: 2004); das ist mehr als die gesamte deutsche Ackerfläche. Diese Vorgehensweise ist jedoch umstritten.

Ab 1996 war auch eine Bt-Kartoffel auf dem Markt, die 2001 wegen Verbraucherbedenken und der Einführung eines neuartigen Insektizids vom Markt genommen wurde.

Eine 2007 veröffentlichte Studie beschrieb, dass Nebenprodukte aus Maispflanzen (Pollen und Detritus), die in die Oberläufe von Flüssen gelangen, auch flussabwärts nachgewiesen werden können.[3] Im Rahmen derselben Studie durchgeführte Laborversuche, bei denen Köcherfliegenlarven mit solchen Nebenprodukten gefüttert wurden, ergaben eine verringerte Wachstumsrate und erhöhte Sterblichkeit. Es kann allerdings nicht ausgeschlossen werden, dass dabei andere Eigenschaften des verwendeten Futters einen Einfluss gehabt hatten. So wurden in der Studie verschiedene Maishybridsorten verfüttert, die sich in ihren Inhaltsstoffen stark unterscheiden können. Außerdem wurde versäumt, in dem aus Bt-Mais stammenden Futter der Köcherfliegenlarven auch das Toxin zu quantifizieren.[4][5] Seine Gegenwart in den untersuchten Pflanzengeweben war von den Autoren allerdings nachgewiesen worden.[6] Vorherige Studien hatten keinen Einfluss auf Köcherfliegenlarven nachweisen können.[7]

In ein Verfahren des Landwirts Gottfried Glöckner gegen Syngenta wurde vom Landgericht Gießen kein ursächlicher Zusammenhang festgestellt. Der CDU-Ratsherr und damalige Gentechnik-Befürworter fütterte seine Kühe mit Bt-Mais. Laut einer staatlichen Untersuchungsanstalt enthält der Frischmais pro Kilogramm 8,3 ng des Toxins. Nach zweieinhalb Jahren zeigten sich schwere Krankheitssymptome bei seinen Rindern, schließlich verlor er seine ganze 70-köpfige Herde. Proben ergaben das Vorhandensein des Bt-Toxins im Blut, im Urin (somit auch in der Gülle) und in den Lymphknoten der Tiere. Selbst in der Milch waren Konstrukte des Toxins nachweisbar. Es wurde also nicht, wie beschrieben, im Darm der Tiere vollständig abgebaut. Allerdings wurden durch das im Zusammenhang mit diesem Fall eingeschaltete Robert-Koch-Institut (RKI) Berlin andere mögliche Ursachen für das Sterben der Rinder gefunden. So war insgesamt die Futterdosierung nicht ausgewogen und zu hoch, außerdem wurden Erreger der Botulismus-Krankheit (Clostridium botulinum) bei toten Rindern gefunden. Diese Krankheit kann in ganzen Herden grassieren und innerhalb von Wochen und Monaten zum Tod führen. Das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) kam zu dem Ergebnis, dass die wahrscheinlichste Ursache für den Tod der Tiere die unzureichende Qualität der von Glöckner verfütterten Grassilage war.

[Bearbeiten] Entwicklung von Resistenzen

Wie Bruce E. Tabashnik[8] in einer 2008 veröffentlichten Studie nachwies[9], hat die Empfindlichkeit des Baumkapselbohrers gegenüber dem Bt-Toxin bereits deutlich abgenommen. Dieses Phänomen wurde nach dieser Studie allerdings erst in den Anbaugebieten von Mississippi und Arkansas und nicht in anderen Anbauflächen der USA festgestellt, ebenso nicht in anderen Anbauländern wie China, Spanien oder Australien[10].

[Bearbeiten] Verwandtschaft mit Bacillus cereus

Im Jahr 2000 haben Wissenschaftler im Fachjournal "Applied and Environmental Microbiology" dargelegt, dass es sich beim alternativen Pflanzenschutzbakterium Bacillus thuringiensis, dem Milzbranderreger Bacillus anthracis und dem Lebensmittel vergiftenden Bacillus cereus um die Variationen einer einzigen Spezies handelt. Die Keime von Bacillus cereus bilden ein hämolytisches und ein nichthämolytisches Enterotoxin, sowie Cytotoxin K, (ein enterotoxisches Protein). Dieses Bakteriengift kann beim Menschen nicht nur erhebliche Durchfälle hervorrufen, sondern auch zu Todesfällen führen.

2001 wurde daher Bacillus cereus IP 5832 als Probiotikum in der Tierernährung verboten, weil nach Meinung des wissenschaftlichen Ausschusses für Futtermittel der EU - Kommission (SCAN / Scientific Committee of Animal Nutrition) von dem Bakterienstamm ein potentielles Risiko für den Verbraucher ausging.

[Bearbeiten] Literatur

  • Erlendur Helgason, Ole Andreas Økstad, Dominique A. Caugant, Henning A. Johansen, Agnes Fouet, Michéle Mock, Ida Hegna und Anne-Brit Kolstø: Bacillus anthracis, Bacillus cereus, and Bacillus thuringiensis - One Species on the Basis of Genetic Evidence. In: Applied and Environmental Microbiology. Bd. 66, Nr. 6, 2000, S. 2627-2630.
  • Kristine Frederiksen, Hanne Rosenquist, Kirsten Jørgensen und Andrea Wilcks: Occurrence of Natural Bacillus thuringiensis Contaminants and Residues of Bacillus thuringiensis-Based Insecticides on Fresh Fruits and Vegetables. In: Applied and Environmental Microbiology. Bd. 72, Nr. 5, 2006, S. 3435-3440.
  • Jörg Romeis, Michael Meissle und Franz Bigle: Transgenic crops expressing Bacillus thuringiensis toxins and biological control. In: Nature Biotechnology. Bd. 24, Nr. 1, 2006, S. 63-71.

[Bearbeiten] Weblinks

[Bearbeiten] Einzelnachweise

  1. ↑ Bravo A, Gill S, Soberón M (2007). "Mode of action of Bacillus thuringiensis Cry and Cyt toxins and their potential for insect control". Toxicon 49 (4): 423-35. doi:10.1016/j.toxicon.2006.11.022. PMID 17198720
  2. ↑ Patent für Bacillus thuringiensis subspecies Israelensis strain EG2215
  3. ↑ Rosi-Marshall et al. (2007) Toxins in transgenic crop byproducts may affect headwater stream ecosystems. Proc Natl Acad Sci USA 104: 16204–16208
  4. ↑ Beachy et al. (2008) The burden of proof: A response to Rosi-Marshall et al. Proc Natl Acad Sci USA 105: E9
  5. ↑ Parrot (2008) Study of Bt impact on caddisflies overstates its conclusions: Response to Rosi-Marshall et al. Proc Natl Acad Sci USA 105: E10
  6. ↑ Rosi-Marshall et al. (2008) Reply to Beachy et al. and Parrott: Study indicates Bt corn may affect caddisflies. Proc Natl Acad Sci USA 105: E11
  7. ↑ Glare & O'Callahan (2000) Bacillus thuringiensis: Biology, Ecology and Safety. New York: Wiley & Sons. Seite 47
  8. ↑ Website von Bruce E. Tabashnik
  9. ↑ "Insect resistance to Bt crops: evidence versus theory"in "Nature Biotechnology" (Bd. 26, S. 199; doi: 10.1038/nbt1382)
  10. ↑ Bericht auf Science.Orf.at
Von „http://de.wikipedia.org/wiki/Bacillus_thuringiensis“
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