Germany
May 19, 2011
Companies and research institutes are working on a range of new biotechnological plant-breeding methods. They include Zink Finger Technology and oligonucleotide-directed mutagenesis and are designed to speed up plant breeding considerably. A study published recently by the European Commission’s Joint Research Centre (JRC) finds that plant breeders are already using these methods in practice and that commercial applications are to be expected in the foreseeable future. Whether the plants produced using these methods should be classed as genetically modified organisms (GMOs) is not yet clear.
Some of these methods can be used like conventional genetic engineering methods to insert new genes into plants. The difference is that some of the methods use genes that used occur naturally in the species of plant being modified (cisgenesis). Other methods can trigger mutations at very specific locations in the plant genome with the help of artificially produced DNA fragments or special enzymes. The new methods covered in the JRC report also include grafting conventional plants onto GM rootstocks and DNA methylation to disable targeted individual genes.
The European Commission’s Directorate-General for the Environment commissioned the study to investigate the state-of-the-art of new plant-breeding methods and the possible economic impacts. New methods are regarded as necessary if plant breeding is to continue to play a part in feeding the world’s growing population and if it is to be in a position to adapt crops to foreseeable global climate change. It is hoped that the new methods will accelerate plant breeding.
The report documents that the number of research projects on these methods has risen sharply over the past few years and that over 80 patents have been applied for or granted. The new plant-breeding techniques are already being used commercially by plant-breeding firms even though, according to the report, many of the techniques are not yet fully developed. Nevertheless, the first products could be on the market in two to three years. They include herbicide-tolerant oilseed rape, fungus-resistant potatoes and apples, potatoes with lower amylose levels and drought-tolerant maize.
GMO or conventional?
It is not yet clear whether plants produced using the new biotechnological breeding methods should be classed as genetically modified organisms (GMOs) or conventional products.
The EU legislation on GMOs dates back to 1990 and so does the definition of what constitutes a genetically modified organism. According to this definition, GMOs are organisms in which the genetic material has, with the help of molecular biological methods, been altered in a way that does not occur naturally by cross-fertilisation or mating in plants and animals, or by natural recombination in micro-organisms.
How a plant is classified determines among other things what restrictions and authorisation costs the plant breeders can expect to face. Authorisation costs for GMOs are several times higher than for conventionally bred products. In many cases, further adoption of the new techniques could therefore depend on whether the products are classed as GMOs. A working group set up by the European Commission has been dealing with this classification issue since 2007 but has not yet published any final results.
If the products of a particular breeding method are classed as GMOs they will have to undergo GMO risk assessments to investigate, for instance, whether the breeding method can trigger unwanted side-effects such as undirected mutations, unintended gene silencing or accidental modification of gene products. According to the report, this is conceivable in the case of some methods. The report does not say what this means in practice for risk assessments and legal regulations.
Biotechnologische Züchtungsverfahren der nächsten Generation
Unternehmen und Forschungsinstitute arbeiten an einer Reihe neuer biotechnologischer Züchtungsmethoden. Die Verfahren heißen beispielsweise „Zink-Finger-Technologie“ oder „Oligonukleotid-gerichtete Mutagenese“ und sollen die Pflanzenzüchtung erheblich beschleunigen. Eine kürzlich veröffentlichte Studie der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europäischen Kommission (Joint Research Center, JRC) kommt zu dem Ergebnis, dass Züchter diese Methoden bereits heute praktisch nutzen und kommerzielle Anwendungen in absehbarer Zeit zu erwarten sind. Ob die damit hergestellten Pflanzen als gentechnisch veränderte Organismen einzustufen sind, ist noch offen.
Mit einigen dieser Methoden können ähnlich wie bei herkömmlichen gentechnischen Verfahren neue Gene in Pflanzen eingeführt werden. Der Unterschied ist aber z.B., dass die verwendeten Gene natürlicherweise in der Pflanzenart vorkommen, die gentechnisch verändert werden soll (so genannte Cis-Genetik). Andere Methoden können Mutationen an ganz bestimmten Stellen des Pflanzen-Erbgutes mit Hilfe künstlich hergestellter DNA-Fragmente oder spezieller Enzyme auslösen. Auch das Pfropfen konventioneller Pflanzen auf gentechnisch veränderte Wurzelstöcke oder die so genannte DNA-Methylierung zur gezielten Stilllegung einzelner Gene gehören zum neuen Methodenspektrum, das der JRC-Report betrachtet.
Das Umwelt-Direktorat der Europäischen Kommission hatte diese Studie in Auftrag gegeben, um den Entwicklungsstand und die möglichen ökonomischen Auswirkungen der neuen Züchtungsmethoden zu untersuchen. Neue Methoden in der Pflanzenzüchtung werden als notwendig angesehen, wenn diese einen Beitrag leisten soll, um auch zukünftig die wachsende Weltbevölkerung ernähren und Kulturpflanzen an den absehbaren globalen Klimawandel anpassen zu können. Die Pflanzenzüchtung, so die Hoffnung, kann durch die neuen Methoden deutlich beschleunigt werden.
Die Studie dokumentiert, dass die wissenschaftlichen Arbeiten an diesen Methoden in den letzten Jahren sprunghaft gestiegen sind und über 80 Patente dazu beantragt oder bereits erteilt wurden. Die neuen Pflanzenzüchtungstechniken werden von Züchtungsunternehmen bereits kommerziell genutzt, auch wenn laut Studie die Techniken in vielen Fällen noch weiterentwickelt werden müssen. Erste Züchtungsprodukte könnten aber bereits in zwei bis drei Jahren auf den Markt gelangen. Dazu gehören beispielsweise herbizidtoleranter Raps, pilzresistente Kartoffeln und Äpfel, Kartoffeln mit reduziertem Amylosegehalt sowie trockentoleranter Mais.
GVO oder konventionell?
Noch ungeklärt ist die Frage, ob die mit den neuen biotechnologischen Züchtungsmethoden hergestellten Pflanzen als gentechnisch veränderte Organismen (GVO) oder konventionelle Produkte eingestuft werden.
Die EU-Gesetzgebung zu gentechnisch veränderten Organismen (GVO) geht auf das Jahr 1990 zurück, ebenso die Definition, was ein gentechnisch veränderter Organismus ist. Danach sind GVO Organismen, bei denen das genetische Material mit Hilfe molekularbiologischer Methoden in einer Weise verändert worden ist, wie es natürlicherweise durch Kreuzen bei Pflanzen und Tieren oder natürliche Rekombination bei Mikroorganismen nicht möglich ist.
Von dieser Einstufung ist unter anderem abhängig, mit welchen Auflagen und Zulassungskosten die Züchter zu rechnen hätten. Die Zulassungskosten von GVO sind um ein Vielfaches höher als die von konventionellen Züchtungsprodukten. Die weitere Nutzung dieser Techniken könnte somit in vielen Fällen davon abhängen, ob die Produkte als GVO gelten. Mit dieser Einordnung beschäftigt sich seit 2007 eine von der Europäischen Kommission eingesetzte Arbeitsgruppe, die bisher aber noch keine endgültigen Ergebnisse veröffentlicht hat.
Falls die Züchtungsprodukte einer bestimmten Methode als GVO klassifiziert würden, dann müssten diese ähnlich wie GVO im Hinblick auf bestimmte Sicherheitsfragen untersucht werden. Beispielsweise daraufhin, ob das Züchtungsverfahren ungewollte Nebeneffekte wie ungerichtete Mutationen, ungewollte Genabschaltungen sowie zufällig veränderte Genprodukte auslösen kann. Dies sei laut Studie bei einigen Methoden denkbar. Was dies konkret für die Sicherheitsbewertung und gesetzliche Regulierung bedeutet, bleibt in der Studie offen.
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