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    Zukunft

Neue Züchtungsmethoden und Genome Editing in der Landwirtschaft

Innovationen in der Pflanzenzüchtung spielen in der Landwirtschaft eine entscheidende Rolle, um mit den künftigen Herausforderungen Schritt halten zu können.

Die Landwirtschaft steht heute vor einer Vielzahl von Herausforderungen. Der Klimawandel verursacht Dürren, Hitzestress und sich wandelnde Anbaubedingungen. Eine zunehmende Anzahl von landwirtschaftlichen Schädlingen und Pflanzenkrankheiten bedroht die Ernteerträge. Als Gesellschaft wünschen wir uns nicht nur die Sicherung der Ernährung einer wachsenden Bevölkerung, wir möchten auch sicherstellen, dass die dahinter liegenden Systeme wirtschaftlich, ökologisch und sozial nachhaltig agieren. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die erhebliche Reduzierung von Betriebsmitteln wie Pestiziden, Düngemitteln und Wasser. Um diesen Herausforderungen begegnen zu können, muss die Saatgutqualität kontinuierlich verbessert werden.

Das Ziel der modernen Pflanzenzüchtung ist es, neue Sorten zu entwickeln, die mit weniger Input mehr Ernte ermöglichen.

Höhere Erträge

… die mehr pro Hektar aus den vorhandenen landwirtschaftlichen Flächen und somit Schutz für natürliche Lebensräume und die biologische Vielfalt herausholen

Erhöhte Resistenz

… oder Toleranz gegenüber Schädlingen und Krankheiten - weniger Einsatz von Chemikalien zum Schutz der Pflanzen, weniger Fahrten zum Feld und damit weniger CO2-Emissionen

Geringerer Verbrauch

… von Wasser, Dünger und Pestiziden, um Ressourcen zu schonen, die Lebensmittelqualität zu verbessern und die Umwelt zu schützen

Genome Editing: Ein Überblick

Genome Editing ist eine Züchtungsmethode, die von Forschern und Züchtern genutzt werden kann, um gezielte und spezifische Veränderungen in der DNA einer Pflanze vorzunehmen.

DNA-Brüche und -Reparaturen treten in der Natur spontan und häufig auf und verursachen natürliche Mutationen in Zellen. Diese natürlichen Mutationen sorgen dafür, dass sich Organismen im Laufe der Zeit an neue oder schwierige Bedingungen anpassen und sich daher allmählich ändern können, weshalb wir heute eine reiche Artenvielfalt erleben.

Genome Editing ersetzt diese "spontanen" Mutationen durch Präzision, indem es das Genom an einer vordefinierten Position schneidet und so den Reparaturmechanismus der Zelle anregt. Dies wiederum beeinflusst die Ausprägung bestimmter Merkmale der Pflanze.

Forscher können gezielt die Eigenschaften von Genen identifizieren, die Pflanzen robuster und/oder produktiver machen können. Sobald ein Gen identifiziert wurde, kann Genome Editing verwendet werden, um die Resistenz einer Kulturpflanze gegen eine Krankheit, ihre Klimatoleranz, ihren Nährwert, ihre Verdaulichkeit oder ihren Geschmack zu verbessern.

Die Ergebnisse des Editierens im Genom lassen sich auf eine Mutation zurückführen – ob dies mit konventionellen Züchtungsmethoden oder Genome Editing erreicht wurde oder auf natürliche Weise entstanden ist, könnte aber nicht festgestellt werden.

1

Suchen

Ein Enzym (Nuklease) wird an die gewünschte Stelle im Genom geführt.

2

Schneiden

Die Nuklease schneidet die DNA präzise und erzeugt einen Doppelstrangbruch.

3

Reparieren

Das zelleigene Reparatursystem fügt die DNA wieder zusammen.

Je nach gewünschtem Ergebnis können verschiedene Genome-Editing-Technologien eingesetzt werden

Je nach gewünschter Kulturpflanze oder Eigenschaft können verschiedene Formen des Genome Editing eingesetzt werden, die eine große Vielseitigkeit bei der Veränderung der Gene bieten. Einige Anwendungen des Genome Editing können durch das Einbringen fremder Gene gentechnisch veränderte Pflanzen erzeugen. Bei anderen, wie SDN-1 und SDN-2, wird kein fremdes genetisches Material verwendet. Zinkfinger, TALEN und CRISPR/Cas können alle auf vielfältige Weise eingesetzt werden. Aus regulatorischer Sicht ist es daher wichtig, das mit diesen Methoden erzeugte Endprodukt differenziert zu bewerten.

Neue Züchtungsmethoden wie Genome Editing stellen eine wichtige Weiterentwicklung der modernen Pflanzenzüchtung dar, denn sie ermöglichen eine Verkürzung des Züchtungsprozesses.

Die konventionelle Pflanzenzüchtung ist ein langwieriger Prozess, der je nach Kulturpflanze bis zu 25 Jahre dauern kann, bevor den Landwirten eine verbesserte Sorte zur Verfügung steht. Außerdem ist der Ablauf oft sehr komplex, da bei jeder Kreuzung sowohl erwünschte (z. B. Schädlingsresistenz) als auch unerwünschte Eigenschaften (z. B. geringerer Ertrag) übernommen werden können.

Genome Editing ermöglicht es Forschern und Züchtern, erwünschte Eigenschaften durch kleine, gezielte Veränderungen einzuführen, ohne dabei unerwünschte Eigenschaften mit zu übernehmen - was die Entwicklung neuer Pflanzensorten mit einer Zeitersparnis von 20-30% im Vergleich zu konventionellen Züchtungsmethoden ermöglicht. Geschwindigkeit ist entscheidend, denn Klimawandel, Schädlinge und Pflanzenkrankheiten sind allesamt schnelllebige Herausforderungen für die Landwirtschaft, die rasche Lösungen erfordern.

Aktuelle rechtliche Rahmenbedingungen

Es gibt keinen globalen Rechtsrahmen für neue Züchtungsmethoden. Die derzeitige EU-Verordnung entspricht einem praktischen Verbot von Genome Editing.

In seinem Urteil aus dem Jahr 2018 stufte der Europäische Gerichtshof alle Pflanzen, die mit Hilfe neuer Züchtungsmethoden wie dem Genome Editing entwickelt wurden, als gentechnisch veränderte Organismen (GVO) ein, die derzeit den strengen EU-Rechtsvorschriften für GVO unterliegen, auch wenn die Pflanzen mit denen aus konventioneller Züchtung identisch sind und keine fremde DNA enthalten.

Vor dem Hintergrund dieses Urteils hat der Rat der Europäischen Union die EU-Kommission aufgefordert, eine Studie vorzulegen, die den aktuellen Stand und die Bedingungen für den Einsatz neuer Züchtungsmethoden bewertet. Die im April 2021 veröffentlichte Studie schlussfolgert, dass die derzeitige Regelung nicht zweckmäßig ist und dass neue Züchtungsmethoden das Potenzial haben, zu einem nachhaltigen Lebensmittelsystem als Teil der Farm-To-Fork-Strategie beizutragen. Derzeit arbeitet die EU-Kommission an öffentlichen Konsultationen und einer Folgenabschätzung. Am Ende dieses Prozesses wird ein Vorschlag für eine Änderung der aktuellen Gesetzgebung für Genome Editing-Ansätze erwartet. Sobald die Kommission einen solchen Legislativvorschlag veröffentlicht hat, werden die institutionellen Verhandlungen aufgenommen. Im Rahmen dieser Verhandlungen werden das Europäische Parlament und der Rat über die Annahme des endgültigen Gesetzestextes entscheiden.

In anderen Ländern gelten abweichende Vorschriften

Der wissenschaftliche Konsens zeigt, dass die mit dem Genome Editing verbundenen Risiken denen der klassischen Züchtung gleichwertig sind. Dies spiegelt sich in den verschiedenen Regulierungsmaßnahmen auf der ganzen Welt wider. Während Genome Editing in vielen Ländern, insbesondere in Europa, streng reguliert ist, ist dies in anderen Ländern nicht der Fall.

KWS ist ein engagiertes Mitglied des PILTON-Projekts und unterstützt dessen drei Hauptziele:

  • Ein konkretes Beispiel aus der Praxis für neue Züchtungsmethoden und deren Vorteile zu liefern.
  • Durchlaufen der wissenschaftlichen Schritte, um einen fairen Zugang, ein besseres Verständnis und einen Konsens für den Pflanzenzuchtsektor zu erreichen.
  • Kontaktaufnahme mit politischen Entscheidungsträgern und der Öffentlichkeit zu diesem wichtigen Thema.

Ihre Kontaktperson

Stephan Krings
Stephan Krings
Head of Global Marketing and Communications
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