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    Zukunft

Neue Züchtungsmethoden und Genome Editing in der Landwirtschaft

Innovationen in der Pflanzenzüchtung spielen in der Landwirtschaft eine wichtige Rolle und helfen ihr, mit den vor uns stehenden Herausforderungen Schritt zu halten.

Die Landwirtschaft steht heute vor einer Vielzahl von Herausforderungen. Der Klimawandel verursacht Dürren, Hitzestress und veränderliche Anbaubedingungen. Eine zunehmende Anzahl von Landschädlingen und Pflanzenkrankheiten bedrohen die Erträge und die Pflanzenernährung. Als Gesellschaft wollen wir nicht nur Nahrungsmittel für eine wachsende Bevölkerung sichern, wir müssen auch die wirtschaftliche, ökologische und soziale Nachhaltigkeit unserer Ernährungssysteme verbessern. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die deutliche Reduzierung von Betriebsmitteln wie Pflanzenschutzmitteln, Düngemitteln und Wasser. Um diese Herausforderungen zu meistern, bedarf es einer kontinuierlichen Verbesserung der Saatgutqualität.

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

Höherer Ertrag

… 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.

  • KWS Infografik zeigt DNA Genome Editing in einer Maispflanze durch Suchen, Schneiden und Reparieren
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Suchen

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

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Schneiden

Die Nuklease schneidet die DNA genau und erzeugt einen Doppelstrangbruch.

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Reparieren

Während das zelleigene Reparatursystem die DNA wieder miteinander verschmilzt, können Sequenzen gelöscht oder hinzugefügt werden.

Je nach gewünschtem Ergebnis können unterschiedliche 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.

  • Infografik zur DNA-Manipulation SDN-2
  • Infografik zur DNA-Manipulation SDN-2
  • Infografik zur DNA-Manipulation SDN-3

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.

Nach einer Folgenabschätzung und einer Reihe öffentlicher Beratungen hat die EU-Kommission am 5. Juli 2023 einen Gesetzesvorschlag für Pflanzen veröffentlicht, die durch gezielte Mutagenese und Cisgenese entwickelt wurden. Dieser Vorschlag zielt darauf ab, einen geeigneteren Regulierungsrahmen für neue Züchtungsmethoden zu schaffen. Derzeit debattieren der europäische Rat und das EU-Parlament über den Vorschlag, anschließend werden sie über die Verabschiedung des endgültigen Gesetzestextes entscheiden.

In anderen Ländern gelten unterschiedliche Regelungen

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 Infografik Nr. 1 zeigt die regulatorische Situation weltweit im Überblick
  • KWS Infografik Nr. 2 zeigt ein Land mit Regulierung (Von Fall zu Fall)
  • KWS Infografik Nr. 3 zeigt Länder mit Regulierung (gezielte Mutagenisis)
  • KWS Infografik Nr. 4 zeigt ein Land mit geplanter Regulierung
  • KWS Infografik Nr. 5 zeigt ein Land mit überarbeiteter Regelung

KWS ist engagiertes Mitglied im PILTON-Projekt und unterstützt dessen drei Hauptziele:

  • Ein konkretes Beispiel für neue Züchtungsmethoden und deren Nutzen zu liefern.
  • Die wissenschaftlichen Schritte zu durchlaufen, um einen fairen Zugang zu gewährleisten, besser zu verstehen und einen Konsens für den Pflanzenzüchtungssektor zu gewinnen.
  • Mit politischen Führern, politischen Entscheidungsträgern und der Öffentlichkeit in diesem wichtigen Thema in Kontakt zu treten.

Ihr Ansprechpartner

Gina Wied
Gina Wied
Lead of Corporate Communications Global Marketing & Communications
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