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Interview: «In der Schweiz könnte die Genom-Editierung bei Pflanzen nutzbringend eingesetzt werden»

Bruno Studer, Professor für Molekulare Pflanzenzüchtung an der ETH Zürich, über das Potenzial von Pflanzenzüchtung, grüner Gentechnologie und einen möglichen Paradigmenwechsel dank der «Greta-Generation».


LID: Was ist ganz generell die Aufgabe der Nutzpflanzenzüchtung?

Bruno Studer: Pflanzenzüchtung hat zum Ziel, die Kulturpflanzen genetisch fit zu machen für unsere Bedürfnisse von morgen. Im Vordergrund steht hier die Sicherstellung der Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung, ohne dazu mehr Land zu beanspruchen und dabei gleichzeitig die Emissionen aus der Landwirtschaft zu reduzieren.

Wie kann man mit Hilfe von neuen Züchtungen die Erträge sicherstellen und die Landwirtschaft ökologischer machen?

Indem man versucht, Kulturpflanzen zu züchten, die gegenüber Schädlingen besonders resistent sind oder selbst unter schwierigen Klimabedingungen relativ stabile Erträge liefern.

Kann mit Hilfe von Neuzüchtungen der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln reduziert werden?

Ja, es gibt hier verschiedene Strategien: kurzfristig versucht man, Resistenzen in neue Sorten hineinzuzüchten. Krankheitsresistenz ist aber oft eine kontinuierliche Interaktion zwischen der Pflanze und dem Krankheitserreger (Pathogen). Somit ist das ständige Erschliessen neuer Resistenzquellen im Kampf gegen sich stetig verändernde Pathogene wichtig. Pflanzenzüchtung hilft mittelfristig, eine breite Auswahl an möglichen Resistenzquellen durch eine Vielfalt von neuen Sorten sinnvoll zu nutzen. Längerfristig ist die Pflanzenzüchtung der Schlüssel zu nachhaltigen und dauerhaften Resistenz-Strategien, oft inspiriert von Konzepten aus der Agrar-Ökologie.

Was, wenn Initiativen eine Schweiz ohne Pflanzenschutzmittel verlangen und den Einsatz moderner Züchtungsmethoden wie zum Beispiel die Genom-Editierung (siehe Box) in Frage stellen oder gar verbieten wollen?

Dann sollte ein Plan für wirksame Alternativen vorhanden sein. Sonst wird es schwierig, den enormen Herausforderungen, die diese Initiativen für die Pflanzenproduktion mit sich bringen würden, gerecht zu werden.

Können Neuzüchtungen auch dabei helfen, dass sich die Landwirtschaft besser an den Klimawandel anpassen kann?

Das ist zurzeit ein ganz grosses Thema – man versucht, Eigenschaften wie Trocken- oder Hitzetoleranz besser zu verstehen und darauf aufbauend Methoden zu entwickeln, um diese Eigenschaften züchterisch zu verbessern.

Welche Züchtungsmethode sehen Sie als am besten geeignet für den weiteren Fortschritt auf diesem Gebiet?

Hier muss man differenzieren: die ideale Züchtungsmethode ist immer abhängig von der Eigenschaft, welche man züchterisch bearbeiten will und den biologischen Gegebenheiten einer Kulturpflanze. Das heisst, manchmal sind ganz klassische Methoden zielführend, für andere Fragestellungen wären gentechnologische Ansätze effizienter.

So werden Pflanzen gezüchtet – ein Überblick 

Eine erwünschte Eigenschaft wie zum Beispiel eine Resistenz gegen eine Krankheit wird aus einer Kultur- oder Wildpflanze in eine bestehende Sorte eingekreuzt. Die Erbinformationen der Elternpflanzen vermischen sich und ergeben in den Nachkommen zufällige, neue Kombinationen von erwünschten und unerwünschten Eigenschaften. Die Nachkommen, den am meisten den erwünschten Eigenschaften entsprechen werden anschliessend durch mehrfache Rückkreuzungen mit der Sorte weiter optimiert. 

Mutationszüchtung 
Durch radioaktive Bestrahlung oder Behandlung mit Chemikalien werden zufällige Mutationen im Erbgut einer Kulturpflanze erzeugt. Neben der zufällig entstandenen, erwünschten Mutation werden auch unzählige weitere, unerwünschte Veränderungen im Genom hervorgerufen. Die ausgewählten Nachkommen werden anschliessend durch mehrfache Rückkreuzungen von diesen unerwünschten Mutationen befreit und weiter optimiert. 

Klassische Gentechnik 
Eines oder mehrere Gene werden aus einer anderen Art (transgen) oder einer Wild- oder Kulturpflanze der gleichen Art (cisgen) durch gentechnische Methoden in die Kultursorte eingeführt. Dabei wird das neue Gen einmal oder mehrmals an einem zufälligen Ort im Erbgut eingebaut, was manchmal auch zu unerwünschten Veränderungen führen kann. Die ausgewählten Nachkommen werden anschliessend durch zusätzliche Kreuzungen optimiert.

In der Schweiz dürfen derart veränderte Sorten nicht angebaut werden. 
Genom-Editierung
 
Das Erbgut einer Sorte wird mit Hilfe der Genom-Editierung verändert.  Mit dieser Methode können ausgewählte Gene zufällig mutiert, gezielt umgeschrieben oder als Ganzes eingefügt werden. Dabei erfolgen die erwünschten Veränderungen an einem spezifischen, vorher bestimmten Ort im Erbgut der Pflanze. Dies führt nur noch in seltenen Fällen zu unerwünschten Veränderungen. Die ausgewählten Nachkommen müssen nur in bestimmten Fällen durch zusätzliche Kreuzungen weiter optimiert werden. In der Schweiz dürfen derart veränderte Sorten nicht angebaut werden. 

Weitere Informationen finden sie auf der Website der Akademie der Naturwissenschaften (SCNAT).

Warum dauert der Zulassungsprozess für eine neue Züchtung so lange?

Jede neue Züchtung, egal mit welcher Methode diese entwickelt wurde, durchläuft eine mehrjährige Sortenprüfung, um für den Anbau zugelassen zu werden. Im Vergleich zum gesamten Züchtungsprozess, welcher in der Regel zwischen 8 bis 15 Jahre, bei manchen Kulturpflanzen sogar bis 25 Jahre dauern kann, fällt die Dauer der Sortenprüfung jedoch nicht stark ins Gewicht.

Wieviel Alleingang kann oder soll sich die Schweiz dabei leisten?

Pflanzengenetische Ressourcen und deren nachhaltige Nutzung durch die Pflanzenzüchtung kennen keine Landesgrenzen. Zudem wir haben in der Schweiz längst nicht für alle Kulturpflanzen eigene Züchtungsprogramme und sind beispielsweise auf neue Kartoffel- oder Rapssorten aus dem Ausland angewiesen.

Die jüngste Züchtungsmethode ist die bereits erwähnte Genom-Editierung. Wie funktioniert sie? Was sind ihre Vorteile?

Die Genom-Editierung erlaubt im Vergleich zu bisherigen Methoden der Pflanzenzüchtung spezifisch, das heisst an einer ganz bestimmten Stelle im Genom, Veränderungen vorzunehmen. Somit wird das restliche Erbgut einer Kulturpflanze nur unwesentlich beeinflusst. Zudem ermöglicht die Genom-Editierung gerichtete Eingriffe, zum Beispiel die Reparatur von defekten Genvarianten.

Mit Hilfe der Genom-Editierung erzeugte Neuzüchtungen gelten aktuell als gentechnisch veränderte Pflanzen und fallen unter das seit 2005 bestehende Moratorium. Jetzt soll geprüft werden, ob diese Regelung für gewissen Formen der Genom-Editierung angepasst werden soll. Welche Formen sind damit gemeint?

Ich nehme an, es handelt sich um jene Formen, welche nicht von natürlich entstehenden Mutationen zu unterscheiden sind; Australien, beispielsweise geht diesen Weg. Es gibt Länder wie die USA, welche noch einen Schritt weitergehen und sagen, dass alles, was auch konventionell hätte gezüchtet werden können – einfach nur schneller und gezielter – keiner Regulation unterliege.

Und wie gross ist die Chance, dass diese Formen künftig für den Anbau in der Schweiz freigegeben werden?

Das ist eine Frage der politischen Gewichtung. Naturwissenschaftlich ist die Sachlage klar. Aber wir wissen aus anderen Diskussionen, beispielsweise zu Covid-19 oder dem Klimawandel, dass noch andere Faktoren politische Entscheidungen mitprägen.

Welches Potenzial sehen Sie in dieser neuen Methode?  Wo könnte sie eingesetzt werden?

Ich sehe grosses Potenzial für Kulturpflanzen, welche genetisch sehr komplex und dadurch züchterisch schwierig zu bearbeiten sind. Die Methode sollte dort nutzbringend eingesetzt werden, wo wir dringenden Handlungsbedarf haben, respektive immer noch enorme Mengen von Hilfsmitteln eingesetzt werden müssen, bei den Äpfeln oder Kartoffeln beispielsweise. Zudem wäre Genom-Editierung hilfreich, agrar-ökologische Konzepte wie Sorten- und Arten-Mischungen praxistauglich zu machen.

Getreide unreifInsbesondere die Genom-Editierung könnte in der Schweiz dabei helfen, den Einsatz von Pflanzenschutzmittel weiter reduzieren zu können. (Symbolbild/pixabay)

Was riskiert die Schweiz, wenn sie sich da ausklinkt?

Sollte sich die Schweiz hier ausklinken, werden innovative Ansätze anderswo generiert und umgesetzt. Längerfristig würde uns ein interessantes Werkzeug fehlen, um den enormen Herausforderungen der Zukunft gerecht zu werden. Und es wäre eine verpasste Chance für eine nachhaltigere Landwirtschaft.

Urs Niggli als prominenter Bio-Forscher hat einmal in der NZZ eine Lanze gebrochen für die Genom-Editierung und Gentechnik auch im Bio-Landbau. Wie kann der Skepsis gegenüber diesen Technologien in der Bevölkerung begegnet werden?

Die Idee einer starken Verbindung zwischen Bio-Landbau und Gentechnologie ist nicht neu. Dass ein visionär denkender Mensch wie Urs Niggli diese Lanze früher oder später bricht, erstaunt mich nicht. Ähnliche starke Bewegungen sehen wir in den USA und zunehmend auch in Deutschland. Die «Greta»-Generation will Nachhaltigkeit und wird mit Paradigmen, auch zur grünen Gentechnologie, rigoros aufräumen.

Warum herrscht nur gegenüber der Gentechnologie in der Landwirtschaft und Ernährung grosse Skepsis während im Zusammenhang mit Pharmazie grosse Akzeptanz herrscht?

Viele Leute assoziieren grüne Gentechnologie mit enormen Flächen von Soja- und Mais-Monokulturen, welche regelmässig mit Flugzeugen bespritzt werden, was die Leute krank und die grossen Saatgutmultis reich macht. Solche Schreckensgespenster haben nichts mit der Technologie an und für sich zu tun, sondern mit deren fragwürdigen Anwendung. Dass Gentechnologie in einem kleinstrukturierten Land wie der Schweiz, mit hohem technischem Knowhow und sehr gut ausgebildeten Landwirten besonders nutzbringend eingesetzt werden könnte, wird kaum debattiert.

Warum ist die Schweiz bei der weiteren Erforschung der Genom-Editierung überhaupt beteiligt, wenn doch hierzulande Pflanzen, die auf diese Art erzeugt worden sind, nicht angebaut werden dürfen?

Die Schweiz ist in der Erforschung der Grundlagen zur Genom-Editierung sehr stark aufgestellt, Schweizer Projekte zur Verbesserung von Kulturpflanzen mittels Genom-Editierung sind jedoch rar – das spricht klare Worte. Wir benutzen die Genom-Editierung vor allem als effiziente Methode, um die Funktion einzelner Gene zu testen.
Zudem ist es meines Erachtens verantwortungsvoll, diese innovative Technologie auch in öffentlicher Hand zu haben und nicht nur in den Händen von wenigen ganz Grossen.

Von Dänemark nach Zürich

Aufgewachsen auf einem Landwirtschaftsbetrieb studierte Bruno Studer an der ETH Zürich Agrarwissenschaften. Nach seinem Doktorat und einem längeren Aufenthalt in Dänemark kehrte er 2012 als Assistenzprofessor an die ETH Zürich zurück, wurde im Jahre 2016 als Assoziierter Professor für Molekulare Pflanzenzüchtung gewählt. Zurzeit leitet er das Institut für Agrarwissenschaften der ETH Zürich. 

Die Professur Molekulare Pflanzenzüchtung steht in enger Zusammenarbeit mit Agroscope, dem Kompetenzzentrum des Bundes für landwirtschaftliche Forschung und wird von der Fenaco unterstützt.

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