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Gentechnisch veränderte Bäume
Auch Bäume werden weltweit seit über 30 Jahren gentechnisch verändert. Zuerst arbeitenden die Forschenden mit klassischer Gentechnik, inzwischen zunehmend mit neuen gentechnischen Verfahren (NGT). Anfangs ging es darum, die Bäume widerstandsfähiger gegen Insekten, Krankheiten oder Herbizide zu machen. Schon bald experimentierten Wissenschaftler*innen auch mit Bäumen, die schneller wachsen, mehr Kohlendioxid binden oder weniger Lignin enthalten, das bei der Verarbeitung zu Zellstoff stört. Pappeln sollten plantagentauglicher werden, Obstbäume schneller Früchte bekommen und Weihnachtsbäume ihre Nadeln später abwerfen. Wirtschaftlich genutzt werden bisher nur wenige Gentechnik-Bäume. Das liegt auch daran, dass mit dem Anbau der langlebigen Pflanzen zusätzliche Risiken für die Umwelt verbunden sind. Oft waren auch die Feldversuche wenig erfolgreich.
Wo Gentech-Bäume wachsen
1988 wurden die ersten gentechnisch veränderten (gv) Bäume in Belgien im Freiland getestet. Seither gab es weltweit Hunderte von Feldversuchen: In den USA, Brasilien und China, aber auch in in europäischen Ländern wie Deutschland, Belgien oder Schweden. Getestet wurden dabei fast ausschließlich wirtschaftlich interessante Bäume wie Pappeln, Kiefern, Eukalyptus und Kautschukbäume oder Obstbäume. Trotz der vielen Versuche blieb der kommerzielle Anbau von gv-Bäumen bescheiden. „Die mangelnde Akzeptanz ist ein Zeichen dafür, dass potenzielle Wirksamkeits- und Risikoprobleme die Entwicklung bisher gebremst haben“, schrieb die britische Organisation GeneWatch UK 2023 in einem Bericht (siehe rechts). Er enthält auch eine Zusammenstellung der bekannten Feldversuche.
2001 wurden erstmals in China großflächig gv-Pappeln kommerziell angebaut, die ein Insektengift, das Bt-Toxin, produzierten. 2018 wuchsen dort auf etwa 450 Hektar Bt-Pappeln. Es folgten zwei gv-Papaya-Bäume, die auf Hawaii (USA) und in China kultiviert werden und resistent gegen den Ringspot-Virus sind. Die Datenbank Transgen gibt die Anbaufläche in Hawaii mit 400 Hektar, Stand 2019, an. In China waren es im selben Jahr 12125 Hektar. In den USA und Kanada dürfen seit 2015 Apfelbäume angebaut werden, deren Früchte nach dem Aufschneiden nicht mehr braun anlaufen. Nach Angaben des Unternehmens Arctic Apple wuchsen 2022 drei Sorten dieser Äpfel auf 500 Hektar im US-Staat Washington.
Guiying Wang et.al.: The Current Status and Development of Insect-Resistant Genetically Engineered Poplar in China (21.09.2018, Frontiers in Plant Science
Jingang Liang et.al.: The evolution of China’s regulation of agricultural biotechnology (18.10.2022, aBiotech)
2023 begann das US-Unternehmen Living Carbon damit, in großem Stil gv-Pappeln zu pflanzen, die mehr Biomasse bilden und dadurch mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre binden sollen. Das Unternehmen nutzte dafür eine Gesetzeslücke und musste kein Zulassungsverfahren durchlaufen. Bis Ende 2024 wollte das Unternehmen vier Millionen seiner gv-Pappeln gepflanzt haben. Bisher gibt es keine Mitteilung, dass dieses Ziel erreicht wurde. Die selbe Gesetzeslücke nutzte 2015 das US-Unternehmen Arborgen und bekam eine Freistellung für eine gv-Kiefer, die allerdings bisher nicht angebaut wurde.
Infodienst: Gesetzeslücke: Erste Gentech-Pappeln wachsen in US-Wäldern (22.02.2023)
Gentech-Eukalyptus am Start
Der brasilianische Papier- und Zellstoffkonzern Suzano ließ von seiner Tochter FuturaGene schon früh einen schneller wachsenden Eukalyptus entwickeln und bekam dafür 2015 in Brasilien die Anbauzulassung. Da der Baum die Erwartungen bei Anbauversuchen nicht erfüllte, sei er kommerziell nicht eingesetzt worden, berichtete GeneWatch UK (siehe rechts). 2021 erhielt Suzano die brasilianische Anbauzulassung für einen gegen das Herbizid Glyphosat resistenten gv-Eukalyptus. Der Konzern besitzt in Brasilien nach eigenen Angaben 2,4 Millionen Hektar Land, von denen 1,5 Millionen Hektar mit Eukalyptus bepflanzt sind. Dieses Holz verarbeiten elf Fabriken, die jährlich zehn Millionen Tonnen Zellstoff produzieren - überwiegend für den Export. Eine weitere Fabrik mit einer Kapazität von 2,5 Millionen Tonnen Zellstoff ist iim Entstehen – zusammen mit neuen rohstoffliefernden Eukalyptus-Plantagen. Diese lassen sich leichter anlegen, wenn konkurrierendes Unkraut mit Glyphosat totgespritzt werden kann, während die Baumsetzlinge weiterwachsen.
Allerdings sind Plantagen und Produkte von Suzano vom Forest Stewardship Council (FSC) zertifiziert, dessen Siegel Verbraucher*innen eine nachhaltige Waldwirtschaft garantieren soll. Die FSC-Prinzipien verbieten bislang jeglichen kommerziellen Anbau von gv-Bäumen im gesamten zertifizierten Unternehmen. Der Versuch der FSC-Führung, dieses Prinzip zugunsten von Suzano aufzuweichen, scheiterte im Herbst 2022. Allerdings sollen die Standards bis 2028 generalüberholt werden. Aktuell hat FuturaGene inzwischen Zulassungen für acht verschiedene gv-Eukalyptuslinien, darunter auch welche mit Insektenresistenz oder mehreren Eigenschaften in einer Pflanze. Sie werden laut Suzano nur zu Forschungszwecken angebaut, weil das trotz FSC-Zertifizierung gestattet ist.
Ebenfalls an gv-Eukalyptus (und anderen gv-Bäumen) arbeitet das US-Unternehmen ArborGen. Es beantragte 2017 in den USA ohne Erfolg die Zulassung für einen kältetoleranten gv-Eukalyptus, führt in Brasilien zahlreiche Feldversuche mit gv-Eukalyptus durch, verkauft allerdings aktuell keine gv-Setzlinge.
Infodienst: Holz-Siegel FSC bleibt vorerst gentechnikfrei (05.04.2023)
Infodienst: Brasilien - Widerstand gegen glyphosatresistente Eukalyptusbäume (09.09.2022)
Darling – die ungeliebte Kastanie
Die Amerikanische Kastanie wird seit Beginn des 20. Jahrhunderts durch einen aus China eingeschleppten Pilz befallen und ist nahezu ausgestorben. Um den Baum zu retten setzten Forschende der Universität New York auf Gentechnik. Sie fügten ein Weizengen namens OxO in das Erbgut der Kastanie ein. Dieses Gen sorgt dafür, dass die Pflanze ein Enzym bildet, das Oxalsäure neutralisiert. Der Pilz produziert diese Säure in großen Mengen und löst damit den für die Bäume tödlichen Rindenkrebs aus. Seit 2006 liefen Feldversuche mit der als Darling bezeichneten gv-Kastanie. 2020 beantragten die Forschenden die Erlaubnis, die gv-Kastanie Darling 58 in die Wälder der Ostküste zu pflanzen. 2023 musste die Universität einräumen, dass sie bei früheren Versuchen die Linien Darling 54 und Darling 58 vermischt hatte. Zuvor hatten sich sich „enttäuschende Leistungsergebnisse aus breit angelegten Feld- und Gewächshaustests von Darling-Bäumen der neuesten Generation an verschiedenen geografischen Standorten in externen Testeinrichtungen“ gehäuft, wie die Stiftung zur Rettung der Amerikanischen Kastanie (The American Chestnut Foundation, TACF) mitteilte. Sie entzog der Idee, mit dem gv-Baum die Amerikanische Kastanie zu retten, ihre Unterstützung. Allerdings unterstützt TACF weiterhin Wissenschaftler:innen, die mit gentechnischen Methoden an einer pilzresistenten Kastanie arbeiten. Gleichzeitig setzt die Stiftung auch auf herkömmliche Züchtungsprogramme. Gentechnikkritiker*innen sahen in der gv-Kastanie immer ein trojanisches Pferd, das als Türöffner für andere gv-Bäume dienen sollte.
TACF-Seite zu Darling 58
Briefing von CBAN (Canadian Biotechnology Action Network)
Infodienst: USA - Gentech-Kastanie floppt im Feldversuch (07.04.2024)
Die Pappel – Modellorganismus und Industrieholz
Die Pappel ist nicht nur ein wirtschaftlich interessanter Plantagenbaum. Sie ist auch ein Modellorganismus für die gentechnische Veränderung von Bäumen: Sie wächst schnell, lässt sich leicht gentechnisch verändern und ohne Befruchtung (vegetativ) vermehren. Sie war 1986 die erste Baumart, die gentechnisch verändert wurde. Sie war auch die erste Baumart, deren Genom Wissenschaftler*innen 2004 entschlüsseln konnten (der Fachbegriff dafür heißt Genomsequenzierung). Ein Großteil der weltweiten Freilandversuche von gv-Bäumen entfiel bisher auf die Pappel. In Deutschland arbeitet das Institut für Forstgenetik am bundeseigenen Thünen-Institut an gv-Pappeln. So hat es durch das Einfügen eines Gens aus der Ackerschmalwand Pappeln hergestellt, die bereits im ersten Jahr blühen und damit eine schnellere Züchtung ermöglichen. Derzeit testet das Institut verschiedene CRISPR/Cas9-Systeme, um das Erbgut von Pappeln zu verändern. Außerdem will es modellhaft an der Pappel klären, welche Genvarianten wichtig sind, um Bäume widerstandsfähig gegen Trockenstress zu machen. Die Erkenntnisse sollen dann auf die Buche übertragen werden. Zu den Projekten des Instituts für Forstgenetik
Während das Thünen-Institut an Grundlagen forscht, will das Flämische Institut für Biotechnologie (VIB) in Belgien Pappeln industrietauglicher machen. Seit 2021 laufen dort Feldversuche mit Pappeln, deren Ligningehalt durch das Verfahren Crispr/Cas9 gentechnisch verändert wurde. Das Holz von Bäumen besteht aus einer Mischung von Lignin, Hemizellulose und Zellulose, wobei das Lignin für die Festigkeit des Holzes sorgt. Um aus Zellulose Papier oder Ethanol (Alkohol) herstellen zu können, muss das Lignin zuvor aufwändig entfernt werden. Auch an den US-Universitäten von North Carolina und Maryland forschen Teams an ligninarmen gv-Pappeln. Die Universität von Umea in Schweden arbeitet zusammen mit dem Unternehmen SweTree Technologies an den verwandten Espen (Zitterpappeln). Sie starteten 2020 mit einem Freisetzungsversuch, bei dem die gentechnischen Veränderungen vor allem das Wachstum beschleunigen sollen. Hinzu kamen 2024 Versuche mit trockentoleranten Espen und Freisetzungen für die Grundlagenforschung. EU-Webseite mit allen Freisetzungen
Neue Gentechnik – neue Projekte
Aus den Hunderten von Feldversuchen mit Bäumen, die mit klassischer Gentechnik verändert wurden, entstanden kaum kommerziell anbaubare Pflanzen. Die neuen gentechnischen Verfahren (NGT) wie Crispr/Cas jedoch haben die Forschenden beflügelt. Ihre Schwerpunkte liegen weiterhin bei Pappeln und Eukalyptus als Rohstofflieferant sowie bei der Anpassung an den Klimawandel. Ein weiterer Schwerpunkt sind Obstbäume. Forschende des Max-Planck-Instituts für molekulare Pflanzenphysiologie haben eine Methode entwickelt, bei der Wurzelstöcke mobile Crispr-Werkzeuge produzieren und diese in die Blüten aufgepfropfter Pflanzen transportieren. Dort ändert Crispr dann das Erbgut der Samen, die aus der Blüte entstehen. Dadurch lässt dich die Züchtung von gv-Obstbäumen massiv beschleunigen, denn es werden bereits in der ersten Generation gv-Samen produziert werden, die keine fremde DNA mehr enthalten. Mehr Infos dazu.
Forschende der Universität Florida haben in Zitronenbäumen ein Gen ausgeschaltet, dass die Pflanzen anfällig für die Pilzerkrankung Zitronenkrebs macht. Ebenso arbeiten sie daran, Zitrusbäume resistent gegen die gelbe Drachenkrankheit (Huanglongbing oder HLB), eine Bakterieninfektion, zu machen. Entsprechende Bäume werden derzeit in Feldversuchen getestet und wurden vom US-Landwirtschaftsministerium bereits freigestellt, können also künftig ohne Zulassungsverfahren vermarktet werden. Das US-Unternehmen Ohalo hat sich selbst befruchtende Mandelbäume entwickelt, die keine Insekten mehr zur Befruchtung brauchen. Es will diese Bäume mit dem Markennamen FruitionOne ab 2027 vermarkten. Das US-Unternehmen Pairwise will mit Hilfe von Crispr Kirschen ohne Kerne entwickeln. In Spanien hat das staatliche Agrarforschungszentrum CEBAS einen Feldversuch mit Pflaumen beantragt. Dabei sollen Pflaumenbäume, die mit klassischer Gentechnik gegen das Sharka-Virus immun gemacht wurden, auf ihre Tauglichkeit als Unterlage für andere Fruchtarten wie Aprikosen und Pfirsich geprüft werden.
Mehr Infos zu FuitionOne
Eine Übersicht über neue NGT-Pflanzen inklusive Bäume bietet das Schweizer Bundesamt für Umwelt
Gentech-Bäume und ihre Risiken für die Umwelt
Die gentechnische Veränderung von Bäumen ist mindestens so umstritten wie die der ein- oder zweijährigen Nutzpflanzen. Denn Bäume
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leben über Jahrzehnte, wenn nicht Jahrhunderte
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sind wenig züchterisch bearbeitet und domestiziert und daher durchsetzungsfähig
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besitzen Kreuzungspartner in der Natur
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produzieren riesige Mengen an Pollen und Samen
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verbreiten diese über Kilometer, vielfach über Hunderte von Kilometern
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nutzen den Transport von Pollen und Samen durch Wind, Wasser und Tiere
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bilden Samen mit jahre- wenn nicht jahrzehntelanger Lebensdauer
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sind zumeist fremdbefruchtend und vermehren sich zudem teilweise vegetativ.
Aus diesen Punkten lässt sich ableiten, dass der Gentransfer bei gv-Bäumen nicht zu verhindern ist – und dies über sehr große Entfernungen und Zeiträume. Die gentechnisch erzeugten neuen Eigenschaften gelangen so in den Genpool von Baumarten in natürlichen und naturnahen Ökosystemen – ohne dass wir wüssten, welche Effekte langfristig damit verbunden sind. Die neuen Eigenschaften wirken über Jahrzehnte bis Jahrhunderte auf eine unübersehbare Zahl von Nichtzielorganismen wie Mikroorganismen, Bodenbewohner, Insekten, Vögel und andere Tiere. Dadurch erhöht sich das Risiko, dass sich die erzeugte Eigenschaft in der Umwelt verbreitet und dort zu unerwünschten Nebenwirkungen führt. Diese können sich im schlimmsten Fall auf das ganze Ökosystem Wald auswirken und nicht mehr rückgängig gemacht werden.
So wirken etwa insektengiftige Bt-Toxine nicht, wie vielfach angenommen, nur spezifisch auf den anvisierten Schädling. Auch andere Organismen und damit möglicherweise komplexe Nahrungsketten werden gefährdet. Lignine spielen bei der Abwehr der Pflanzen gegen Schädlinge und Krankheitserreger eine wichtige Rolle. Wird ihr Gehalt reduziert, könnte dies Bäume anfälliger für Schadorganismen machen. Außerdem wäre damit zu rechnen, dass sich der Abbau pflanzlicher Biomasse im Boden beschleunigt – und damit Kohlendioxid weniger lang gebunden bleibt.
Ein besonderes Risikopotenzial bergen Bäume, die an Stressfaktoren wie Hitze, Trockenheit, Kälte oder salzige Böden angepasst wurden. Dies eröffnet den veränderten Baumarten neue Lebensräume, in denen sie andere, an diese Lebensräume angepasste Pflanzen, verdrängen und dadurch das Ökosystem beeinträchtigen könnten. An diesem Risiko und den damit verbundenen massiven Protesten scheiterten die Pläne der Firma ArborGen, kältetolerante Gentechnik-Eukalyptuspflanzen kommerziell anzubauen. Denn Eukalyptus gilt in den USA bereits als invasive Art, die sich ungewollt in der Umwelt ausbreitet. Kälteresistente Pflanzen hätten dies massiv verstärkt. Offiziell liegt der 2011 gestellte Antrag auf Freigabe des Anbaus bis heute bei der zuständigen US-Behörde APHIS.
Die genannten Risiken treten auch bei gv-Bäumen auf, die mit neuen gentechnischen Verfahren (NGT) hergestellt wurden. Denn auch wenn interessierte Kreise aus Wissenschaft und Industrie NGT-Eingriffe gerne als auch natürlicherweise mögliche Punktmutationen darstellen: Das Abschalten, Einschalten oder Umschreiben einzelner Gene kann erhebliche Auswirkungen auf die gesamte Genregulation und den Stoffwechsel einer Pflanze haben. Hinzu kommen noch unerwartete Nebenwirkungen, weil die Genscheren nicht so präzise schneiden wie der Begriff das Glauben machen möchte.
Fachstelle Gentechnik und Umwelt: NGT-Anwendungen in Pappeln
Themenseiten Neue Gentechnologie Crispr
gv-Bäume und ihre Risiken für die Gesundheit
Gentechnisch veränderte Bäume und ihre Produkte werden - von Obstbäumen abgesehen - nicht verzehrt. Deshalb stehen gesundheitliche Risiken nicht im Vordergrund der Debatte. Vernachlässigt wird dabei, dass bei einem ausgedehnten Anbau von gv-Bäumen die Menschen auch großen Mengen an gv-Pollen ausgesetzt wären. Das könnte insbesondere für Allergiker*innen ein erhöhtes Risiko darstellen. Kommen gv-Bäume zum Blühen, können ihre Pollenwolken über erhebliche Entfernungen verbreitet werden. Junge Bäume in Kurzumtriebsplantagen sollen zwar nicht blühen, doch lassen sich unerwartete Effekte wie ein verfrühtes Blühen nicht ausschließen. Darüber hinaus können Nutz- und Wildtiere Pflanzenmaterial der gv-Bäume fressen.
Trügerische Sicherheit
Die an gv-Bäumen interessierte Wissenschaft und Industrie hat vielfach versucht, das Risiko eines Gentransfers durch Sicherheitsmaßnahmen zu begrenzen. So wurden Fremdgene statt in die DNA des Zellkerns in die DNA der Chloroplasten eingebaut und Pollen und/oder Samen gentechnisch steril gemacht. Doch diese Ansätze sind keinesfalls so sicher, wie behauptet wird:
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Chloroplasten, die grünen, der Photosynthese dienenden Zellorganellen, können sich auch im Pollen befinden und gegebenenfalls die Fremdgene auf die Nachkommen übertragen. Außerdem ist der Gentransfer aus Chloroplasten in den Zellkern nicht ausgeschlossen. Da die Chloroplasten-DNA in vielen Kopien vorliegt und gewisse Ähnlichkeiten mit bakteriellen Systemen hat, ist zudem das Risiko eines horizontalen Gentransfers von Pflanzen auf Mikroorganismen erhöht.
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Sehr fraglich ist, ob sich die Sterilität von Pollen und/oder Samen auf Dauer – über Jahrzehnte bis Jahrhunderte – sichern ließe. Denn diese gentechnisch erzeugte Sterilität ist in der Regel von einem komplexen System verschiedener Transgene abhängig, das unter allen (auch veränderten) Umweltbedingungen zuverlässig funktionieren müsste. „Bei Gewächshausversuchen mit transgenen Zitterpappeln hatte sich gezeigt, dass bereits innerhalb kurzer Zeiträume Instabilitäten auftreten können“ hieß es schon 2010 auf dem gentechnikfreundlichen Infoportal Pflanzenforschung.de. Mehr dazu.
Stand März 2025
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Fallbeispiel: Gentechnisch veränderte Bäume
Broschüren
Interessante Links
FuturaGene: Die Eukalyptus-Gentechniker des Zellstoffkonzerns Suzano
Gentechnik in Bäumen: Umstrittene Eingriffe sollen Wälder retten (National Geographic, Mai 2022)
Öko-Gentechnik: die amerikanische Kastanie (BioWissKomm, August 2023)
FutureZone: Mit Gentechnik manipulierte Bäume liefern besseres Holz (Juli 2023)
Geo: Helfen genveränderte Bäume gegen die Klimakrise? (August 2023)
Infodienst: Kommt der nächste Gentech-Apfel aus Südtirol? (Oktober 2021)
Autor*innen
Leo Frühschütz, Journalistenbüro Biotext
Dr. Martha Mertens, Sprecherin des Arbeitskreis Gentechnik beim Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND).