Forschungsbereiche für gentechnisch veränderte Nutztiere sind in Tab. 28 zusammengefaßt. Transgene Landtiere werden voraussichtlich in den nächsten 20 Jahren keine praktische Bedeutung für die Lebensmittelproduktion erlangen [20]. Bei Fischen sind die Entwicklungen dagegen weit fortgeschritten und mit dem Inverkehrbringen von transgenen aquatischen Nutztieren (Lachs, Forelle, Karpfen) kann in den nächsten 3-5 Jahren gerechnet werden.
Indirekt kommen Nutztiere aber über Futtermittel aus transgenen Pflanzen, über Impfstoffe oder Futtermittelzusatzstoffen (Enzyme, Aminosäuren, Vitamine) aus GVO mit der Gentechnik in Berührung (Tab. 29). Unter den Futtermitteln nehmen Sojaschrot (Ölpresskuchen), Mais und Corngluten sowie Rapsölpresskuchen den Hauptanteil ein. In den Raum der Europäischen Union wurden ca. 67 Mio. t Futtermittel importiert und für 1997 wird angenommen, daß ca. 50% davon mit transgenen Erzeugnissen gemischt war [22]. Diese Futtermittel verhalten sich nicht anders in der Tierernährung oder greifen nicht anders in den Stoffwechsel der Tiere ein, als es bei den konventionellen Futtermitteln der Fall ist. Die Lebensmittel aus solchen Tieren sind nicht verändert, oder gar gentechnisch modifiziert. Aussagen, daß Kühe, die mit transgenen Sojabohnen gefüttert wurden, eine fettreichere Milch produzieren, entbehren jeglicher wissenschaftlichen Grundlage. Aus dem Versuchsdesign (Fütterungsdauer und Anzahl der Kühe) kann keine Korrelation zwischen erhöhtem Milchfettgehalt und Fütterung mit transgenem Soja abgeleitet werden [21]. Der Versuch zeigt nur, daß diese Sojabohnen keine negativen Auswirkungen auf die Tiere haben.
| Transgene Tiere - Anwendungsgebiete |
| Verbesserung in Effizienz und Qualität
Gesundheit Wachstum Reproduktion Fleisch Milch Wolle Gene Farming Pharmaka für Humanmedizin Enzyme und Proteinrohstoffe Babynahrung, Diätetische Produkte Tiermodelle Organspender für Xeno-Transplantation |
Tab. 28: Zuchtziele für transgene Tiere
| Tierhaltung - Produkte aus GVO |
| Futtermittel
Sojaschrot Rapsschrot Mais, Corngluten Futtermittelzusatzstoffe Aminosäuren Lysin Threonin Vitamine B2 B12 Enzyme Phytase Glucanase Xylanase Leistungssteigerer Hormone rbST, rpST Impfstoffe Probiotika Antibiotika |
Tab. 29: Isolierte Produkte aus GVO für die Tierhaltung
Enzyme aus konventionellen Organismen und GVO werden bereits seit längerem im Futtermittelbereich eingesetzt (Tab. 30). Sie schließen komplexe pflanzliche Zellstrukturen auf und machen so die Nährstoffe den Tieren besser bioverfügbar. Enzyme leisten auch einen positiven Beitrag zur Ökologie in der Tierzucht. Hier sind besonders die Phytasen zu erwähnen.
| Enzyme als Zusatzstoffe für Futtermittel | ||||
| Bioverfügbarkeit
von Nährstoffen Umweltschutz |
Leistungsförderung Reduzierung des Phosphat-Eintrag Reduktion des Stickstoffaustrags |
Abbau von Kohlenhydraten
Carbohydrasen: ß-Glucanasen, Xylanasen, Cellulasen, Arabinasen, Pectinasen, Amylasen, Glucoamy- lasen Abbau von Proteinen, Peptiden Endopeptidasen - Proteinasen, Amino- und Carboxypeptidasen Mobilisierung von Phosphat Phytasen und Phosphatasen Hydrolyse von Phytat (IP6) Einbau von Aminostickstoff ? ? |
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Tab. 30: Einsatzmöglichkeiten von Enzymen in der
Tierernährung
Phytasen gehören zu der Gruppe der Phosphatasen und ihr bevorzugtes Substrat ist Phytinsäure bzw. ihre Salze (Phytat). Sie spalten vom Phytat schrittweise die Phosphatgruppen ab und setzen entsprechende "niedere" Inositolphosphate frei. Diese können durch Phytasen bzw. in Gemeinschaft mit sauren und alkalischen Phosphatasen bis zum freien Inositol und Phosphat hydrolysiert werden. Pflanzliche Samen, insbesondere von Cerealien und Ölsaaten (Raps, Soja), typische Futtermittel, weisen hohe Gehalte an Phy tinsäure auf. Das Phytat dient im Samen als Phosphatspeicher und als Komplexbildner für Mineralstoffe (Mg2+, Ca 2+) und Spurenelemente. In Pflanzen und Mikroorganismen sind Phytasen verbreitet, jedoch besitzen höhere Wirbeltiere (Monogaster) diese Enzyme nicht [23]. Daher können z.B. Hühner oder Schweine das im Phytat gebundene Phosphat nicht aufschließen und es wird nahezu ungenützt wieder ausgeschieden. Für die Tierernährung wird deshalb Mischfutter mit anorganischem Phosphat supplementiert. Beide Faktoren führen zu einer Belastung der Umwelt und tragen erheblich zur Eutrophierung von Gewässern bei. Durch den Einsatz von Phytasen im Tierfutter kommt es im Verdauungstrakt zu einer weitgehenden Hydrolyse des Phosphats. Die Tiere können nun das Phytat-Phosphat nutzen. Es ergibt sich insgesamt eine geringere Phosphatausscheidung, da nun kein oder sehr viel weniger anorganisches Phosphat dem Mischfutter beigefügt werden muß. Zusätzlich machen Phytasen Mineralstoffe, Spurenelemente und Aminosäuren dem Tier besser bioverfügbar. Phytasen aus Aspergilli wurden in entsprechende Produktionsorganismen einkloniert und überexprimiert. Eine Phytase von Gist-brocades, Delft wird seit 1991 in der Tiermast eingesetzt und von der BASF AG unter dem Namen NATUPHOS weltweit vertrieben.
Versuche zur erhöhten Expression der pflanzeneigenen
Phytase werden für Raps, Sojabohnen und Mais unternommen.
Ein Nutzen der Gentechnik ist in unserer Überflußgesellschaft für den Verbraucher kaum erkennbar oder nachvollziehbar, zumal qualitativ hochwertige und preisgünstige Lebensmittel in mehr als ausreichenden Mengen jederzeit zur Verfügung stehen. Die Gentechnik wird häufig nur in Verbindung mit Verfahrensoptimierungen, Rationalisierungen und Gewinnsteigerung gesehen. Zweifellos sind dies Triebkräfte für den Einsatz gentechnischer Verfahren, aber Produktverbesserungen, Kostenreduzierung und Wettbewerbsfähigkeit sollten in einem immer enger werdenden und weltumspannenden Angebotsmarkt die richtige Beachtung finden [24].
Bei den gegenwärtig auf dem Markt befindlichen Produkten der 1. Generation haben Verbraucher keinen unmittelbaren persönlichen Vorteil oder Nutzen. Alle Erzeugnisse entsprechenden im wesentlichen den traditionellen Lebensmitteln. Der direkte Nutzen liegt vorwiegend bei den Produzenten und Anwendern der GVO und der daraus gewonnenen Erzeugnisse. Produzenten von GVO verbessern ihre Wettbewerbsfähigkeit, sichern sich Absatzmärkte für ihre Produkte und ermöglichen den Anwendern der GVO in weiten Bereichen eine umweltfreundlichere Produktion z.B. von Hilfs- und Zusatzstoffen oder durch Reduzierung von Pflanzenschutzmitteln. Gerade bei der Gewinnung von Enzymen aus GVO können Umweltbelastungen durch feste und flüssige Abfallstoffe sowie durch Einspeisung von Primärenergie bis zu 90 % reduziert werden (Abb. 19). Im gewerbsmäßigen Anbau von herbizid- oder insektentoleranten gentechnisch veränderten Pflanzen in den USA hat sich gezeigt, daß sich die Menge der ausgebrachten Pflanzenschutzmitteln insgesamt verringern ließ. Im Sojabohnenanbau ergaben sich 1996 Einsparungen an Herbiziden von ca. 26% (Abb. 20) und im Baumwollanbau verringerte sich die Verwendung von Insektiziden bis zu 80%. Ob sich diese Ergebnisse so auf die in Europa anbaubaren transgenen Pflanzen übertragen lassen, kann heute noch nicht vorausgesagt werden. Klimatische Bedingungen und Wildkrautbesatz sind entscheidende Faktoren. Durch transgene Pflanzen lassen sich nicht nur Einsparungen an Pflanzenschutzmitteln erreichen, sondern es werden auch nicht mehr so hohe Aufwendungen an fossilen Brennstoffen für die Synthese dieser Chemikalien und ihre Ausbringung mit Motorfahrzeugen benötigt und zusätzlich läßt sich eine Produktionssteigerung auf gleicher Anbaufläche erzielen (Tab. 31).
Abb. fehlt
Abb. 19: Bilanz der Enzymherstellung mit konventionellen
und gentechnisch veränderten Hefen
(modifiziert nach Boehringer Mannheim)
Abb. 20: Herbizideinsatz bei herkömmlichen und bei
Roundup-Ready Sojabohnen®