Transfer durch Agrobacterium tumefaciens

Agrobacterium tumefaciens ist ein Bodenbakterium, das ein spezielles Plasmid in das pflanzliche Genom integriert. Auf diesem Weg werden bei Pflanzen Gallen am Wurzelhals als Lebensraum und zugleich die Produktion bestimmter Nährstoffe, so genannter Opine, ausgelöst. Dies macht man sich in der Gentechnik zunutze, indem man das Plasmid, das Tumorbildung und Opinproduktion auslöst, stilllegt und um ein kleineres Plasmid mit Fremdgenen ergänzt, das zuvor in Escherichia coli zusammengesetzt wurde (binäres Vektorsystem). Anschließend werden Pflanzenstücke mit diesen Bakterienstämmen infiziert, transgene Gewebe selektiert und mittels In-vitro-Kultur wieder zu vollständigen Pflanzen herangezogen.

Damit Agrobacterium tumefaciens Pflanzenzellen transformieren kann, müssen diese als Folge einer Verletzung phenolische Substanzen ausschütten, die als „Lockstoff“ für das Bakterium dienen. Da nur sehr wenige einkeimblättrige Pflanzen dies tun, ist der Einsatz weitgehend auf zweikeimblättrige Pflanzen begrenzt. Allerdings konnte durch Zugaben entsprechender Stoffe (z. B. Acetosyringon) das Anwendungsgebiet auf einige Einkeimblättrige und sogar Pilze vergrößert werden. Eine weitere Einschränkung ist, dass Agrobacterium tumefaciens sich ausschließlich zur Transformation der Chromosomen des Zellkerns eignet.

Biolistische Transfers

Ein biolistischer Transfer ist im Gegensatz dazu eine rein mechanische Methode des Gentransfers. Hier wird DNA auf Gold- oder Wolframpartikel aufgebracht, die anschließend mit Geschwindigkeiten von mehr als 1.300 m/s in die Zellen geschossen werden. Dies wird mit Hilfe einer Genkanone durchgeführt.

Da die Partikel sehr klein sind, bleiben Zelle und Zellwand dabei weitgehend unbeschädigt. Weitere Vorteile sind, dass das Verfahren für Zellen jedweder Lebewesen geeignet ist, auch auf die DNA von Mitochondrien und Plastiden angewandt werden kann und dass die mögliche Anzahl der transferierten Gene relativ hoch ist. Problematisch ist allerdings, dass der Gentransfer relativ instabil ist, häufig kommt es nur zu einer sogenannten „transienten Expression“, die eingefügte DNA ist also nur vorübergehend aktiv und verliert sich später wieder. Auch kommt es manchmal dazu, dass nur Teile des erzielten Gewebes aus transformierten Zellen bestehen.

Protoplastentransformation

Ein dritter möglicher Weg ist die Protoplastentransformation. Hierbei werden die Zellen des zu transformierenden Gewebes zuerst durch Pektinasen vereinzelt (siehe Protoplastenkultur) und anschließend durch Zellulasen die Zellwände aufgelöst (Protoplastenisolation). So erhält man nur noch durch die Zellmembran zusammengehaltene Protoplasten.

Für den eigentlichen Gentransfer wird diesen Protoplasten entweder Polyethylenglykol hinzugefügt oder es erfolgt ein Transfer nach einem kurzen Stromstoß (Elektroporation), wodurch die Membran durchlässig für die DNA wird. Die Methode ist zwar bei allen Pflanzen anwendbar, allerdings ist es äußerst schwierig, anschließend aus den Protoplasten wieder Pflanzen zu regenerieren.

Cisgenese

Transgene Pflanzen enthalten Gene anderer Arten, die durch natürliche Kreuzungen nicht in die Pflanze gelangen können. Es wird somit eine natürliche Barriere überschritten, deren langfristige Folgen nicht eindeutig gewertet werden können. Um diese Risiken auszuschließen, wurden sogenannte cisgene Pflanzen entwickelt, die nur Gene kreuzbarer Arten enthalten. Der Prozess wird als Cisgenese bezeichnet. Cisgene Pflanzen enthalten nur eine einzige integrierte DNA-Sequenz, die das proteincodierende Gen mit seinen Regulationssequenzen (Promotor und Terminator) enthält. Eine solche cisgene Pflanze könnte auch durch natürliche Kreuzung entstehen, wobei aber langwierige Rückkreuzungen nötig wären, um unerwünschte Gene zu entfernen (linkage drag). Ein vielversprechendes Beispiel einer cisgenen Pflanze sind Kartoffeln, die gegen Kraut- und Knollenfäule resistent sind. Hierzu wurden Gene aus Wildkartoffeln isoliert und in beliebte Kartoffelsorten wie zum Beispiel Désirée eingefügt. Die zunächst hergestellte Fortuna ist keine rein cisgene Kartoffel, da sie noch Fremd-DNA enthält, die aus Bakterien und Agrobacterium tumefaciens stammt.

Intragenese

Wenn das eingebrachte DNA-Stück aus einer kreuzbaren Art entstammt, aber aus mehreren Fragmenten zusammengesetzt ist, spricht man von einer intragenen Pflanze und der Prozess wird als Intragenese bezeichnet. Eine intragene Pflanze enthält zwar nur DNA-Stücke aus kreuzbaren Arten, aber es ist sehr unwahrscheinlich, dass diese Anordnung bei Kreuzung der verschiedenen Arten entstehen könnte.

Genome Editing

Eine gezielte Veränderung in der DNA-Sequenz an einem vorher bestimmten Gen wird als Genome Editing bezeichnet. Hierbei wird eine Endonuklease in die Zelle eingebracht, die die erwünschte DNA-Sequenz spezifisch erkennt und schneidet. Als Endonukleasen werden Zinkfingernukleasen, Transcription Activator-like Effector Nucleases (TALENs) oder das CRISPR/Cas-System eingefügt. Der entstandene Doppelstrangbruch wird von der Zelle erkannt und repariert (non-homologous end joining, NHEJ). Bei dieser Reparatur wird häufig ein Fehler gemacht, so dass an der reparierten Stelle eine Mutation erscheint. Damit ist eine gezielte Mutagenese praktisch jedes Gens einer Pflanzenzelle möglich. Sofern die Endonuklease, die den gezielten Bruch in der DNA ausgelöst hat, in der Zelle nicht mehr vorhanden ist, kann die durch Genome Editing veränderte Pflanze von einer mit klassischen Verfahren mutierten Pflanze nicht unterschieden werden. Um die Reparatur des Doppelstrangbruchs zu beeinflussen, kann neben der sequenzspezifischen Nuklease eine kurze DNA zugegeben werden, die die Sequenz des Bruchpunktes umfasst. In diesem Fall wird die Reparatur diese DNA als Matrize verwenden. Bei diesem Prozess, der als homologe Rekombination bezeichnet wird, enthält die reparierte Stelle die Sequenz der zugegebenen DNA und somit eine gezielte Veränderung der DNA an einer wohl definierten Stelle. Diese Veränderung kann einen einzigen Basenaustausch in der DNA beinhalten, aber auch eine Insertion eines ganzen Gens umfassen. Die Technik erlaubt somit eine Insertion eines Gens an einer genau definierten Stelle im Genom.

Pfropfen mit GVP

Das Pfropfen kann mit gentechnisch veränderten Pflanzen erfolgen, wobei entweder der Edelreiser oder die Unterlage das genveränderte Material enthält. Wenn die Unterlage genverändert ist, so werden die Früchte keinen gentechnisch veränderten Organismus darstellen.

Herbizidresistenz

Die Begriffe Herbizidresistenz und Herbizidtoleranz werden in der Regel gleichwertig verwendet.

Die Bekämpfung von Unkräutern in Kulturpflanzungen mit Herbiziden ist eine Methode, die in der Hoffnung auf einen möglichst hohen Ertrag eingesetzt wird. Durch Übertragung von Genen, die eine Resistenz gegen bestimmte Herbizide vermitteln, werden Nutzpflanzen erzeugt, die gegen diese Herbizide resistent sind. Der Einsatz solcher gentechnisch veränderter Nutzpflanzen ermöglicht eine einfache Unkrautbekämpfung, da durch den Einsatz des entsprechenden Herbizids alle Unkräuter absterben, während die gentechnisch veränderten Pflanzen weiter wachsen.

Die Herbizidresistenz war im Jahr 2012 die mit Abstand am weitesten verbreitete genetische Veränderung beim kommerziellen Anbau gentechnisch veränderter Pflanzen, mit weltweit etwa 145 Millionen Hektar Anbaufläche herbizidresistenter Arten. Dabei waren fast 45 Millionen Hektar mit Pflanzen angebaut, die neben der Herbizidresistenz auch eine Insektenresistenz enthielten (Stacked Events).

Der erste Durchbruch gelang durch die Übertragung des EPSPS-Gens (5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat-Synthase) aus dem Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens, das eine Resistenz gegenüber dem Herbizid Glyphosat (Markenname Roundup von Monsanto) vermittelt. Diese Glyphosatresistenz wurde insbesondere in Mais, Raps, Soja, Baumwolle, Luzerne und Zuckerrüben übertragen.

Entsprechend wurde das PAT-Protein (Phosphinothricin Acetyl-Transferase) aus dem bar- oder pat-Gen, die beide aus unterschiedlichen Streptomyces-Arten stammen, in Mais, Raps und Baumwolle übertragen, um eine Resistenz gegen Glufosinat (Markenname Liberty oder Basta von Bayer) auszulösen.

Da in den letzten Jahren durch den häufigen Einsatz von Glyphosat weltweit 24 Unkräuter resistent geworden sind und damit die selektive Wirkung des Herbizids teilweise dramatisch verloren gegangen ist, werden Nutzpflanzen entwickelt, die Resistenzgene enthalten, die im Zusammenspiel mit anderen Herbiziden wirken. Im Vordergrund stehen die Verbindungen Dicamba, 2,4-D (2,4-Dichlorphenoxyessigsäure), Imazapyr, HPPD (4-Hydroxyphenylpyruvat-Dioxygenase)-Hemmer, ACCase (Acetyl-CoA-Carboxylase)-Hemmer und ALS (Acetolactat-Synthase)-Hemmer (Sulfonylharnstoffe).

Um das Entstehen von Resistenzen zu verzögern, werden zusätzlich Nutzpflanzen entwickelt, die gleichzeitig mehrere Resistenzgene gegen unterschiedliche Herbizide enthalten. Das Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten (USDA) hat fünf Soja-, zwei Mais- und eine Baumwollsorte mit je zwei unterschiedlichen Resistenzgenen (Stand März 2015) für den kommerziellen Anbau (nonregulated status) zugelassen. Der Einsatz von diesen Nutzpflanzen, die gegen mehrere Herbizide resistent sind, haben Kontroversen ausgelöst. Dies gilt insbesondere für gentechnisch veränderten Mais und Soja, die, hergestellt von der Firma Dow AgroSciences, gegen Enlist, eine Mischung von Glyphosat und 2,4-D, resistent sind.

Es ist zurzeit umstritten, ob die Regeln für den Einsatz der entsprechenden Herbizide ausreichen, um einen weiteren Anstieg herbizidresistenter Unkräuter zu vermindern.

Insektenresistenz

Bt-Toxine aus dem Bakterium Bacillus thuringiensis werden als Präparate seit Jahrzehnten im biologischen Pflanzenschutz oder zur Stechmückenbekämpfung eingesetzt. Molekulare Analysen haben gezeigt, dass eine Vielfalt an unterschiedlichen Bt-Toxinen (auch als Cry-Proteine bezeichnet) vorkommen, die teilweise selektiv gegen bestimmte Raupen von Schmetterlingen oder Käfern wirken. Durch Übertragung entsprechender bakterieller Gene in Nutzpflanzen wurde erreicht, dass die Pflanzen eigenständig Gifte gegen bestimmte Schädlinge erzeugen. Die Vielfalt der Bt-Toxine widerspiegelt sich in einer Vielzahl von Bt-Toxin produzierenden Nutzpflanzen, die zum Anbau zugelassen sind. Da die Schädlinge zum Teil gegen ein bestimmtes Bt-Toxin resistent werden, werden häufig gleichzeitig unterschiedliche Bt-Toxine eingeführt. Wenn man die zusätzlich eingeführten Herbizidresistenzgene berücksichtigt, so findet man im November 2017 in der Datenbank der ISAAA (International Service for the Acquisition of Agri-Biotech Applications) 200 Events für Mais und 44 für Baumwolle. SmartStax Mais, eine gemeinsame Entwicklung von Monsanto und Dow AgroSciences, enthält sechs unterschiedliche Bt-Toxine sowie zwei Herbizidresistenzgene (Glyphosat und Glufosinat). Bt-Aubergine wird seit 2014 mit Erfolg in Bangladesch angebaut und ist somit die erste gentechnisch veränderte Nahrungspflanze, die in einem Entwicklungsland für kommerzielle Zwecke verwendet wird. Im Jahr 2018 konnte der Einsatz von Spritzmitteln drastisch reduziert und ein 6-facher Profit erzielt werden.

In den letzten Jahren hat sich ein neuer gentechnischer Ansatz ergeben, um Schadinsekten zu bekämpfen. Hierzu wird ein Stück eines lebensnotwendigen Gens des Schädlings so in die Pflanze eingefügt, dass eine doppelsträngige RNA entsteht. Beim Fressen dieser Pflanze nimmt der Schädling diese RNA auf und durch RNA-Interferenz wird die Funktion dieses lebensnotwendigen Gens im Schädling blockiert, so dass das Insekt stirbt. Mit dieser Methode konnte in Laborversuchen unter anderem in transgenem Mais der Westliche Maiswurzelbohrer mit Erfolg bekämpft werden. In Kartoffeln ist auch eine erfolgreiche Bekämpfung des Kartoffelkäfers mit dieser Methode möglich. Der Einsatz der RNA-Interferenz ermöglicht die Bekämpfung von Schadinsekten, die auf Bt-Toxine nicht reagieren oder durch den Einsatz der Bt-Toxine resistent geworden sind. Im Juni 2017 wurde in den USA die Maissorte SmartStax PRO zum Anbau zugelassen, die nicht nur mit mehreren Bt-Toxinen, sondern auch durch RNA-Interferenz den Westlichen Maiswurzelbohrer bekämpft.

Da eine intensive Wechselwirkung zwischen Pflanzen und Insekten existiert, sind zielgerichtete gentechnische Eingriffe denkbar. So zeigte das Agrarforschungsinstitut Rothamsted Research, dass ein in Weizen eingebrachtes Gen aus der Pfefferminze, das den Duftstoff β-Farnesen produziert, in Laborversuchen einerseits Blattläuse vertreibt und andererseits eine parasitäre Schlupfwespe anlockt, die Eier in die Blattläuse ablegt. Entsprechende Freilandversuche waren aber ohne Erfolg, was auf die beschränktere Aussagekraft von Laborversuchen hinweist.

Virusresistenz

Virusresistenz von Nutzpflanzen wird vorwiegend durch die transgene Expression des Hüllproteins des entsprechenden Virus erreicht. Alternativ wird die Virusresistenz durch die Expression von Genfragmenten des zu bekämpfenden Virus vermittelt, um durch RNA-Interferenz die virale Funktion zu unterbinden. Als erste Anwendung wurde in den 1990er Jahren virusresistente Papaya erzeugt, um den durch das Papayaringfleckenvirus bedrohten Papayaanbau in Hawai mit Erfolg zu retten. Im November 2017 waren neben Papaya virusresistente Gartenbohnen, Pflaumen, Kartoffeln, Gartenkürbisse, Paprika und Tomaten zum kommerziellen Anbau zugelassen.

Bakterienresistenz

Bei der Selektion von Kulturpflanzen durch den Menschen werden in der Regel Eigenschaften ausgewählt, die den Geschmack und den Ertrag günstig beeinflussen, ohne dass man den Verlust von Resistenzgenen gegen Pflanzenkrankheiten genügend berücksichtigt. Das nachträgliche Wiedereinführen verloren gegangener Resistenzgene in beliebte Kulturpflanzen durch klassische Züchtung ist sehr zeitaufwendig, kann aber mit gentechnischen Methoden mit relativ geringem Aufwand durchgeführt werden.

Feuerbrand ist eine bakterielle Erkrankung von Pflanzen, die unter anderem den Apfelbaum befallen kann und meldepflichtig ist. Da zur Bekämpfung der Ausbreitung der Krankheit neben Schnitt und Rodung auch das Antibiotikum Streptomycin eingesetzt wird, dessen Anwendung umstritten ist, hat man resistente Apfelsorten gezüchtet (z. B. Remo, die für die Most- und Saftherstellung geeignet ist). Solche Züchtungen sind sehr langwierig, da man etwa über fünf Generationen züchten muss, was 20 bis 50 Jahren entspricht, um unerwünschte Eigenschaften wie zum Beispiel kleine Früchte wegzuselektionieren ohne das Resistenzgen zu verlieren. Alternativ bietet sich die Gentechnik an, um gezielt Resistenzgene aus Wildformen in einen etablierten Kulturapfel einzubringen. So hat man mit Erfolg das Resistenzgen gegen den Feuerbrand aus dem Sibirischen Holzapfel in die Apfelsorte Gala übertragen. Da dieser gentechnisch veränderte feuerbrandresistente Gala Apfel keine Fremd-DNA enthält, ist er als cisgen einzustufen. Im Jahr 2016 wurde in der Schweiz dem Forschungsinstitut Agroscope vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) eine Bewilligung erteilt, die Eigenschaften dieses cisgenen Apfels in Freilandversuchen bis 2021 zu testen.

Pilzresistenz

Trockentoleranz

Trockentolerante Nutzpflanzen sollen bei unzureichender Wasserversorgung durch klimatische Veränderungen oder bei singulär auftretende Trockenperioden Ernteausfälle vermeiden. Weitere Ziele sind eine Verringerung des Wasserverbrauchs in der Landwirtschaft und eine Ausweitung der Anbauflächen auf klimatisch ungünstige Regionen.

In einzelnen Ländern sind 2017 durch Gentechnik entstandener trockentoleranter Mais, Soja und Zuckerrohr zum kommerziellen Anbau zugelassen. Beim trockentoleranten Mais, der als DroughtGard von Monsanto seit 2011 vermarktet wird, konnte durch Einführen eines bakteriellen Gens in Feldversuchen eine Ertragssteigerung um 6 % erreicht werden. In den USA wurden 2016 1,173 Millionen Hektaren trockentoleranter Mais angebaut. Die trockentolerante Sojabohne enthält ein Transkriptionsfaktor-Gen aus der Sonnenblume und soll eine 10%ige Ertragssteigerung ergeben. Das trockentolerante Zuckerrohr enthält ein bakterielles Gen, das Glycinbetain produziert und so Trockentoleranz vermittelt. Diese beiden trockentoleranten Pflanzen werden bisher nicht für kommerzielle Zwecke angebaut.

Auch für Raps, Reis, Weizen und Tomaten werden mit unterschiedlichen gentechnischen Verfahren trockentolerante Sorten entwickelt und einzelne Sorten zeigen in Feldversuchen positive Resultate. Da Trockentoleranz durch viele Gene kontrolliert wird, ist klassische Züchtung eine brauchbare Alternative.

Salz- und Aluminiumtoleranz

Die landwirtschaftliche Produktivität ist auf versalzten Böden stark beeinträchtigt. Weltweit sind mehr als 60 Millionen ha Ackerland von der Bodenversalzung betroffen. Beim Raps konnte man zeigen, dass Individuen, welche ein aus der Acker-Schmalwand stammendes Ionentransportprotein (AtNHX1) exprimieren, noch bei einer Natriumchloridkonzentration von 200 Millimol/l wachsen können. Das Wachstum gewöhnlichen Rapses ist bei dieser Konzentration schwer beeinträchtigt, und dies gilt auch für die meisten anderen Ackerpflanzen. Je stärker der Transporter in den Rapspflanzen exprimiert wird, desto höher ist ihre Salztoleranz. Phänotypisch unterscheiden sich bei hoher Salzkonzentration wachsende transgene Rapspflanzen vom Wildtyp kaum. In der Folge sind viele andere Gene in unterschiedlichste Nutzpflanzen eingebracht worden, die zu einer erhöhten Salztoleranz führen. Diese salztoleranten transgenen Pflanzen sind insofern interessant, als sie zeigen, dass die gezielte Übertragung eines einzigen neuen Merkmals die Salztoleranz einer Kulturpflanze ohne erkennbare Beeinträchtigung anderer Eigenschaften signifikant verbessern kann. Da dies gentechnisch relativ leicht möglich ist, liefern salztolerante transgene Pflanzen auch überzeugende Beispiele für das Entwicklungspotential einer modernen, gentechnische Verfahren einschließenden Pflanzenzüchtung.

Unter sauren Bedingungen werden im Boden aus Aluminiumsilikaten dreiwertige Aluminiumionen (Al³⁺) freigesetzt, die für viele Pflanzen stark toxisch wirken. Da saure Ackerböden 30 bis 40 Prozent der ackerbaulich nutzbaren Landfläche der Erde ausmachen, stellt dies eine schwerwiegende Beeinträchtigung des Anbaus vieler Kulturpflanzen dar. Bei Arabidopsis, Gerste und manchen anderen Pflanzen kann die Aluminiumtoleranz durch Überexpression bestimmter Enzyme verbessert werden, die zu einer Bindung von Al³⁺ führen. Allerdings sind diese Entwicklungen von der Anwendungsreife noch weit entfernt.

Bessere Nährstoffaufnahme

Ein Forschungsziel der Gentechnik ist eine höhere Stickstoffnutzungseffizienz von Pflanzen. Damit ließen die sich mit negativen Umweltwirkungen verbundene Nährstoffverluste verringern und wirtschaftliche Kosten für den Landwirt senken. Forschungsanstrengungen zur Verbesserung der Stickstoffnutzungseffizienz laufen für Mais, Weizen, Gerste, Reis, Raps, Zuckerrübe und Zuckerrohr bei verschiedenen Unternehmen und öffentlichen Einrichtungen.

Schnelleres Wachstum

Bisher ist die gentechnische Entwicklung von Nutzpflanzen mit einem erhöhten Ertrag wenig erfolgreich gewesen, da die entsprechenden Prozesse komplex sind und durch viele Gene gesteuert werden. Einzig ein gentechnisch veränderter Eukalyptusbaum ist in Brasilien für die Holznutzung zugelassen. Dieser Eukalyptus enthält ein Gen der Acker-Schmalwand, welches für ein schnelleres Wachstum sorgt. Der derart veränderte Eukalyptus produziert 20 % mehr Holz als konventionelle Bäume und kann bereits nach fünf statt nach sieben Jahren geerntet werden.

Bioverfügbarkeit von Phosphat und Eisen

Der an sich für die menschliche und tierische Ernährung ausreichende Phosphorgehalt von Getreide und Ölsaaten ist größtenteils in Phytat gebunden. Phytat ist das Anion der Phytinsäure, aus dem im Magen von Rindern und anderen Wiederkäuern mit bakterieller Phytase Phosphat freigesetzt wird. Nicht wiederkäuende Nutztiere scheiden mit der Nahrung aufgenommenes Phytat unverdaut wieder aus. Dies ist der Grund dafür, dass Gülle vom Schwein und anderen Haustieren viel Phosphat enthält, das als Hauptquelle der Phosphatverschmutzung und Eutrophierung der Gewässer durch die Landwirtschaft angesehen wird. Um die Phosphoraufnahme bei Schweinen und Geflügel zu verbessern, ergänzt man Tierfutter oft entweder mit Phosphat, das aus Gesteinsmehl stammt, oder durch Zugabe von Phytase, einem Phytat zerlegenden Enzym aus Mikroorganismen. Da der Phytasezusatz kostspielig ist, versucht man Pflanzen zu züchten, deren Samen einen möglichst niedrigen Phytatgehalt haben. Im Bereich der Grünen Gentechnik sind gegenwärtig besonders zwei Ansätze erkennbar: die Expression rekombinierter Phytasegene in den Keimblättern des Embryos und die Stilllegung von Genen, welche zur Synthese oder Speicherung des Phytats erforderlich sind.

Durch Einführen des Phytase-Gens aus dem Schwarzschimmel (Aspergillus niger) konnte in Futter-Mais eine 50-fach erhöhter Gehalt an Phytase erreicht werden, so dass Phytase als Futterzusatz bei Schweinen und Geflügel hinfällig ist. Dieser transgene Mais ist in China von 2009 bis 2014 für den kommerziellen Anbau zugelassen. Neben diesem Mais ist in den USA auch ein transgener Raps mit erhöhter Phytaseaktivität zugelassen. Eine gesteigerte Phytase Aktivität konnte in der Gerste auch durch Cisgenese erreicht werden. Die Insertion einer zusätzlichen Kopie des Phytase-Gens der Gerste ergibt eine 3-fach erhöhte Phytaseaktivität, die der Aktivität entspricht, wie sie üblicherweise durch Zusatz mikrobieller Phytase erreicht wird, um die Phosphoraufnahme zu verbessern. In Dänemark wird diese cisgene Gerste von 2012 bis 2016 in Feldversuchen getestet.

Alternativ kann die endogene Phytatkonzentration in einer Nutzpflanze erniedrigt werden, indem man durch Genome Editing das IPK1-Gen inaktiviert, das für die Phytatsynthese verantwortlich ist. Der entsprechende Genome-editierte Mais wird in den USA nicht als gentechnisch veränderter Organismus eingestuft.

Ein wesentlicher Teil des Phosphats ist im Boden in Phytat gebunden und so für Pflanzen nicht nutzbar. Um die Verfügbarkeit von Phosphat zum Beispiel für Rapspflanze zu erhöhen, wurde in den Wurzeln transgene Phytase exprimiert, die sezerniert wird. Neben der verbesserten Aufnahme von Phosphat aus Phytat aus dem Boden, wurde bei diesem transgenen Raps auch eine erhöhte Phytase-Aktivität in den Samen beobachtet, was zusätzlich zu einer verbesserten Phosphat-Freisetzung beim Verfüttern dieser Samen führt.

Da Phytat Eisen bindet und so dessen Aufnahme im Darm blockiert, kann eine Verringerung an Phytat durch Phytase den Eisenmangel bekämpfen. Entsprechend führt eine gleichzeitige Expression von Phytase und eisenbindendem Ferritin in transgenem Futter-Mais zu einer erhöhten Verfügbarkeit an Eisen und kann so einem Eisenmangel vorbeugen.

Da Reis, ein wichtiges Grundnahrungsmittel in vielen Ländern, nicht genügend Eisen enthält, wurden durch das Einführen von Genen, die den Eisenstoffwechsel beeinflussen, transgene Reissorten mit bis zu 7-fach erhöhtem Eisengehalt hergestellt. 2017 wurde noch keine dieser Reissorten kommerziell angebaut.

Proteinqualität und -gehalt

Da Getreide für die Ernährung von Mensch und Tier relativ wenig Lysin, eine essentielle Aminosäure, enthält, wird mit gentechnischen Methoden versucht, den Gehalt an Lysin zu erhöhen. In der transgenen Maissorte LY038 (Handelsname Mavera^TM) wird der Gehalt an freiem Lysin durch das Einbringen eines Gens aus einem Bakterium (Corynebacterium glutamicum) erhöht. Mavera^TM ist in den USA seit 2006 für den kommerziellen Anbau als Futtermittel zugelassen, hat sich aber auf dem Markt kaum durchgesetzt. In einem experimentellen Ansatz wurde ein pollenspezifisches Gen aus einer Wildkartoffel, das für ein Protein mit besonders hohem Lysingehalt codiert, in Mais eingebracht. In diesem transgenen Mais ist der Proteingehalt um 12 bis 39 % und der Lysingehalt um 16 bis 55 % erhöht.

Im Jahr 2000 gelang es indischen Forschern des Central Potato Research Institute, den Proteingehalt einer Kartoffel durch Transfer eines Gens aus Amarant um 60 % zu erhöhen. Die Eigenschaft wurde bereits in sieben Kartoffelsorten übertragen, welche dann über mehrere Jahre hinweg getestet wurden. Manche Sorten steigerten durch die genetische Modifikation ihren Proteingehalt auf das Doppelte und den Gehalt mehrerer essentieller Aminosäuren; der Ertrag lag zudem um 15 bis 25 % höher als bei den unveränderten Sorten.

Qualitätsverbesserung von Ölen

Anreicherung mit Vitaminen

Vitaminen sind für lebenswichtige Funktionen unbedingt notwendig, werden aber vom Organismus nicht produziert und müssen daher durch die Nahrung aufgenommen werden. Bei einseitiger Ernährung ist in vielen Pflanzen der Gehalt an Vitaminen nicht ausreichend, so dass ein Mangel an Vitaminen entsteht. Deshalb hat man in vielen Nutzpflanzen den Gehalt an Vitaminen mit gentechnischen Methoden erhöht.

Das bekannteste Beispiel ist die transgene Reissorte Golden Rice, in der durch Einführung von drei Genen aus der Karotinoidsynthese ein erhöhter Gehalt an β-Carotin, einer Vorstufe der Vitamin A, vorliegt. Die Möglichkeit, ein Grundnahrungsmittel durch Gentechnik so zu verändern, dass Vitamin-A-Mangel weltweit bekämpft werden könnte, hat im Jahr 2000 eine heftige Diskussion ausgelöst, die noch weiter anhält (Golden Rice). Mit entsprechenden gentechnischen Methoden wurde eine Erhöhung der β-Carotine auch bei Mais, Kartoffeln, Möhren, Raps, Tomaten und Kumquats erreicht.

Folsäure (Vitamin B9), die mit der Nahrung aufgenommen werden muss, ist in Grundnahrungsmitteln wie Reis in zu geringer Konzentration vorhanden. Folsäure-Mangel führt zu einer eingeschränkten Produktion roter Blutkörperchen (hyperchromen makrozytären Anämie) und kann während der Schwangerschaft zu einem Neuralrohrdefekt im Embryo führen. Da mit klassischen Züchtungsverfahren höchstens eine zweifacher Anstieg an Folsäure-Gehalt erreicht werden kann, wurden durch das Einbringen von Genen, die für die Folsäuresynthese wichtig sind, transgene Pflanzen hergestellt, die wesentlich mehr Folsäure enthalten. Bei Tomaten wurde eine 25-fache, bei Reis sogar eine 100-fache Steigerung erreicht.

Der Aktivitätsgehalt an Vitamin E konnte bei der Qualitätsverbesserung von Ölen in transgener Soja um den Faktor 5 gesteigert werden.

Im Jahr 2015 wurde weltweit keine transgene Pflanze mit erhöhtem Gehalt an Vitaminen zum kommerziellen Anbau zugelassen.

Kartoffeln, die sich nicht verfärben und weniger Acrylamid produzieren

Das Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten (USDA) hat im November 2014 die gentechnisch veränderte Innate Kartoffel des Agrarunternehmens J.R. Simplot Company für den kommerziellen Anbau zugelassen, und die Food and Drug Administration (FDA) hat diese Kartoffeln im März 2015 für den Verzehr freigegeben. Diese Innate Kartoffel weist bei Prellungen kaum Flecken auf und zeigt nach dem Schälen keine Verfärbungen, da die Polyphenoloxidase, die für diese Reaktionen verantwortlich ist, mit der Technik der RNA-Interferenz vermindert ist. Eine zweite Eigenschaft der Innate Kartoffel ist ein um 70 % niedrigerer Gehalt an Acrylamid, das beim Frittieren der Kartoffeln entsteht. Dies wurde durch RNA-Interferenz mit der Asparaginsynthetase in den Knollen erreicht, so dass weniger Asparagin vorhanden ist, das beim Erhitzen in Acrylamid umgewandelt werden kann (Maillard-Reaktion). Der verminderte Gehalt an Acrylamid ist von Vorteil, da Acrylamid erbgutverändernd und bei Ratten und Mäusen krebserregend ist. Da die Innate Kartoffel mit Intragenese hergestellt wurde, enthält sie nur DNA aus Kartoffeln, so dass ein Auskreuzen von Fremd-DNA mit anderen Kartoffeln ausgeschlossen ist.

Nicht-bräunende Äpfel

Das kanadische Biotech-Unternehmen „Okanagan Specialty Fruits Inc.“ hat gentechnisch veränderte Apfelbäume entwickelt, deren Früchte nach dem Aufschneiden nicht braun werden („Arctic Apples“). Dies beruht darauf, dass durch RNA-Interferenz die Polyphenoloxidasen gehemmt werden, die für die Bräunung nach Kontakt mit Luftsauerstoff verantwortlich sind. In den USA und Kanada wurden sie Anfang 2015 für den Anbau zugelassen. Im Jahr 2016 wurden 70.000 transgene Apfelbäume gepflanzt und für 2017 und 2018 sind 300.000 und 500.000 vorgesehen, so dass eine Ernte von bis zu 15.000 Tonnen erwartet wird.

Entfernung von Lignin

Lignin ist ein Hauptbestandteil verholzter Pflanzen und verklebt die Cellulose. Da Lignin für die Zellstoffproduktion und die Herstellung von Biokraftstoffen aus Holz stört und somit durch aufwendigen Verfahren entfernt werden muss, versucht man die Ligninmenge in entsprechenden Nutzpflanzen wie zum Beispiel Pappeln oder Zuckerrohr zu vermindern, indem man Enzyme der Lignin-Synthese zu hemmen versucht. Hierbei ist Genome Editing die Methode der Wahl, da sie eine gezielte Inaktivierung von Genen erlaubt. Die Schwierigkeit besteht darin, diejenigen Enzyme ausfindig zu machen, deren Ausschaltung das Wachstum der Nutzpflanze nicht zu stark beeinträchtigt. Bei der Pappel scheint das Ausschalten der 4-Cumarat-CoA-Ligase (4CL) mit der CRISPR/Cas-Methode ein gangbarer Weg zu sein, da es zu einer 23%igen Verminderung des Ligningehalts führt. Um den Ligningehalt in Zuckerrohr zu vermindern, wurden mit dem TALEN-Verfahren gleichzeitig 107 Gene einer Genfamilie inaktiviert, die für die Lignin-Synthese wichtig sind. Dieses Genom-editierte Zuckerrohr ist für die Herstellung von Bioethanol von Vorteil. Ueblicherweise bleibt nach der Zuckerextraktion aus Zuckerrohr ein faseriger Ueberrest, die Bagasse, zurück, die vorwiegend aus Cellulose und Lignin besteht. Dieser Rest kann nach biochemischem Abbau der Cellulose durch Vergärung zu Bioethanol (Cellulose-Ethanol) umgewandelt werden. Da Lignin bei diesem Prozess stört und aufwendig entfernt werden muss, ist das Genom-editierte Zuckerrohr, das bei gleichem Wachstum 20 % weniger Lignin enthält, von Interesse. Es erlaubt eine bis um 44 % erhöhte Effizienz der Verzuckerung.

Allergenentfernung

Ein signifikanter Teil der Bevölkerung reagiert allergisch auf bestimmte Lebensmittel. Die Allergene der Sojabohne sind insofern besonders problematisch, als die Verwendung von Sojaprodukten wegen des hohen Ernährungswerts der Sojaproteine in der Lebensmittelproduktion zunehmende Verbreitung gefunden hat. Dies führt dazu, dass es für Sojaallergiker immer schwieriger wird, sojafreie Lebensmittelprodukte zu bekommen. Auch bei Schweinen und Kälbern findet man Sojaallergien. Lebensmittelallergene sind fast immer natürlich vorkommende Proteine. Eines der allergenen Samenproteine der Sojabohne trägt die Bezeichnung Gly m Band 30 K. Es macht etwa ein Prozent des Gesamtproteins des Samens aus. Auf dieses Protein reagieren mehr als 65 Prozent der Sojaallergiker. Es ist möglich, das Gen dieses Proteins durch RNA-Interferenz stillzulegen und so transgene Sojalinien zu entwickeln, die dieses Allergen nicht mehr enthalten. Die Allergeneliminierung mittels RNA-Interferenz ist auch bei Äpfeln, Tomaten, Erdnüssen und Reis möglich. Die Expression des wichtigsten Proteinallergens des Weidelgrases (Lolium spec.), eines der verbreitetsten Weidegräser mit stark allergenem Pollen, kann ebenfalls mit RNA-Interferenz unterdrückt werden, ohne Vitalität oder Nutzwert der Pflanze zu beeinträchtigen. Es ist zu erwarten, dass RNA-Interferenz durch Genome Editing ersetzt wird, um ein allergenes Protein auszuschalten, so dass die veränderte Pflanze von einer natürlichen Mutation nicht unterscheidbar ist. Da in diesen Produkten keine Fremd-DNA vorkommt, ist die Akzeptanz bei den Konsumenten erhöht.

Im Unterschied zum Ausschalten eines Allergens ist bisher kein Fall bekannt geworden, in dem eine Biotechpflanze ein in ihrem konventionellen Vorläufer nicht vorhandenes Allergen neu gebildet hätte.

Nutzpflanzenentgiftung

Beim Abernten eines Baumwollfeldes fallen für jedes Kilogramm Fasern ca. 1,6 kg Samen an. Nach Tonnage gerechnet ist Baumwolle damit nach der Sojabohne die wichtigste Ölpflanze. Die Samen enthalten ca. 21 % Öl und 23 % relativ hochwertiges Protein, das aber wegen seines Gehalts an Gossypol und anderen Terpenoiden als Nahrungsmittel oder Futtermittel nur eingeschränkt verwertbar ist. Gossypol schädigt Herz und Leber. Theoretisch könnten 44 Megatonnen (Mt) Baumwollsaat, die weltweit jährlich geerntet werden und 9 Mt Protein enthalten, den Jahresproteinbedarf (50 g pro Tag) von 500 Millionen Menschen decken. Baumwollsamen wird zur Ölgewinnung gepresst; der Gossypol-haltige Presskuchen wird als giftig entsorgt. Dieser Presskuchen von Gossypol-freien Samen wäre einfach als Futtermittel oder Nahrungsmittel zu verwenden. Erste Versuche in den 1970er Jahren, Gossypol aus der gesamten Baumwollpflanze zu entfernen, hatten hohe Ertragseinbußen zur Folge, weil Gossypol ein wichtiger Fraßschutz ist. Mittels RNA-Interferenz wurde die Gossypolsynthese durch Stilllegung eines der ersten biochemischen Schritte des Gossylpolsynthesewegs spezifisch in den Samen unterbrochen, sodass Gossypol in den Baumwollsamen reduziert ist. Er liegt weit unter dem Grenzwert von 600 ppm (parts per million), den die Weltgesundheitsorganisation (WHO) bei Baumwollsaaten, die zur Verwendung in Lebensmitteln bestimmt sind, für unbedenklich hält. In den übrigen Pflanzenorganen ist Gossypol in ausreichenden Mengen vorhanden; sie ist also weiterhin gegen Pathogene geschützt.

Neben der Baumwolle gibt es mehrere andere Kulturpflanzen, deren Wert als Nahrungsmittel durch den Gehalt an giftigen Verbindungen stark gemindert wird. Die gentechnische Entgiftung dieser Kulturpflanzen würde nicht nur die Lebensmittelsicherheit verbessern, sondern auch die Versorgung der wachsenden Weltbevölkerung, ohne dass Erträge oder Anbauflächen vergrößert werden bräuchten.

Die Wurzelknollen von Cassava (Maniok) enthalten giftige cyanogene (Blausäure entwickelnde) Glycoside, hauptsächlich Linamarin. Durch Einbringen eines Transgens konnte der Stoffwechsel in der Wurzel so verändert werden, dass sie 80 % weniger Linamarin enthält als zuvor. Der Proteingehalt wurde zugleich um den Faktor 3 erhöht; dies verbessert den Nährwert des transgenen Manioks.

Die Samen der Saatplatterbse (Lathyrus sativus), einer tropisch/subtropischen Gemüsepflanze, enthalten ein natürliches Nervengift, die Oxalyldiaminopropionsäure. Der dauerhafte Genuss ihres Mehls verursacht bei der armen Bevölkerung vieler Länder Asiens und von Teilen Afrikas eine als Lathyrismus bekannte chronische Erkrankung des Nervensystems. Da Oxalyldiaminopropionsäure über Oxalate entsteht, hat man ein Gen, das für die Oxalate-Decarboxylase codiert, in die Saatplatterbse eingefügt. Diese transgene Erbse enthält über 70 % weniger Oxalate und damit auch Oxalyldiaminopropionsäure. Sie wächst wie die Ausgangspflanze; 2016 fehlten noch aussagekräftige Freilandversuche. Da die Oxalate-Decarboxylase aus einem Speisepilz, dem Gemeinen Samtfußrübling, stammt, ist beim Verzehr mit keiner direkten gesundheitlichen Gefährdung zu rechnen.

Pharmazeutisch und medizinisch wichtige Substanzen

Für pharmazeutische und medizinische Anwendungen kann die Produktion von Proteinen und anderen Substanzen in Pflanzen (s. Pharmapflanzen) gegenüber derjenigen in Tieren vorteilhaft sein, da die Produktion relativ billig und die Gefahr einer Kontaminierung mit Krankheitserregern weitaus geringer ist. Im Gegensatz zu einer Produktion in Bakterien sind Modifikationen der Proteine wie zum Beispiel Glykosylierungen in Pflanzen möglich, obwohl sie unter Umständen nicht den tierischen Modifikationen entsprechen. Die Produktion erfolgt teilweise auch in Pflanzenzellkulturen. Als Beispiel gehört hierzu das menschliche Enzym Glucocerebrosidase, das in Kulturen von Möhrenzellen produziert wird, und als Medikament (Taliglucerase alfa) für die Behandlung von Morbus Gaucher eingesetzt wird. Mittlerweile produzieren mehr als zehn Firmen in transgenen Pflanzen kommerziell rekombinante Proteine, die für zellbiologische Forschungsarbeiten verwendet oder als Pharmazeutika in klinischen Studien getestet werden.

Anfangserfolge gibt es auch bei der Züchtung transgener Mais- und anderer Kulturpflanzen, welche Antigene produzieren, mit denen bei oraler Anwendung eine aktive, die Bildung körpereigener Antikörper auslösende, Schutzimpfung gegen gefährliche Infektionskrankheiten möglich ist. So wurde eine transgene Maispflanze hergestellt, die ein Antigen gegen TGEV (englisch Transmissible gastroenteritis coronavirus) produziert. Nach Verfütterung dieses transgenen Maises an Schweine sind die Tiere gegen das Virus immun, so dass keine Durchfallerkrankung auftritt. Ob solche essbare Impfstoffe, die in transgenen Pflanzen produziert werden, auch für den Menschen entwickelt werden können, ist zurzeit offen.

Eine vielversprechende Anwendung ist auch die Herstellung monoklonaler Antikörper in transgenen Pflanzen. Der so hergestellte Antikörper, der auch als Plantibody bezeichnet wird, kann für vielfältige immunchemische Nachweise oder als infektionshemmender (neutralisierender) Antikörper eingesetzt werden. Ein im Tabak gebildeter Antikörper gegen ein Oberflächenantigen von Streptococcus mutans, dem Hauptverursacher der Zahnkaries, hat sich bei lokaler Anwendung als wirksam erwiesen und kann die Rückbesiedelung der Zahnoberfläche durch die Bakterien wirksam verhindern. Im Jahr 2011 wurde in einer klinischen Studie (Phase I) die Verträglichkeit eines HIV-neutralisierenden Antikörpers, der in Tabakpflanzen hergestellt wurde, bei der Applikation in die Vagina nachgewiesen. Interessant ist auch ZMapp, eine Mischung von drei neutralisierenden Antikörpern gegen das Ebolavirus, die in Tabakpflanzen produziert und während der Ebolafieber-Epidemie 2014 eingesetzt wurden.

Psychoaktivität

Im jahr 2021 erreichten die ersten CRISPR-editierten Lebensmittel den öffentlichen Handel: in Tomaten, die in Japan angeboten werden, wurde der GABA-Gehalt auf das ca. fünffache erhöht. Der höhere GABA-Gehalt könnte möglicherweise leicht beruhigend und stressreduzierend wirken.

EU

Die in der EU maßgeblichen Anforderungen für eine Genehmigung sind die Freisetzungsrichtlinie (Zulassung zum Anbau) und die Verordnung (EG) Nr. 1829/2003 (Zulassung als Lebens- und Futtermittel). Zur Zulassung wird zunächst ein Antrag bei national zuständigen Behörden eingereicht, der unter anderem Angaben zu durchgeführten Studien enthalten muss, die zeigen, dass keine nachteiligen Auswirkungen auf Mensch, Tier und Umwelt zu erwarten sind, und eine Analyse, dass das Gv-Lebensmittel sich nicht wesentlich von konventionellen Vergleichsprodukten unterscheidet. Um mögliche Umweltwirkungen des GVP-Anbaus erkennen zu können (nach 2001/18/EG), muss zu jedem Antrag ein zugeschnittener Monitoringplan erstellt werden. Hierbei muss das Monitoring standardisiert durchgeführt werden, damit Reproduzierbarkeit und Datenvergleichbarkeit sichergestellt sind. Diese standardisierten Verfahren wurden in einer eigenen VDI-Richtlinienreihe zum GVP-Monitoring veröffentlicht, gefördert durch das Bundesamt für Naturschutz (BfN) mit Mitteln des Bundesumweltministeriums. Die auf 13 Richtlinien-Blätter aufgeteilten Methodenbeschreibungen reichen vom Pollenmonitoring über Nachweisverfahren für gentechnisch veränderte Nukleinsäuren und insektizide Bt-Proteine bis zur standardisierten Erfassung wichtiger Indikatorarten wie Amphibien, Wildbienen und Schmetterlinge. Der Antrag wird nach Prüfung durch die nationale Behörde an die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) weitergeleitet. Die EFSA prüft den Antrag, ergänzt ihn um Vorschläge zur Kennzeichnung, zum Monitoring und Nachweisverfahren und gibt innerhalb von sechs Monaten eine Stellungnahme auf Basis des Gutachtens eines unabhängigen Expertengremiums (GMO Panel) ab. Danach wird der Antrag an die EU-Kommission weitergeleitet. Die Kommission legt den Antrag dem Ständigen Ausschuss für die Lebensmittelkette vor, in dem alle Mitgliedsstaaten vertreten sind. Mit qualifizierter Mehrheit kann der Ausschuss eine Stellungnahme zum Antrag abgeben. Erfolgt die Stellungnahme nicht oder weicht sie vom Antrag ab, leitet die Kommission ihren Entscheidungsvorschlag an den Ministerrat weiter und informiert das EU-Parlament. Der Ministerrat hat dann 90 Tage Zeit, über den Beschlussvorschlag der Kommission mit qualifizierter Mehrheit zu entscheiden. Lehnt der Rat den Vorschlag der Kommission ab, arbeitet die Kommission einen neuen Vorschlag aus. Andernfalls setzt die Kommission den von ihr vorgeschlagenen Rechtsakt in Kraft.

2003 wurden die Leitlinien für die Koexistenz gentechnisch veränderter, konventioneller und ökologischer Kulturen (Richtlinie 2003/556/EG vom 23. Juli 2003) formuliert. Dabei wurde seitens der EU, die es bis in die 2000er abgelehnt hatte, EU-weite Regelungen und klare Haftungsbestimmungen zu Herstellung und Inverkehrbringen von Produkten aus oder durch GVO zu erarbeiten, weil sie keine pauschalen Einschränkungen einer wirtschaftlichen Maßnahme erlaubt, der Begriff der Koexistenz geschaffen, der in der Kernaussage bedeutet, „dass die Landwirte unter Einhaltung der Etikettierungs- und Reinheitsvorschriften eine echte Wahl zwischen konventionellen, ökologischen oder GV-Produktionssystemen haben“ sollen. 2008 wurde das Europäische Büro für Koexistenz (am Institute for Prospective Studies des JRC, kurz IPTS-JRC, in Sevilla) eingerichtet, das die Wirksamkeit technischer Koexistenzmaßnahmen weiter verbessern soll.

Um einen bewussten Einsatz der Gentechnik von einer zufälligen, technisch nicht mehr beeinflussbaren Beimischung rechtlich abzugrenzen, werden Schwellenwerte eingeführt. In der EU beträgt dieser Wert für Futter- und Lebensmittel 0,9 %, auch für Bio-Lebensmittel. Dieser Wert gilt allerdings nur dann, wenn der betreffende Hersteller nachweisen kann, dass es sich bei den Beimischungen um zufällige GVO-Einträge handelt. Bei Überschreitung besteht eine Kennzeichnungspflicht. Zusatzstoffe sind hiervon grundsätzlich ausgenommen, ebenso die Erzeugnisse konventioneller Nutztiere, die mit Gv-Futtermitteln gefüttert wurden. In Deutschland gibt es die freiwillige Kennzeichnung Ohne Gentechnik, die Vermischungen bis zum EU-Schwellenwert sowie die Fütterung mit Gv-Futterpflanzen bis zu einem bestimmten Zeitpunkt vor der Schlachtung/Eiablage toleriert.

Für Saatgut existiert ein Vorschlag der EU-Kommission. Der Wert soll so bemessen sein, dass die Ernteprodukte mit Sicherheit unter der Kennzeichnungspflicht liegen. Für Raps sollen 0,3 % nicht überschritten werden, für Zuckerrüben, Mais und Kartoffeln 0,5 %. Von Kritikern wird ein Wert von 0,1 % gefordert, ab der eine quantitative Bestimmung technisch möglich ist. Für in der EU nicht zugelassene Gv-Pflanzen gilt eine Nulltoleranz, auch wenn sie in anderen Ländern erlaubt sind oder wenn es sich um eine Kreuzung zugelassener Sorten handelt. Die Europäische Kommission und einige Mitgliedsstaaten sprachen sich in der Vergangenheit für eine Anhebung der Toleranzschwelle auf 0,1 % aus; diese Vorschläge waren jedoch nicht mehrheitsfähig. Behörden reagieren auf die geringfügige Beimischung von GVO-Saatgut in konventionellen Chargen uneinheitlich.

Die Auflagen der EU gelten weltweit als die höchsten. Zusätzlich zu den Auflagen der EU können die Mitgliedsstaaten weitere Auflagen bestimmen. Beispielsweise variieren die Abstandsregelungen für Gv-Felder zu Anbaustandorten konventioneller oder biologischer Produkte zwischen den EU-Ländern. In Spanien, dem EU-Staat mit der größten Gv-Anbaufläche, ist für Mais ein Abstand zu konventionellen Feldern von 50 m vorgeschrieben. In Deutschland gilt ein Mindestabstand von 150 m zwischen Gv- und konventionellen Maisfeldern und 300 m zwischen Gv- und ökologischen Maisfeldern. In Österreich sind Landwirte verpflichtet, für jedes Feld und jede Pflanzenart eine behördliche Genehmigung einzuholen, wenn transgenes Saatgut verwendet werden soll. Spezielle Trainingskurse sind zu absolvieren. Die Haftungsregeln gelten als streng für den Anbauer gentechnisch veränderter Organismen. Der Europäische Gerichtshof erklärte den 2003 erfolgten Versuch Oberösterreichs sowie in der Folge sieben weiterer österreichischer Bundesländer, sich als Gentechnikfreie Zonen nach der Charta von Florenz zu etablieren, als Verstoß gegen die Wahlfreiheit von Landwirten und Verbrauchern.

Die Empfehlung 2010/C 200/01, die die alte 2003/556/EG aufhebt, schlug hingegen vor, dass Mitgliedsstaaten in Zukunft Verbote auch aus nichtwissenschaftlichen Gründen verfügen dürfen. Es wurden verschiedene Bedenken gegen sie geäußert, wie mögliche Verstöße gegen die Welthandels- und EU-Binnenmarktverträge. Laut einem im November 2010 vorgelegten Gutachten des juristischen Dienstes des Europäischen Rats verstoßen die Pläne der EU-Kommission gegen die Welthandelsverträge und die Verträge des Europäischen Binnenmarkts. Als problematisch gelten daneben mögliche Begründungen, die ein Land laut dem Kommissionsvorschlag für ein nationales Anbauverbot nutzen könnte. Wissenschaftliche Zweifel an der Sicherheit von Gv-Pflanzen waren in dem Vorschlag nicht vorgesehen, sie sollen weiter in einem für alle EU-Länder bindenden einheitlichen Zulassungsverfahren beantwortet werden. Im Dezember 2014, nach mehreren gescheiterten Anläufen und zuletzt monatelangen Verhandlungen, einigten sich Kommission, Rat und Parlament. Dem im April 2015 inkraftgetretenen Beschluss zufolge ist es Mitgliedsstaaten erlaubt, den Anbau einzelner, in der EU zugelassener gv-Pflanzen auf ihrem Gebiet zu untersagen. Die erforderlichen Gründe können sozioökonomischer oder politischer Natur sein, aber nicht den Ergebnissen der weiterhin geltenden EU-weiten Zulassungsverfahren hinsichtlich Gesundheits- und Umweltrisiken widersprechen.

Andere Länder

In den USA sind für die Regulation von Gv-Pflanzen das USDA, die EPA und die FDA verantwortlich. Die Gesetzgebung ist produktbezogen (product based), Kennzeichnungen sind freiwillig, und die Beimischungsgrenze beträgt 5 %. Im Juli 2016 wurde ein Gesetz verabschiedet, laut dem das Landwirtschaftsministerium innerhalb von zwei Jahren verpflichtende Kennzeichnungsregeln für gv-Lebensmittel festlegen muss. Das Gesetz verbietet außerdem separate gv-Kennzeichnungsregeln auf US-Bundesstaatsebene.

In der Schweiz wurden bestimmte gentechnisch veränderte Pflanzen als Futter- und Lebensmittel zugelassen. Deren Anbau hingegen wurde durch ein Moratorium verboten.

In Kanada, Taiwan, Bangladesch, auf den Philippinen sowie in Argentinien und Südafrika ist die Gesetzgebung ebenfalls produktbezogen (product based). Im Vereinigten Königreich, in Australien, Neuseeland, China, Japan, Indien, Brasilien, Mexiko, Burkina Faso, Ägypten, Kenia, Sambia und Nigeria ist die Gesetzgebung prozessbezogen (process based). Kennzeichnung ist freiwillig in Kanada, auf den Philippinen, in Argentinien und Südafrika; verpflichtend im Vereinigten Königreich, in Australien, Neuseeland, China, Japan, Taiwan, Chile, Brasilien und Mexiko. Die Beimischungsschwelle liegt bei 5 % in Kanada, Japan, Taiwan und auf den Philippinen. In anderen Ländern, für die Informationen vorliegen, liegt sie bei 1 %.

Viele Entwicklungsländer haben noch keine umfassenden gesetzlichen Grundlagen für die Zulassung von und den Verkehr mit transgenen Pflanzen geschaffen.

Internationale Abkommen

Die nationale Gesetzgebung bewegt sich innerhalb von Spielräumen, die durch internationale Abkommen abgesteckt sind, welche eine Harmonisierung vorantreiben sollen:

• Die WTO zielt auf einen Abbau von Handelsbarrieren. Das Abkommen über sanitäre und phytosanitäre Maßnahmen (SPS) setzt Richtlinien bezüglich Lebensmittelsicherheit und Pflanzengesundheit. Das Übereinkommen über technische Handelshemmnisse (TBT) soll den Abbau von unnötigen Vorschriften zu Zulassungen, Tests und Standards vorantreiben, die den Handel behindern.
• Der Internationale Vertrag über pflanzengenetische Ressourcen für Ernährung und Landwirtschaft der FAO soll Nutzung und Austausch von pflanzengenetischen Ressourcen regeln.
• Der Codex Alimentarius der FAO bietet Empfehlungen und Richtlinien bezüglich der Lebensmittelsicherheit. Schlichtungsverfahren (Adjudication) der WTO greifen auf den Codex zurück.
• Das Cartagena-Protokoll regelt den internationalen Verkehr von GVO, wenn dieser mögliche Auswirkungen auf die Biodiversität hat.
• Die OECD ist bestrebt, internationale Regulationen und Standards zu harmonisieren.

Unterschied zwischen USA und EU: Gründe

In den USA dauert der Zulassungsprozess eines transgenen Events durchschnittlich 15 Monate, in der EU 40. Für die Unterschiede zwischen den USA und der EU bei der Regulierung der Grünen Gentechnik gibt es unterschiedliche wissenschaftliche Erklärungsansätze, die seit Jahren diskutiert werden. Einige gehen davon aus, dass die Konsumenten in der EU der Gentechnik gegenüber negativer eingestellt wären als US-Konsumenten, dass Lebensmittelskandale (z. B. BSE oder Dioxin) in den 1990er Jahren stärkere Regulierung zur Folge hatten oder dass das Vertrauen der Konsumenten in die Regulierungsbehörden in der EU niedriger ist. Andere Forscher argumentieren, dass die Regulierung in den USA deswegen weniger strikt ist, weil die dortigen Landwirte aus der Grünen Gentechnik einen größeren Nutzen ziehen könnten als EU-Landwirte. Ein weiterer Erklärungsansatz lautet, der Unterschied sei durch die relative Stärke europäischer Unternehmen auf dem traditionellen Pflanzenschutzmarkt begründet, zu dem die transgenen Pflanzen der ersten Generation in Konkurrenz stehen. Eine weitere Erklärung zur restriktiven Haltung der EU sehen Tait und Barker (2011) in einer erheblichen Einflussnahme von Nichtregierungsorganisationen und Branchenvertretern der ökologischen Landwirtschaft, welche die Grüne Gentechnik ablehnen. Die Möglichkeit dieser Einflussnahme sei in den 1980er Jahren geschaffen worden, als Europa sich von einer Top-down-Regierung auf eine Bottom-up-Governance hinbewegte, in welcher der Staat nicht mehr primär der alleinige Macher von Politik ist, sondern die Interaktionen zwischen gesellschaftlichen Gruppen fördert. Mitte der 1980er Jahre wurde das in Deutschland geltende Vorsorgeprinzip zur Regulierung neuer Technologien in Europa übernommen. Jeder dieser Erklärungsversuche weist jedoch Schwächen auf; es besteht kein wissenschaftlicher Konsens über die Ursachen für die Unterschiede.

Zulassung

Vor der Zulassung neuer transgener Sorten müssen oft jahrelange Versuchsreihen durchgeführt werden. Es wird geschätzt, dass die Kosten für die Zulassung einer transgenen Maissorte in einem Land zwischen 6 und 15 Millionen US$ betragen. Diese Summen werden vom Antragsteller bezahlt. Die hohen Kosten reduzieren die Innovationsraten und behindern insbesondere die Verbreitung transgener Pflanzen in kleineren Ländern mit schwächerer Nachfrage. Die hohen Kosten tragen auch zu einer Konzentration der Saatgutindustrie bei, da kleinere Firmen und öffentliche Forschungseinrichtungen sich die hohen Summen oft nicht leisten können.

Zusätzlich entstehen Kosten, die sich durch den entgangenen Nutzen einer möglicherweise sicheren, aber noch nicht zugelassenen Sorte ergeben (Fehler 2. Art). Es wird geschätzt, dass ein zweijähriger Verzug der Zulassung einer Bt-Baumwollsorte in Indien Verluste für die Landwirte von mehr als 100 Millionen US$ bedeutet. Ein Jahr Verzug bei der Zulassung einer schädlingsresistenten Kuhbohne in Nigeria kosteten das Land in einer Modellrechnung 33–46 Million US-Dollar und zwischen 100 und 3000 Menschenleben.

Laut einem der Entwickler des Goldenen Reises, Ingo Potrykus, ist die mehr als zehnjährige Verzögerung der Zulassung seiner Erfindung für den Verlust von Millionen Menschenleben verantwortlich. Die von ihm als „extrem“ bezeichnete Auslegung des Vorsorgeprinzips anstelle einer auf wissenschaftlichen Nachweisen basierenden Regulierung empfindet er als „Verbrechen gegen die Menschheit“. Wissenschaftliche Studien veranschlagen die möglichen Positiveffekte Goldenen Reises deutlich geringer. So geht etwa Matin Qaim von lediglich 40.000 Menschenleben aus, die weltweit pro Jahr mit Goldenem Reis gerettet werden könnten.

Verbraucher- und Umweltschutzorganisationen fordern dagegen strengere Zulassungskriterien, da ungeklärte Gesundheits- und Umweltrisiken bestünden.

Kennzeichnungspflicht

Da in den USA und anderen Ländern transgene Lebensmittel als gesundheitlich unbedenklich eingestuft sind, wenn sie zugelassen werden, wird argumentiert, dass eine Kennzeichnungspflicht unsinnig sei. Wenn Konsumenten für gentechnikfreie Nahrungsmittel mehr bezahlen wollen, würden die Lebensmittelhersteller freiwillig kennzeichnen. In der EU besteht hingegen eine Kennzeichnungspflicht, die erstens deutlich teurer ist und zweitens suggeriere, dass transgene Lebensmittel ein gesundheitliches Risiko bergen. Diese Pflicht wird begründet mit dem Right-to-know-Prinzip, welches im Gegensatz zum Need-to-know-Prinzip zur Rechtfertigung der Vermittlungspflicht praktisch jeder Art von Information verwendet werden kann und daher kritisiert wird.

Verbraucher- und Umweltschutzorganisationen hingegen befürworten eine Kennzeichnungspflicht, da ungeklärte Gesundheitsrisiken bestünden und der Verbraucher daher ein Informationsrecht habe. Weiterhin besteht eine Nachfrage bei Verbrauchern nach Nahrungsmitteln, die als gentechnikfrei gekennzeichnet sind. Dies Verbraucheranliegen wird vom Verband für Lebensmittel ohne Gentechnik unterstützt (VLOG).

Koexistenz

Die EU-Richtlinien zur Koexistenz (2003/556/EC) sehen vor, dass Abstandsregeln den wissenschaftlichen Kenntnisstand bezüglich der Beimischungswahrscheinlichkeit widerspiegeln sollen. Einige Wissenschaftler kritisieren, dass sich viele EU-Mitgliedsstaaten darüber hinwegsetzen und dass die Mindestabstände willkürlich, exzessiv und politisch motiviert seien. So gilt in Luxemburg ein Mindestabstand von 600 m für Mais, während er in den Niederlanden bei 25 m liegt. In Spanien sind 50 m vorgeschrieben, in Portugal 200 m. In Lettland ist für Raps ein Abstand von 4 km (bzw. 6 km zu ökologischen Feldern) vorgeschrieben. Dies würde erhebliche Kosten für Landwirte darstellen, die transgenes Saatgut verwenden wollen, und ihre Wahlfreiheit unnötig einschränken. Eine Metaanalyse von Auskreuzungsstudien bei Mais kam zu dem Schluss, dass ein Abstand von 50 m ausreichen würde, um eine Auskreuzung unter 0,5 % sicherzustellen.

Probleme im Agrarhandel

Die teils schnelle Einführung der Grünen Gentechnik in anderen Ländern der Welt und die Zulassungspraxis in Europa, die auf dem Vorsorgeprinzip beruht, soll verschiedentlich geäußerter Meinung zufolge zu immer größeren Problemen im Agrarhandel führen. Die USA, Kanada und Argentinien hatten 2003 die EU vor der WTO verklagt und bekamen 2005 in den meisten Punkten Recht. Seither wird über eine Regelung verhandelt. Nachdem die EU im März 2009 die Einfuhr von gentechnisch verändertem T45-Raps als Lebens- und Futtermittel erlaubt hatte, legten im Juli 2009 Kanada und die EU ihren Streit nieder und vereinbarten, sich zweimal jährlich zu weiteren Konsultationen zu treffen.

Ein Gutachten der Gemeinsamen Forschungsstelle der EU-Kommission befürchtet, dass die Preise für Agrarprodukte ohne Beimischungen der zahlreichen Gv-Pflanzen, die in anderen Ländern angebaut werden, deutlich steigen werden. Bis 2015 wird ein Anstieg der kommerziell genutzten Gv-Merkmale von 30 auf 120 im Jahr 2009 erwartet. Eine Arbeitsgemeinschaft Innovativer Landwirte sieht sich gegenüber der Konkurrenz aus anderen Ländern zunehmend benachteiligt.

Der europäischen Tierhaltung und Futtermittelbranche entstünde laut Deutscher Verband Tiernahrung e. V. ein Schaden von 3,5 bis 5 Mrd. €, da immer wieder Lieferungen mit Spuren von GVO zurückgewiesen werden müssten. Im außereuropäischen Ausland könnten dieselben Futtermittel verwendet werden und damit erzeugte tierische Lebensmittel hätten im Prinzip ungehindert Marktzutritt in Europa.

Wissenschaftlicher Forschungsstand

2010 veröffentlichte die Europäische Kommission ein Kompendium, in dem sie die Ergebnisse EU-finanzierter Studien durch über 400 unabhängige Arbeitsgruppen aus dem Zeitraum 2001–2010 zusammentrug, wonach es bisher keine wissenschaftlichen Hinweise dafür gebe, dass gentechnisch veränderte Pflanzen mit höheren Risiken für die Umwelt verbunden seien als konventionelle. Ein 2007 veröffentlichtes Review wissenschaftlicher Literatur und Studien internationaler Organisationen aus 10 Jahren kam zu dem Schluss, dass bisher keine wissenschaftlichen Beweise für Umweltschäden durch die bisher kommerzialisierten transgenen Pflanzen existierten. Andere Untersuchungen widersprechen dem. So bezeichnen Hilbeck u. a. in ihrem Paper „No scientific consensus on GMO safety“ den angeblichen wissenschaftlichen Konsens als „künstliches Konstrukt, welches fälschlich durch diverse Foren verbreitet wurde“. Vor der Zulassung einer neuen transgenen Sorte zum Anbau sind umfangreiche Sicherheitsstudien erforderlich, die in der Regel mehrere Jahre dauern. Eine neue Sorte darf nur dann zugelassen werden, wenn eine Unbedenklichkeit für die Umwelt bestätigt wurde. Nach dem Beginn des kommerziellen Anbaus einer neuen Sorte ist in der EU zudem ein anbaubegleitendes Monitoring vorgesehen.

Die deutsche Bundesregierung förderte seit 1987 über 140 Projekte zur Sicherheitsbewertung von gv-Pflanzen (insbesondere Mais, Kartoffeln, Getreide, Raps), an der über 60 Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen beteiligt waren. Neben Laborexperimenten wurden auch zahlreiche Freilandversuche durchgeführt. Das BMBF veröffentlichte nach 25 Förderjahren eine Bilanz. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen für den Anbau gv-Pflanzen im Vergleich zu konventionell gezüchteten Pflanzen kein höheres Risiko für Umweltbeeinträchtigungen.

Kontroversen

Wissenschaftlicher Konsens

Es existiert ein weitgehender wissenschaftlicher Konsens darüber, dass die Anwendungen der Grünen Gentechnik nicht mit höheren Risiken verbunden sind als konventionelle Verfahren der Pflanzenzüchtung. Dem New Scientist zufolge wird diese Position von allen größeren wissenschaftlichen Einrichtungen und Akademien weltweit vertreten. Dieser Konsens werde lediglich von Anti-GVO-Lobbygruppen bestritten, die von einem alternativen Konsens reden, sowie von einer kleinen Gruppe von Wissenschaftlern, die sich jenseits des wissenschaftlichen Mainstreams bewegen.

Ein 2001 veröffentlichtes Review der Europäischen Kommission von 81 Studien aus 15 Jahren fand keine Hinweise auf Gesundheitsrisiken durch transgene Pflanzen. 2010 veröffentlichte die Europäische Kommission erneut ein Kompendium, in dem sie die Ergebnisse EU-finanzierter Studien durch über 400 unabhängige Arbeitsgruppen aus dem Zeitraum 2001–2010 zusammentrug, wonach es keine wissenschaftlichen Hinweise dafür gebe, dass gentechnisch veränderte Pflanzen mit höheren Risiken für die menschliche Gesundheit verbunden seien als konventionelle. Die American Association for the Advancement of Science, die American Medical Association, das National Institute of Medicine, der National Research Council und die National Academy of Sciences vertreten ebenfalls diese Auffassung. Die FAO, WHO, OECD sowie deutsche, französische und britische Wissenschaftsakademien und die US-amerikanische FDA kamen zum selben Ergebnis. Zukünftige Gesundheitsschäden vollständig auszuschließen sei wissenschaftlich unmöglich. Kritiker fordern häufig einen „Beweis“ der Sicherheit. Dies ist laut Befürwortern jedoch unverhältnismäßig, nach einem derart strengen Standard dürfte keine Technologie zugelassen werden, weder neue noch existierende.

Eine 2014 erschienene Übersichtsarbeit fasst die wissenschaftliche Literatur bezüglich der Auswirkungen von gv-Futtermitteln auf die Leistung und Gesundheit von Nutztieren zusammen (Eenennaam & Young, 2014). Danach kommen zahlreiche experimentelle Studien zu dem konsistenten Ergebnis, dass kein Unterschied zwischen gv- und konventionellen Futtermitteln hinsichtlich dieser Auswirkungen auf Nutztiere besteht. Des Weiteren habe keine Studie signifikante Auswirkungen von gv-Futtermitteln auf das Nährstoffprofil der tierischen Endprodukte gefunden. Auch ließen sich gv-Komponenten in Milch, Fleisch und Eiern nicht nachweisen oder zuverlässig quantifizieren.

Bis 2007 gab es weltweit über 270 Studien zur Sicherheit von GVO. Für die Überwachung zuständige Behörden belegen mit umfangreichen Untersuchungen die Umweltsicherheit, und Politiker wie die ehemalige Bundesforschungsministerin Schavan oder Forscher wie die Nobelpreisträgerin Christiane Nüsslein-Volhard vertreten die Ansicht, dass es nach 20 Jahren Forschung keine wissenschaftlichen Hinweise für eine Gefährdung durch die Gentechnik gäbe. Dies wurde auch in einer Anfang 2014 veröffentlichen Meta-Studie bestätigt. Diese hat 1783 Publikationen bezüglich der Sicherheitsforschung an gentechnisch veränderten Pflanzen im Zeitraum von 2002 bis 2012 ausgewertet und dabei keine Hinweise auf ernstzunehmende Risiken gefunden.

Kontroversen

Einige Wissenschaftler und Nichtregierungsorganisationen befürchten, dass transgene Pflanzen Gesundheitsrisiken bergen, wie zum Beispiel verminderten Nährstoff- oder erhöhten Toxingehalt. Transgene Pflanzen könnten bisher unbekannte Allergene produzieren oder den Gehalt von bekannten Allergenen verändern. Auch könnte der Einsatz von Antibiotika-Resistenzgenen als Marker Antibiotikaresistenzen bei pathogenen Bakterien nach sich ziehen.

Während der Erforschung möglicher Transgene für die Kartoffelzüchtung Ende der 1990er Jahre führte der britische Forscher Árpád Pusztai Fütterungsversuche durch. Es sollte getestet werden, ob transgene Kartoffeln, die Schneeglöckchen-Lektin bilden, ein mögliches Gesundheitsrisiko darstellten. Schneeglöckchen-Lektin ist ein gegen Schadinsekten wirksames Protein, das für den Menschen als unbedenklich angesehen wird. Pusztai erklärte, dass die mit den transgenen Kartoffeln gefütterten Ratten weniger gesund seien als die übrigen Versuchstiere. Dies löste eine Kontroverse unter Wissenschaftlern aus. Dabei wurde die statistische Signifikanz der Ergebnisse infrage gestellt, auf mögliche Fehler im Versuch hingewiesen und die Erklärung der Ergebnisse in anderen Faktoren als dem Gentransfer vermutet. Pusztai blieb in der Folge bei seiner Interpretation, dass der Gentransfer zur Produktion neuer Toxine geführt hätte.

Prinzipiell können mithilfe der Gentechnik Allergene in andere Organismen übertragen werden. Dadurch können bislang ungefährliche Lebensmittel Allergien auslösen, ohne dass die Ursache für den Verbraucher erkennbar wäre. In der Entwicklungsphase einer transgenen Sojabohne mit erhöhtem Methioningehalt stellte der Hersteller Pioneer Hi-Bred im Jahr 1996 beispielsweise fest, dass es sich bei dem aus der Paranuss eingebrachten Gen um das bis dato nicht identifizierte Hauptallergen der Paranuss handelte. Die Produktentwicklung wurde daraufhin abgebrochen. Neue gv-Pflanzen werden daher in einem von der WHO entwickelten Verfahren auf ihr Allergiepotenzial geprüft. Bisher ist kein Fall einer Einbringung eines Allergens in zugelassene transgene Pflanzen bekannt geworden. Bei herkömmlichen Züchtungen, bei denen durch Mutationen ungeplante Veränderungen bereits vorhandener Gene hervorgerufen werden oder durch Kreuzungen bereits im Genpool einer Art vorhandene Gene rekombiniert werden, sind keine derartigen Prüfungen vorgeschrieben. Daher schätzt die Union der deutschen Akademien der Wissenschaften das Allergenitäts-Risiko bei gv-Pflanzen deutlich geringer ein als bei Produkten einer konventionellen Züchtung. Insgesamt erscheint es nach dieser Studie „äußerst unwahrscheinlich, dass beim Verzehr der in der Europäischen Union zugelassenen GVO-Nahrungsmittel ein höheres Gesundheitsrisiko besteht als beim Verzehr herkömmlicher Nahrungsmittel.“

Laut einigen Wissenschaftlern sei es extrem unwahrscheinlich, dass sich die in der Grünen Gentechnik als Marker verwendeten Antibiotika-Resistenzgene auf Krankheitserreger des Menschen übertragen könnten, da ein entsprechendes Resistenzgen erstens den Verdauungstrakt unzerstört passieren müsse, zweitens in Kontakt mit einem passenden krankheitserregenden Bakterium kommen müsse, und drittens sich mit dem Bakterienchromosom rekombinieren müsse, und zwar an einer ganz bestimmten Stelle und auf eine ganz bestimmte Weise. Jeder einzelne dieser Schritte sei für sich genommen schon sehr unwahrscheinlich, die Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens aller Schritte extrem gering. Andere Wissenschaftler beurteilen eine Übertragung dieser Resistenzen auf Bakterien, die Krankheiten bei Pflanzen und Tieren auslösen können, als selten, aber im Bereich des Möglichen. Zum Beispiel könnte eine solche Übertragung im Darm von Bienen, die den Pollen einer transgenen Pflanze fressen, stattfinden. Um dieses Risiko auszuschalten, geben Zimmermann u. a. an, dass keine Antibiotika-Resistenzgene mehr eingesetzt würden. Die Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen gibt an, dass in gentechnisch veränderten Nutzpflanzen trotz risikoärmeren Verfahren noch Gene mit Antibiotikaresistenz eingebaut werden würden.

Ähnlich gering sei das Risiko des Einsatzes von Promotoren. Promotoren müssen verwendet werden, um ein Gen zu aktivieren. So wird ein Promotor eines Blumenkohlvirus verwendet, um das Bt-Gen zu aktivieren. Dieser Promotor funktioniert jedoch nur in Pflanzen, Hefe und Bakterien und wird in menschlichen Zellen nicht aktiv. Da Menschen seit Jahrtausenden Viren und Bakterien sowie Blumenkohl zu sich nehmen, ohne dass deren Promotoren einen negativen Einfluss gehabt hätten, seien die Bedenken fehl am Platz. Um dieses Risiko auszuschalten, würden ab der zweiten Generation nur noch artenspezifische Promotoren verwendet.

Wissenschaftler erklären zudem, die Gentechnik sei nicht so künstlich oder unpräzise wie oft angenommen. Es würden Verfahren genutzt, die auch in der Natur vorkommen, und diese würden ständig verbessert. Auch die Eigenschaften der Zielgene seien sehr genau bekannt, und die resultierenden Pflanzen würden strenger überwacht als die konventionell erzeugten. Sorten, die nicht die gewünschten oder gar negative Eigenschaften besitzen, würden nicht weiterentwickelt.