VDI 4330 Blatt 1-2006 Monitoring the ecological effects of genetically modified organisms - Genetically modified plants - Basic principles and strategies.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREBeobachtung kologischer Wirkungen gentechnisch vernderter OrganismenGentechnisch vernderte PflanzenGrundlagen und StrategienMonitoring the ecological effects of genetically modified organismsGenetically modified plants Basic principles and strategies VDI 4330Blatt 1 / Part

2、1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishKompetenzfeld BiotechnologieFachbeirat Monitoring der Wirkungen gentechnisch vernderter Organismen Ausschuss Grundlagen und StrategienVDI-Handbuch Biotechnologie, Band 1: GVO-Monitoring VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1a: Maximale Immissions-Wer

3、te VDI-Handbuch Landwirtschaft/Landtechnik VDI-RICHTLINIENZubeziehendurch / Available atBeuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechtevorbehalten/ All rights reserved VereinDeutscher Ingenieuree.V., Dsseldorf 2006Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction even for int

4、ernal use not permittedICS 07.080, 13.020.99 Oktober 2006October 2006Frhere Ausgabe: 05.05 Entwurf Former edition: 05/05 DraftDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the E

5、nglish trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1 Begriffsdefinitionen . . . . . . . . . . . . 31.2 Mgliche kologische Wirkungen von GVP . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3 Anforderungen an eine Beobachtung

6、kologischer Wirkungen von GVP . . . . 52 Schutzgter, Schutzziele und Prfpunkte . . 72.1 Schutzgter und Schutzziele . . . . . . . 72.2 Prfpunkte und schutzgutunspezifische Basisdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Auswahl von Untersuchungsmethoden . . . 134 Auswahl von Beobachtungsflchen . . .

7、 . . 135 Datenverwaltung und Dokumentation . . . . 165.1 Standardisierung der Dateneingabe, Formate und Speichermedien . . . . . . . 165.2 Integration bestehender Informations-systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165.3 Standardisierung der Datenausgabe des Informationssystems. . . . . . . . .

8、 . . . 176 Qualittssicherung . . . . . . . . . . . . . . 17Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2 Possible envir

9、onmental effects of GMPs . 41.3 Requirements for the monitoring of ecological effects of GMPs . . . . . . . . 52 Items to be protected, protection targets and checkpoints . . . . . . . . . . . . . . . . 72.1 Items to be protected and protection targets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2 Chec

10、kpoints and non-specific background data of the items to be protected . . . . . 113 Selection of analytical methods . . . . . . . 134 Selection of monitoring areas . . . . . . . . 135 Data management and documentation . . . 165.1 Standardisation of the data entry, formats and data storage media . .

11、. . . . . . . . 165.2 Integration of existing information systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165.3 Standardisation of data output from information systems . . . . . . . . . . . 176 Quality assurance . . . . . . . . . . . . . . 17Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19B55EB1B3E

12、14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 2 VDI 4330 Blatt 1 / Part 1VorbemerkungDas Europische Parlament und der Rat schreiben frdas Inverkehrbringen von gentechnisch verndertenOrganismen (GVO) in den Mitgliedstaa

13、ten der EUeine Umweltvertrglichkeitsprfung und die Erstel-lung eines Beobachtungsplanes vor (2001/18/EG,2002/811/EG). Darber hinaus fllt die Umweltbeo-bachtung in den Aufgabenbereich von Bund undLndern im Rahmen ihrer jeweiligen Zustndigkei-ten (BNatschG, 12). Fr eine vergleichbare Beob-achtung kolo

14、gischer Wirkungen von GVP durchmehrere Institutionen und ber Lndergrenzen hin-weg ist ein standardisiertes Vorgehen erforderlich. Die Richtlinie VDI 4330 Blatt 1 gilt fr die Beobach-tung kologischer Wirkungen von gentechnisch ver-nderten Pflanzen (GVP) und befasst sich nicht mitmglichen Wirkungen vo

15、n GVP auf die menschlicheGesundheit. Sie gibt Kriterien fr Planung undDurchfhrung der Beobachtung von kologischenWirkungen an die Hand und bildet den Rahmen frtechnische Anleitungen. Die Richtlinie beschreibtaus fachlicher Sicht Schutzgter, Schutzziele undPrfpunkte, die bei einer Beobachtung mgliche

16、rkologischer Wirkungen von GVP zu bercksichti-gen sind. Auerdem werden Kriterien fr die Aus-wahl von Methoden und Beobachtungsflchen for-muliert und Anforderungen an die Qualittssicherungund Datenhaltung gestellt. Die Beobachtung kologischer Wirkungen von GVPsoll dazu beitragen, direkte, indirekte,

17、sofortige, sp-tere sowie kumulativ langfristige und unvorhergese-hene Wirkungen auf die Umwelt zu ermitteln. Sie sollhelfen, einmal getroffene Entscheidungen an der Re-alitt zu berprfen, die Prognosesicherheit zu erh-hen sowie als Frhwarnsystem fr unerwnschteWirkungen zu dienen 1.Das heutige Wissen

18、ber Umweltwirkungen vonGVP wurde vorwiegend auf der Grundlage von zeit-lich und rumlich begrenzten Labor- und Gewchs-hausexperimenten sowie von Freisetzungsversuchenerarbeitet. Seit einigen Jahren werden groflchigeund mehrjhrige Freisetzungsversuche mit Fragestel-lungen zur biologischen Sicherheit d

19、urchgefhrt.Darber hinaus liegen auch Erfahrungen aus demAnbau von GVP vor. Nach dem derzeitigen Wissen-stand ber kologische Wirkungen von GVP sind dieFolgen eines groflchigen Anbaus in Europa kul-turarten- und regionalspezifisch unterschiedlich gutprognostizierbar.Preliminary noteThe European Parlia

20、ment and the European Councilrequire an environmental risk assessment and to pro-vide a post-marketing monitoring plan (2001/18/EC,2002/811/EC) before placing genetically modifiedorganisms (GMO) on the market in EU Memberstates. Furthermore, the monitoring of the environ-ment is a task of the German

21、 federal government andthe Lnder within their respective competences (Ger-man Federal Nature Conservation Act (BNatschG, 12). A standardised procedure is required for acomparable cross-border monitoring of geneticallymodified plants (GMP) carried out by several institu-tions.The guideline VDI 4330 P

22、art 1 applies to the moni-toring of ecological effects of genetically modifiedplants (GMPs) and does not address possible effectsof GMPs on the human health. It provides planningand implementation criteria for environmental sur-veillance and forms the framework for technical in-structions. The guide

23、line describes from the technicalpoint of view items to be protected, protection targetsand checkpoints that have to be taken into accountwhen monitoring possible ecological effects ofGMPs. Furthermore, criteria for the selection ofmethods and monitoring areas are formulated and re-quirements regard

24、ing quality assurance and datamanagement are stated. The aim of monitoring the ecological effects ofGMPs is to contribute to the detection of direct, indi-rect, immediate, delayed and cumulative long-termand unexpected effects on the environment. It shouldhelp in testing decisions under real cultiva

25、tion condi-tions, should increase the reliability of forecasts andserve as a early-warning system for adverse effects1. Todays knowledge about the environmental effectsof GMPs is mainly derived from temporally and spa-tially limited laboratory and greenhouse experimentsand field studies. Over the pa

26、st few years, wide-areaand perennial field studies that also covered issues ofbiological safety have been carried out. Furthermore,experiences obtained from the cultivation of GMPsexist. According to the present standard of knowl-edge about ecological effects of GMPs, the conse-quences of a wide-are

27、a cultivation in Europe cannotbe evaluated with an equal level of confidence for alltypes of crops and regions. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 VDI 4330 Blatt 1 / Part 1 3 1 Grundlagen1.1 Beg

28、riffsdefinitionenGentechnisch vernderte Pflanzen sind alle Pflan-zen, deren genetisches Material so verndert wurde,wie es auf natrliche Weise durch Kreuzen und/oderdurch natrliche Rekombination nicht mglich ist. Schutzgter sind diejenigen Bestandteile, Merkmaleund Prozesse kologischer Systeme wie u.

29、a. Mensch,Tier, Pflanze, Sachgter, Boden, Wasser oder Biodi-versitt, die in Umweltgesetzen als zu schtzend“festgelegt sind.Schutzziele benennen Qualitten, die bei den Schutz-gtern erreicht werden sollen.Prfpunkte sind spezifische Sachverhalte, die denZustand der Schutzgter beschreiben.Transgene sind

30、 Gene oder Gensequenzen, die mitgentechnischen Verfahren bertragen wurden. Transgene Pflanzen sind alle Pflanzen, die Trans-gene enthalten.Bei der Beobachtung kologischer Wirkungen vonGVP sind direkte, indirekte, sofortige und sptere so-wie kumulativ langfristige Wirkungen zu bercksich-tigen:Direkte

31、 Wirkungen sind Vernderungen der Um-welt, die sich durch die GVP selbst und nichtdurch eine Kausalkette von Ereignissen ergeben.Indirekte Wirkungen sind Vernderungen derUmwelt, die durch eine Kausalkette von Ereignis-sen, z.B. durch Wechselwirkungen mit anderenOrganismen, bertragung von genetischem

32、Mate-rial oder nderungen der Verwendung oder derHandhabung, ausgelst werden. Indirekte Wir-kungen knnen mglicherweise erst spter festge-stellt werden.Sofortige Wirkungen sind Vernderungen derUmwelt, die whrend des Zeitraums der Freiset-zung bzw. des Inverkehrbringens der GVP beob-achtet werden. Sofo

33、rtige Wirkungen knnen di-rekt oder indirekt sein.Sptere Wirkungen sind Vernderungen der Um-welt, die nicht whrend des Zeitraums der Freiset-zung oder des Inverkehrbringens beobachtet wer-den, sondern als direkte oder indirekte Wirkungenentweder in einer spteren Phase oder nach Ab-schluss der Freiset

34、zung oder des Inverkehrbrin-gens auftreten.Kumulativ langfristige Wirkungen sind berlange Zeit stattfindende additive Umweltvernde-rungen durch mehrere GVP.1 Background1.1 DefinitionsGenetically modified plants are all plants whose ge-netic material has been modified by such technolo-gies that excee

35、d mechanisms observed in nature suchas cross-breeding (hybridisation) and/or natural re-combination.Items to be protected are those components, charac-teristics and processes of ecological systems, such ashumans, animals, plants, real assets, soil, water andbiodiversity, which have been determined a

36、s “to beprotected” in environmental laws.Protection targets define qualities that are to beachieved for the items to be protected.Checkpoints are specific facts that describe the con-dition of the items to be protected.Transgenes are genes or gene sequences that havebeen transferred using genetic en

37、gineering proce-dures.Transgenic plants are plants that contain transgenes. When monitoring ecological effects of GMPs, direct,indirect, immediate and delayed as well as cumula-tive long-term effects have to be considered: Direct effects are modifications of the environ-ment that are caused by the G

38、MPs themselves andnot by a chain of events.Indirect effects are modifications of the environ-ment that are caused by a chain of cause and effectsuch as interactions with other organisms, transferof genetic material or changes in use or handling.It is possible that indirect effects can only be de-tec

39、ted in the future. Immediate effects are modifications of the envi-ronment that can be observed at the time of re-lease or market introduction of the GMPs. Imme-diate effects may either be direct or indirect. Delayed effects are changes of the environmentthat are not observed during the period of re

40、leaseor market placement but as direct or indirect ef-fects either in a late phase or after finishing the re-lease or market placement. Cumulative long-term effects are changes of theenvironment that are caused by several GMPs ad-ditively during a long period.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7

41、EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 4 VDI 4330 Blatt 1 / Part 11.2 Mgliche kologische Wirkungen von GVPHufige gentechnische Vernderungen bei Pflanzensind z.B. Herbizid-, Insekten- oder Virusresistenz so-wie mnnliche Sterilitt. Es sind aber

42、 auch Pflanzenzu erwarten, die Vernderungen in ihrem kologi-schen Verhalten aufweisen, wie Toleranzen gegenabiotischen Stress (z.B. Hitze, hohe Salzgehalte, Tro-ckenheit, Nhrstoffmangel) oder verndertes Wachs-tumsverhalten, oder die industriell oder pharmazeu-tisch nutzbare Inhaltsstoffe liefern knn

43、en. Nebenlandwirtschaftlich bedeutenden Kulturpflanzen wer-den zunehmend auch Arten gentechnisch verndert,die in naturnahen Landschaften weit verbreitet sind.Hierzu gehren z.B. Futtergrser und Gehlze 3 bis7.Umweltwirkungen von GVP knnen auf einer odermehreren biologischen und kosystemaren Ebenenauft

44、reten, die bei der Beobachtung kologischer Wir-kungen angemessen zu bercksichtigen sind 2:auf der Ebene molekularer und physiologischerProzesse, z.B. Vernderungen des pflanzlichenStoffwechsels ber Positions- oder Pleiotropieef-fekte, Transformations- oder Rekombinations-ereignisse zwischen Pflanzenz

45、ellen und Mikroor-ganismen auf der Ebene des Individuums, z.B. Vernderun-gen individueller Merkmale und Eigenschaftender Pflanze, Hybridisierungsereignisse auf der Ebene der Population, z.B. Vermehrungsund Ausbreitungsprozesse rekombinanter Pflan-zen, Resistenzentwicklungen auf der Ebene des kosyste

46、ms, z.B. Nahrungsket-teneffekte, Wirkungen auf den Stoffhaushalt undauf das Artenspektrum auf der Ebene der Landschaft (kosystemkom-plexe), z.B. Merkmale der Landschaftsausstat-tung, Vernderungen des Landschaftsbildes Von Bedeutung knnen die mglichen Auswirkun-gen von GVP ber groe Rume hinweg sein.

47、Trans-gene knnen sich durch Verwilderungsereignisse,Auskreuzung und horizontalen Gentransfer ausbrei-ten. Sie knnen in Umweltmedien (z.B. Boden, Sedi-menten) oder in Organismen (z.B. Pflanzen) persis-tieren und akkumulieren. Ob dies tatschlichgeschieht, hngt vom Einzelfall ab, das heit von derArt de

48、r genetischen Vernderung und dem Vorhan-densein potenzieller Kreuzungspartner. Pollen kn-nen mit dem Wind ber groe Entfernungen ver-frachtet werden. Ob sie dann noch keimfhig sindoder toxische Wirkungen entfalten knnen, hngt vonder Merkmalsausprgung der Pollen und von denUmweltbedingungen ab.1.2 Pos

49、sible environmental effects of GMPsFrequent genetic modifications of plants are e.g. her-bicide, insect or viral resistance as well as male steril-ity. In addition, it is expected that plants with modi-fied ecological properties, such as tolerance to abioticstresses (e.g. heat, high salt concentrations, aridity ornutrient deficiency) and altered growth behaviour, orplants producing co