Projekt 32853/01

Aufbau einer Herkunftsdatenbank für Wildpflanzensaatgut krautiger Pflanzen und Entwicklung eines analysebasierten Rückverfolgbarkeitssystems

Projektdurchführung

Agroisolab GmbH
Prof.-Rehm-Str. 6
52428 Jülich

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Anwendung von Wildpflanzensaatgut für Naturschutzzwecke hat sich in den letzten zehn Jahren mit Förderung durch das Bundesnaturschutzgesetz (BNatschG) und das Europäische Saatgutrecht (EU-Richtlinie 2010/60) stark erhöht. Aufgrund der heutigen großen Nachfrage besteht jedoch die Gefahr, dass ebenfalls Saatgut unbekannter Herkunft (z. B. aus Niedriglohnländern) in diesen Markt eingebracht und als heimisch bzw. regional deklariertes Wildpflanzensaatgut verkauft wird. Für eine Überprüfung solcher unbekannten Herkünfte gab es bis heute keine analytische Vorgehensweise.
Das Projekt ist als ein „Proof of Concept“ angelegt. Es soll dabei die Möglichkeit verifiziert werden, die Herkunft von krautigem Saatgut mit analytischen Methoden rückverfolgbar zu gestalten. Das analytische System soll dabei möglichst praxisnah eingesetzt werden, indem z. B. die Rückführung der Herkunftsbestimmung auf eine vorher festgelegte Gebietsdefinition (siehe auch DBU Vorläuferprojekt 23931) erreicht wird.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn zwei Probennahmen im Jahr 2016 und 2017 wurden gemäß einem vorgegebenen Probenraster innerhalb von Deutschland 4 bis 7 Arten gezogen. Insgesamt standen 431 Referenzen aus Deutschland zur Verfügung.
Des Weiteren wurden 25 ausländische (europäischen) Proben insbesondere im Jahr 2017 hinzugezogen.
Alle Proben wurden vorsortiert, getrocknet, entfettet und feinvermahlen. Das Pulver wurde sowohl für die Analyse der stabilen Isotope der Bioelemente (COHNS) eingesetzt als auch nach Equilibrierung für Nah-Infrarot-Messungen (NIR) genutzt.
Zusätzlich wurde an der Art Tragopopon ebenfalls die Konzentration von fünf Elementen (Rb, Sr, Ba, Mn, Ti) bestimmt.


Ergebnisse und Diskussion

• Die großräumigen Trennfaktoren des Wassers werden in den krautigen Pflanzen nur unzureichend widergespiegelt. Es überlagern die Effekte der Temperatur insbesondere saisonale Effekte und Luftfeuchtigkeit. Dies unterbindet eine regionale Differenzierung.
• Der Einfluss der Höhe hat signifikante Auswirkungen auf die Isotopenverhältnisse von D/H und 18O/16O. Dies ist in einer Herkunftsanalyse entsprechend zu berücksichtigen.
• Der Einfluss des Erntezeitpunktes hat keine signifikanten Auswirkungen auf die Isotopenverhältnisse von D/H und 18O/16O.
• Die 13C/12C Isotopenverhältnisse liefern eine Indikation der klimatischen Aufwachsbedingungen der Pflanze. Eine jahresübergreifende Anwendung ist zwar möglich, jedoch ist immer die Übertragbarkeit mit Referenzen zu prüfen.
• Die 15N/14N und 34S/32S Isotopenverhältnisse liefern jahresübergreifende Differenzierungsmöglichkeiten der Herkunft von krautigem Saatgut.
• Die Stabil-Isotopen-Signaturen als auch das NIR Profiling sind nicht hinreichend geeignet eine signifikante Differenzierung der vordefinierten Regionen (DBU Projekt: 23931) zu gewährleisten. Erst durch die Kombination beider Methoden sind Anwendungsmöglichkeiten (z. B. Festuca, Lotus) zur Differenzierung der Regionen innerhalb eines Referenzierungsjahres gegeben.
• Das NIR Profiling ist stark abhängig vom Erntejahr und nicht auf das Folgejahr übertragbar. Dagegen sind die Stabil-Isotopen-Daten robuster (siehe auch Stickstoff/ chwefel).
• Jahresübergreifende Differenzierung der Regionen konnte weder mit einer Einzelmethodik, Kombination von Stabilen Isotope und NIR, noch mit zusätzlichen Parameter aus der Element-Bestimmung von fünf Elementen (Rb, Sr, Ba, Mn, Ti) erreicht werden.
• Eine Verifizierung der lokalen (Feld) Herkunft ist eine Möglichkeit die stabilen Isotope in Kombination mit Elementanalytik (Rb, Mn) effektiv und aussagekräftig einzusetzen.
• Eine Modellierung der 18O/16O und D/H Isotopenverhältnisse ist möglich bzw. kann für die verschiedenen Arten entwickelt werden. Daraus resultiert eine Möglichkeit diese Isotopensignaturen unabhängig von überlagernden Einflüssen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit) darzustellen und einen regionalen Bezug auszuarbeiten.
• Die Einbindung modellierter 18O/16O Daten erzielt eine Optimierung der lokalen (Feld) Differenzierung. Differenzierung von 31 lokalen Orten zeigt 80 % Differenzierungswahrscheinlichkeit.
• Die Stabil-Isotopen-Methode liefert nach dem derzeitigen Kenntnisstand gute Möglichkeiten ausländische Saatgutproben nachzuweisen. Der Nachweis ist jedoch nicht abschließend, d.h. Herkunft von Saatgut aus Ländern wie England bzw. Tschechien sind alleine mit den stabilen Isotopen wahrscheinlich nicht nachzuweisen. Eine Ausdehnung der Analytik ist entsprechend notwendig.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Projekt war durch die Einbindung eines Beirates mit Mitgliedern aus der Saatgut-Branche als auch behördlichen Vertretern darauf ausgelegt Informationstransfer der analytischen Möglichkeiten zu gewährleisten.
Des Weiteren wurden die Ergebnisse auf einem Saatgut-Seminar (29-08-2018) in Wetzlar interessierten Vertretern der Branche, Verbände, Behörde vorgestellt und diskutiert. Darauf aufbauend ist der Leitfaden (Anhang) aufgesetzt worden. Neben weiterer Veröffentlichungen (Planung: peer reviewed paper in 2019), ist es geplant die entwickelten Methoden nun in Beispielprojekten bzw. Verifizierungsanalyse weiter bekanntzumachen. Aufgrund der Ergebnisse der ausländischen Saatgutproben ist ebenfalls eine Vorstellung auf einer europäischen Saatgut-Konferenz in Planung.


Fazit

Das direkte Ziel der Herkunftsüberprüfung der vordefinierten Regionen (nach DBU: 23931) kann nicht gewährleistet werden bzw. ist nur in Ausnahmen möglich. Eine Fokussierung der Herkunftsanalyse auf lokale (Feld) Differenzierung ist jedoch ein effektiver Ansatz Herkunftsüberprüfungen im Saatgut durchzuführen bzw. unbekannte Proben auf wenige Herkunftsmöglichkeiten einzuschränken.
Abschließend ist insbesondere die Stabil-Isotopen-Methode in vielen Fällen geeignet ausländisches (europäisches) Saatgut von deutschem Saatgut zu unterscheiden.