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Isotopenanalyse

Gesicherte Herkunft durch Analyse stabiler Isotope

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Der isotope Fingerabdruck

Stabilisotopen prägen das Saat- und Pflanzgut unabhängig von der genetischen Abstammung entsprechend der am Ernteort gegebenen Stabilisotopenverhältnisse. Da das Saatgut die isotope Zusammensetzung seines Ursprungs unverfälschbar widerspiegelt, wird daher auch von einem „isotopen Fingerabdruck“ gesprochen.

Untersucht wurden Arten, die dem FoVG unterliegen: Buche, Stiel- und Traubeneiche, Douglasie, Fichte, Tanne, Hybridlärche, Winterlinde, Roterle, Vogelkirsche, Berg- und Spitzahorn sowie Pappelhybriden. Die Analysenwerte erwiesen sich als abhängig von der Art, den untersuchten Gewebeteilen (Samen, Knospen, Rinde), dem Reifejahr und dem Ernteort. Mithilfe einer multivarianten Betrachtung der Deltawerte der verschiedenen Elemente sowie C- und N-Gehalte der selben Pflanzenteile und des selben Reifejahres war es möglich, die geografische Herkunft gegeneinander abzugrenzen [5].

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Abhängig von Art und Standort zeigen die Stabilisotopen signifikante Differenzen zwischen verschiedenen Herkunftsorten, wobei es von Vorteil ist, dass die stabilen Isotope jedes Elementes anders fraktioniert werden. So konnte für Bucheckern aus fünf hessischen Forstämtern gezeigt werden, dass eingelagertes Saatgut auch in kleinen Teilmengen (1 kg) anhand der Analysenwerte den Ausgangsbeständen sicher zugeordnet werden kann, da schon das Verhältnis von 15N/14N zwischen den Beständen signifikant variiert (s. Abb. 3).

Bei der Zuordnung von Einzelbaumabsaaten verursachen die Unterschiede innerhalb eines Bestandes eine größere Streuung der Analysenwerte und erhöhen die Fehlerrate. Von 127 zufällig beernteten Saatgutpartien deutscher Roterlen-Herkünfte (aus 19 Orten und 16 Reifejahren) konnten mithilfe der Diskriminanzanalyse anhand aller Stabilisotopenwerte und Elementgehalte (C, N) 84 Prozent der angegebenen Herkunft zugeordnet werden. Wie am Beispiel von außerhessischen Buchen-Saatgutpartien gezeigt, können fallweise auch falsch deklarierte Saatgutpartien allein anhand ihrer Analysenwerte als nichtzugehörig identifiziert werden [3]. Auch Saatgut einzelner Bäume von Bergahorn, Fichte und Weißtanne war aufgrund signifikanter Unterschiede des D/H-, 18O/16O-, 14N/15N-, 13C/12C- und 34S/32S-Verhältnis mithilfe der Diskriminanzanalyse bestimmten Erntebeständen zuzuordnen [4].

Die Ergebnisse der von der Firma Agroisolab durchgeführten Hauptkomponentenanalyse (s. Abb. 4) zeigen eine gute Trennung der Saatgutbestände nach einer rechnerischen Glättung der Mittelwerte.

Ausblick

Derzeit ist die Zuordnung zu einem bestimmten Bestand noch davon abhängig, dass Referenzmaterial als Rückstellprobe vorliegt. Wünschenswert wäre es, wenn einzelne Pflanzen-Organe, wie Knospen oder Äste für eine solche Zuordnung ausreichen würden. Hinweise auf eine Korrelation zwischen Samen und Knospen wurden bereits gefunden.

In Zukunft wird die Stabilisotopen-Methode nicht nur auf die Bestätigung oder Ablehnung der Herkunft aus einem bestimmten Bestand anwendbar sein, sondern es wird auch möglich sein, die Herkunft von Saatgut geografisch nach Regionen zuzuordnen. Die stabil-isotope Zusammensetzung des Saatgutes wird von den Verhältnissen am Standort geprägt und ist unabhängig von der genetischen Disposition. Damit ergänzen sich die genetische Methode und die Stabilisotopen-Methode, indem die eine die Abstammung und die andere den Standort erkennen lässt.

Literatur

[1] H. Förstel (1978): The natural fingerprint of stable isotopes – use of IRMS to test food authenticity. Analytical and Bioanalytical Biochemistry 388:541-544.

[2] H. Förstel (2008): Die natürliche Variation und die Messung der stabilen Isotope als Kontrollmethode. In: „Herkunftskontrolle mit Stabilisotopen und genetischen Methoden.“ Ed. K. Gebhardt, ISBN 978-3-00-024808-5, p. 16-37

[3] K. Gebhardt (2008): Unterscheidung von Saatgutpartien der Buche und Roterle anhand der Stabilisotopen-Signaturen (13C/15N) und Elementgehalte von Kohlenstoff und Stickstoff. In: „Herkunftskontrolle mit Stabilisotopen und genetischen Methoden.“ Ed. K. Gebhardt, ISBN 978-3-00-024808-5, p. 51-66

[4] K. Gebhardt; M. Konnert; H. Förstel (2008): Nachweis der Herkunft von Saatgutpartien des Bergahorns, der Fichte und der Weißtanne mit Hilfe stabiler Isotopen. In: „Herkunftskontrolle mit Stabilisotopen und genetischen Methoden.“ Ed. K. Gebhardt, ISBN 978-3-00-024808-5, p. 101-110

[5] K. Gebhardt; E. Schönfelder (2008): Differentiation of seedlots of wild cherry by the analysis of stable isotopes (13C, 15N). Austrian Journal of Forest Science 125: 121-134

[6] IAEA International Atomic Energy Agency (ed.) (1995): Reference and intercomparison materials for stable isotopes of light elements. IAEA-TECDOC-825, Vienna.

[7] M. Konnert; E. Cremer; H. Förstel (2008): Umsetzung und Verbesserung des ZüF-Verfahrens mit Hilfe genetischer Analysen und der Stabilisotopen-Methode am Beispiel von Bergahorn, Fichte und Weißtanne. In: „Herkunftskontrolle mit Stabilisotopen und genetischen Methoden.“ Ed. K. Gebhardt, ISBN 978-3-00-024808-5, p. 85-101

*Prof. Dr. H. Förstel, Agroisolab GmbH, 52428 Jülich,

**Dr. K. Gebhardt, Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt, 34346 Hann. Münden

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