Unintentional changes of defence traits in GM trees can influence plant–herbivore interactions

SummaryGM trees hold promises of increased quality and yield and reduced use of herbicides and pesticides but could also have ecological consequences. We investigated whether modification of a non-defensive trait unintentionally influenced plant traits important for plant-herbivore interactions. We found that over-expression of sucrose phosphate synthase (SPS), which is known to increase mesophyll sucrose content and biomass production in GM aspens, also unintentionally induced changes in the concentration of plant phenolics and nitrogen. One of the GM lines, SPS33A, had higher concentrations of salicin, tremuloidin, condensed tannins and nitrogen and lower concentrations of coumaric acid and four flavonoids compared with the isogenic wild type. Line SPS33A was also utilized less by the leaf-beetle Phratora vitellinae than the isogenic wild type. Ecological consequences such as this are not specific to GM trees or GM plants but can occur as a result of the introduction of all introduced new varieties of crops or trees. Nevertheless, the results underline the need to consider these unexpected effects when evaluating both the potential benefits and the potential risks with GM plants, and highlight the need to establish and implement comprehensive product-by-product evaluation protocols for GM plants.

ZusammenfassungGentechnisch veränderte (GV) Bäume versprechen höhere Qualität größeren Ertrag und, geringeren Herbizid- und Pestizideinsatz, könnten aber auch ökologische Konsequenzen haben. Wir untersuchten, ob die Modifikation eines nicht mit der Pflanzenabwehr zusammenhängenden Merkmals unbeabsichtigt Eigenschaften beeinflusste, die für die Pflanze-Herbivor-Interaktionen wichtig sind. Wir fanden, dass eine Über-Expression der Saccharosephosphat-Synthase (SPS), von der man weiß, dass sie den Saccharosegehalt des Mesophylls und die Biomasseproduktion von GV-Espen erhöht, ebenfalls unbeabsichtigte Veränderungen in den Konzentrationen von pflanzlichen Phenolstoffen und des Stickstoffs hervorrief. Verglichen mit dem isogenischen Wildtyp wies eine der GV-Sorten, SPS33A, höhere Konzentrationen von Salicin, Tremuloidin, kondensierten Tanninen und Stickstoff, aber geringere Konzentrationen von Kumarinsäure und vier Flavonoiden auf. Die Sorte SPS33A wurde auch weniger stark von dem Blattkäfer Phratora vitellinae befressen als der isogenische Wildtyp. Ökologische Folgewirkungen dieser Art sind nicht auf gentechnisch veränderte Bäume oder Pflanzen beschränkt, sondern können als Resultat der Einfuhr von allen eingeführten neuen Sorten von Feldfrüchten oder Bäumen auftreten. Nichtsdestotrotz unterstreichen die Ergebnisse die Notwendigkeit derartige unerwartete Effekte zu bedenken, wenn die potentiellen Vorteile und Risiken von GV-Pflanzen bewertet werden sollen, und sie betonen die Notwendigkeit, Produkt um Produkt umfassende Evaluationsprotokolle für GV-Pflanzen zu etablieren und umzusetzen.