gwf Wasser/Abwasser Stahlharte Argumente (Vorschau)

NACHRICHTEN
Forschung und Entwicklung
Pflanzen helfen gegen arsenbelastete Böden
Arabidopsis thaliana: Die unscheinbar krautige
Ackerschmalwand dient seit den 1940er-Jahren als
Modellpflanze für wissenschaftliche Untersuchungen.
© Roepers/Wikipedia
Zwei Gene, welche die Akkumulation
und Entgiftung von Arsen
in pflanzlichen Zellen kontrollieren,
sind identifiziert worden. Dies ist
das Ergebnis einer umfangreichen
internationalen Zusammenarbeit,
an der Labore aus der Schweiz, Südkorea
und den USA sowie Mit glieder
des nationalen Forschungsschwerpunkts
(NCCR) Plant Survival beteiligt
sind. Diese Entdeckung eröffnet
viel versprechende Perspektiven für
die Reduktion der Anreicherung
Arsens in Kulturen in Regionen von
Asien, die durch dieses toxische
Metalloid stark belastet sind, und
für die Sanierung von mit Schwermetall
verschmutzten Böden.
Das Gewinnen von Grundwasser
aus tiefen Gesteinsschichten in Südost-Asien
sowie der Bergbau in
China, Thailand oder den Vereinigten
Staaten, haben dazu geführt,
dass in vielen Gebieten der Arsengehalt
des Wassers die von der
Weltgesundheitsorganisation (WHO)
empfohlene Konzentration von
10 μg/L übersteigt. Wird dieser
Grenzwert überschritten, so können
gesundheitliche Probleme auftreten.
Die Bevölkerung ist dieser
Gefahr ausgesetzt, wenn sie kontaminiertes
Wasser trinkt oder sich
von Getreide ernährt, das auf arsenverschmutzten
Böden kultiviert
wurde. Von diesem Problem sind
Menschen in der Größenordnung
einer zweistelligen Millionenzahl
betroffen. Eine jahrelange Exposition
dieses giftigen Halbmetalls
kann den Magen-Darm-Trakt, die
Nieren, Leber, Lungen und die Haut
angreifen. Allein für Bangladesch
wird angenommen, dass rund
25 Millionen Menschen Wasser
trinken, das mehr als 50 μg/L Arsen
enthält. Davon riskieren zwei Millionen
Menschen, an einer durch
dieses toxische Element verursachten
Krebserkrankung zu sterben.
Toxische Metalle finden über
Pflanzen Eingang in die Nahrungskette.
So wird zum Beispiel Arsen in
Reiskörnern gespeichert, was in den
von diesem giftigen Metalloid verseuchten
Regionen eine Gefahr für
die Bevölkerung darstellt, da ihre
Ernährung zu einem großen Teil von
diesem Getreide abhängt. Im Boden
vorhandenes Arsen aber auch Cadmium
wird von Pflanzen aufgenommen
und in bestimmten Zellkompartimenten,
den so genannten
Vakuolen, gespeichert. Im Zellinnern
wird der Transport von Arsen
und seine anschließende Akkumulation
und Entgiftung in den Vakuolen
von einer Kategorie von Peptiden
– den Phytochelatinen –
gewährleistet. Diese besitzen die
Eigenschaft, giftige Metalloide zu
binden.
„Da nun die Gene identifiziert
wurden, die für den Transport und
die Speicherung dieser Phytochelatin-Metalloid-Komplexe
verantwortlich
sind, haben wir Zugriff auf
ein bis anhin fehlendes Glied der
Entgiftung von giftigen Schwermetallen
und Metalloiden. Dieses
wurde von der wissenschaftlichen
Gemeinschaft seit mehr als 25 Jahren
gesucht“, erklärt Enrico Martinoia,
Professor für Pflanzenphysiologie
an der Universität Zürich und
einer der Leiter dieser Forschungsarbeit.
Die Experimente, die an der
Modellpflanze Arabidopsis (Ackerschmalwand)
durchgeführt wurden,
können leicht auf die meisten Pflanzen
wie zum Beispiel Reis übertragen
werden. Die Kontrolle dieser
Gene dürfte es nun ermöglichen,
Pflanzen zu entwickeln, die fähig
sind, den Transfer giftiger Metalle
von der Wurzel bis in die Blätter und
die Samen zu unterdrücken, und
folglich den Eintritt von Arsen in die
Nahrungskette zu begrenzen.
Gleichzeitig haben die Forscher
eine Methode entdeckt, wie Pflanzen
produziert werden können, die
mehr giftige Schwermetalle aufnehmen
und speichern könnten, und
die sich zur Entgiftung von verschmutzten
Böden verwenden
ließen. Diese Pflanzen würden
anschließend in Hochöfen verbrannt,
um die toxische Elemente
zu eliminieren.
Literatur
Won-Yong Song, Jiyoung Park, David G.
Mendoza-Cózatl, u. a.: Arsenic tolerance in
Arabidopsis is mediated by two ABCC-type
phytochelatin transporters. In: PNAS, Doi:
10.1073/pnas.1013964107.
Kontakt:
Universität Zürich,
Institut für Pflanzenbiologie,
Prof. Enrico Martinoia,
Zollikerstrasse 107,
CH-8008 Zürich,
Tel. 0041 44 634-8222,
E-Mail: enrico.martinoia@botinst.uzh.ch
Januar 2011
64 gwf-Wasser Abwasser