Obwohl die Pflanze auf arsenbelasteten Feldern gedeiht, enthalten ihre Körner demnach deutlich weniger Arsen als andere Reispflanzen. Zugleich verfügt diese Reisvariante über einen hohen Anteil des Spurenelements Selen, wie das Konsortium unter der Leitung von Rüdiger Hell vom Centre for Organismal Studies der Universität Heidelberg und Fang-Jie Zhao von der Landwirtschaftlichen Universität im chinesischen Nanjing herausfand.
Wie die Forscher in ihrer im Fachblatt „Nature Communications“ erschienenen Studie erläuterten, gelangen vor allem in asiatischen Anbaugebieten zunehmend größere Mengen des Halbmetalls Arsen ins Grundwasser – etwa durch großflächige Düngungen oder über Klärschlamm. Da Reis auf unter Wasser stehenden Feldern angebaut wird, saugt er über die Wurzeln besonders viel Arsen auf. In der Folge gelangt der potenziell krebserregende Stoff in die Nahrungskette.
Entgiftende Substanz
Die Arsenbelastung in einigen asiatischen Böden ist nach Angaben des Heidelberger Wissenschaftlers Hell mittlerweile so hoch, dass sie zu bedeutenden Ernteverlusten führt – denn Arsen ist auch für Pflanzen giftig. Bei ihren Forschungen setzten die Wissenschaftler nun über 4.000 Reisvarianten arsenhaltigem Wasser aus und beobachteten deren Wachstum. Nur eine der Pflanzen erwies sich dabei als tolerant gegenüber dem giftigen Halbmetall.
Biologisch zeichnet diese Reisvariante mit dem Namen „astol1“ eine sogenannte Punktmutation in nur einem Protein aus: „Dieses Protein ist Teil eines Sensorkomplexes und kontrolliert die Bildung der Aminosäure Cystein, die ein wichtiger Grundstoff für die Herstellung von Phytochelatinen ist“, erklärte Hell. „Diese Substanzen besitzen eine entgiftende Wirkung und werden von Pflanzen als Reaktion auf Schadstoffe gebildet, um diese zu neutralisieren.“
Das neutralisierte Arsen wird den Angaben zufolge in den Wurzeln der Pflanze eingelagert, bevor es die essbaren Reiskörner erreicht und dem Menschen gefährlich werden kann. Im Feldversuch enthielten „astol1“-Reiskörner demnach ein Drittel weniger Arsen als herkömmliche Reiskörner, die ebenfalls dem arsenhaltigen Wasser ausgesetzt waren.
Viel Selen
Die Forscher fanden zudem einen um 75 Prozent erhöhten Anteil des lebensnotwendigen Spurenelements Selen, das etwa an der Produktion von Schilddrüsenhormonen beteiligt ist. Hinsichtlich der Kornausbeute unterscheidet sich „astol1“ nicht von gängigen Hochertragsreisvarianten. Die Pflanze eignet sich den Forschern zufolge daher besonders für eine landwirtschaftliche Nutzung.
„In der Zukunft könnten Reispflanzen wie ‚astol1‘ in arsenbelasteten Regionen zur Ernährung der Bevölkerung eingesetzt werden und zugleich einen Beitrag zur Bekämpfung von ernährungsbedingtem Selenmangel leisten“, erläuterte der Nachwuchswissenschaftler Sheng-Kai Sun, der im Rahmen seiner Promotion an der Landwirtschaftlichen Universität Nanjing maßgeblich an der Entdeckung der Reisvariante beteiligt war.