Mais wehrt sich gegen Arsen im Boden
Eine Studie der Universität Basel belegt, dass Maispflanzen die Aufnahme von giftigem Arsen reduzieren, indem sie über die Wurzeln einen speziellen Wirkstoff in den Boden abgeben.
Maispflanzen können die Aufnahme von giftigem Arsen reduzieren, indem sie über die Wurzeln einen speziellen Wirkstoff in den Boden abgeben.
Foto: PantherMedia / Anthonycz
Überall auf der Welt gibt es Böden und Gewässer, die mit Arsen – einem giftigen Halbmetall natürlichen Ursprungs – belastet sind. Besonders betroffen sind Länder in Südostasien wie Bangladesch, Vietnam oder China. Aber auch in der Schweiz gibt es einzelne Hotspots, an denen Arsen von Natur aus in überdurchschnittlich hoher Konzentration vorkommt. Für den Menschen ist Arsen gesundheitsschädlich: Eine zu hohe Belastung kann zu neurologischen Einschränkungen und Krebserkrankungen führen. Sind die Böden mit Arsen belastet, gelangt der giftige Stoff auch in unsere Nahrungskette. Denn Arsen verhält sich chemisch wie der für Pflanzen wichtige Nährstoff Phosphor und wird über spezielle Transportkanäle der Wurzeln aufgenommen.
Wurzeln von Maispflanzen geben Gegengift ab
Die Forschenden der Universitäten Basel und Bern belegten, dass Mais im Vergleich zu anderen Pflanzenarten weniger Arsen aus dem Boden aufnimmt: Die Maispflanze wehrt sich durch sogenannte Benzoxazinoide. Diese Substanzen werden von den meisten Pflanzen der botanischen Gruppe der Gräser produziert, zu denen auch Mais und Weizen zählen. Mais produziert aber besonders viele Benzoxazinoide, die über die Wurzeln in den Boden abgegeben werden. Um dies zu testen, wurden Maispflanzen auf einem Boden mit hohem Arsengehalt und zur Kontrolle auf arsenfreiem Boden gepflanzt. Das gleiche Experiment wurde parallel auch mit Maispflanzen durchgeführt, die aufgrund eines Gendefekts keine Benzoxazinoide herstellen konnten.
Benzoxazinoide schützen den Boden länger vor Arsen
Das Resultat war eindeutig: Der Wildtyp-Mais, der Benzoxazinoide produzierte, wuchs auf arsenhaltigen Böden besser und sammelte deutlich weniger Arsen in seiner Biomasse an als die Maispflanzen, die keine Benzoxazinoide absonderten. Mischten die Forschenden dem arsenhaltigen Boden Benzoxazinoide bei, waren auch die mutierten Pflanzen vor Arsen geschützt. Chemische Bodenanalysen zeigten, dass in Anwesenheit von Benzoxazinoiden eine besonders giftige Form von Arsen aus dem Boden verschwindet. Die Forschenden vermuten deshalb, dass Benzoxazinoide das Arsen so umwandeln, dass es nicht mehr durch die Wurzel aufgenommen werden kann. Welche chemischen Prozesse dabei ablaufen, ist jedoch noch unklar. Weitere Versuche zeigten, dass der positive Effekt von Benzoxazinoiden im Boden lange anhält: Auch eine zweite Generation an Mais profitierte noch von den Benzoxazinoid-Ausscheidungen der ersten Generation und nahm weniger Arsen auf. Eine Anwendung dieser Erkenntnisse wäre, an kontaminierten Standorten Pflanzen anzubauen, die besonders viel Benzoxazinoide abgeben. Dann würde weniger Arsen in die Nahrungskette gelangen.
