Biologie Maispflanzen entgiften Böden von Arsen

Maispflanzen wehren sich gegen den Giftstoff Arsen. Ihre Wurzeln geben eine Art Gegengift in den Boden ab, wie Schweizer Forschende in einer neuen Studie zeigen. Dadurch nehmen sie nicht nur weniger Arsen auf, sondern entgiften auch den Boden.

Keystone-SDA, ceel, sda

02.04.2024, 09:53

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Mit dieser Erkenntnis liessen sich Maispflanzen züchten, die besonders wenig Arsen aufnehmen, teilte die Universität Basel am Montag mit.

Arsen ist ein giftiges Halbmetall. Eine zu hohe Belastung mit Arsen ist krebserregend und kann zu neurologischen Einschränkungen führen. In vielen Böden und Gewässern kommt der Giftstoff natürlich vor, andere sind durch den Bergbau oder die Landwirtschaft, die früher Arsen als Insektizid einsetzte, belastet. Besonders betroffen sind Länder wie Bangladesch, Vietnam und China. Aber auch in der Schweiz gibt es einzelne Hotspots, an denen Arsen von Natur aus in überdurchschnittlich hohen Konzentrationen vorkommt, wie die Universität betonte – zum Beispiel in den Böden von Liesberg BL.

Pflanzen verwechseln Gift mit Nährstoff

Pflanzen verwechseln den Giftstoff mit Phosphor, einem wichtigen Nährstoff. Da sich die zwei Stoffe chemisch ähnlich verhalten, wird Arsen von Phosphor-Transportkanälen mit den Wurzeln der Pflanzen aufgenommen.

In ihrer neuen Studie, die im Fachblatt «Pnas» erschien, zeigten die Forschenden um Klaus Schläppi von der Universität Basel und Matthias Erb von der Universität Bern nun, dass sich Mais durch sogenannte Benzoxazinoide gegen Arsen wehrt. Diese Substanz geben die Maispflanzen durch ihre Wurzeln in den Boden ab.

«Es gab Hinweise darauf, dass Mais im Vergleich mit anderen Pflanzenarten weniger Arsen aufnimmt», sagte Schläppi in der Mitteilung. Um herauszufinden, warum das so ist, pflanzten die Forschenden wilde Maissorten und Maispflanzen mit einem Gendefekt, der die Produktion von Benzoxazinodien verhindert, auf arsenhaltige und arsenfreie Böden.

Gegengift hält lange

Dabei zeigte sich, dass der Wildtyp-Mais auf arsenhaltigen Böden deutlich besser wuchs als der Mais, der das Gegengift nicht absonderte. Zudem hielt die Schutzwirkung des von den Maispflanzen freigesetzten Gegengiftes lange an: Auch eine zweite Maisgeneration profitierte von der Gegengiftabgabe der ersten.

Wie dieser Abwehrmechanismus genau funktioniert, ist nach Angaben der Forschenden noch nicht vollständig geklärt. Sie vermuten, dass die Benzoxazinoide, also das Gegengift, das giftige Arsen so umwandeln, dass es von den Wurzeln nicht mehr aufgenommen werden kann.