Getreide: Forscher züchten Reis ohne Cadmium

Washington/Hamburg - Eine neue, künstlich gezüchtete Reissorte nimmt das giftige Element Cadmium kaum noch aus dem Boden auf. Der Fortschritt sei gelungen, indem ein Gen im Erbgut der Pflanze verändert worden sei, berichtet eine Forschergruppe um Satoru Ishikawa vom japanischen Institut für Ackerbau- und Umweltwissenschaften in Tsukuba in den "Proceedings" der US-Akademie der Wissenschaften ("PNAS").

Mit Transportproteinen in ihren Wurzeln nehmen Pflanzen Wasser und Nährstoffe auf. Dabei geraten auch Elemente wie das giftige Cadmium in die Reiskörner, wo sie konzentriert werden. Das Gift schädigt die Nieren, in Japan gibt es ein entsprechendes Krankheitsbild namens Itai-Itai. Cadmium kommt auch natürlich vor und ist nicht zwangsläufig eine Folge von Umweltverschmutzung oder gar illegaler Müllentsorgung.

Ishikawa und Kollegen wollten Reispflanzen untersuchen, in denen vor allem die Aufnahme von Cadmium in der Wurzel gehemmt ist - alle anderen Funktionen sollten unverändert bleiben. Dies lässt sich mit einer Reihe von Mutationsversuchen erreichen. Dafür werden Reiskörner der gewünschten Sorte einer energiereichen Strahlung ausgesetzt, in diesem Fall einem Strahl stark beschleunigter Kohlenstoff-Ionen. Die schädigen das Erbgut. Die Hoffnung: In einigen Fällen wird dabei jene Erbanlage getroffen, die für den Cadmium-Import zuständig ist. Damit wird sie entweder zerstört oder geschwächt.

30-fach erhöhte Werte

Dieser Effekt ließe sich auch mit der radioaktiven Strahlung von Kobalt 60 erzielen, tatsächlich wurden damit viele Nutzpflanzen geschaffen. Die Japaner wählten nun einen Weg, der ohne Radioaktivität auskommt. Die mit Kohlenstoff-Ionen beschossenen Körner ließ Ishikawa auskeimen und die Pflanzen auf ihren Cadmium-Gehalt prüfen. Aus der ursprünglichen Sorte Koshihikari gingen im Labor drei neue, mutierte Pflanzenlinien hervor. Sie alle haben weniger als 0,05 Milligramm Cadmium pro Kilogramm Reis. Bei der ursprünglichen Sorte waren es 1,73 Milligramm pro Kilogramm - mehr 30-mal so viel.

Wenn man die neuen Pflanzen auf mit Cadmium belasteten Reisfeldern wachsen lässt, so das Resultat anderer Versuche, bleiben die Reiskörner "nahezu unbelastet von Cadmium", schreibt das japanische Team. Es fand auch die Erbanlage namens "OsNRAMP5", die in ihrer mutierten Form das Cadmium draußen lässt. Andere Eigenschaften des Reises hatten sich nicht geändert.

Die so erhaltenen Pflanzen seien nicht gentechnisch verändert, betont das Team. Tatsächlich wurde nicht wie beim transgenen Reis ein zusätzliches Gen eingeschleust, sondern nur eines verändert. Die jetzt beschriebenen Mutanten könnten durchaus auch auf natürlichem Wege entstanden sein, das Team erhöhte mit ihrer Methode jedoch die Wahrscheinlichkeit für die gesuchte Mutation enorm.