Fermer
_fs_nccr_choix.jpg

Pflanzen entgiften den Boden und bremsen die Wüstenbildung

pressemitteilung vom 11. September 2006

Enrico Martinoia, Mitglied des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NCCR) «Überlebenserfolg von Pflanzen» und Professor für Pflanzenbiologie der Universität Zürich, engagiert sich in einem umfangreichen südkoreanischen Projekt zur Entgiftung des Bodens. Sein Ziel? Über die Identifizierung der verantwortlichen Gene möchte er die Fähigkeit bestimmter Pflanzen steigern, auf verschmutzten Böden zu überleben und Schadstoffe aus kontaminierten Böden einzulagern.

Fast überall auf unserem Planeten belasten Schadstoffe unterschiedlichen Ursprungs (industrielle Abfälle, Dünger, Pestizide) die Böden. In der Landwirtschaft sind besonders Schwermetalle (Blei, Cadmium, Arsen) problematisch, da sie giftig sind und sich auch in den geernteten Produkten ansammeln können. Vor rund fünfzehn Jahren entstand die Idee, speziell ausgewählte Pflanzen zur Akkumulation von Schwermetallen einzusetzen.

Diese Strategie wird als Phytoremediation bezeichnet. Sie hat den Vorteil, dass sie sehr kostengünstig und umweltschonend ist. Allerdings führt die Suche nach den für die Akkumulation erforderlichen Eigenschaften weit in die Komplexität genetischer Vorgänge.
Deshalb stellen bereits Pflanzen, die einfach resistent gegen Schwermetalle sind, für die Forschung einen schönen Erfolg dar. Solche Pflanzen könnten auch dazu eingesetzt werden, die Ausbreitung der Wüste bei stark belasteten Böden wie zum Beispiel in China zu bremsen.

Enrico Martinoia arbeitet seit mehreren Jahren an diesem Thema, zusammen mit Youngsook Lee, Professorin an der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) in Südkorea. Aus diesem Grund nahm er mit Begeisterung ein neues Angebot der koreanischen Wissenschaftlerin für eine Zusammenarbeit an. Die Regierung in Seoul wird für die Finanzierung des gemeinsamen Projekts aufkommen, das 9 Jahre dauern soll. Ein Teil des Beitrags des Schweizer Forschers beruht auf den Ergebnissen seiner Gruppe während der ersten Phase des NCCR «Überlebenserfolg von Pflanzen» (von 2001 bis 2005).

Enrico Martinoia hat sich mit seiner Gruppe auf das Studium des Transports von Schadstoffen auf der Ebene der Pflanzenzelle sowie auf die Toleranz von Pflanzen gegenüber Schwermetallen und Wassermangel spezialisiert. Insbesondere im Rahmen des NFS «Überlebenserfolg von Pflanzen» konnte er sich dadurch ein breites Wissen zu den ABC-Transportern aneignen. Dabei handelt es sich um Proteine, die für den Transport ganz unterschiedlicher Substanzen in die Zelle und innerhalb der Zelle verantwortlich sind. Ziel des Projekts ist es nun gerade, den spezifisch für den Transport von Schwermetallen verantwortlichen Genen auf die Spur zu kommen.

Zu Beginn des Projekts wird sich die Forschung auf die Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana konzentrieren. Da das gesamte Erbgut dieser Modellpflanze bereits entschlüsselt ist, gestaltet sich die Suche nach den betroffenen Genen einfacher. Später sollen transgene Pflanzen entwickelt werden, welche die Schwermetalle über die Wurzeln in die Stängel und Blätter transportieren und dort einlagern. Mit derselben genetischen Methode wollen die Forschenden auch Pflanzen untersuchen, die gegenüber einem Wassermangel oder salzreichen Böden tolerant sind. Wenn solche Pflanzen in den Wüstenregionen Chinas oder der Mongolei angepflanzt würden, könnten sie in Korea, wo sich im Frühling jeweils die Sandstürme aus diesen Gebieten bemerkbar machen, zu einer reineren Luft beitragen.

Wenn die verantwortlichen Gene bei Arabidopsis klar identifiziert sind, können die entsprechenden DNA-Abschnitte mit gentechnologischen Methoden ins Erbgut der Pappel übertragen werden. Diese Aufgabe wird Dr. Eun Woon Noh vom forstwissenschaftlichen Institut Koreas (Korea Forest Research Institute) übernehmen. Die Wahl fiel auf diesen Baum, weil er eine bedeutende Biomasse aufweist und schnell wächst, zwei entscheidende Merkmale für eine effiziente Phytoremediation. Die ersten Versuche mit gegenüber Schwermetallen toleranten Pappeln sollten 2008 in China stattfinden. Die Pappeln werden anschliessend gefällt und verbrannt, wobei die Schwermetalle in der Asche zurückbleiben. Auf diese Weise lassen sich die Schadstoffe einfacher sammeln.

Da die transgenen Pflanzen nicht für den Verzehr durch Mensch oder Tier vorgesehen sind, fallen gesundheitliche Bedenken weg. Auch im Hinblick auf die Umwelt ist nichts zu befürchten: Es kommen nur Pappelsorten zum Einsatz, die keine Blüten bilden. Dadurch lässt sich die Kreuzbestäubung nahe verwandter Arten ausschliessen. Die transgenen Bäume werden durch Stecklinge vermehrt. Wenn diese Arbeit gelingt, wäre dies ein bedeutender Schritt hin zur naturnahen und ökonomischen Reinigung von verunreinigten Böden.

kontakte

Prof. Enrico Martina
Universität Zürich
Institut für Pflanzenbiologie
tel +41 1 634 8222
enrico.martinoia(at)botinst.unizh.ch
http://www.unizh.ch/botinst/

Prof. Youngsook Lee
POSTECH-UZH cooperative laboratory,
University of Science and Technology, Pohang,
790-784, Korea
tel +82 54 279 2296
ylee(at)postech.ac.kr