Stress-Stoffwechsel: Wie Pflanzen auf Schwermetalle reagieren

Giftige Schwermetalle wie Uran, Cadmium und Blei stören bereits in geringen Konzentrationen den Stoffwechsel von Pflanzen erheblich. Sie reagieren „gestresst“, bilden mehr spezifische Aminosäuren und Folgeprodukte als Schutz und haben ein geringeres Wachstum und verminderte Erträge. Diese Prozesse haben nun Ernährungswissenschaftler um Prof. Dr. Hans Bergmann an der Universität Jena an Gerste, Weizen sowie weiteren Nahrungs- und Wildpflanzen näher untersucht. Die Forscher stellten fest, dass auch so genannte essenzielle Schwermetalle wie Zink, Mangan, Kupfer und Nickel, die als Spurenelemente im natürlichen Stoffwechsel durchaus benötigt werden, in erhöhten Dosen eine ähnliche Wirkung verursachen.

Trockenheit, Bodenversauerung und -versalzung – z. B. durch Fehler in der Landbewirtschaftung – verstärken diese Effekte zusätzlich. „Grundsätzlich werden Schwermetalle, die die Pflanzen über den Boden aufnehmen, im pflanzlichen Organismus verkapselt deponiert. Sie bleiben also in den Pflanzenzellen gespeichert und gelangen so in die Nahrungskette des Menschen“, erklärt Prof. Bergmann. Für die Landwirtschaft in Deutschland sieht er aber aufgrund der vorsichtig definierten Grenzwerte etwa für die Klärschlamm-Düngung keine Gefahren für die Verbraucher, wichtiger seien seine Forschungsergebnisse für Entwicklungsländer. Bergmann und seine Mitstreiter forschten an ihren Test-Pflanzen vor allem nach Stoffwechselprodukten, die typisch für die natürliche Stressantwort auf giftige Schwermetalle bzw. auf ein Überangebot an Schwermetallen sind. Phytochelatine und Aminosäuren wie N-Trimethylglycin umschließen die Schwermetall-Ionen, so dass diese ihre zerstörerische Wirkung nicht entfalten können.

Sicher „verpackt“ lagern die Pflanzen die deaktivierten Gifte dann in den Zellen ab. Amine wie Putrescin und Spermin arbeiten quasi als „Schutztruppen“, um Schäden an den Zellmembranen und den Chromosomen durch Schwermetalle zu verhindern. „Das bedeutet aber, dass die für diesen Stressstoffwechsel benutzten Aminosäuren als Grundbaustoffe des Lebens nicht mehr zur Verfügung stehen“, erläutert Bergmann. „Und natürlich wird dabei auch einiges an Energie verbraucht.“ Die Folge: Das Wachstum der Pflanzen ist erheblich gebremst. Und als Nahrungsmittel mag Bergmann sie nicht nur wegen der im Übermaß gespeicherten Schwermetalle weniger empfehlen, sondern auch aufgrund der veränderten Zusammensetzung an Stoffwechselprodukten.

Gemeinsam mit Doktoranden hat der Lebensmittelkundler zuletzt Projekte in Ägypten und Indien betreut. „Dort kommen praktisch alle schädlichen Faktoren zusammen: hohe Trockenheit, Bodenerosion, allmählich versalzende oder versauernde Böden und – durch unzureichend kontrollierte Industrie-Emissionen verursacht – ein erhöhter Schwermetalleintrag“, so der Jenaer Professor. Langfristig erkennt er darin zunehmende Risiken für die Welternährungslage. Bergmann: „Gerade Entwicklungsländer kommen um wirksame Umweltschutzprogramme nicht herum, die natürlich zugleich wichtige Aspekte des Verbraucherschutzes beinhalten.“

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Hans Bergmann
Institut für Ernährungswissenschaften der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Tel.: 03641/949701, Fax: 949702
E-Mail: Bergmann@mampf.ieu.uni-jena.de

Literatur: Amino Acids 2001; 20(3): 325-9

Friedrich-Schiller-Universität Jena
Dr. Wolfgang Hirsch
Referat Öffentlichkeitsarbeit
Fürstengraben 1
D-07743 Jena
Telefon: 03641 · 931030
Telefax: 03641 · 931032
E-Mail: roe@uni-jena.de

Media Contact

Dr. Wolfgang Hirsch idw

All latest news from the category: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Back to home

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Newest articles

Optische 3D-Messtechnik am 10. und 11. November 2021

Seminar mit Praktikum… Der Fraunhofer Geschäftsbereich Vision setzt die Seminarreihe zur optischen 3D-Messtechnik fort und veranstaltet am Mittwoch und Donnerstag, 10. und 11. November 2021 das Seminar mit Praktikum »Optische…

„Weniger als nichts“ – Teilchen mit negativer Masse entdeckt

Physiker der Universität Regensburg publizieren Ergebnisse in der international renommierten Fachzeitschrift „Nature Communications“. Eine große internationale Forschungskooperation unter der Leitung von Dr. Kai-Qiang Lin und Professor Dr. John Lupton vom…

Wie resistente Keime Gift auf molekularer Ebene transportieren

Um der zunehmenden Bedrohung durch multiresistente Keime zu begegnen, ist das Verständnis der Resistenzmechanismen zentral. Eine wichtige Rolle dabei spielen Transportproteine. Ein deutsch-britisches Forschungsteam unter Leitung der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU)…

Partner & Förderer