Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dem weltweiten Mangel an Mikronährstoffen entgegenwirken: Studie zu Zink-Konzentrationen in Gerste

20.05.2016

Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Stephan Clemens an der Universität Bayreuth befasst sich in einer kürzlich veröffentlichten Studie mit Konzentrationen von Zink und anderen lebenswichtigen Mikronährstoffen im Grundnahrungsmittel Gerste. Die Ergebnisse zeigen unter anderem, dass ein gezielter Anbau ausgewählter Gerste-Sorten erheblich dazu beitragen kann, den weltweiten Mangel an lebenswichtigen Mikronährstoffen zu bekämpfen.

In vielen Regionen der Erde werden die Gesundheit und die Lebenserwartung der Menschen gravierend beeinträchtigt, weil ihre tägliche Nahrung zu wenig Vitamine und Mineralien enthält. Diese sogenannten Mikronährstoffe sind für den Organismus lebenswichtig, auch wenn sie ihm keine Energie zuführen.


Die Mikronährstoffe Zink, Eisen und Mangan in einem geschnittenen Korn: links in einer Gersten-Sorte mit geringer Akkumulation, rechts in einer Gersten-Sorte mit stärkerer Akkumulation.

PIXE-Aufnahme: Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie, Universität Bayreuth; mit Quellenangabe zur Veröffentlichung frei.

Neueren Schätzungen zufolge leiden heute mehr als zwei Milliarden Menschen unter einem Mangel an Eisen und Zink, weil Getreide, das zu geringe Mengen dieser Substanzen aufweist, einen Hauptbestandteil ihrer Nahrung bildet.

Eine höhere Anfälligkeit für Darm- und Atemwegserkrankungen sowie für Malaria ist die Folge. Beim jüngsten UN-Welternährungsgipfel, der 2014 in Rom stattfand, forderten daher die Delegierten aus mehr als 170 Staaten öffentlich dazu auf, den weltweiten Mangel an Mikronährstoffen entschieden zu bekämpfen.

Biofortifikation von Nahrungsmitteln: ein weltweites Forschungsziel

Vor diesem Hintergrund interessiert sich die Pflanzen- und Ernährungsforschung immer stärker für die Frage, wie der Gehalt an Mikronährstoffen in Pflanzen – insbesondere in Getreidesorten – gesteigert werden kann. „Biofortifikation“ ist das Ziel dieser Bestrebungen. Dabei geht es nicht zuletzt um genetische Faktoren, die zu einem höheren Anteil von Zink, Eisen und weiteren Mineralien in der Nahrung beitragen können.

An der Universität Bayreuth befasst sich ein Forschungsteam um Prof. Dr. Stephan Clemens am Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie schon seit vielen Jahren mit den Möglichkeiten der Biofortifikation. In der Fachzeitschrift „New Phytologist“ haben die Wissenschaftler jetzt eine Studie veröffentlicht, die sich mit Konzentrationen und mit der räumlichen Verteilung von Zink in verschiedenen Sorten von Gerste befasst. Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum sowie des Jožef Stefan-Instituts in Ljubljana haben ebenfalls daran mitgewirkt.

Gerste als Grundnahrungsmittel mit vielen genetischen Variationen

„Wenn es um die weltweite Bekämpfung des Zinkmangels geht, ist Gerste ein besonders interessantes Getreide. Sie ist in zahlreichen Teilen der Erde – vor allem in höher gelegenen Regionen Afrikas, Asiens und Südamerikas – ein Grundnahrungsmittel, zugleich gibt es schon heute ungewöhnlich viele genetische Variationen“, erklärt Prof. Clemens.

Aus der ‚International Barley Core Collection (BCC)‘, einer der weltweit umfangreichsten Gendatenbanken für Gerste, haben die Autoren der neuen Studie einige Sorten und Varietäten von Gerste ausgewählt und im Glashaus kultiviert. Anschließend wurde untersucht, in welchen Konzentrationen die Metalle Zink, Eisen und Mangan in diesen genetisch verschiedenen Pflanzen vorkommen und wie sie sich dabei innerhalb der Pflanzen verteilen.

Bei den Analysen kamen verschiedene spektroskopische Techniken sowie ein anspruchsvolles Röntgenverfahren zum Einsatz, das in der Forschung als Micro-PIXE-Analyse (‚Micro-Proton-Induced X-Ray Emission Analysis‘) bezeichnet wird.

Lebensmittelrelevante Unterschiede bei Zink-Konzentrationen:
Chancen für eine erfolgreiche Bekämpfung von Ernährungsmängeln

Wie sich herausstellte, enthielten die Pflanzen verschieden hohe Konzentrationen der drei Metalle. Insbesondere bei Zink waren die Unterschiede besonders ausgeprägt und zu einem großen Teil genetisch bedingt. Zudem konnten die Wissenschaftler zeigen, dass diese Unterschiede alle Teile des Korns betrafen. Bei Gerste-Sorten, die insgesamt eine hohe Konzentration von Zink aufwiesen, enthielten also auch diejenigen Teile des Korns, die gewöhnlich für die Herstellung von Lebensmitteln verwertet werden, große Mengen von Zink.

„Diese Erkenntnisse sprechen eindeutig dafür, dass ein gezielter Anbau ausgewählter Gerste-Sorten erheblich dazu beitragen kann, dem Mangel an lebenswichtigen Mikronährstoffen entgegenzuwirken. Weil hohe Konzentrationen von Zink und anderen Mineralien offenbar mit genetischen Merkmalen der jeweiligen Gerste-Sorten in Zusammenhang stehen, eröffnet möglicherweise die ‚Grüne Gentechnik‘ neue Chancen, den Anteil dieser Nährstoffe im Grundnahrungsmittel Gerste zu steigern“, meint Prof. Clemens, Sprecher des Profilfelds ‚Lebensmittel- und Gesundheitswissenschaften‘ an der Universität Bayreuth.

Höhere Cadmium-Konzentrationen – ein Argument gegen die Biofortifikation?

Allerdings fällt die Bilanz der neuen Studie nicht uneingeschränkt positiv aus. Das Forscherteam hat nämlich zugleich untersucht, wie hoch die Konzentrationen von Cadmium in genetisch verschiedenen Gerste-Sorten ausfallen. Cadmium ist ein Schwermetall, das heute weltweit auf landwirtschaftlich genutzten Flächen anzutreffen ist. Infolgedessen ist es auch in zahlreichen Lebensmitteln enthalten. Schon in sehr geringen Mengen kann es giftige Auswirkungen auf den menschlichen Organismus haben. Umso stärker ist das Interesse, die Cadmium-Spuren in Nahrungsmitteln zu reduzieren.

Doch ausgerechnet einige Gerste-Sorten, die hohe Zink-Konzentrationen enthielten, zeigten in den Bayreuther Experimenten eine ausgeprägte Neigung, vergleichsweise große Cadmium-Mengen dem Boden zu entnehmen und zu speichern. Muss also die erwünschte Anreicherung von Gerste mit lebenswichtigen Mikronährstoffen durch einen höheren Anteil des gesundheitsschädlichen Cadmiums erkauft werden?

Dr. Paula Pongrac, die als Bayreuther Humboldt-Stipendiatin an der neuen Studie maßgeblich mitgearbeitet hat, warnt vor voreiligen Schlussfolgerungen: „Wir haben im Verlauf unserer Forschungsarbeiten eindeutige Hinweise dafür gefunden, dass das Mengenverhältnis von Zink zu Cadmium in diversen Gerste-Sorten unterschiedlich ausfallen kann. Es scheint durchaus möglich, dass hohe Zink-Konzentrationen mit einer schwachen Absorption von Cadmium vereinbar sind. Die genetischen Voraussetzungen hierfür gilt es mit Nachdruck zu erforschen, damit die – gesundheitspolitisch erwünschte – Biofortifikation von Lebensmitteln keine schädlichen Nebenwirkungen nach sich zieht.“

Veröffentlichung:

Amelie Detterbeck, Paula Pongrac et al., Spatially resolved analysis of variation in barley (Hordeum vulgare) grain micronutrient accumulation,
in: New Phytologist, 29 April 2016, DOI: 10.1111/nph.13987

Kontakt:

Prof. Dr. Stephan Clemens
Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie
Universität Bayreuth
95447 Bayreuth
Tel. +49 (0)921 55-2630
E-Mail: stephan.clemens@uni-bayreuth.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de/

Weitere Berichte zu: Cadmium Eisen Gerste Grundnahrungsmittel Mikronährstoffen Mineralien Phytologist Zink

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Blinddarmentzündungen bei Kindern: Ultraschall als erstes Mittel zur exakten Diagnose
28.11.2019 | Deutsche Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin (DEGUM)

nachricht Biologen der TU Dresden untersuchen Spermienqualität anhand ihres Stoffwechsels
28.11.2019 | Technische Universität Dresden

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleiner, schneller, energieeffizienter – leistungsstarke Bauelemente für den digitalen Wandel

Hocheffiziente Leistungshalbleiter sollen die Voraussetzungen für vielfältige neue Anwendungen schaffen – von der Elektromobilität bis hin zur künstlichen Intelligenz. Darauf zielt das kürzlich gestartete Verbundprojekt „Leistungstransistoren auf Basis von AlN (ForMikro-LeitBAN)“, das vom Ferdinand-Braun-Institut koordiniert wird.

Smarte Energieversorgung, Elektromobilität, breitbandige Kommunikationssysteme und Anwendungen der künstlichen Intelligenz (KI) – die Anzahl miteinander...

Im Focus: KATRIN-Experiment begrenzt die Masse von Neutrinos auf unter 1 Elektronenvolt

Neutrinos spielen durch ihre kleine, aber von Null verschiedene Masse eine Schlüsselrolle in Kosmologie und Teilchenphysik. Seit 2018 soll mit dem KArlsruher TRitium Neutrino Experiment (KATRIN) die Masse von Neutrinos bestimmt werden. Schon nach einer ersten kurzen Neutrino-Messphase konnten die Forscherinnen und Forscher die Masse des Neutrinos auf kleiner als 1 Elektronenvolt (eV) begrenzen, was doppelt so genau ist wie alle bisher durchgeführten teils mehrjährigen Laborexperimente. Das Ergebnis ist diese Woche als Titelgeschichte des renommierten Fachjournals „Physical Review Letters“ veröffentlicht worden. Am Experiment beteiligt ist auch ein Team der Bergischen Universität Wuppertal.

Neben den Photonen, den masselosen elementaren Quanten des Lichts, sind Neutrinos die häufigsten Teilchen im Universum. Neutrinos werden „Geisterteilchen“...

Im Focus: How do scars form? Fascia function as a repository of mobile scar tissue

Abnormal scarring is a serious threat resulting in non-healing chronic wounds or fibrosis. Scars form when fibroblasts, a type of cell of connective tissue, reach wounded skin and deposit plugs of extracellular matrix. Until today, the question about the exact anatomical origin of these fibroblasts has not been answered. In order to find potential ways of influencing the scarring process, the team of Dr. Yuval Rinkevich, Group Leader for Regenerative Biology at the Institute of Lung Biology and Disease at Helmholtz Zentrum München, aimed to finally find an answer. As it was already known that all scars derive from a fibroblast lineage expressing the Engrailed-1 gene - a lineage not only present in skin, but also in fascia - the researchers intentionally tried to understand whether or not fascia might be the origin of fibroblasts.

Fibroblasts kit - ready to heal wounds

Im Focus: McMaster researcher warns plastic pollution in Great Lakes growing concern to ecosystem

Research from a leading international expert on the health of the Great Lakes suggests that the growing intensity and scale of pollution from plastics poses serious risks to human health and will continue to have profound consequences on the ecosystem.

In an article published this month in the Journal of Waste Resources and Recycling, Gail Krantzberg, a professor in the Booth School of Engineering Practice...

Im Focus: Eine Ampel für die Wahrnehmung

caesar-Wissenschaftler der Forschungsgruppe „In Silico Brain Sciences“ entschlüsseln, wie Informationen im Gehirn weitergeleitet werden.

Wir sehen, riechen, hören und spüren Berührungen entlang unserer Haut. In jedem Moment verarbeitet unser Gehirn diese Sinneseindrücke und setzt sie in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digital Innovation – von AI bis UX

25.11.2019 | Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage 2020: „Mach es einfach!“

18.11.2019 | Veranstaltungen

Humanoide Roboter in Aktion erleben

18.11.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rittal verleiht Awards an Channel Partner

29.11.2019 | Förderungen Preise

Bewegung schützt vor Diabetes – aber wie?

29.11.2019 | Biowissenschaften Chemie

Hartwalzen mit Methodik: Längere Lebensdauer für Lagerringe

29.11.2019 | Maschinenbau

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics