Vergiftete Böden aufpäppeln

Mit Schwermetallen belastete Böden könnten dereinst dank speziell gezüchteter Pflanzen entgiftet werden. Der Pflanzenbiologe Enrico Martinoia sucht im Rahmen eines Projekts der koreanischen Regierung die Gene, welche Pflanzen zu wirksamen Entgiftern machen.

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Die Idee tönt bestechend: Resistente Pflanzen sollen Schwermetalle wie Blei, Cadmium oder Arsen aus den Böden ziehen und in ihren Stängeln und Blättern einlagern. Die Pflanzen werden nachher verbrannt, die Schadstoffe bleiben in der Asche zurück. Auf diese Weise können belastete Böden auf kostengünstige und umweltschonende Weise entgiftet werden. Zudem kann die Wüstenbildung auf stark belasteten Böden eingedämmt werden, weil auch dort eine Bepflanzung möglich wäre.

Anhand der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) will Enrico Martinoia herausfinden, welche Gene Pflanzen dazu bringen, Schwermetalle aus den Böden zu ziehen. (Bild: Internet)

Diese Phytoremediation genannte Idee entstand bereits vor 15 Jahren. Allerdings sind resistente Pflanzen selten und wachsen meist langsam, was eine effiziente Entgiftung verhindert. Deshalb konzentriert sich die Forschung auf die Züchtung von besser geeigneten Pflanzen. Denn für die Phytoremediation einsetzbare Pflanzen müssen nicht nur Schwermetalle in ihrer Biomasse einlagern können, sondern sollten auch rasch wachsen und genügend Biomasse produzieren.

Schwermetalltransporte in Pflanzen

Dazu sind komplexe genetische Vorgänge nötig. Genau diese erforscht Enrico Martinoia, Professor für Pflanzenbiologie an der Universität Zürich und Mitglied des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NCCR) «Überlebenserfolg von Pflanzen». Konkret  befassen sich Martinoia und seine Gruppe mit den Fragen, wie Schwermetalle in den Pflanzenzellen transportiert werden und was Pflanzen gegenüber Wassermangel und Schwermetallen resistent macht.

Im Rahmen eines auf neun Jahre angelegten Projekts der südkoreanischen Regierung will er nun anhand der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) die Gene identifizieren, die für den Transport der Schwermetalle verantwortlich sind. Die Ackerschmalwand dient als Modellpflanze, weil ihr gesamtes Erbgut bereits entschlüsselt ist und sich deshalb die Suche nach den betroffenen Genen einfacher gestaltet.

Entgiftung mit Pappeln

Ziel des koreanischen Projekts ist, die in der Ackerschmalwand identifizierten DNA-Abschnitte in das Erbgut von Pappeln zu übertragen. Pappeln wachsen schnell und weisen eine grosse Biomasse auf, weshalb sie für die Phytoremediation geeignet sind. Zudem sollen in dem Versuch nur Arten eingesetzt werden, die nicht blühen. Dadurch soll das Risiko einer Kreuzbestäubung nah verwandter Arten ausgeschlossen werden.

Die Zucht der transgenen Pappeln wird das forstwirtschaftliche Institut Koreas übernehmen. Diese gegen Schwermetalle toleranten Pappeln sollen im Jahr 2008 auf belasteten Böden in China versuchsweise gepflanzt werden. Später sollen sie gefällt und verbrannt werden. Die Schadstoffe können dann mit der zurückbleibenden Asche gesammelt werden.

Weniger Wüsten – sauberere Luft

Mit den gleichen genetischen Methoden wollen Martinoia und sein Team auch ergründen, was Pflanzen gegenüber Wassermangel und salzreichen Böden tolerant macht. Gelingt die Züchtung von solchen Pflanzen, könnten sie in den Wüstenregionen Chinas und der Mongolei angepflanzt werden – und würden in Korea für reinere Luft sorgen. Denn jeweils im Frühling tragen Sandstürme aus diesen Wüsten Sand und Staub nach Korea.

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