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Gentechnik : Die grünen Nickelfresser

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Die Fähigkeit mancher Pflanzen, schadlos große Mengen von Metall aus dem Boden aufzunehmen, liegt im Innern der Zellen. Die Aufklärung der genetischen Zusammenhänge könnte jetzt die Umweltreinigung mit Pflanzen erleichtern.

          Für die Fähigkeit mancher Pflanzen, schadlos große Mengen von Metall aus dem Boden aufzunehmen, scheint ein Antioxydans in den Zellen zuständig zu sein. Die Substanz, das Glutathion, schützt die Gewächse offenbar vor aggressiven Stoffwechselprodukten. Zu diesem Ergebnis sind amerikanische Forscher gekommen, als sie die Widerstandskraft verschiedener Pflanzen gegenüber Nickel untersuchten. Der Befund trägt nicht nur zum besseren Verständnis der oft erstaunlichen Metalltoleranz bei, sondern er kann vielleicht auch dabei helfen, verseuchte Böden mit Pflanzen zu sanieren.

          Weltweit sind mehr als 400 Pflanzenarten bekannt, die Nickel, Kupfer, Zink und andere Metalle in hoher, für andere Gewächse giftiger Konzentration in das Gewebe einlagern. Besonders weit verbreitet ist dieses Phänomen bei Kreuzblütlern. So gibt es Arten der Gattung Thlaspi, des Hellerkrautes, bei denen Nickel bis zu drei Prozent des Trockengewichts ausmachen kann. Wie Botaniker schon lange wissen, beruht die Schwermetalltoleranz zum einen darauf, daß die Metalle innerhalb der Zelle gewissermaßen auf eine sichere Deponie gebracht werden. Eingeschlossen in die Zellvakuole, können sie kaum noch Unheil stiften. Zum anderen gehört zur Schwermetalltoleranz auch die Fähigkeit, die heikle Fracht durch das Zellplasma zu schleusen, ohne daß die als Oxydantien wirkenden Metalle lebenswichtige Stoffwechselvorgänge stören.

          Die Forschergruppe um David Salt von der Purdue University in West Lafayette (Indiana) hat nun verschiedene Arten der Gattung Thlaspi miteinander verglichen. Darunter befanden sich drei auf Serpentinböden wachsende Arten, die große Mengen von Nickel anreichern, darunter das aus Österreich bekannte Goesinger Täschelkraut (Thlaspi goesingense). Die anderen untersuchten Arten sind dazu nicht in der Lage. Wie die Forscher um Salt in in der Zeitschrift "Plant Cell" (Bd. 16, S. 2176) berichten, ging die Fähigkeit zur Nickelanreicherung eng mit dem Gehalt an Glutathion und dem an seiner Produktion beteiligten Enzym "Sat" (Serin-Acetyltransferase) einher. Die Forscher übertrugen das Sat-Gen anschließend auf Kreuzblütler der Gattung Arabidopsis, die normalerweise keine Nickeltoleranz aufweisen. Ausgerüstet mit dem Gen, konnten sie auf nickelhaltigem Nährboden wachsen und das Metall anreichern. Wurde das Glutathion durch eine weitere Substanz blockiert, büßten die transgenen Gewächse ihre neue Fähigkeit wieder ein. Sie erlitten dann die gleichen Schäden an Membranen wie ihre gentechnisch nicht veränderten Artgenossen. Die jüngsten Forschungen sind Teil eines von der amerikanischen Umweltbehörde unterstützten Projektes. Hierbei geht es um die Züchtung von Pflanzen zur Reinigung schwermetallverseuchter Böden.

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