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Genkonstrukt für die Gesundheit: Reis gegen Eisen- und Zinkmangel

Genkonstrukt für die GesundheitReis gegen Eisen- und Zinkmangel

ETH-Forschende haben eine wichtige Reissorte genetisch so modifiziert, dass diese effizienter Eisen und Zink in ihren Reiskörnern anreichert.

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Reispflanzen im Gewächshaus

Ein Team von Forschenden um Navreet Bhullar vom Institut für molekulare Pflanzenbiologie der ETH Zürich hat zwei der häufigsten Reissorten der Welt, Nipponbare und IR64, genetisch verändert, und zwar so, dass die Pflanzen Zink und Eisen aus zellulären Speichergefässen, den Vakuolen, besser mobilisieren. Die beiden Mineralstoffe werden dann in den inneren, weißen Teil des Reiskorns befördert und dort angereichert.

Weltweit leiden rund 1,6 Milliarden Menschen unter Blutarmut, davon ist ein hoher Anteil auf Eisenmangel zurückzuführen. Von Zinkmangel, der zu einem geschwächten Immunsystem führt, ist weltweit ein Drittel der Menschheit betroffen. Reis ist für die Hälfte der Menschheit ein Grundnahrungsmittel und enthält sowohl Eisen als auch Zink. In der Regel wird jedoch nur das polierte Korn verzehrt, das meist kaum oder gar keine lebenswichtigen Nährstoffe enthält. Deshalb will Bhullars Team die Mikronährstoffe im Endosperm, also im polierten Korn, erhöhen.

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Drei Gene machen den Unterschied
Die ETH-Forschenden sind die ersten, die nun den Hebel bei den zellulären Transportmechanismen der beiden Mineralstoffe ansetzen, um so das Reiskorn damit anzureichern. Um dies zu bewerkstelligen, bauten die ETH-Forschenden Reispflanzen ein Genkonstrukt ein, das eine Kombination von drei zusätzlichen Gene exprimiert. Eines der Gene mobilisiert das in den Pflanzenvakuolen gespeicherte Eisen. Ein weiteres Gen exprimiert das eisenspeichernde Protein Ferritin, und das Dritte fördert die effiziente Eisen- und Zinkaufnahme durch die Wurzeln.

Bereits vor einem Jahr präsentierte dieselbe ETH-Gruppe eine Reislinie, in deren Körnern gleichzeitig der Gehalt der Mikronährstoffe Eisen, Zink und Beta-Karotin erhöht wurde.

Wie von der Consultative Group on International Agricultural Research (CGIAR) empfohlen, sind 15 Mikrogramm Eisen und 28 Mikrogramm Zink pro Gramm Trockengewicht von polierten Körnern nötig, um einen knappen Drittel des geschätzten durchschnittlichen Nahrungsbedarfs zu decken. In ihrer jüngsten Arbeit entwickelten die ETH-Forschenden Reissorten, bei denen der Eisengehalt in den polierten Körner bei über 13 Mikrogramm pro Gramm Trockengewicht liegt – was mehr als 90 Prozent der von der CGIAR empfohlenen Zielmenge entspricht. Den Zinkgehalt erreichte teilweise sogar 170 Prozent des angestrebten Ziels.

Kontrollierte Freilandversuche geplant
Die Pflanzen wurden bisher erst unter Labor- und Gewächshausbedingungen getestet. Ob der genetisch modifizierte Reis auch im Freiland ähnlich effizient ist, wird Navreet Bhullar deshalb in naher Zukunft im Freiland prüfen.

"Wir müssen zuerst feststellen, dass die Pflanzen auch unter Freilandbedingungen in ihren Körnern entsprechende Mengen von Eisen und Zink einlagern", betont die Forscherin. "Danach wollen wir untersuchen, ob die angereicherten Mineralstoffe für den Menschen überhaupt verfügbar sind", Diese Untersuchungen würden Jahre beanspruchen, ehe die neuen Reissorten zum Anbau freigegeben werden könnten.

Literaturhinweis:
Wu T-Y, Gruissem W, Bhullar NK. Targeting intra‐cellular transport combined with efficient uptake and storage significantly increases grain iron and zinc levels in rice. Plant Biotechnology Journal, first published: 07 May 2018. doi: 10.1111/pbi.12943

Quelle: ETH Zürich, Peter Rüegg

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