Bachelorarbeit

In-planta Thiolierung von Oxyarsenspezies in Reispflanzen

Natascha Lukas (04/2022-09/2022)

Betreuer: Carolin Kerl, Britta Planer-Friedrich

Die Bildung von Thioarsenaten in gefluteten Reisböden ist ebenso nachgewiesen wie ihre Aufnahme in Reispflanzen und ihr Vorkommen in Reiskörnern und -produkten. Neben der Aufnahme aus dem Boden kann auch die in-planta Thiolierung von Oxyarsenspezies zum Gehalt von Thioarsenaten in Reispflanzen beitragen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Thiolierung von Arsenit, Monomethylarsenat (MMA) und Dimethylarsenat (DMA) in hydroponisch wachsenden Reispflanzen verschiedener italienischer Varietäten untersucht. Nach 24 h Exposition wurden in allen Replikaten thiolierte Spezies in den Reiswurzeln und -sprossen beobachtet. In Arsenit exponierten Reispflanzen wurde Monothioarsenat (MTA; Wurzeln: 0,025 ± 0,002 %; Sprossen: 0,167 ± 0,008 %) gefunden und in MMA exponierten Reispflanzen Monomethylmonothioarsenat (MMMTA; Wurzeln: 0,31 ± 0,08 %; Sprossen: 0,24 ± 0,09 %). Die höchsten Thioarsenat-Gehalte erreichte die Thiolierung von DMA zu Dimethylmonothioarsenat (DMMTA) mit 0,4 ± 0,2 % in den Wurzeln und 1,5 ± 0,4 % in den Sprossen. Ausschließlich bei den dimethylierten Spezies trat auch die zweifach thiolierte Form Dimethyldithioarsenat (DMDTA; Wurzeln: 0,18 ± 0,05 %, Sprossen: 0,23 ± 0,07 %) auf. Ob die Thiolierung in den Reiswurzeln oder -sprossen stattfand, und in welchem Pflanzengewebe die Thioarsenate nur aufgrund von Verlagerungsprozessen auftraten, blieb für MTA und MMMTA unklar. Die Verteilung von DMMTA und DMDTA zwischen Wurzel und Spross und deren Änderung mit der Expositionsdauer die Zeit wiesen jedoch darauf hin, dass DMA und DMMTA sowohl im Spross als auch in der Wurzel thioliert wurden. Die Bildung von DMDTA war in einem Kinetik-Experiment zeitlich hinter der von DMMTA verzögert. Das in der Pflanze mobile und phytotoxische DMMTA wird als Auslöser der Straighthead Disease diskutiert. In unterschiedlichen Reisvarietäten konnte jedoch kein Zusammenhang zwischen der Anfälligkeit für die Straighthead Disease und der Thiolierung von DMA beobachtet werden. In einem Mesokosmen-Experiment wurden MTA, Dithioarsenat, Trithioarsenat und DMMTA in den Reispflanzen gefunden, allerdings konnte nicht geklärt werden, ob diese aus dem Porenwasser aufgenommen oder in der Pflanze durch in-planta Thiolierung gebildet wurden.