Selenium in planten ontrafeld: basis voor seleniumrijkere gewassen
Een tekort aan selenium treft wereldwijd volgens schattingen van de Wereldgezondheidsorganisatie 500 miljoen tot 1 miljard mensen. Onderzoekers van Wageningen University & Research (WUR) hebben samen met de Universiteit van Turijn in Italië een metabole kaart opgesteld die beschrijft hoe planten selenium opnemen en verwerken. Die kennis kan helpen bij het ontwikkelen van gewassen met meer selenium.
Selenium is een element dat in kleine hoeveelheden noodzakelijk of nuttig is voor mensen, dieren en planten. Maar bij iets hogere concentraties wordt het giftig. De meeste planten hebben selenium niet nodig en bevatten van nature weinig selenium. Daardoor krijgen mensen via voedsel vaak ook maar kleine hoeveelheden binnen.
Een mogelijke oplossing is biofortificatie: het ontwikkelen van voedselgewassen met een hoger seleniumgehalte. Om dat mogelijk te maken, willen onderzoekers beter begrijpen hoe planten selenium opnemen en opslaan.
Planten die veel selenium kunnen verdragen
Slechts enkele, vaak zeldzame, plantensoorten kunnen opvallend hoge concentraties selenium bevatten zonder dat dit schadelijk voor ze is. Deze zogenaamde hyperaccumulatoren vormen het onderwerp van het onderzoek van Antony van der Ent en Mark Aarts van Wageningen University & Research. Zij bestuderen de ecofysiologie en genetica van deze planten om te begrijpen hoe en waarom ze zo graag bepaalde elementen accumuleren.
Promovendus Jeroen van der Woude onderzoekt in dit verband Neptunia amplexicaulis. Deze soort groeit in de woestijn van Queensland in Australië en is bijzonder verzot op selenium, dat lokaal in verhoogde concentraties in de grond aanwezig is. Hij is benieuwd te ontdekken hoe deze hyperaccumulator zoveel selenium kan opslaan zonder giftige effecten. Juist dat maakt ze interessant voor onderzoekers die willen begrijpen hoe planten omgaan met selenium.
Eerste uitgebreide model van seleniummetabolisme
De onderzoekers schreven een Tansley review waarin de bestaande kennis over selenium in planten is samengebracht. Het artikel is gepubliceerd in New Phytologist en beschrijft de eerste uitgebreide metabole kaart (atlas) van de seleniumstofwisseling in planten. Omdat selenium chemisch erg lijkt op zwavel, laten de onderzoekers ook zien hoe de seleniumstofwisseling verweven is met die van zwavel.
“Dit model brengt in kaart hoe selenium in planten wordt opgenomen en verwerkt. Daarbij bundelt het ook wat bekend is over seleniumverbindingen in planten, betrokken enzymen en genen die opname en tolerantie beïnvloeden,” vertelt Antony van der Ent. “Daarmee biedt het een basis om beter te begrijpen hoe hyperaccumulatorplanten functioneren.”
Basis voor verder onderzoek
Volgens Van der Ent kan deze kennis helpen om vervolgonderzoek naar seleniumrijke gewassen gerichter op te zetten. Zulke gewassen zouden in de toekomst kunnen bijdragen aan het verminderen van seleniumtekorten in ons voedsel en om zo de gezondheid te bevorderen.
Het onderzoek maakt deel uit van een NWO Vidi-project onder leiding van Van der Ent, volledig gericht op het ophelderen van de seleniumhyperaccumulatie van Neptunia amplexicaulis. Met de kennis die nu gebundeld is in de nieuwe atlas van seleniummetabolisme, kunnen specifieke sleutelgenen geïdentificeerd worden als voornaamste kandidaten voor vervolgonderzoek naar de moleculaire fysiologie van seleniumhyperaccumulatie in N. amplexicaulis. Een belangrijke volgende stap is te achterhalen welke transporteiwitten de plant gebruikt om selenium op te nemen en te verplaatsen van de wortels naar jonge scheuten en bloeiwijzen.
