Elektromagnetische Bestrahlung bewirkt physiologische und molekulare Veränderungen in Reis.

Erratum Leistungsdichte und Schein-Expositionsstufe:

Der Leistungsdichte-Pegel, bei dem die Ziel-Reis-Setzlinge und die nachfolgenden Pflanzen exponiert wurden, wurde in dem oben genannten Artikel fälschlicherweise mit 2,75 W/m² angegeben. Darüber hinaus wurde die Schein-Expositions-Stufe ebenfalls falsch mit 0,07 W/m² angegeben [Kundu et al., 2021]. Die korrekten Leistungsdichten sind 2,75 mW/m² (Strahlenbehandlung) und 0,07 mW/m² (Scheinexposition) bei 1837,50 MHz. Die wissenschaftliche Schlussfolgerung im Originalartikel wurde durch diesen Fehler nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus unterstreichen die berichteten Pflanzenreaktionen bei einer so geringen Leistungsdichte die im Originalartikel vorgeschlagene Hypothese [Kundu et al., 2021].

Die Autoren bedauern den Fehler.

Übersetzung des Original-Erratums mit www.DeepL.com/Translator (kostenlose Version)

Elektromagnetische Energie hat einen geringen aber messbaren Einfluss auf viele verschiedene Lebewesen. Zur Absorption der Energie in Pflanzen ist wenig bekannt. Das höhere Verhältnis von Oberfläche zu Volumen mit enormer Wasserionen-Konzentration bei Pflanzen liefert ein ideales Studienobjekt zur Untersuchung der Wechselwirkung mit nicht-ionisierender Strahlung. Verschiedene biologische Gewebe in Menschen und Pflanzen haben einigermaßen hohe dielektrische Eigenschaften, sie absorbieren ziemlich viel elektromagnetische Energie von vielen hochfrequenten Feldern gleichzeitig. Da Pflanzen an ihren Standort gebunden sind, sind sie der Bestrahlung gleichmäßiger und stärker ausgesetzt als Tiere und Menschen. Reispflanzen eignen sich gut als Modell, weil sie ein kleines Genom haben und viel darüber bekannt ist. Dies ist die erste Studie, die bei niedrigeren Bestrahlungsintensitäten als die ICNIRP-Richtlinien festlegen, signifikante Ergebnisse bei Reispflanzen lieferte.

In dieser Studie wurden Reispflanzen einer weit verbreiteten Sorte (Var. Satabdi) mit Mobilfunkstrahlung von 1837,50 MHz (2,75 mW/m²) für 6 Stunden/Tag, 15 dBm, 31,6 mW) bestrahlt und mit je 30 Samen die Keimungsrate bestimmt mit 6 unabhängigen Wiederholungen. Die Samen wurden im Sommer bei Raumtemperatur (Lufttemperatur am Tag 32 °C, nachts 27 °C) bestrahlt, die Kontrollen scheinbestrahlt (0,07 mW/m²). Nach der Bestimmung der Keimungsrate wurden die Keimlinge in Töpfe gepflanzt und ein Ansatz einmal kurzzeitig = 2,5 Stunden, ein Ansatz 12 und einer 32 Tage lang täglich 6 Stunden bestrahlt (je 3 Wiederholungen). In den 12- und 32-Tage-Pflanzen erfolgte die Bestimmung der Genexpression, dazu wurden in den 32-Tage-Pflanzen die Photosynthese-Pigmente bestimmt. Nach der Kurzzeitbestrahlung wurden Blätter von 12 Tage alten Pflanzen zur Bestimmung der relativen Genexpression von Genen mit bekannten Funktionen verwendet. Die abgeschirmte Kammer für die Scheinbestrahlung hatte eine Strahlungsintensität von 0,07 W/m², 40-mal geringer als die bestrahlten Pflanzen. Allerdings haben einige Forscher Reaktionen von Pflanzen bei weniger als 0,07 W/m2 bei verschiedenen Frequenzen gefunden. Untersucht wurden Keimungsrate und die Photosynthese-Pigmente Chlorophyll a und b sowie Carotinoide. Für die relative Expression von Stress-bezogenen Gen-Produkten wurden Calmodulin, Proteinase-Inhibitor (PIN), basic leucine zipper (bZIP1), Kalzium-abhängige Proteinkinase (CDPK), Phytochrom B, Phytochrom C und Teosinte branched 1 (TB1) bestimmt.

Die Keimungsrate betrug 76,67 % bei den bestrahlten und 83,9 % bei den scheinbestrahlten Pflanzen. Die periodische Bestrahlung bewirkte demnach eine signifikante Verminderung der Keimungsrate. Bei den 32 Tage alten Pflanzen bewirkte die Bestrahlung nicht-signifikant verminderte Pigment-Konzentrationen von Chlorophyll a und b sowie Carotinoiden; das Verhältnis von Chlorophyll a zu Chlorophyll b war herabgesetzt. Bei den 12 Tage lang bestrahlten Reispflanzen ergab sich eine nicht-signifikante Hochregulation von PIN (1,53-fach) und CDPK1 (1,60‐fach). Signifikante Steigerung der Expression zeigte sich bei Phytochrom B (10,60-fach) und Phytochrom C (6,09-fach). Bei den 32 Tage lang bestrahlten Reispflanzen war PIN unverändert. Erhöht waren Calmodulin 2,35-fach, CDPK1 7,34‐fach, Phytochrom B 1,17‐fach und Phytochrom C 2,59‐fach. Vermindert wurde die Expression der bZIP1- und TB1-Gene (2-fach bzw. 4,63‐fach). TB1 wurde nur bei den 32-Tage-Pflanzen untersucht. Die kurzzeitig für 2,5 Stunden bestrahlten 12 Tage alten Pflanzen zeigten sofort nach der Bestrahlung einen Überschuss an bZIP1-Genen, die Gene von Phytochrom B und Phytochrom C waren erhöht exprimiert. Die relative Genexpression der 12 Tage alten Pflanzen unmittelbar nach der 2,5-stündigen Bestrahlung: Calmodulin und PIN waren fast unverändert, andere waren deutlich hochreguliert, bei bZIP1 (262,88-fach), CDPK1 (3,53-fach, Phytochrom B (2,48-fach) und Phytochrom C (2,23-fach).

Die Keimungsraten waren nach Bestrahlung mit 1837,5 MHz reduziert, was auf geringere Wasseraufnahme der Samen zurückgeht. Die Konzentrationen der Photosynthesepigmente Chlorophyll a, Chlorophyll b und Carotinoide waren nichtsignifikant reduziert. Die Stress bezogenen Gene waren z. T. signifikant verändert. Beides, sofortige Reaktion nach einmaliger Kurzzeit-Bestrahlung (2,5 Stunden) und auch wiederholte Bestrahlung mit drahtlosen Kommunikationssystemen bedeutet abiotischen Stress für die Pflanzen, sichtbar an der Hochoder Herunterregulierung von bekannten Stress-empfindlichen Genen. Mit der Zeit und steigendem Alter kann in den Pflanzen eine gewisse Anpassung erfolgen. Die Experimente wurden bei Feldstärken unterhalb der von der ICNIRP festgelegten Grenzwerte für elektromagnetische Felder durchgeführt. Die Reispflanzen zeigten dabei physiologische und molekulare Veränderungen. Zusammen mit den hohen dielektrischen Eigenschaften und weil die Reispflanzen an ihren Standort gebunden sind, wirkt die Strahlung stärker als bei Säugetieren. Die Richtlinien der ICNIRP für elektromagnetische Felder sollten überdacht werden, da auch unterhalb der Grenzwerte biologische Wirkungen zu beobachten sind.
(IW)