Mensen over de hele wereld consumeren rijst in hun dagelijkse voeding. Maar naast de voedings- en calorische inhoud, rijst kan kleine hoeveelheden arseen bevatten, die in grote doses een toxine is dat verband houdt met meerdere gezondheidsproblemen en voedingsgerelateerde kankers.

Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Washington ontdekt dat warmere temperaturen, op het niveau dat volgens de meeste klimaatprojecties wordt verwacht, kan leiden tot hogere concentraties arseen in rijstkorrels. Het team zal deze bevindingen op 10 december presenteren tijdens de herfstbijeenkomst van de American Geophysical Union in San Francisco.

"We weten dat er meer arseen vrijkomt uit de bodem bij hogere temperaturen. Hier zagen we dat deze reactie op de temperatuur in de bodem het arseengehalte van rijstkorrels beïnvloedde, " zei senior auteur Rebecca Neumann, een UW universitair hoofddocent civiele en milieutechniek. "We werkten met grond met een relatief laag arseengehalte, maar de warmere temperaturen leidden nog steeds tot verhoogde arseenconcentraties in de granen op gebieden waar we gezondheidsproblemen beginnen te krijgen. Als deze resultaten representatief zijn voor wat we zouden verwachten voor in het veld geteelde rijst, dan zou klimaatverandering het probleem van met arseen verontreinigde rijst kunnen verergeren."

Arseen komt van nature voor in de bodem, hoewel de concentratie hoger is in gebieden waar van oudsher herbiciden op basis van arseen zijn gebruikt of waar irrigatiewater arseen bevat. Wanneer boeren gewassen verbouwen zoals rijst onder overstroomde omstandigheden, arseen wordt uit de grond en in het water gehaald.

"In het algemeen, de plant is als een grote buis of een rietje als het water van de wortels naar de bladeren trekt. En rijst neemt van nature arseen op omdat het arseen andere moleculen nabootst die deze planten bij voorkeur uit de grond halen, " zei hoofdauteur Yasmine Farhat, een UW-promovendus in civiele en milieutechniek. "Het is een perfecte storm voor het concentreren van arseen."

Om te bepalen of rijst onder warmere omstandigheden meer arseen zou opnemen, het team verzamelde grond van een rijstveld in Davis, Californië. Terug in Seattle, de onderzoekers kweekten rijst in deze grond in temperatuurgecontroleerde groeikamers.

Ze vergeleken de opname van arseen onder vier verschillende temperatuuromstandigheden. Sommige planten werden gekweekt onder normale omstandigheden voor dat deel van Californië:gemiddeld 77 graden Fahrenheit (25 C) gedurende de dag. Anderen werden tegen het einde van deze eeuw gekweekt bij steeds hogere temperaturen, als gevolg van verschillende potentiële opwarmingsniveaus voor die regio:82 F (28 C), 87 F (30,5 C), en 91 F (33 C). De nachttemperaturen waren voor alle planten 3,6 F (2 C) koeler dan overdag.

Naarmate de temperatuur toenam, het team zag een verhoogde opname van arseen in elk deel van de plant waar de onderzoekers naar keken, inclusief de rijstkorrels.

"Voor de stengel en de bladeren, het is een duidelijke verhoging van de arseenconcentratie als we de temperatuur verhogen, ' zei Farha. 'Voor de granen, de hoogste temperatuur maakte de planten zo gestrest dat ze geen granen produceerden. Maar deze andere twee voorspellingen van stijgende temperatuur laten een vergelijkbare toename van arseen in de rijstkorrels zien. Arseenconcentraties in het graan zijn meer dan verdrievoudigd tussen de behandelingen bij lage en hoge temperatuur."

Arseen is ook een toxine voor rijstplanten, en ze hebben mechanismen om zichzelf te beschermen tegen hogere niveaus ervan. Eén methode omvat het inschakelen van een eiwit dat arseen sekwestreert in specifieke cellen en weefsels van planten. Maar toen de onderzoekers de expressieniveaus van dit eiwit in hun planten bij hogere temperaturen maten, ze zagen geen verschil met de planten die werden gekweekt bij de relatief lage temperaturen van vandaag.

"Misschien was de arseenconcentratie in onze bodem zo laag dat de plant niet 'bewust' was dat hij zijn verdedigingsmechanisme moest inschakelen, " zei Farhat. "We waren niet zo bezorgd over deze systemen met een laag arseengehalte, maar onze gegevens suggereren dat als de temperatuur begint te stijgen, zelfs rijst die wordt gekweekt in grond met een laag arseengehalte kan het risico lopen hogere arseengehaltes in de granen te hebben."

Sommige vormen van arseen zijn giftiger dan andere. Het team werkt nu samen met onderzoekers van UW Tacoma om een ​​methode te ontwikkelen waarmee ze kunnen zien welke vormen van arseen zich in de verschillende delen van de plant bevinden. Op die manier, ze kunnen een beter beeld krijgen van eventuele gezondheidsrisico's voor mensen.

"Arseen in alle vormen is slecht voor ons, en het is ook slecht voor de planten, " zei Farhat. "Het verhogen van arseen kan de gewasopbrengst verminderen. Dat kan economisch slecht zijn voor rijstboeren. Ik wil dat mensen onthouden, zelfs als ze niet veel rijst eten, veel mensen zijn sterk afhankelijk van dit gewas. Als we denken en plannen maken voor de toekomst, we moeten niet vergeten dat rijst veel mensen raakt en daar moeten we samen aan werken."