Industrial hemp (Cannabis sativa L.) adapts to cadmium stress by reshaping rhizosphere fungal community
Authors: Tingting Feng, Zhuang Meng, Huifen Li, Guohui Chen, Chang'e Liu, Kailei Tang, Jinquan Chen Year: 2024 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.177851 Source: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.177851 Tags: cannabis, non-medical, environmental
Die Studie untersucht, ob Industriehanf (Cannabis sativa) unter Cadmium(Cd)-Belastung durch Umstrukturierung der rhizosphärischen Pilzgemeinschaft eine “cry-for-help”-Strategie nutzt. Mithilfe von Topfexperimenten, dreifacher Durchzucht, mikrobieller Community-Profilierung, kulturbasierter Isolation und Hydroponik sowie Metabolomik identifizierten die Autoren eine Anreicherung eines Cladosporium-OTUs (OTU3) und isolierten den Stamm DM-2. Die Inokulation mit DM-2 verbesserte unter Cd-Stress signifikant das Pflanzenwachstum (z. B. +25.8% Sprosslänge, +92.7% Frischgewicht) und wandelte Wurzelexsudate in Melatonin‑ähnliche Verbindungen um, was Stresslinderung nahelegt. Die Ergebnisse zeigen, dass mikrobiom‑gezielte Ansätze Phytoremediation und die Nutzung kontaminierter Böden mit Hanf verbessern könnten.
- Methode: Topf-Experimente mit Cd-angereichertem Boden, drei Zyklen der Pflanzenselektion; rhizosphärische Pilz-Community‑Profilierung (Sequenzierung), kulturbasierte Isolation (Stamm DM-2), Hydroponik‑Inokulationsversuche und Metabolomik der verbrauchten Medien. - Hauptergebnisse: Cd-Stress führte zur Anreicherung von Cladosporium (OTU3); isolierter Stamm DM-2 erhöhte Sprosslänge um ~25.84% und Frischgewicht um ~92.66% unter Cd-Stress; DM-2 transformierte Wurzelexsudate und produzierte Melatonin‑ähnliche Metabolite; Belege für einen “cry-for-help”-Mechanismus. - Bedeutung für Umwelt/Policy: Demonstriert Potential mikrobiom‑basierter Phytoremediation mit Industriehanf; könnte die Nutzung leicht kontaminierter Flächen ermöglichen und Umweltrisiken verringern; empfiehlt Feldvalidierung und regulatorische Leitlinien für sichere Anwendung.
Einordnung in aktuelle Forschung
Ein im März 2026 veröffentlichter Review-Artikel von Ansari & De Prato (Remediation Journal) fasst den aktuellen Wissensstand zur Phytoremediation mit Industriehanf (Cannabis sativa L.) für Schwermetalle (inkl. Cadmium) sowie PFAS zusammen. Die Autoren bestätigen, dass Hanf eine starke Toleranz und Akkumulationsfähigkeit für Cadmium, Blei und Arsen aufweist, wobei die Metallaufnahme überwiegend in den Wurzeln konzentriert ist. Der Review unterstreicht, dass mikrobielle Symbiosen – wie die in der Feng-Studie isolierten Pilzstämme – die Toleranz und Aufnahmeeffizienz verbessern können, und empfiehlt weitere Feldvalidierung sowie standardisierte Bewertungsprotokolle.
Referenz: Ansari, De Prato (2026). Current Knowledge on Phytoremediation Potential of Industrial Hemp (Cannabis sativa L.) for PFAS and Heavy Metal Contaminated Soils. Remediation Journal. DOI: 10.1002/rem.70059