Rice plant (Oryza sativa) with branched panicles containing many grains on each stem
Rice grains of different varieties at the International Rice Research Institute (IRRI)

Rice is a cereal grain and, in its domesticated form, is the staple food of over half of the world's population, particularly in Africa and Asia. Rice is the seed of the grass species Oryza sativa (Asian rice)—or, less commonly, Oryza glaberrima (African rice). Asian rice was domesticated in China some 13,500 to 8,200 years ago; African rice was domesticated independently in West Africa about 3,000 years ago. Rice has become commonplace in many cultures worldwide; in 2023, 800 million tons were produced, placing it third after sugarcane and maize. Only some 8% of rice is traded internationally. China, India, and Indonesia are the largest consumers of rice. A substantial amount of the rice produced in developing nations is lost after harvest through factors such as poor transport and storage. Rice yields can be reduced by pests including insects, rodents, and birds, as well as by weeds, and by diseases such as rice blast. Traditional rice polycultures such as rice-duck farming, and modern integrated pest management seek to control damage from pests in a sustainable way.

Trockenes Reiskorn wird gemahlen, um die äußeren Schichten zu entfernen. Je nachdem, wie viel entfernt wird, gibt es verschiedene Reissorten, von Naturreis über Keimreis bis hin zu weißem Reis . Manche Sorten werden vorgekocht , um die Zubereitung zu erleichtern. Reis ist glutenfrei und liefert Proteine , aber nicht alle essentiellen Aminosäuren, die für eine gesunde Ernährung notwendig sind. Weltweit werden verschiedene Reissorten gegessen. Die Zusammensetzung der Stärkebestandteile Amylose und Amylopektin im Korn bestimmt die unterschiedliche Textur. [ 1 ] Langkornreis der Indica -Sorte bleibt beim Kochen in der Regel formstabil und ist trocken und locker. Aromatische Reissorten wie Basmati und Jasminreis sind in der asiatischen Küche weit verbreitet und zeichnen sich durch ihr kräftiges, nussiges Aroma aus. [ 2 ] Mittelkornreis, entweder der Japonica- oder Indica- Sorte oder einer Kreuzung beider, ist feucht und zart und neigt dazu, zusammenzukleben. [ 3 ] Zu den Reissorten gehören Calrose , die den Grundstein für die kalifornische Reisindustrie legte , Carnaroli , der aufgrund seiner hervorragenden Kocheigenschaften als König des italienischen Reises gilt, [ 4 ] und schwarzer Reis , der aufgrund des hohen Anthocyangehalts dunkelviolett erscheint und auch als verbotener Reis bekannt ist , da er im alten China dem Verzehr durch die kaiserliche Familie vorbehalten war. [ 5 ] Kurzkornreis, hauptsächlich der Sorte Japonica , hat eine ovale Form und eine klebrige Konsistenz. Er spielt eine wichtige Rolle in der japanischen Küche, beispielsweise in Sushi (mit Reissorten wie Koshihikari , Hatsushimo und Sasanishiki , die für verschiedene Klimazonen und geografische Gegebenheiten in Japan charakteristisch sind), [ 6 ] da er beim Kochen seine Form behält. Er wird auch für Süßspeisen wie Mochi (mit Klebreis ) und in der europäischen Küche für Gerichte wie Risotto (mit Arborio-Reis ) und Paella (mit Bomba-Reis , der eigentlich eine Indica- Sorte ist) verwendet. [ 2 ] Cooked white rice contains 29% carbohydrate and 2% protein, with some manganese. Golden rice is a variety produced by genetic engineering to contain vitamin A.

Production of rice is estimated to have caused over 1% of global greenhouse gas emissions in 2022. Predictions of how rice yields will be affected by climate change vary across geographies and socioeconomic contexts. In human culture, rice plays a role in various religions and traditions, such as in weddings.

Description

The rice plant can grow to over 1 m (3 ft) tall; if in deep water, it can reach a length of 5 m (16 ft). From seed to harvest, it takes about six months.[7] A single plant may have several leafy stems or tillers. The upright stem is jointed with nodes along its length; a long slender leaf arises from each node.[8] The self-fertile flowers are produced in a panicle, a branched inflorescence which arises from the last internode on the stem. There can be up to 350 spikelets in a panicle, each containing male and female flower parts (anthers and ovule). A fertilised ovule develops into the edible grain or caryopsis.[9]

Rice is a cereal belonging to the family Poaceae. As a tropical crop, it can be grown during the two distinct seasons (dry and wet) of the year provided that sufficient water is made available.[10] It is normally an annual, but in the tropics it can survive as a perennial, producing a ratoon crop.[11]

  • Anatomie der Reisblüte: Ährchen (links), Pflanze mit Trieben (Mitte), Karyopse (oben rechts), Rispe (rechts)
    Anatomy of rice flowers: spikelet (left), plant with tillers (centre), caryopsis (top right), panicle (right)
  • Detail einer Reispflanze mit in Rispen angeordneten Blüten. Die männlichen Staubbeutel ragen in die Luft, um ihren Pollen zu verbreiten.
    Detail of rice plant showing flowers grouped in panicle. Male anthers protrude into the air where they can disperse their pollen.

Agronomy

Growing

Like all crops, rice depends for its growth on both biotic and abiotic environmental factors. The principal biotic factors are crop variety, pests, and plant diseases. Abiotic factors include the soil type, whether lowland or upland, amount of rain or irrigation water, temperature, day length, and intensity of sunlight.[12]

Rice grains can be planted directly into the field where they will grow, or seedlings can be grown in a seedbed and transplanted into the field. Direct seeding needs some 60 to 80 kg of grain per hectare, while transplanting needs less, around 40 kg per hectare, but requires far more labour.[13] Most rice in Asia is transplanted by hand. Mechanical transplanting takes less time but requires a carefully prepared field and seedlings raised on mats or in trays to fit the machine.[14] Rice does not thrive if continuously submerged.[15] Rice can be grown in different environments, depending upon water availability. The usual arrangement is for lowland fields to be surrounded by bunds and flooded to a depth of a few centimetres until around a week before harvest time; this requires a large amount of water. The "alternate wetting and drying" technique uses less water. One form of this is to flood the field to a depth of 5 cm (2 in), then to let the water level drop to 15 cm (6 in) below surface level, as measured by looking into a perforated field water tube sunk into the soil, and then repeating the cycle.[16]Deepwater rice varieties tolerate flooding to a depth of over 50 centimetres for at least a month.[17]Upland rice is grown without flooding, in hilly or mountainous regions; it is rainfed like wheat or maize.[18]

Ploughing a rice terrace with water buffaloes in Java
Farmers planting rice by hand in Cambodia
Mechanised rice planting in Japan
Ancient mountainside rice terraces at Banaue, Philippines

Harvesting

Across Asia, unmilled rice or "paddy" (Malay padi), was traditionally the product of smallholder agriculture, with manual harvesting. Larger farms make use of machines such as combine harvesters to reduce the input of labour.[19] The grain is ready to harvest when the moisture content is 20–25%. Harvesting involves reaping, stacking the cut stalks, threshing to separate the grain, and cleaning by winnowing or screening.[20] The rice grain is dried as soon as possible to bring the moisture content down to a level that is safe from mould fungi. Traditional drying relies on the heat of the sun, with the grain spread out on mats or on pavements.[21]

Rice combine harvester in Chiba Prefecture, Japan
After the harvest, rice straw is gathered in the traditional way from small paddy fields in Mae Wang, Thailand
Burning of rice residues to prepare the land for wheat planting in Sangrur, India
Drying rice in Peravoor, India

Evolution

Phylogeny

The edible rice species are members of the BOP clade within the grass family, the Poaceae. The rice subfamily, Oryzoideae, is sister to the bamboos, Bambusoideae, and the cereal subfamily Pooideae. The rice genus Oryza is one of eleven in the Oryzeae; it is sister to the Phyllorachideae. The edible rice species O. sativa and O. glaberrima are among some 300 species or subspecies in the genus.[22]

Poaceae

other grasses

PACMAD clade

(inc. the C4 grasses, maize, sorghum)

BOP clade
Oryzoideae

Streptogyneae

Ehrharteae

Phyllorachideae

Oryzeae

Wild rices inc. Zizania

Oryza

other rice species and subspecies

O. sativa (Asian rice)

O. glaberrima (African rice)

Bambusoideae (bamboos)

Pooideae (grasses and cereals inc. wheat, barley)

History

Bas-relief of 9th century Borobudur in Indonesia describes rice barns and rice plants infested by mice.

Reis (Oryza sativa) wurde vor 9.000 Jahrenin China erstmals domestiziert [ 23 ], und zwar von Menschen neolithischer Kulturen im oberen und unteren Jangtse-Gebiet , die mit den Hmong-Mien -Sprechern bzw. den prä-austronesischen Völkern in Verbindung gebracht werden . [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] Das funktionelle Allel für die Nicht-Ausfall-Eigenschaft , ein entscheidender Indikator für die Domestizierung von Getreide, sowie fünf weitere Einzelnukleotid-Polymorphismen sind bei Indica und Japonica identisch . Dies deutet auf ein einziges Domestizierungsereignis für O. sativa hin . [ 28 ] Beide asiatischen Reissorten, Indica und Japonica , stammen von einem einzigen Domestizierungsereignis in China aus dem Wildreis Oryza rufipogon ab . [ 29 ] [ 28 ] Trotz dieser Erkenntnisse scheint Indica- Reis entstanden zu sein, als Japonica vor etwa 4.500 Jahren nach Indien kam und sich mit einer anderen Reissorte kreuzte, sei es eine nicht domestizierte Proto- Indica oder wilder O. nivara . [ 30 ]

Reis wurde vor etwa 6000 bis 5600 Jahren in die sino-tibetischen Kulturen Nordchinas eingeführt [ 31 ] [ 32 ] [ 25 ] und vor etwa 5500 bis 3200 Jahren auf die koreanische Halbinsel und nach Japan [ 33 ] [ 34 ] . Die Dapenkeng -Kultur brachte ihn vor 5500 bis 4000 Jahren nach Taiwan , bevor er sich im Zuge der austronesischen Migrationen südwärts nach Südostasien , Madagaskar und Guam ausbreitete . Die Reise in den übrigen Pazifik überstand er jedoch nicht [ 24 ] [ 35 ] [ 36 ]. Vor etwa 5000 Jahren erreichte er die austroasiatischen und Kra-Dai -sprachigen Völker auf dem südostasiatischen Festland und in Südchina [ 24 ] [ 37 ] .

Rice spread around the rest of the world through cultivation, migration and trade, eventually to the Americas as part of the Columbian exchange after 1492.[38] The now less common Oryza glaberrima (African rice) was independently domesticated in Africa around 3,000 years ago,[38][39] and introduced to the Americas by the Spanish.[40] In British North America by the time of the start of the American War of Independence, rice had become the fourth most valuable export commodity behind only tobacco, wheat, and fish.[41]

Commerce

Rice production
Rice production – 2023
 India207
 China207
 Bangladesh59
 Indonesia54
 Vietnam43
 Thailand33
World800[42]

Production

In 2023, world production of rice was 800 million tonnes, led by China and India with a combined 52% of the total.[42] This placed rice third in the list of crops by production, after sugarcane and maize.[42] Other major producers were Bangladesh, Indonesia and Vietnam.[42] 90% of world production is from Asia.[43]

  • Weltproduktion von Primärkulturen nach Hauptprodukten[44].
    World production of primary crops by main commodities[44]
  • Reisproduktion[45]
    Production of rice[45]

Yield records

Rice yields

The average world yield for rice was 4.7 metric tons per hectare (2.1 short tons per acre), in 2022.[46]Yuan Longping of China's National Hybrid Rice Research and Development Center set a world record for rice yield in 1999 at 17.1 metric tons per hectare (7.6 short tons per acre) on a demonstration plot. This employed specially developed hybrid rice and the System of Rice Intensification (SRI), an innovation in rice farming.[47]

Food security

Reis ist ein wichtiges Grundnahrungsmittel in Asien, Lateinamerika und Teilen Afrikas [ 48 ] und ernährt mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung. [ 43 ] Ein erheblicher Teil der Ernte kann jedoch nach der Ernte durch ineffizienten Transport, Lagerung und Verarbeitung verloren gehen. In Nigeria geht ein Viertel der Ernte nach der Ernte verloren. Zu den Lagerverlusten gehört auch der Befall mit Schimmelpilzen , wenn der Reis nicht ausreichend getrocknet wird. In China betrugen die Verluste in modernen Metallsilos lediglich 0,2 %, verglichen mit 7–13 %, als Reis von ländlichen Haushalten gelagert wurde. [ 49 ]

Verarbeitung

Eine Animation in fünf Schritten zeigt die Entfernung der einzelnen Schichten von rohen Reiskörnern, beginnend mit dem Korn mit seiner ungenießbaren Hülle und endend mit poliertem weißen Reis.Bei der Reisverarbeitung werden eine oder mehrere Schichten entfernt, um marktfähige Produkte herzustellen.
  1. Reis mit Spreu
  2. Brauner Reis
  3. Reis mit Keim
  4. Weißer Reis mit Kleierückständen
  5. Poliert
  1. Spreu
  2. Kleie
  3. Kleie- Rückstand
  4. Getreidekeim
  5. Endosperm

Das trockene Getreide wird gemahlen, um die äußeren Schichten, nämlich die Spelzen und die Kleie, zu entfernen . Dies kann in einem einzigen Schritt, in zwei Schritten oder, wie bei der industriellen Verarbeitung, in einem mehrstufigen Prozess aus Reinigen, Entspelzen, Trennen, Polieren, Sortieren und Wiegen erfolgen. [ 50 ] Bei braunem Reis wird lediglich die ungenießbare Spelze entfernt. [ 51 ] Durch weiteres Mahlen werden Kleie und Keimling entfernt, wodurch immer weißere Produkte entstehen. [ 51 ] Parboiled-Reis wird vor dem Mahlen gedämpft. Dadurch wird das Korn härter, und einige Vitamine und Mineralstoffe wandern in den weißen Teil des Reises, sodass diese nach dem Mahlen erhalten bleiben. [ 51 ]

Handel

Die Welthandelszahlen sind deutlich niedriger als die Produktionszahlen, da weniger als 8 % des produzierten Reises international gehandelt werden. China, Anfang der 2000er-Jahre noch Reisexporteur, entwickelte sich bis 2013 zum weltweit größten Reisexporteur. [ 52 ] Entwicklungsländer spielen die Hauptrolle im Weltreishandel; 2012 war Indien der größte Reisexporteur, gefolgt von Thailand und Vietnam. [ 53 ]

Weltweiter Verbrauch

Im Jahr 2016 waren China (29 % des Gesamtverbrauchs), Indien und Indonesien die Länder mit dem höchsten Reiskonsum. [ 54 ] Bis 2020 hatte Bangladesch Indonesien auf den dritten Platz verdrängt. Im Jahresdurchschnitt von 2020 bis 2023 verbrauchte China 154 Millionen Tonnen Reis, Indien 109 Millionen Tonnen und Bangladesch und Indonesien jeweils etwa 36 Millionen Tonnen. Weltweit ging der Reiskonsum pro Kopf im 21. Jahrhundert zurück, da die Menschen in Asien und anderen Regionen weniger Getreide und mehr Fleisch aßen. Eine Ausnahme bildet Subsahara-Afrika, wo sowohl der Reiskonsum pro Kopf als auch die Bevölkerungszahl steigen. [ 55 ]

Essen

Essqualitäten

Reis ist ein weltweit verbreitetes Grundnahrungsmittel. Die Reissorten werden üblicherweise in Kurz-, Mittel- und Langkornreis eingeteilt. Oryza sativa indica -Sorten sind in der Regel langkörnig; Oryza sativa japonica -Sorten sind meist kurz- oder mittelkörnig. Kurzkornreis, mit Ausnahme des spanischen Bomba-Reises, ist nach dem Kochen meist klebrig und eignet sich für Puddings. Thailändischer Jasminreis ist aromatisch und, ungewöhnlich für einen Langkornreis, etwas klebrig und hat eine weiche Konsistenz. Indischer Basmatireis ist sehr langkörnig und aromatisch. Italienischer Arborio-Reis , der für Risotto verwendet wird , ist mittellang, oval und ziemlich klebrig. Japanischer Sushi- Reis ist eine klebrige Kurzkornsorte. [ 56 ]

Ernährung

Gekochter weißer Reis besteht zu 69 % aus Wasser, zu 29 % aus Kohlenhydraten , zu 2 % aus Protein und enthält nur Spuren von Fett (siehe Tabelle). Eine Referenzportion von 100 Gramm (3,5 oz) liefert 130 Kalorien und enthält moderate Mengen an Mangan ( 18 % des Tagesbedarfs ). Andere Mikronährstoffe sind nicht in nennenswerten Mengen enthalten (alle unter 10 % des Tagesbedarfs ). [ 59 ] Im Jahr 2018 empfahl die Weltgesundheitsorganisation (WHO) dringend, Reis mit Eisen anzureichern , und sprach sich bedingt für eine Anreicherung mit Vitamin A und Folsäure aus . [ 60 ]

Reis ist glutenfrei und daher für Menschen mit einer glutenfreien Ernährung geeignet . [ 61 ] Reis ist eine gute Proteinquelle und in vielen Teilen der Welt ein Grundnahrungsmittel, jedoch kein vollständiges Protein , da er nicht alle essentiellen Aminosäuren in ausreichender Menge für eine gute Gesundheit enthält. [ 62 ]

Goldener Reis

Goldener Reis ist eine gentechnisch veränderte Reissorte, die Beta-Carotin , eine Vorstufe von Vitamin A, im Endosperm des Reiskorns synthetisiert . Er soll in Regionen der Welt angebaut und verzehrt werden, in denen Vitamin-A-Mangel weit verbreitet ist. [ 63 ] [ 64 ] Goldener Reis stößt auf Widerstand von Gentechnikgegnern, beispielsweise auf den Philippinen . [ 65 ] Im Jahr 2016 sprachen sich über 100 Nobelpreisträger für den Einsatz gentechnisch veränderter Organismen wie Goldener Reis aus, da dieser Vorteile bieten könnte. [ 66 ]

Reis und Klimawandel

Treibhausgase aus der Reisproduktion

Wissenschaftler messen die Treibhausgasemissionen von Reis

In 2022, greenhouse gas emissions from rice cultivation were estimated at 5.7 billion tonnes CO2eq, representing 1.2% of total emissions.[67] Within the agriculture sector, rice produces almost half the greenhouse gas emissions from croplands,[68] some 30% of agricultural methane emissions, and 11% of agricultural nitrous oxide emissions.[69]Methane is released from rice fields subject to long-term flooding, as this inhibits the soil from absorbing atmospheric oxygen, resulting in anaerobic fermentation of organic matter in the soil.[70] Emissions can be limited by planting new varieties, not flooding continuously, and removing straw.[71]

It is possible to cut methane emissions in rice cultivation by improved water management, combining dry seeding and one drawdown, or executing a sequence of wetting and drying. This results in emission reductions of up to 90% compared to full flooding and even increased yields.[72]

Effects of climate change on rice production

Predictions of climate change's effects on rice cultivation vary. Global rice yield has been projected to decrease by around 3.2% with each 1°C increase in global average temperature[73] while another study predicts global rice cultivation will increase initially, plateauing at about 3°C warming (2091–2100 relative to 1850–1900).[74]

The impacts of climate change on rice cultivation vary across geographic location and socioeconomic context. For example, rising temperatures and decreasing solar radiation during the later years of the 20th century decreased rice yield by between 10% and 20% across 200 farms in seven Asian countries. This may have been caused by increased night-time respiration.[75][76] IRRI has predicted that Asian rice yields will fall by some 20% per 1°C rise in global mean temperature. Further, rice is unable to yield grain if the flowers experience a temperature of 35°C or more for over one hour, so the crop would be lost under these conditions.[77][78]

In the Po Valley in Italy, the arborio and carnaroli risotto rice varieties have suffered poor harvests through drought in the 21st century. The Ente Nazionale Risi is developing drought-resistant varieties; its nuovo prometeo variety has deep roots that enable it to tolerate drought, but is not suitable for risotto.[79]

Pests, weeds, and diseases

Pests and weeds

Chinese rice grasshopper (Oxya chinensis)

Rice yield can be reduced by weed growth, and a wide variety of pests including insects, nematodes, and rodents such as rats, snails, and birds.[80] Major rice insect pests include armyworms, rice bugs, black bugs, stem-borers, cutworms, planthoppers, leafhoppers, mealybugs, crickets, and grasshoppers.[81]Resurgence of brown planthopper populations may be caused by over-use of broad-spectrum insecticides,[82] and high rates of nitrogen fertiliser application may worsen outbreaks: as with aphids.[83] Weather conditions can contribute to pest outbreaks: rice gall midge outbreaks are worsened by high rainfall in the wet season, while thrips outbreaks are associated with drought.[84]

Diseases

Healthy rice (left) and rice with rice blast

Rice blast, caused by the fungus Magnaporthe grisea, is the most serious disease of growing rice.[85] It and bacterial leaf streak (caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae) are perennially the two worst rice diseases worldwide; they are both among the ten most important diseases of all crop plants.[86] Other major rice diseases include sheath blight (caused by Rhizoctonia solani), false smut (Ustilaginoidea virens), and bacterial panicle blight (Burkholderia glumae).[86] Viral diseases include rice bunchy stunt, rice dwarf, rice tungro, and rice yellow mottle.[87]

Reispflanzen wehren Krankheiten ab, indem sie an der Eintrittsstelle von Krankheitserregern reaktive Sauerstoffspezies (ROS) bilden. Diese Abwehr wird aktiviert, sobald ein pathogenassoziiertes molekulares Muster (PAMP) erkannt wird, und löst eine natürliche Immunantwort aus (sowohl PAMP-induzierte als auch Effektor-induzierte Immunität ). Diese Immunität ist abhängig vom Gen Os-NADP-ME2. Der Reispilz Magnaporthe oryzae hemmt mit seinem Avirulenz- Effektor AVR-Pii das NADP-Malatenzym der Reispflanze . Dadurch wird die Fähigkeit der Pflanze zur Bildung von ROS unterdrückt, was zum Versagen ihrer angeborenen Immunität führt. [ 88 ]

Schädlingsbekämpfung

Pflanzenschutzwissenschaftler entwickeln nachhaltige Techniken zur Bekämpfung von Reisschädlingen. [ 89 ] Nachhaltige Schädlingsbekämpfung basiert auf vier Prinzipien: Biodiversität, Wirtspflanzenresistenz, Landschaftsökologie und Hierarchien in einer Landschaft – von biologischen bis hin zu sozialen. [ 90 ] Der Einsatz von Pestiziden durch Landwirte ist oft unnötig [ 91 ] und kann sogar zu einem Wiederanstieg von Reisschädlingen wie dem Braunen Reiszikaden -Population führen , indem er sowohl Nützlinge vernichtet als auch die Vermehrung der Schädlinge fördert. [ 92 ] Das Internationale Reisforschungsinstitut (IRRI) zeigte 1993, dass eine Reduzierung des Pestizideinsatzes um 87,5 % zu einem allgemeinen Rückgang der Schädlingspopulationen führen kann. [ 93 ]

Ein Bauer lässt seine Enten auf Reisfeldern in Zentraljava weiden.

Bauern in China, Indonesien und den Philippinen bekämpfen Unkraut und Schädlinge traditionell durch die Mischkultur , bei der sie Enten und manchmal auch Fische in ihren Reisfeldern halten. Diese Tiere produzieren wertvolle Zusatzfrüchte, fressen kleine Schädlinge, düngen den Reis und – im Falle der Enten – halten zudem Unkraut in Schach. [ 94 ] [ 95 ]

Reispflanzen produzieren eigene chemische Abwehrstoffe, um sich vor Schädlingsbefall zu schützen. Einige synthetische Chemikalien, wie das Herbizid 2,4-D , veranlassen die Pflanze, die Produktion bestimmter Abwehrstoffe zu erhöhen und dadurch ihre Resistenz gegen einige Schädlinge zu steigern. [ 96 ] Umgekehrt scheinen andere Chemikalien, wie das Insektizid Imidacloprid , Veränderungen in der Genexpression des Reises hervorzurufen, die die Pflanze anfälliger für bestimmte Schädlinge machen. [ 97 ]

Pflanzenzüchter haben Reissorten entwickelt, die Resistenzen gegen verschiedene Insektenschädlinge aufweisen . Die konventionelle Züchtung resistenter Sorten ist jedoch durch Herausforderungen wie die Zucht von Insektenschädlingen für Testzwecke sowie die große Vielfalt und ständige Evolution der Schädlinge eingeschränkt. Resistenzgene werden in Wildreisarten gesucht und gentechnische Verfahren angewendet. [ 98 ]

Ökotypen und Sorten

Einige der vielen Sorten in der Reissaatgutsammlung des IRRI.

Das Internationale Reisforschungsinstitut unterhält die Internationale Reisgenbank, die über 100.000 Reissorten enthält. [ 99 ] [ 100 ]

In weiten Teilen Südostasiens werden Klebreissorten angebaut . [ 101 ] Hochertragreiche Reissorten, die für den Anbau in Afrika geeignet sind und als „ Neuer Reis für Afrika“ (NERICA) bezeichnet werden, wurden entwickelt, um die Ernährungssicherheit zu verbessern und die Armut in Subsahara-Afrika zu lindern. [ 102 ]

Reissorten werden auch nach Umweltbedingungen, Pflanz- und Erntezeitpunkt in Gruppen eingeteilt, die als Ökotypen bezeichnet werden. Zu den wichtigsten Gruppen gehören der japanische Typ (angebaut in Japan), die Typen „Bulu“ und „Tjereh“ (Indonesien), „Aman“ (Hauptwinterreis), „Aus“ („Aush“, Sommerreis) und „Boro“ (Frühlingsreis) (Bengalen und Assam). [ 103 ] [ 104 ] Es gibt Sorten, die an tiefe Überflutungen angepasst sind; diese werden allgemein als „Schwimmreis“ bezeichnet. [ 105 ]

Das vollständige Genom des Reises wurde 2005 sequenziert , womit Reis die erste Nutzpflanze war, die diesen Status erreichte. [ 106 ] Seitdem wurden die Genome von Hunderten von Reissorten sequenziert, sowohl von Wild- als auch von Kulturreis, darunter asiatische und afrikanische Arten. [ 107 ]

Biotechnologie

Hochertragreiche Sorten

Hochertragreiche Reissorten sind eine Gruppe von Nutzpflanzen, die während der Grünen Revolution entwickelt wurden , um die weltweite Nahrungsmittelproduktion radikal zu steigern. Die erste Reissorte der Grünen Revolution, IR8 , entstand 1966 am Internationalen Reisforschungsinstitut durch eine Kreuzung der indonesischen Sorte „Peta“ mit der chinesischen Sorte „Dee Geo Woo Gen“. [ 108 ] Die Sorten der Grünen Revolution wurden so gezüchtet, dass sie kurze, kräftige Halme besitzen, damit die Reispflanzen nicht umkippen. Dadurch bleiben sie auch bei starker Düngung aufrecht und ertragreich. [ 108 ]

C4-Reis ist eine vorgeschlagene Reissorte, die die Kohlenstofffixierung (C4-Fixierung) nutzt , um die Effizienz der Photosynthese und damit den Ernteertrag zu verbessern. [ 109 ] Das C4-Reis-Konsortium wurde 2006 gegründet. [ 110 ] Es erforscht die Verwendung von fünf Maisgenen, um Reis die Produktion von Äpfelsäure aus Kohlendioxid zu ermöglichen. Im Erfolgsfall könnte dies auch die Wassernutzungseffizienz der Pflanze steigern. [ 111 ] Die Arbeiten zur Entwicklung von Prototypen für Veränderungen sowohl des Stoffwechsels als auch der Blattanatomie werden bis 2026 fortgesetzt. [ 112 ]

Expression menschlicher Proteine

Ventria Bioscience hat gentechnisch veränderten Reis so verändert, dass er Lactoferrin und Lysozym exprimiert – Proteine, die normalerweise in Muttermilch vorkommen – sowie menschliches Serumalbumin . Diese Proteine ​​besitzen antivirale , antibakterielle und antimykotische Eigenschaften. [ 113 ] Reis mit diesen zugesetzten Proteinen kann als Bestandteil von oralen Rehydratationslösungen zur Behandlung von Durchfallerkrankungen eingesetzt werden , wodurch deren Dauer verkürzt und das Wiederauftreten reduziert wird. Solche Präparate können auch zur Behandlung von Anämie beitragen . [ 114 ]

Hochwassertoleranz

Forscher des Internationalen Reisforschungsinstituts untersuchen Tiefseereis auf den Philippinen

In areas subject to flooding, farmers have long planted flood-tolerant varieties known as deepwater rice. In South and South East Asia, flooding affects some 20 million hectares (49 million acres) each year.[115] Flooding has historically led to massive losses in yields, such as in the Philippines, where in 2006, rice crops worth $65 million were lost to flooding.[116]

Standard rice varieties cannot withstand stagnant flooding for more than about a week, since it disallows the plant access to necessary requirements such as sunlight and gas exchange. The Swarna Sub1 cultivar can tolerate week-long submergence, consuming carbohydrates efficiently and continuing to grow.[115] So-called "scuba rice"[117] with the Sub1A transgene is robustly tolerant of submergence for as long as two weeks, offering much improved flood survival for farmers' crops. IRRI has created Sub1A varieties and distributed them to Bangladesh, India, Indonesia, Nepal, and the Philippines.[118]

Drought-tolerance

Drought represents a significant environmental stress for rice production, with 19–23 million hectares (47–57 million acres) of rainfed rice production in South and South East Asia often at risk.[119][120] Under drought conditions, without sufficient water to afford them the ability to obtain the required levels of nutrients from the soil, conventional commercial rice varieties can be severely affected—as happened for example in India early in the 21st century.[121]

Das Internationale Reisforschungsinstitut (IRRI) forscht an der Entwicklung dürretoleranter Reissorten, darunter die Sorten Sahbhagi Dhan, Sahod Ulan und Sookha Dhan, die derzeit von Landwirten in Indien, den Philippinen bzw. Nepal angebaut werden. [ 120 ] Darüber hinaus gelang es 2013 einem Team des japanischen Nationalen Instituts für Agrarbiologische Wissenschaften (NIAS), das Gen DEEPER ROOTING 1 ( DRO1 ) der philippinischen Hochlandreissorte Kinandang Patong erfolgreich in die weit verbreitete kommerzielle Reissorte IR64 einzufügen. Dies führte zu einem deutlich tieferen Wurzelsystem in den resultierenden Pflanzen. [ 121 ] Dadurch kann die Reispflanze in Dürrezeiten die benötigten Nährstoffe besser aus tieferen Bodenschichten gewinnen . Dies wurde in Versuchen belegt, in denen die Erträge von IR64 + DRO1 unter moderaten Dürrebedingungen um 10 % sanken, verglichen mit 60 % bei der unmodifizierten Sorte IR64. [ 121 ] [ 122 ]

Salztoleranz

Ein Großteil des Reises in Bangladesch wird in tiefliegenden Küstengebieten angebaut, wo der Salzgehalt des Bodens ein Problem darstellt.

Bodenversalzung stellt eine erhebliche Bedrohung für die Produktivität des Reisanbaus dar, insbesondere in tiefliegenden Küstenregionen während der Trockenzeit. [ 119 ] [ 123 ] Beispielsweise sind in Bangladesch rund 1 Million Hektar (2,5 Millionen Acres) Küstenland von salzhaltigen Böden betroffen. [ 124 ] Diese hohen Salzkonzentrationen können die Physiologie der Reispflanzen , insbesondere in frühen Wachstumsstadien, stark beeinträchtigen, weshalb Landwirte diese Gebiete oft aufgeben müssen. [ 125 ]

Bei der Entwicklung von Reissorten, die solche Bedingungen tolerieren können, wurden Fortschritte erzielt; ein Beispiel dafür ist die Hybride, die aus der Kreuzung der kommerziellen Reissorte IR56 mit der Wildreisart Oryza coarctata entstanden ist. [ 126 ] O. coarctata kann in Böden mit dem doppelten Salzgehalt normaler Sorten wachsen, produziert aber keinen essbaren Reis. [ 126 ] Die vom Internationalen Reisforschungsinstitut entwickelte Hybridsorte nutzt spezialisierte Blattdrüsen, die Salz in die Atmosphäre abgeben. Sie entstand aus einem erfolgreichen Embryo aus 34.000 Kreuzungen der beiden Arten; dieser wurde dann mit IR56 rückgekreuzt , um die von O. coarctata vererbten Gene für die Salztoleranz zu erhalten . [ 125 ]

Kältetoleranz

Reis reagiert empfindlich auf Temperaturen unter 12 °C. Die Aussaat erfolgt, sobald die durchschnittliche Tagestemperatur diesen Wert zuverlässig überschreitet. Temperaturen darunter hemmen das Wachstum; halten sie länger als vier Tage an, werden Keimung und Sämlingswachstum beeinträchtigt, und die Sämlinge können absterben. Bei größeren Pflanzen, die Kälte ausgesetzt sind, wird die Reisbräune begünstigt, was den Ertrag erheblich mindert. Auch im Jahr 2022 untersuchten Forscher weiterhin die Mechanismen der Kältetoleranz von Reis und deren genetische Grundlagen. [ 127 ] Kältetolerante Sorten, darunter Risotto- und Basmatireis, wurden 2025 in England erfolgreich auf Torfböden angebaut. Sollte die globale Erwärmung, wie wahrscheinlich, die Temperatur um 2 °C oder mehr ansteigen lassen, könnte Reis landesweit angebaut werden. [ 128 ]

Reduzierung der Methanemissionen

Der Reisanbau in Reisfeldern ist aufgrund der Methanfreisetzung durch methanogene Bakterien umweltschädlich . Diese Bakterien leben im anaeroben, wassergesättigten Boden und verbrauchen die von den Reiswurzeln freigesetzten Nährstoffe. Durch die Einbringung des Gerstengens SUSIBA2 in Reis wird die Biomasseproduktion von der Wurzel zum Spross verlagert, wodurch die Population der Methanbildner abnimmt und die Methanemissionen um bis zu 97 % reduziert werden. Darüber hinaus erhöht die Modifikation die Anzahl der Reiskörner. [ 129 ] [ 130 ]

Modellorganismus

Reis dient als Modellorganismus zur Untersuchung der Mechanismen der Meiose und der DNA-Reparatur in höheren Pflanzen. [ 131 ] Beispielsweise hat eine Studie mit Reis gezeigt, dass das Gen OsRAD51C für die korrekte Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen während der Meiose notwendig ist. [ 132 ]

In der menschlichen Kultur

Antike Statue der Reisgöttin Dewi Sri [ 133 ] [ 134 ] aus Java ( ca. 9. Jahrhundert )

Reis spielt in bestimmten Religionen und Volksglauben eine wichtige Rolle. Bei hinduistischen Hochzeitszeremonien wird Reis, der Fruchtbarkeit, Wohlstand und Reinheit symbolisiert, ins Feuer geworfen. Dieser Brauch wurde bei westlichen Hochzeiten abgewandelt, indem Reis über das Brautpaar geworfen wird. [ 135 ] Bei malaiischen Hochzeiten ist Reis Bestandteil mehrerer besonderer Hochzeitsgerichte, wie beispielsweise süßem Klebreis . [ 136 ] In Japan und auf den Philippinen wird Reiswein für Hochzeiten und andere Feierlichkeiten verwendet. [ 137 ] Dewi Sri ist eine Göttin des indo-malaysischen Archipels, die sich der Mythologie nach in Reis oder andere Feldfrüchte verwandelt. [ 134 ] Der Beginn der Reispflanzsaison wird in asiatischen Ländern wie Nepal und Kambodscha mit einer königlichen Pflugzeremonie begangen . [ 138 ] [ 139 ] [ 140 ]

Siehe auch

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