Ученые из Университета Кобе в Японии установили, почему некоторые растения, в частности представители семейства тыквенных, способны поглощать из почвы больше загрязняющих веществ, чем другие. Это открытие может привести к созданию сельскохозяйственных культур, устойчивых к загрязнениям, а также к разработке биоинженерных растений, предназначенных для очистки зараженных земель.
Тыквы, кабачки и другие тыквенные культуры обладают удивительной способностью – они могут извлекать из почвы загрязнители и накапливать их в своих съедобных частях. Исследователи из японского университета раскрыли биологическую причину этого явления, что открывает перспективы для выращивания более безопасных овощей и использования растений в целях рекультивации земель. Как объясняет ученый в области сельского хозяйства Хидэюки Инуи, загрязняющие вещества с трудом разлагаются и представляют риск для здоровья людей, употребляющих в пищу такие плоды. Интерес исследователя вызвало то, что другие растения не проявляют подобных свойств, и он решил выяснить, почему это происходит именно с данной группой культур.
Более ранние исследования команды Инуи показали, что в тыквенных содержится особый тип белка, который связывается с загрязнителями, позволяя им перемещаться по тканям растения. В недавней работе ученые обнаружили, что форма этих белков и прочность их связи с поллютантами определяют, какое количество вредных веществ в итоге окажется в надземных частях растения. Однако подобные белки присутствуют и во многих других культурах, и даже среди тыквенных есть сорта, более или менее склонные к накоплению загрязнителей. Исследователи заметили, что у сортов с высоким уровнем накопления наблюдается повышенная концентрация этого белка в растительном соке.
В новой статье, опубликованной в журнале Plant Physiology and Biochemistry, группа из Университета Кобе сообщает, что варианты белка из растений с высоким уровнем накопления активно выделяются в сок, в то время как другие версии остаются внутри клеток. Ученые выяснили, что небольшое различие в аминокислотной последовательности белка служит своего рода «меткой», которая указывает клетке, следует ли удерживать белок или выводить его наружу. Для проверки своей гипотезы исследователи ввели белок из «высоконакапливающего» сорта в клетки табака – растения, не относящегося к тыквенным. Модифицированный табак также начал экспортировать этот белок в свой сок, что подтвердило механизм. По словам Инуи, только выделяемые белки могут перемещаться внутри растения и транспортироваться в его надземные части, и это, по-видимому, является ключевым фактором различия между сортами.
Понимание механизмов накопления загрязняющих веществ в пищевых культурах может привести к развитию более безопасного сельского хозяйства. Ученые считают, что, контролируя поведение белков-переносчиков – например, путем генетической модификации их способности связывать загрязнители или выделяться в сок, – можно будет выращивать безопасные урожаи, которые не накапливают вредные химические вещества в съедобных частях.
Взгляд Инуи на применение этого открытия не ограничивается только продовольственной безопасностью. Он отмечает, что начинал это исследование в поиске растений, способных эффективно обнаруживать и перерабатывать загрязнители. Поэтому он также предполагает, что полученные знания можно будет использовать для создания растений, более эффективно поглощающих вредные вещества из почвы. Это может лечь в основу технологии для очистки загрязненных земель.
