Грибной штамм может очищать нефтяные разливы и восстанавливать биоту на хвостохранилищах Альберты
"Современные методы рекультивации таких участков недостаточно экономичны и энергоэффективны и могут вызывать дополнительные экологические нарушения", — заявила профессор биологии Сьюзан Камински. "Наша биотехнологическая инновация должна помочь решить эту проблему быстрее и с меньшим ущербом".
Команда под руководством Камински, включавшая трёх студентов и постдока, опубликовала результаты исследования, финансировавшегося Советом по естественным и инженерным наукам Канады, в журнале PLOS ONE.
Около 800 км² битуминозных песков Атабаски в Альберте покрыто грубыми хвостами — остаточными материалами переработки добытого открытым способом битума. Загрязнённые нефтяными остатками, бедные питательными веществами и плохо впитывающие воду, эти хвостохранилища являются враждебной средой для растений и почвенных микробов.
Однако через десятилетие на таких хвостах иногда укореняются сорные растения. В 2007 году команда из Университета Саскачевана обнаружила растущий естественным образом на хвостохранилище одуванчик. Из его корней был выделен уникальный штамм гриба, названный TSTh20-1.
Исследователи обнаружили, что при обработке спор этого гриба растения начинают успешно расти на грубых хвостах.
"Существует множество микроорганизмов, питающихся углеводородами. Но особенность этого в том, что он находится в симбиозе с растением", — отметил соавтор работы Тим Репас. "Он не только потребляет углеводороды, но и позволяет растению выживать в этих условиях".
В лаборатории Камински более 90% семян, обработанных TSTh20-1, проросли на хвостах, в то время как необработанные семена не проросли. Обработанные грибом проростки томатов процветали на хвостах даже без удобрений и давали плоды.
По мере роста растения также очищали почву под собой. Остатки нефтепродуктов в хвостах разлагались, создавая более здоровую среду.
Гриб даже мог расти непосредственно на дизельном топливе, сырой нефти и подобных материалах как на единственном источнике питания — впервые такая способность обнаружена у представителя этой быстрорастущей группы грибов. Исследователи пришли к выводу, что TSTh20-1 обладает отличным потенциалом для восстановления многих типов нефтехимических разливов и участков хвостохранилищ.
"Таким образом, мы можем проводить ремедиацию и рекультивацию участка одновременно", — сказал Репас.
Обычно ремедиация (удаление загрязнителей) и рекультивация (восстановление земли) проводятся раздельно. При разливе загрязнённая почва часто вывозится в длительном и дорогостоящем процессе, после чего завозится новая почва и высеваются местные растения.
"С нашим методом можно просто высевать обработанные семена и периодически проверять участок", — сказала Камински. "Можно вкладывать меньше энергии, более эффективно, на гораздо большей площади".
Следующий шаг — доказательство эффективности метода в реальных условиях. Команда уже начала испытания на двух участках нефтехимических разливов в Альберте и Британской Колумбии и ожидает увидеть первые результаты в следующем году.
Исследователи также ищут промышленных партнёров для тестирования процесса на хвостохранилищах или местах разливов нефти.
Другое направление исследований — механизм действия TSTh20-1. Одна из подсказок — повышенный уровень ферментов пероксидаз, которые команда обнаружила в секрете растений, колонизированных грибом.
"Пероксидазы могут разрывать любые химические связи и, по-видимому, активно участвуют в детоксикации нефтехимического компонента хвостов", — сказала Камински.
Понимание механизма работы TSTh20-1 может помочь в поиске других организмов, дающих растениям схожие преимущества. В настоящее время исследователи изучают 10 новых кандидатов, выделенных из корней растений.