Гриб Metarhizium robertsii удаляет токсичную ртуть из почвы и воды
Исследователи из Университета Мэриленда и их коллеги обнаружили, что гриб Metarhizium robertsii удаляет ртуть из почвы вокруг корней растений, а также из пресной и соленой воды. Ученые также генетически модифицировали гриб, чтобы усилить его детоксицирующие свойства.
Загрязнение почвы и воды ртутью — глобальная угроза общественному здоровью. Новая работа предполагает, что Metarhizium может стать недорогим и эффективным способом защиты сельскохозяйственных культур, выращиваемых на загрязненных территориях, и очистки водоемов.
Исследование, проведенное профессором энтомологии UMD Рэймондом Сент-Леже и учеными из лаборатории его бывшего постдока Вэйго Фана (ныне в Чжэцзянском университете, Китай), было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 14 ноября 2022 года.
Как это работает
- Metarhizium — почти повсеместно распространенный гриб. Ранее лаборатория Сент-Леже показала, что он колонизирует корни растений и защищает их от насекомых-вредителей.
- Ученые знали, что Metarhizium часто является одним из немногих живых организмов, встречающихся в почвах токсичных зон, таких как ртутные рудники.
- Анализ генома гриба выявил два гена, очень похожих на гены бактерий, известных своей способностью к биоремедиации ртути.
Экспериментальные доказательства
- Защита растений: Кукуруза, зараженная Metarhizium, росла одинаково хорошо как в чистой, так и в загрязненной ртутью почве. При этом в тканях растений, выращенных в загрязненной почве, ртуть не обнаруживалась.
- Роль генов: Когда эти два гена удалили с помощью генной инженерии, модифицированный гриб перестал защищать кукурузу, и растения погибали. При переносе этих генов в другой гриб, не обладающий защитными свойствами, он начинал вести себя как Metarhizium.
- Механизм: Выяснилось, что эти гены экспрессируют ферменты, которые расщепляют высокотоксичные органические формы ртути на менее токсичные неорганические молекулы.
- Очистка воды: Исследователи смогли очистить пресную и соленую воду от ртути за 48 часов, добавив в нее Metarhizium. Генетическая модификация гриба для увеличения экспрессии детоксицирующих генов усилила этот эффект.
Значение и перспективы
- Сельское хозяйство: Текущие методы ремедиации требуют очистки или нейтрализации токсинов на всем поле, что дорого и долго. Metarhizium же детоксицирует почву непосредственно вокруг корней и предотвращает поглощение токсина растением. Это позволяет выращивать съедобные культуры на загрязненных землях, просто обработав семена грибом.
- Очистка водоемов: Гриб может помочь в очистке водно-болотных угодий и загрязненных водных путей, где угроза ртутного загрязнения возрастает из-за изменения климата и таяния вечной мерзлоты.
Следующим шагом станут полевые испытания в Китае для проверки эффективности технологии.