Защита сельскохозяйственных культур от загрязнённой радиацией почвы
Почти через четыре года после аварии на АЭС "Фукусима-1" в Японии сельскохозяйственные земли в некоторых регионах остаются загрязнёнными радиоцезием (цезий-134 и цезий-137) выше естественного уровня. Группа под руководством Рён Шин из Центра устойчивых ресурсов RIKEN в исследовании, опубликованном в Scientific Reports, обнаружила химическое соединение, предотвращающее поглощение цезия растениями.
Цезий не выполняет полезных функций в растениях, но легко поглощается из-за растворимости в воде и сходства с калием — критически важным питательным элементом. Внутри клеток он конкурирует с калием, нарушая физиологические процессы и замедляя рост.
Ход исследования:
- Используя проростки модельного растения Arabidopsis thaliana, учёные протестировали 10 000 синтетических соединений.
- В результате нескольких скринингов было выявлено пять соединений (CsTolen A-E), делающих растения высокотолерантными к цезию.
Механизм действия CsTolen A:
- При выращивании Arabidopsis в жидкой среде с цезием и CsTolen A большая часть цезия оставалась в среде, а не в растениях.
- Необходимая концентрация CsTolen A не препятствовала поглощению калия.
- Соединение предотвращало проникновение цезия в корни, а не способствовало его выведению.
Специфичность:
- Квантово-механическое моделирование показало, что CsTolen A, вероятно, связывается с другими щелочными металлами, но в водных растворах предпочтительно связывает цезий.
- Эксперименты подтвердили специфичность: CsTolen A не устранял задержку роста, вызванную избытком натрия или дефицитом калия.
Практический результат:
Применение CsTolen A к растениям, выращенным в загрязнённой цезием почве, значительно снизило поглощение цезия и улучшило рост.
Ведущий автор Эри Адамс отмечает, что эта техника, называемая фитостабилизацией, — мощный инструмент, который, в отличие от генетической модификации, может изменить реакцию растений на окружающую среду независимо от их вида. Это особенно актуально для CsTolen A, поскольку он связывает цезий до его попадания в растения.
Это открытие не только помогает растениям, но и, снижая количество радиоцезия в сельхозпродукции, обеспечивает её безопасность. Поскольку дезактивация обширных сельхозугодий — сложная задача, CsTolen A может стать спасением для регионов, пострадавших от радиоцезиевого загрязнения.