Исследователи обнаружили сорт риса, нейтрализующий мышьяк

Выращивание риса как основной сельскохозяйственной культуры сопряжено с риском загрязнения зерен мышьяком, который поглощается корнями из почвы. Изучив более 4000 сортов риса, китайско-германская исследовательская группа под руководством проф. Рюдигера Хелла из Центра изучения организмов Гейдельбергского университета и проф. Фан-Цзе Чжао из Нанкинского сельскохозяйственного университета обнаружила вариант растения, устойчивый к токсину. Хотя эти растения растут на загрязненных мышьяком полях, их зерна содержат значительно меньше мышьяка, чем у других сортов риса. При этом в них повышенное содержание микроэлемента селена.

Исследователи объясняют, что особенно в сельскохозяйственных регионах Азии растущие количества металлоида мышьяка попадают в грунтовые воды, например, через крупномасштабное удобрение или осадок сточных вод. Поскольку рис выращивается на затопленных полях, растения поглощают значительное количество мышьяка через корни, открывая путь потенциальному канцерогену в пищевую цепь. По словам проф. Хелла, загрязнение мышьяком в некоторых почвах Азии сейчас настолько высоко, что вызывает значительные потери урожая, поскольку мышьяк ядовит и для самих растений.

В ходе исследовательского проекта ученые подвергли более 4000 вариантов риса воздействию воды, содержащей мышьяк, и наблюдали за их ростом. Только одно из изученных растений оказалось устойчивым к токсичному металлоиду. С биологической точки зрения вариант риса, названный astol1, характеризуется так называемой аминокислотной заменой в одном белке. «Этот белок является частью сенсорного комплекса и контролирует образование аминокислоты цистеина, которая является важным компонентом в синтезе фитохелатинов. Растения образуют эти детоксифицирующие вещества в ответ на токсичные металлы и таким образом нейтрализуют их», — объясняет проф. Хелл. Нейтрализованный мышьяк накапливается в корнях растения, прежде чем достигнет съедобных зерен риса и сможет представлять опасность для человека.

В полевом исследовании зерна риса astol1 поглощали на треть меньше мышьяка, чем зерна обычного риса, также подвергшиеся воздействию загрязненной мышьяком воды. Исследователи также обнаружили на 75% более высокое содержание необходимого микроэлемента селена, который участвует в выработке гормонов щитовидной железы у человека. По урожайности astol1 не уступает стандартным высокоурожайным сортам риса, что делает его особенно пригодным для сельскохозяйственного использования.

«В будущем такие растения риса, как astol1, можно будет использовать в загрязненных мышьяком регионах для питания населения, а также для борьбы с дефицитом селена, связанным с диетой», — с оптимизмом заявляет д-р Шэн-Кай Сунь. Молодой ученый сыграл ключевую роль в открытии этого варианта риса в ходе своей докторской работы в Нанкинском сельскохозяйственном университете. Благодаря стипендии Фонда Александра фон Гумбольдта с прошлого года он работает в Центре изучения организмов в группах проф. Хелла и д-ра Маркуса Вирца, изучая сенсорный комплекс, вызывающий фенотип astol1.