Cercetătorii au descoperit planta care reduce toxicitatea arsenului din sol

Atunci când culturile cresc în soluri contaminate cu arsen, acest element toxic se acumulează în lanțul alimentar. Un studiu realizat cu implicarea Universității din Basel (Elveția) a descoperit acum un mecanism prin care porumbul reduce toxicitatea arsenului: factorul cheie este o substanță specială eliberată în sol de către rădăcini.

Arsenul este un metaloid toxic de origine naturală. Soluri și ape contaminate cu arsen se găsesc în întreaga lume, în special în țările din Asia de Sud-Est precum Bangladesh, Vietnam și China. De asemenea, Elveția are câteva zone naturale unde arsenul este găsit în concentrații peste medie. Un exemplu este solul de la Liesberg, din cantonul Baselland.

• Cum ar arăta lumea cu peste 3 grade Celsius din cauza crizei climatice?
• Noi cercetări arată că polenul poate modifica vremea

„Problema pentru plante este că arsenul se comportă chimic similar cu fosforul”, spune profesorul Klaus Schlaeppi, de la Departamentul de Științe Ambientale al Universității din Basel. Fosforul este un nutrient important pe care plantele îl absorb prin canalele de transport speciale din rădăcini. „Arsenul pătrunde în plante prin aceste canale”, continuă profesorul.

Ca rezultat, o cantitate tot mai mare din această substanță toxică se acumulează în biomasa plantelor și ajunge în lanțul alimentar. Pe termen lung, acest lucru afectează sănătatea umană. Supraexpunerea la arsen poate cauza daune neurologice și cancer, de exemplu, notează Phys.org.

Porumbul reduce toxicitatea arsenului din sol

Dar după cum a raportat acum echipa lui Schlaeppi, porumbul reduce toxicitatea arsenului prin compuși cunoscuți sub numele de benzoxazinoizi. Aceste substanțe sunt produse de majoritatea plantelor din grupul botanic al graminaceelor, care include și porumbul, și grâul. Porumbul produce cantități mari de benzoxazinoizi, care sunt de asemenea eliberați în sol prin sistemul său de rădăcini.

Studiul a fost publicat în revista PNAS.

„Existau deja unele dovezi că porumbul absoarbe mai puțin arsen decât alte specii de plante”, spune Schlaeppi.

Pentru a testa această ipoteză, cercetătorii au cultivat plante de porumb în două tipuri de sol: fără arsen și cu niveluri ridicate. Ei au efectuat același experiment în paralel folosind plante de porumb care nu pot produce benzoxazinoizi din cauza unui defect genetic. Schlaeppi a efectuat aceste experimente în colaborare cu grupurile de cercetare ale profesorului Adrien Mestrot și ale profesorului Matthias Erb, de la Universitatea din Berna (Elveția).

Rezultatul a fost neechivoc: porumbul care produce benzoxazinoizi a crescut mai bine în solul care conținea arsen și a acumulat semnificativ mai puțin arsen în biomasa sa decât porumbul care nu emitea benzoxazinoizi.

Cum ar putea fi redusă intrarea arsenului în lanțul alimentar?

Atunci când cercetătorii au amestecat benzoxazinoizi în solul care conținea arsen, plantele mutante au fost, de asemenea, protejate de toxicitatea arsenului. „Acest lucru a furnizat dovada că prezența benzoxazinoizilor în sol reduce absorbția arsenului în plante”, spune Schlaeppi.

Cercetătorii au dorit să găsească mecanismul subiacent care cauzează acest efect. Analizele microbiomului rădăcinilor au indicat că nu sunt implicate bacteriile și fungii. Cu toate acestea, analizele chimice ale solului au arătat că o formă foarte toxică de arsen dispare atunci când sunt prezenți benzoxazinoizii.

„Acest lucru a indicat faptul că benzoxazinoizii transformă arsenul într-un mod în care acesta nu mai poate fi absorbit prin rădăcină”, afirmă profesorul. Încă nu este clar ce procese chimice sunt implicate.

Experimentele ulterioare au arătat că efectul pozitiv al benzoxazinoizilor în sol persistă pentru o perioadă lungă de timp: chiar și o a doua generație de porumb a beneficiat de eliberarea de benzoxazinoizi a primei generații.

„O aplicare a acestor descoperiri ar fi cultivarea în locurile contaminate cu arsen a unor soiuri de plante care eliberează mai mulți benzoxazinoizi”, spune Schlaeppi. Plantele hiper-emițătoare
ar putea fi generate prin încrucișări clasice sau modificări genetice țintite. „Astfel am putea fi mai siguri că mai puțin arsen intră în lanțul alimentar”, concluzionează cercetătorul.

Vă recomandăm să citiți și:

O echipă de exploratori a surprins sacrificiul suprem al unei femele calamar

Test de cultură generală. Ce culori pot vedea câinii?

Fluturii și-ar putea pierde petele odată cu schimbările climatice

O nouă teorie a evoluției explică de ce animalele se micșorează în timp