Механизм восстановления сельскохозяйственных культур от загрязнения ртути обычным грибом

Из Мэрилендского университета исследователи обнаружили, что грибок Metarhizium robertsii удаляет ртуть из почвы вокруг корней растений, а также из пресной и соленой воды. Исследователи генетически модифицировали грибок, чтобы усилить его дезинтоксикационное действие ртути.

 

Ртутное загрязнение почвы и воды представляет собой глобальную угрозу для здоровья людей. Metarhizium может стать недорогой и эффективной защитой сельскохозяйственных культур: выращенные в загрязненных районах грибы восстановят загрязненные ртутью водные пути. Исследование было опубликовано  в «Материалы Национальной академии наук» (PNAS) от 14 ноября 2022 года.

Сен-Леже6 «Было обнаружено , что Metarhizium препятствует поглощению ртути растениями. Несмотря на то, что растение посажено в загрязненную почву, оно нормально растет и съедобно. Более того, грибок сам по себе может быстро очистить ртуть как из пресной, так и из соленой воды».

Что такое Metarhizium?

Metarhizium — везде растущий гриб, он колонизирует корни растений и защищает их от травоядных насекомых, является одним из немногих живых существ, обитающих в почвах токсичных мест, таких как ртутные рудники.

 

Сент-Леже и другие коллеги ранее секвенировали геном Metarhizium, и Фэнг заметил, что он содержит два гена, которые очень похожи на гены, присутствующие в бактериях, которые, как известно, детоксицируют или биоремедиатируют ртуть.

Для текущего исследования исследователи провели ряд лабораторных экспериментов и обнаружили, что кукуруза, зараженная Metarhizium росла хорошо независимо от того, была ли она посажена в чистую почву или в почву, насыщенную ртутью. Более того, в растительных тканях кукурузы, выращенной в загрязненной почве, не было обнаружено ртути.

Затем исследователи генетически модифицировали грибы, удалив два гена, которые были аналогичны генам бактерий, восстанавливающих ртуть. Когда они повторили свои эксперименты, модифицированный Metarhizium больше не защищал растения кукурузы от насыщенной ртутью почвы, и кукуруза погибла.

Чтобы убедиться, что гены обеспечивают детоксицирующие свойства, исследователи вставили их в другой гриб, который обычно не защищает кукурузу от ртути. Недавно модифицированный гриб действовал как Metarhizium , защищая растения от ртутной почвы.

Микробиологический анализ показал, что рассматриваемые гены экспрессируют ферменты, расщепляющие высокотоксичные органические формы ртути на менее токсичные неорганические молекулы ртути. Наконец, исследователи генетически сконструировали Metarhizium , чтобы он экспрессировал больше детоксицирующих генов и увеличивал выработку детоксицирующих ферментов.

В своем последнем эксперименте исследователи обнаружили, что они могут очистить ртуть как из пресной, так и из соленой воды за 48 часов, смешав Metarhizium .

 

Следующим шагом будет проведение экспериментов в полевых условиях в Китае, чтобы увидеть, может ли Metarhizium превратить токсичную среду в продуктивные поля для выращивания кукурузы и других культур. Современные методы восстановления загрязненных почв требуют удаления или нейтрализации токсинов с целых полей, прежде чем что-либо можно будет посадить. Это может быть очень дорого и долго. Metarhizium просто обезвреживает почву, непосредственно окружающую корни растений, и не дает растениям поглощать токсин.

 

В качестве экономически эффективного инструмента для рекультивации загрязненных земель, для нужд сельского хозяйства Metarhizium может помочь очистить от ртути заболоченные земли и загрязненные водоемы, которым все больше угрожает загрязнение ртутью, поскольку изменение климата и таяние вечной мерзлоты ускоряют выброс токсичного металла в почву.

 

По материалам: agnr.umd.edu

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *