Новые исследования помогают снизить поглощение мышьяка растениями риса.

Исследователи из Делавэрского университета (США) обнаружили тип почвенных бактерий, способных создавать «железный щит», который помогает предотвратить поглощение мышьяка рисовыми растениями.

Мышьяк встречается в природе в почве, горных породах, воздухе, воде, растениях и животных. Он используется во многих продуктах и ​​промышленных процессах, от консервации древесины, пестицидов и удобрений до выплавки меди. Считается, что высокая концентрация мышьяка в организме вызывает опасные заболевания, такие как рак, сердечно-сосудистые заболевания и диабет.

Эксперимент, проведенный в Университете Делавэра, продемонстрировал воздействие бактерии EA106 (слева показана контрольная культура риса, не обработанная ни EA106, ни мышьяком. Рис, обработанный EA106, показал лучшие результаты роста, в то время как рис, обработанный мышьяком, был низкорослым и имел желтые листья. Справа показан рис, обработанный мышьяком, который восстановился после инокуляции его корней бактерией EA106).

Исследование провел Харш Баис, доцент кафедры почвоведения и растениеводства и ведущий научный сотрудник Делавэрского университета. Исследование, финансированное Национальным научным фондом, впоследствии было опубликовано в международном журнале Planta. В число его коллег вошли профессора Ангелия Сейфферт, Джанин Шерриер, Венкатачалам Лакшмананан, Ган Ли и Дипак Шантарадж, все они в настоящее время работают на кафедре почвоведения и растениеводства Делавэрского университета.Исследования, проведенные в Делавэрском университете, открыли перспективу недорогого биологического решения: микробного препарата для риса, который помогает защитить этот жизненно важный продукт питания от накопления токсичных уровней мышьяка – одного из основных токсинов в мире. В настоящее время рис является основным продуктом питания более чем половины населения планеты.

Обнаруженная учеными почвенная бактерия получила название «EA106» в честь бывшей студентки Эмили Альфф, которая выделила ее во время своей исследовательской работы в лаборатории Баиса. Бактерия EA106 была обнаружена в корнях коммерчески выращиваемого североамериканского сорта риса в Калифорнии. Она принадлежит к группе грамотрицательных палочковидных бактерий Pantoea, которые образуют желтые слизистые колонии на корнях растений.

Поскольку рис выращивают на затопленных полях, часто в воде, содержащей мышьяк, в таких очагах загрязнения, как Бангладеш, Индия и Китай, он поглощает в 10 раз больше мышьяка, чем другие зерновые, такие как пшеница и овес.

Рис поглощает фосфаты, питательное вещество, необходимое для роста, а также мышьяк — вещество, имеющее схожую химическую структуру с фосфатами. «Эта конкретная бактерия, EA106, очень эффективно мобилизует железо, тем самым предотвращая поглощение мышьяка рисом», — объяснил Баис. «Отложения железа на поверхности корней будут препятствовать поглощению мышьяка рисовым растением».

Исследователи провели эксперименты с сотнями сортов риса, включая как суходольные, так и низинные сорта, в теплицах Делавэрского университета. Введение сорта EA106 улучшило усвоение железа корнями растений, одновременно снизив накопление мышьяка в растениях.

Бактерии EA106 и отложения железа образуются на корнях рисовых растений.

Хотя результаты очень многообещающие, по словам Баиса, следующие этапы исследования определят, существует ли жизнеспособное природное решение этой проблемы. Если следующий этап исследования окажется успешным, появится недорогая технология защиты сортов риса с использованием полезных бактерий.

Кроме того, использование EA106 для защиты риса не только снижает усвоение мышьяка, но и способствует увеличению содержания железа в рисовых зернах – полезного питательного вещества.

«Я вырос рядом с рисовыми полями в Индии, поэтому у меня особая страсть к этой области», — сказал г-н Баис. «По сути, у мелких фермеров там мало средств, чтобы прокормить свои семьи. Они выращивают рис на небольших участках, где в почве и воде много мышьяка. Работа, которую мы делаем, очень важна как для них, так и для обеспечения продовольственной безопасности рисоводства во всем мире».

В другом связанном исследовании Баис хотел оценить способность растений, инокулированных штаммом EA106, противостоять другим стрессовым факторам, включая воздействие мышьяка и пирикуляриоз риса — грибковое заболевание, которое может ежегодно приводить к потере около 30% мирового производства риса.

Ранее команда Баиса выделила из рисовой почвы бактерию, встречающуюся в природе, которая могла ослаблять пирикуляриоз риса. Сейчас его команда изучает, как связь между полезными микроорганизмами и рисом может повысить устойчивость культуры к болезням.

Согласно данным Национальной службы сельскохозяйственного консультирования