Исследователи объясняют, что, особенно в сельскохозяйственных регионах Азии, все большее количество металлоидного мышьяка попадает в грунтовые воды, например, в результате крупномасштабного удобрения или осадка сточных вод. Поскольку рис выращивают на затопленных полях, растения поглощают большое количество мышьяка через корни, что дает потенциальному канцерогену возможность попасть в пищевую цепочку. По словам проф. Черт, загрязнение мышьяком некоторых почв в Азии сейчас настолько велико, что оно также приводит к значительным потерям урожая, потому что мышьяк ядовит для самих растений.
В ходе своего исследовательского проекта ученые подвергли более 4000 вариантов риса воздействию воды, содержащей мышьяк, а затем наблюдали за их ростом. Только одно из изученных растений оказалось устойчивым к токсичным металлоидам. То, что биологически характеризует вариант риса под названием astol1, – это так называемый аминокислотный обмен в одном белке. «Этот белок является частью сенсорного комплекса и контролирует образование аминокислоты цистеина, который является важным компонентом синтеза фитохелатинов.
Растения вырабатывают эти детоксифицирующие вещества в ответ на токсичные металлы и, таким образом, нейтрализуют их », – объясняет проф. Черт, который вместе со своей исследовательской группой в COS изучает функцию этого сенсорного комплекса. Нейтрализованный мышьяк накапливается в корнях растения до того, как достигнет съедобных рисовых зерен, и может представлять опасность для людей.
В полевых исследованиях рисовые зерна Astol1 поглощали мышьяка на треть меньше, чем обычные рисовые зерна, которые также подвергались воздействию воды, загрязненной мышьяком.
Исследователи также обнаружили на 75 процентов более высокое содержание незаменимого микроэлемента селена, который участвует в производстве гормонов щитовидной железы у людей. Что касается урожайности, Astol1 так же хорош, как и стандартные варианты высокопродуктивного риса, что делает его особенно подходящим для использования в сельском хозяйстве.
«В будущем рисовые растения, такие как astol1, можно будет использовать в загрязненных мышьяком регионах, чтобы накормить население, а также помочь в борьбе с дефицитом селена, связанным с диетой», – с оптимизмом заявляет д-р Шэн-Кай Сун. Младший научный сотрудник сыграл важную роль в открытии варианта риса в ходе своей докторской работы в Нанкинском сельскохозяйственном университете.
Благодаря стипендии Фонда Александра фон Гумбольдта он с прошлого года работает в Центре органических исследований в группах проф. Ад и доктор Маркус Виртц исследуют сенсорный комплекс, вызывающий фенотип astol1.
Базовые исследования этого сенсорного комплекса финансируются Немецким исследовательским фондом.