Мышьяк в природе встречается в горных породах и почве, воздухе и воде, растениях и животных. Он используется в различных промышленных продуктах и практиках, от консервантов для древесины, пестицидов и удобрений до выплавки меди. Хроническое воздействие мышьяка связано с раком, сердечными заболеваниями и диабетом.Открытие UD дает надежду на то, что естественное и дешевое решение — пробиотик для рисовых растений — может появиться в поле зрения, чтобы защитить этот глобальный источник пищи от накопления вредных уровней одного из самых смертоносных ядов на планете.
В настоящее время рис является основным продуктом питания более половины населения мира.Харш Байс, доцент кафедры наук о растениях и почве, возглавлял команду UD, которая проводила исследование, о котором сообщается в международном журнале Planta. Работа поддержана Национальным научным фондом.
Его соавторами являются профессора Анджелиа Сейфферт и Джанин Шерриер, а также исследователи с докторской степенью Венкатачалам Лакшманан, Ганг Ли и Дипак Шантарадж, все из Департамента растениеводства и почвоведения.Почвенный микроб, идентифицированный командой, был назван «EA106» в честь выпускницы UD Эмили Альфф, которая выделила штамм, когда она была аспирантом в лаборатории Байса.
Микроб был обнаружен среди корней североамериканского сорта риса, коммерчески выращиваемого в Калифорнии. Он принадлежит к группе грамотрицательных палочковидных бактерий, называемых Pantoea, которые образуют желтоватые слизеподобные колонии.Поскольку рис выращивают под водой — часто в воде, загрязненной мышьяком в таких горячих точках, как Бангладеш, Индия и Китай, — он потребляет мышьяка в 10 раз больше, чем другие зерновые культуры, такие как пшеница и овес.Поскольку рисовые растения поглощают фосфат, питательное вещество, необходимое для роста, они также поглощают мышьяк, имеющий аналогичную химическую структуру.
«Этот конкретный микроб, EA106, хорош в мобилизации железа, которое конкурирует с мышьяком, эффективно блокируя путь мышьяка», — объясняет Байс. «На поверхности корней образуется железный налет, который не позволяет мышьяку проникать в рисовые растения».Исследователи провели исследование с сотнями растений риса — некоторые из них выращены в почве, другие — на гидропонике — в теплице Фишера UD.
Инокуляции с EA106 улучшили поглощение железа корнями растений, одновременно снизив накопление токсичного мышьяка в побегах растений.Хотя результаты обнадеживают, Байс говорит, что следующие шаги исследования определят, есть ли естественное решение этой серьезной проблемы.
«Мы еще не дошли до уровня зерна. Сейчас мы работаем над этим, чтобы посмотреть, предотвращает ли EA106 накопление мышьяка в зерне.
Это окончательное испытание», — говорит Байс.По словам Байса, если следующий этап исследования окажется успешным, существуют недорогие технологии (например, бетономешалка) для покрытия семян риса полезными бактериями.Он также видит дополнительный плюс — обогащение рисовых растений железом не только уменьшит мышьяк, но и увеличит содержание железа в зернах в качестве питательного преимущества.
«Я вырос очень близко к рисовому полю в Индии, поэтому у меня другой интерес к этой проблеме», — говорит Байс. «По сути, этим мелким фермерам нечем прокормить свои семьи. Они выращивают рис на небольших участках земли, где почва и вода заражены ядовитым мышьяком. Работа, которую мы выполняем, важна для них и для глобальной безопасности. риса ".В связанных исследованиях Байс хочет оценить производительность растений, инокулированных EA106, когда они сталкиваются с множественными стрессами, как из-за мышьяка, так и из-за взрыва риса, грибка, который ежегодно убивает примерно 30 процентов урожая риса в мире.
Группа Байса ранее выделила из почвы рисовых полей естественную бактерию, которая притупляет грибковые грибки. Его группа изучает, как естественный союз между доброкачественными микробами и рисом может повысить сопротивляемость растений болезням.Обе угрозы, связанные с растениями, угрожают фермерам, выращивающим рис, недалеко от дома его родителей в Индии.
Байс планирует начать полевые испытания там, когда он приедет с семьей этим летом.«Весь мир начинает осознавать биологические препараты», — говорит Байс. «Это захватывающее время для исследователей в этой области».