Ботаники выяснили, откуда берется мышьяк в семенах и как от него избавиться

Credit: Gui-Lan Duan and Barry P. Rosen

В новой работе ученые из Китая, США и Германии выявили транспортный путь, по которому токсичные соединения мышьяка попадают в семена модельного растения Arabidopsis thaliana. Оказалось, что за перенос мышьяка в клетки семян отвечают белки, осуществляющие транспорт витаминоподобного вещества — инозитола.

Некоторые зерновые культуры, например рис, оказываются главным пищевым источником мышьяка, который является токсическим веществом с летальной дозой менее 0,2 граммов. При постоянном употреблении семян, содержащих мышьяк, может развиться хроническое отравление. Процессы, которые способствуют попаданию мышьяка из почвы в корни растений и его транслокации в побеги, хорошо изучены, однако неизвестно, какие белки переносят его в семена. В новой работе ученым удалось выявить, какой транспортный путь отвечает за отравление семян. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Plants.

Эксперименты проводили на модельном растении Arabidopsis thaliana. Ученым удалось выяснить, что транспортная система, приспособленная для переноса инозитола в клетки растений, также способна транспортировать мышьяк. Чтобы проверить ее эффективность независимо от других клеточных систем, все гены, кодирующие элементы транспортной системы, перенесли в геном дрожжей. Результаты экспериментов показали повышенное содержание мышьяка в клетках у генно-инженерных дрожжей, в которые встраивали систему переноса инозитола. Также у них отмечали повышенную чувствительность к арсенитам — солям ортомышьяковистой кислоты. Аналогичные результаты были получены при трансформации (переносе) системы в ооциты (яйцеклетки) лягушек, которые также являются модельным объектом исследований.

Нарушения в генах одного из двух белков, ответственных за перенос инозитола (AtINT2 или AtINT4), приводили к замедленному накоплению мышьяка в семенах, стручках и флоэме — проводящей ткани стеблей растений. Такие растения аккумулировали значительно меньшее количество токсичного вещества по сравнению с растениями дикого типа. При этом не имело значения, по какому пути мышьяк попадал в организм растения — через корневую систему или через листья.

Ученые отмечают социальную значимость данного исследования, поскольку рис является важнейшей зерновой культурой, которая входит в рацион 2,5 миллиардов людей на планете. Результаты, полученные в работе, помогут создать сорта риса, не всасывающие токсичные соединения из почвы.
Теги:

Читать еще на Чердаке: