Исследователи из Университета штата Колорадо (США) представили стратегию, которая изменит химический состав почвы таким образом, чтобы мышьяк, кадмий и ртуть не попадали в зерна выращиваемого риса.
Эта культура — важнейший продукт питания для более чем половины населения планеты. Загрязнение рисовых полей токсичными металлами из антропогенных источников угрожает продовольственной безопасности и здоровью людей, особенно в странах с низким уровнем дохода.
Интенсивные и дорогостоящие методы, применяемые на сильно загрязненных рисовых полях, такие как физическое замещение почвы, химическая промывка или фитоэкстракция, не подходят для большинства угодий, уровень загрязнения на которых варьируется от низкого до умеренного.
Стратегии, применяемые на протяжении всего цикла выращивания риса, могут снизить накопление токсичных металлов и их соединений в зерне, уверены ученые. Так, перед посевом, по их мнению, необходимо проводить пассивацию опасных металлов при обработке почвы. Суть метода — в формировании на поверхности мышьяка, кадмия и ртути плотной пленки из оксидов, гидроксидов или других устойчивых соединений. Она работает как барьер, препятствующий контакту основного металла с кислородом, влагой и другими агрессивными компонентами почвы. В результате подвижные формы металлов переходят в более устойчивые и менее доступные для растений соединения.
В период роста риса авторы работы считают необходимым внесение питательных веществ для стимулирования образования железистых бляшек на корнях растений. Они не только улучшают усвоение рисом таких важных элементов как фосфор, магний и цинк, но и выполняют защитную функцию: помогают иммобилизовать токсичные металлы, снижая их вред.
Наконец, третий этап стратегии - использование наноматериалов для укрепления физиологических барьеров на стадии цветения. Некоторые наноматериалы, например, наночастицы оксидов железа, цинка или селена могут активировать или регулировать работу антиоксидантных ферментов риса. Это косвенно укрепляет растение: лучше работает фотосинтез, активнее синтезируются белки, укрепляются ткани — и в итоге барьерная функция становится надежнее.
Все эти меры способны снизить содержание опасных металлов в рисе. Но для подтверждения долгосрочной стабильности стратегий управления необходимо проведение регулярных полевых экспериментов, уверены ученые. Они также указывают на необходимость разработки инструментов на основе искусственного интеллекта для прогнозирования эффективности различных мер по смягчению последствий антропогенного воздействия.
Ранее ученые Кольского научного центра РАН оценили содержание тяжелых металлов в мурманских озерах.
