Rockcress jako těžký kovový vysavač

Pulmonaria Officinalis (Duben 2019).

Anonim

Je známo, že hvězdokupa druhů Arabidopsis halleri má schopnost usadit se na nepřátelské půdě kontaminované těžkými kovy. Uchovává mimořádně vysoké koncentrace určitých toxických těžkých kovů v listí: vzácná vlastnost. Výzkumníci z Bochumu a Bayreuthu analyzovali přibližně. 2000 exemplářů tohoto druhu ze 165 lokalit po celé Evropě. V tomto procesu identifikovali ohromnou rozmanitost, která vznikla mezi rostlinami stejného druhu v průběhu evoluce.

Jejich nálezy pomáhají prozkoumat obrovský potenciál rostlin pro budoucí technologie; v tomto případě napomáhají detoxikaci půdy a těžbě kovů, které jsou hospodářsky zajímavé.

Ohromující extrémy biologického výkonu

"V přírodních procesech evoluce vytvářejí kontrastní extrémy biologických výkonů a ohromující biologickou rozmanitost, " říká prof. Dr. Ute Krämer z katedry fyziologie rostlin v Ruhr-Universität. "Nicméně tyto jevy byly popsány pouze neúplně a vysvětleny ještě méně."

Ve spolupráci s výzkumnou skupinou vedenou profesorem Dr. Stephanem Clemensem z Bayreuthu provedli výzkumníci z Bochumu studii o rockové žaludku Arabidopsis halleri (L.) (O'Kane a Al-Shehbaz), která má v oblasti působnosti nebývalý význam. Studie se zaměřila na souběžnou analýzu vzorků listů a půdy, aby bylo možno určit koncentrační úrovně různých těžkých kovů a prvků z těžkých kovů pro každou z cca. 2 000 individuálních vzorků v 165 lokalitách v celé Evropě.

Důsledné sledování evoluce in situ

Práce na místě, výzkumníci byli schopni sledovat výsledky evoluce mnohem lépe než v prostředí skleníku. Jednotlivci, kteří se chlubí vlastnostmi, které jsou ve svém domácím prostředí nejvýhodnější, jsou lépe přizpůsobeny a produkují více potomků než jejich místní konkurenti. Tak se šíří příznivé mutace. Jejich strategie odběru vzorků také umožnila výzkumníkům spojit složení listů přímo s složením místní půdy, což umožnilo vyvodit závěry týkající se vlastností jednotlivých rostlinných jedinců.

Výzkumníci identifikují nové hodnoty záznamu

Pokud jde o olovo, kadmium, zinek a měď těžkých kovů, složení půdy se pohybovalo z místa na místo přes téměř pět řádů. To znamená, že přípustný rozsah složení půdy je obrovský v rámci tohoto druhu rostlin. Rekordní hodnoty toxických těžkých kovů koncentrované v listech Arabidopsis halleri dosahovaly až 5, 4% zinku a 0, 3% kadmia ve vztahu k suché biomase.

Těžké kovy proti defoliaci

"Některé rostliny měly houbovitou schopnost sání těžkých kovů kadmia a zinku z pouhých stopových množství v půdě, " popisuje Ute Krämer a odpovídá na otázku, proč: "Je to neobvyklý obranný mechanismus proti dravcům nebo konkurentům, experimentální Důkazy shromážděné k dosavadnímu účinku antibiotika jsou zatím nejpodrobnější. "

České rostliny akumulují více kadmia než italské rostliny

Navíc výzkumníci identifikovali geografické struktury v vlastnostech rostlin v různých měřítcích. Například rostliny pěstující podél německo-české hranice byly schopny účinněji koncentrovat kadmium než rostliny v severní Itálii. V rámci podmnožiny lokalit se jedinci rostlin velmi silně lišili od svých bezprostředních sousedů, pokud jde o koncentraci těžkých kovů, bez ohledu na složení půdy. Vědci se domnívají, že je to důsledkem pokračujícího vývoje: různá přizpůsobení rostlin specifickým místním ekologickým podmínkám.

Genetické studie, které následují

Aby bylo možné prokázat, že rozdíly v koncentraci těžkých kovů pozorované v přírodních stanovištích jsou výsledkem různých vlastností jedinců tohoto druhu, autoři potvrdili jejich zjištění v laboratorních experimentech za kontrolovaných standardizovaných podmínek. "Celkově zjištění poukazují na překvapivou individualitu vlastností v rostlinách stejného druhu, " říká Ute Krämer. "Nyní lze provádět genetické studie, abychom zjistili, co způsobuje tyto rozdíly a jak pocházejí z rostlin."

Budoucí technologie na základě rostlin

Výsledky studie představují další krok směrem k prozkoumání obrovského potenciálu, který je skrytý v přirozené rozmanitosti, pro budoucí vývoj udržitelných rostlinných technologií. V tomto případě je například možné, že rostliny mohou být nasazeny tak, aby koncentrovaly kovy z půdy, které jsou hospodářsky zajímavé. Odborníci odkazují na tento proces jako phytomining. Navíc by rostliny mohly být používány k čištění půdy kontaminované těžkými kovy, používající technologii zvanou fytoremediace.

Lepší porozumění původům

"Takové specifické biologické jevy jsou pro nás lidmi velmi důležité, protože nám pomáhají získat univerzální pohled na evoluční procesy a způsob, jakým jsou propojeny s vysoce proměnlivým prostředím, který je často nepřátelský k životu, " zdůrazňuje Ute Krämer. "Bez ohledu na to, že plníme důležitou funkci uspokojování lidské žízně znalostí z hlediska našeho původu a okolní přírody: tyto všeobecné pohledy se v blízké budoucnosti mohou ukázat jako důležité pro přežití lidstva."

menu
menu