Ученые ЮФУ изучили как пижма адаптируется к загрязнению тяжёлым металлам

Фото: Wikipedia

В почве годами накапливаются множество тяжелых металлов, которые попадают в растения, а затем в пищу и в организм человека. Это проблема, с которой экологи давно пытаются справиться. Но, как выяснили ученые ЮФУ, природа все придумала сама.

В новом исследовании ученые Академии биологии и медицины ЮФУ выявили адаптационные механизмы пижмы обыкновенной, позволяющие ей выживать в условиях полиметаллического загрязнения вокруг тепловых электростанций, работающих на угле при этом сохраняя высокую продуктивность биомассы.

Обыкновенная пижма оказалась на удивление стойким цветком. Учёные Академии биологии и медицины Д.И. Ивановского ЮФУ выяснили, что она не просто выживает на загрязнённой земле, но и разрабатывает сложную многоуровневую систему защиты.

Исследование на эту тему поддержанное Российским научным фондом было опубликовано в авторитетном международном журнале Plants, который входит в высшую лигу мировой науки.

«Что делает пижму исключительной, так это её стратегия избирательного накопления», — пояснил заведующий лаборатории «Экологический мониторинг почв» Иршад Ахмад. - На загрязнённых почвах мы наблюдали, накопление металлов в растениях в связи с увеличением содержания подвижных соединений этих металлов в ризосфере — почве, находящейся под непосредственным влиянием корней растений».

Пижма снижает расходы на одни защитные механизмы (полифенолы) и одновременно усиливает другие (ферменты). Это похоже на перенастройку всех систем организма, чтобы смягчить токсическое воздействие.

Самое удивительное открытие ждало учёных под электронным микроскопом. Даже когда видны серьёзные повреждения пижма продолжает активно расти и набирать зелёную массу. Выяснилось, что в побегах растения резко возросла активность ключевых антиоксидантных ферментов: супероксиддисмутазов, гваяколпероксидазов, каталазов. Также повысилось содержание глутатиона — важнейшего неферментативного антиоксиданта. При этом растение сознательно перенаправляет ресурсы от фенольных соединений к ферментативным механизмам детоксикации.

Если говорить простыми словами, то пижма продолжает цвести и набирать зелёную массу даже тогда, когда её внутренние клетки изранены. Она не просто выживает — она процветает на загрязненной почве.

Понимание защитных механизмов пижмы может помочь в будущем создавать сельскохозяйственные культуры, устойчивые к загрязнению, или использовать само растение для очистки почв — методом, который называется фиторемедиация.

«Исследования, которые мы ведём в рамках проекта РНФ, имеют ключевое значение и для развития нашего стратегического технологического проекта «Технологии биоинженерии почв». Это одно из трёх ключевых направлений ЮФУ по программе «Приоритет-2030». Понимание того, как растения справляются с токсичным стрессом, позволяет нам в будущем управлять здоровьем почв и создавать устойчивые агроэкосистемы», — отмечает заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов АБиМ ЮФУ, руководитель СТП ЮФУ «Приоритет-2030», профессор Татьяна Минкина.