Наночастицы молибдена способны защитить рис от токсичного кадмия

Загрязнение почвы кадмием – одна из острых глобальных проблем сельского хозяйства, особенно в регионах, где рис является основой рациона. Даже в низких концентрациях этот тяжелый металл легко проникает из почвы в растения, а затем в организм человека. Накапливаясь в жизненно важных органах, кадмий приводит к поражению почек, заболеваниям костей и повышает риск развития рака. Поскольку уровень загрязнения почв продолжает расти из-за промышленной деятельности и чрезмерного использования удобрений, поиск безопасных и масштабируемых стратегий для защиты урожая становится ключевой задачей для обеспечения продовольственной безопасности.

Команда исследователей из Университета Фошаня в Китае под руководством доктора Линь Тао нашла перспективное решение этой проблемы. Ученые изучили, как наночастицы молибдена (MoNPs), нанесенные на листья растений в виде спрея, влияют на транспортировку кадмия и защитные реакции риса. Результаты, опубликованные в журнале The Crop Journal, демонстрируют, как наночастицы помогают защитить растения от токсичности тяжелых металлов, изменяя их молекулярные и биохимические защитные механизмы.

«Мы обнаружили, что распыляемые на листья наночастицы молибдена подавляют ключевые гены, отвечающие за поглощение кадмия и модификацию клеточных стенок», – говорит Тао. – «Это двойное регуляторное действие значительно снижает накопление кадмия в тканях корней, ограничивая его количество, которое может в конечном итоге попасть в зерно».

Помимо блокировки транспорта кадмия, исследование было сосредоточено на борьбе с окислительным стрессом – одним из главных последствий отравления тяжелыми металлами. Ученые выяснили, что вредные активные формы кислорода, вызывающие серьезные повреждения клеток, накапливаются в определенных зонах корней риса. Применение наночастиц молибдена подавляет выработку этих опасных соединений, предотвращая разрушительные окислительные процессы. Одновременно с этим наночастицы усиливают естественную антиоксидантную защитную систему растения, повышая его способность нейтрализовать вредные вещества.

«Стабилизируя окислительную среду растения, наночастицы молибдена поддерживают нормальный рост даже при наличии загрязнителей в почве», – отмечает доктор Сюэчэн Сунь, один из авторов работы. Доктор Мин Ю добавляет, что этот подход представляет собой «эффективную, масштабируемую стратегию для защиты риса, выращиваемого на загрязненных почвах».

Потенциальные преимущества для сельского хозяйства огромны. Обработка листьев спреем с наночастицами – это практичное и недорогое решение, которое фермеры могут легко интегрировать в существующие системы выращивания. Контролируя поступление кадмия на самом первом этапе – на уровне корней, – этот метод предотвращает попадание токсинов в пищевую цепочку. В регионах, где очистка почвы экономически нецелесообразна, подобные инновации могут помочь защитить здоровье населения.

В перспективе это исследование закладывает основу для защиты сельскохозяйственных культур от множества других стрессов с помощью нанотехнологий. Понимание механизмов стрессовой сигнализации в корнях растений может быть использовано для борьбы с последствиями засухи или засоления почв. Эти идеи могут лечь в основу нового поколения устойчивых агрономических стратегий, направленных на защиту урожая и производство более безопасных продуктов питания в ближайшие 5–10 лет.