Японские ученые выяснили, что обычная поваренная соль помогает квиноа не только выживать на почвах, загрязненных радиоактивным цезием-137, но и активнее извлекать его. Открытие может удешевить и ускорить восстановление сельскохозяйственных земель, пострадавших более десяти лет назад после аварии на АЭС «Фукусима-1».
Цезий-137 – один из самых стойких продуктов ядерного распада. Он прочно связывается с верхними слоями почвы, его период полураспада составляет около 30 лет. Стандартный метод очистки – снятие и захоронение верхнего слоя грунта – чрезвычайно дорог, трудоемок и создает огромные объемы радиоактивных отходов. Альтернативный подход, фиторемедиация, предполагает, что вредные вещества из почвы извлекают растения. Однако большинство из них плохо поглощают цезий.
Квиноа, южноамериканская псевдозерновая культура, считается одним из перспективных кандидатов для очистки. Это растение-галофит, приспособленное к засоленным почвам, оно формирует значительную зеленую массу. Предыдущие исследования той же научной группы из Университета Нихон показали, что хлорид натрия стимулирует рост квиноа и заставляет его активнее поглощать цезий. Оставался открытым вопрос, работает ли этот механизм при концентрациях цезия, токсичных для самого растения.
В ходе новых экспериментов, результаты которых опубликованы в журнале Discover Plants, ученые подтвердили, что высокие дозы цезия действительно подавляют рост квиноа. Однако когда в загрязненную почву одновременно вносили хлорид натрия, токсический эффект полностью исчезал. Более того, растения не только развивались так же хорошо, как в контрольной группе без загрязнителя, но и накапливали в листьях столько же цезия, а в некоторых случаях даже больше, чем растения, страдавшие от его избытка.
Исследователи ожидали, что соль будет блокировать поглощение цезия, но результат оказался противоположным: она позволила квиноа процветать, будучи насыщенным токсичным элементом. Ученые предполагают, что натрий либо нейтрализует негативное воздействие цезия, либо сам выступает стимулятором роста, частично заменяя калий в клеточных процессах. При этом выяснилось, что пузырчатые клетки на поверхности листьев, которые ранее считались главными «резервуарами» для избытка солей, концентрируют в основном цезий и калий, но не натрий. Это указывает на их специализированную роль в детоксикации.
Результаты исследования предлагают практический и доступный способ очистки земель. Внесение в почву поваренной соли позволит выращивать на загрязненных полях больше биомассы квиноа, при этом каждый килограмм этой массы будет содержать повышенное количество радиоактивного цезия. Такой подход не требует применения ГМО или сложных удобрений, полагаясь на дешевое и распространенное вещество.