Международная группа учёных установила, что наночастицы оксида меди способны одновременно снизить накопление в рисе мышьяка и кадмия – двух токсичных тяжёлых металлов. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Plant and Soil, обработка почвы такими частицами уменьшает содержание вредных веществ в очищенном зерне почти на 29%.
Рис, основной продукт питания для более чем половины населения мира, часто накапливает мышьяк и кадмий из загрязнённых почв. Эти вещества попадают в землю в результате интенсивного сельского хозяйства и промышленной деятельности. Проблема в том, что химические условия на затопленных рисовых полях, которые сдерживают один токсин, обычно способствуют поглощению другого. Найти решение, работающее против обоих загрязнителей одновременно, долгое время не удавалось.
Исследователи под руководством специалистов из Шаньдунского университета вырастили рис в контейнерах с почвой, одновременно загрязнённой мышьяком и кадмием. Эксперимент охватывал весь жизненный цикл растения – от прорастания до сбора урожая, что позволило оценить долгосрочный эффект. Учёные применили наночастицы оксида меди в двух концентрациях и сравнили результат с контрольной группой, а также с растениями, обработанными обычным растворимым соединением меди.
Результаты показали, что наночастицы не только не вредят растениям, но и снимают стресс, вызванный токсинами. Рис лучше развивал корневую систему и набирал больше биомассы. В то же время обработка растворимой медью в высокой концентрации, наоборот, усугубила негативное воздействие загрязнителей. Секрет эффективности наночастиц заключается в их медленном растворении в почве вокруг корней. Это позволяет меди изменять локальные химические условия, не становясь токсичной для самого растения.
Основной механизм защиты связан с железо-марганцевой плёнкой, которая естественным образом образуется на поверхности корней риса и служит барьером для вредных веществ. Наночастицы меди модифицируют свойства этой плёнки, усиливая её способность задерживать мышьяк и кадмий. В результате токсины не попадают в транспортную систему растения и не достигают зерна.
Хотя эти результаты получены в лаборатории и требуют проверки в полевых условиях, они открывают новый подход к решению проблемы безопасности риса. Предложенный метод может позволить выращивать более чистый продукт на загрязнённых землях без изменения традиционных агротехнологий, связанных с затоплением полей.