Китайские исследователи определили, как лекарственное растение полынь Аржи (Artemisia argyi) противостоит накоплению токсичного тяжёлого металла кадмия. Растение изолирует его в корнях и клеточных стенках, не допуская попадания в листья, которые используют в традиционной медицине. Результаты работы, важные для производства безопасных фитопрепаратов на загрязнённых почвах, опубликованы в журнале BMC Plant Biology.
Учёные из провинции Хубэй провели эксперимент, выращивая полынь в водном растворе с разной концентрацией кадмия. При умеренном содержании металла – до 10 мг на литр – рост растений практически не замедлялся. Однако высокие концентрации, 20 и 40 мг на литр, уже заметно подавляли развитие. Авторы исследования отмечают, что порог токсичности в реальных полевых условиях может отличаться из-за химического состава почвы и активности микроорганизмов.
Главный защитный механизм растения – удержание кадмия в корневой системе. Анализ показал, что основная часть металла остаётся в корнях и не перемещается в побеги и листья. На клеточном уровне полынь изолирует токсин в клеточных стенках, что не даёт ему проникнуть в цитоплазму и повредить жизненно важные метаболические процессы. Генетический анализ подтвердил эти наблюдения: под воздействием кадмия активируются гены, которые отвечают за модификацию пектина в клеточных стенках, усиливая их способность связывать металлы.
Несмотря на защитные механизмы, высокие дозы кадмия наносят вред. Электронная микроскопия выявила повреждения внутренней структуры хлоропластов, что нарушает процесс фотосинтеза, хотя уровень хлорофилла в листьях оставался стабильным. Растение также производит антиоксиданты для борьбы с окислительным стрессом, но при критической концентрации токсина его защитные системы не справляются.
Полученные данные позволили создать модель реакции полыни на токсичность тяжёлых металлов. Это знание может лечь в основу технологий безопасного выращивания лекарственных культур на загрязнённых землях. При этом учёные подчёркивают, что для окончательных выводов о качестве и безопасности сырья необходимы дополнительные исследования, которые проанализируют содержание конкретных активных веществ и остаточное количество металлов в готовом продукте.