Rejtett toxinok is pusztíthatják a növényeket – új DE‑kutatás
A Debreceni Egyetem új kutatása rávilágít: már a látszólag tiszta felszíni vizekben jelen lévő, alacsony toxinkoncentráció is súlyos károkat okozhat a növényekben. A Növénytani Tanszék munkatársai sejt- és molekuláris szinten vizsgálták, hogyan hatnak a környezetben előforduló mérgező anyagok és gyomirtók a növényi sejtek belső védelmi rendszereire. Az eredményeket az Environmental Pollution nevű rangos szaklap közölte, a kutatócsoport pedig elnyerte a Gróf Tisza István Debreceni Egyetemért Alapítvány Publikációs Díját.
A kutatók szerint gyakran hisszük, hogy a természet gyorsan regenerálódik a kisebb környezeti behatások után, ám a hosszan tartó, rejtett stressz komoly pusztítást végezhet. A vizsgálat két alapvető sejtes folyamat kapcsolatát elemezte: a proteinfoszfatázok működését – ezek az enzimek irányítják a sejtek szabályozását és osztódását –, valamint az oxidatív stresszt, amelyet a sejtekben felhalmozódó káros szabadgyökök okoznak.
Garda Tamás adjunktus elmondta, hogy a növények saját antioxidáns enzimrendszerrel védekeznek a szabadgyökök ellen, és a kutatás azt vizsgálta, hogyan hat egymásra ez a védelmi vonal és a proteinfoszfatázok működése. A kísérletekhez a molekuláris biológiában gyakran használt lúdfüvet (Arabidopsis thaliana) alkalmazták, amelyet két, természetben is előforduló anyag alacsony dózisának tettek ki.
Az egyik a mikrocisztin-LR, amelyet cianobaktériumok termelnek, és a műtrágyázás miatt kialakuló vízvirágzások során jelenik meg nagy mennyiségben. A másik a diquat, egy rendkívül agresszív, totális gyomirtó, amelyet az Európai Unió már betiltott, de illegális használata továbbra is veszélyt jelent.
A kétnapos kitettség már hosszú távú kezelésnek számított, és a kutatók meglepő különbséget tapasztaltak. Bár mindkét anyag csak minimális koncentrációban volt jelen, teljesen eltérő módon avatkoztak be a sejtek működésébe. A természetes eredetű cianotoxin hatására a növény képes volt mozgósítani védekező mechanizmusait és átmenetileg regenerálódni. Ezzel szemben a mesterséges gyomirtó szó szerint térdre kényszerítette a sejteket: a hosszan tartó kitettség visszafordíthatatlan sejtosztódási zavarokat okozott a gyökerekben, és teljesen meggátolta a növény felépülését.
A kutatás komoly ökológiai üzenetet hordoz. A vegyszerek és műtrágyák bemosódása a talaj- és felszíni vizekbe világszintű probléma, a Balatontól egészen a tengerekig. A veszély pedig nem áll meg a növényeknél: mivel a vizsgált sejtes folyamatok az állatokban és az emberben is hasonlóak, a cianobaktériumok toxinjai halakra és emberekre is ártalmasak, utóbbiaknál akár súlyos májkárosodást is okozhatnak.
Garda Tamás kiemelte, hogy a díj a Növényi sejt- és fejlődésbiológiai Kutatócsoport teljes csapatának elismerése. A munka folytatódik: a kutatók a jövőben még pontosabban szeretnék feltérképezni, hogyan kapcsolódnak egymáshoz az enzimek és a szabadgyökök, és miért válnak védtelenné a sérült enzimrendszerű növények. A válasz közelebb vihet a jövő ellenállóbb növénykultúráinak kialakításához.
