研究者は、一般的な真菌が土壌と水から有毒な水銀をどのように除去するかを示しています
メリーランド大学の研究者と同僚は、真菌Metarhizium robertsiiが植物の根の周りの土壌、および淡水と海水から水銀を除去することを発見しました.研究者はまた、その水銀解毒効果を増幅するために真菌を遺伝子操作しました。
土壌と水の水銀汚染は、公衆衛生に対する世界的な脅威です。この新しい研究は、メタリジウムが汚染された地域で栽培された作物を保護し、水銀を含んだ水路を修復するための安価で効率的な方法を提供できることを示唆しています.
UMD の昆虫学教授である Raymond St. Leger と、彼の元ポスドク研究員である Weiguo Fang (現在は中国の杭州にある浙江大学) の研究室の研究者によって実施されたこの研究は、Proceedings of the National Academy of科学 (PNAS) 2022 年 11 月 14 日。
「ファング博士が率いるこのプロジェクトは、メタリジウムが植物による水銀の吸収を止めることを発見した」とセント・レジャーは述べた。 「汚染された土壌に植えられているにもかかわらず、植物は正常に成長し、食用になります。さらに、真菌だけでも、淡水と海水の両方から水銀をすばやく除去できます。」
メタリジウムはほぼ遍在する菌類であり、セントレジェ研究所による以前の研究では、メタリジウムが植物の根にコロニーを形成し、草食性昆虫から保護することが示されていました。科学者たちは、メタリジウムが水銀鉱山のような有毒な場所からの土壌で見つかる唯一の生物の1つであることを知っています.しかし、菌類が水銀で汚染された土壌でどのように生き残ったか、またはそれが菌類が通常一緒に住んでいる植物に影響を与えるかどうかは、これまで誰も決定していませんでした.
St. Leger と他の同僚は以前に Metarhizium のゲノムを配列決定しており、Fang は、水銀を解毒または生物修復することが知られている細菌に存在する遺伝子と非常によく似た 2 つの遺伝子が含まれていることに気付きました。
現在の研究では、研究者はさまざまな室内実験を行い、メタリジウムに感染したトウモロコシは、きれいな土壌に植えられた場合でも水銀を含んだ土壌に植えられた場合でも同じように成長することを発見しました.さらに、汚染された土壌で栽培されたトウモロコシの植物組織には水銀が検出されませんでした.
次に、研究者は菌類を遺伝子操作し、水銀修復バクテリアの遺伝子と類似した 2 つの遺伝子を除去しました。彼らが実験を再現したとき、改変されたメタリジウムはもはや水銀を含んだ土壌からトウモロコシを保護できず、トウモロコシは死んだ.
遺伝子が解毒特性を提供していることを確認するために、研究者は、通常はトウモロコシを水銀から保護しない別の真菌に遺伝子を挿入しました.新たに改変された菌類は、メタリジウムのように機能し、植物を水銀を含んだ土壌から保護しました.
微生物学的分析により、問題の遺伝子が、毒性の高い有機水銀を毒性の低い無機水銀分子に分解する酵素を発現していることが明らかになりました。最後に、研究者はメタリジウムを遺伝子操作して、解毒遺伝子をより多く発現させ、解毒酵素の産生を増加させました。
彼らの最後の実験で、研究者はメタリジウムを混合することにより、淡水と海水の両方から48時間で水銀を除去できることを発見しました.
次のステップは、中国の畑で実験を行い、メタリジウムが有毒な環境をトウモロコシや他の作物を栽培するための生産的な畑に変えることができるかどうかを確認することです.汚染された土壌を修復する現在の方法では、何かを植える前に、畑全体から毒素を除去または中和する必要があります。これには非常に費用がかかり、長い時間がかかる場合があります。しかし、メタリジウムは単に植物の根を直接取り囲む土壌を解毒し、植物が毒素を吸収するのを防ぎます.
「水銀が豊富な環境で植物を成長させることは、この真菌が植物のすみかを保護する方法の 1 つです」と St. Leger 氏は説明しました。 「これは、水銀を解毒する同じ遺伝的能力を持つバクテリアが植物上で成長しないため、このように使用される可能性があると私たちが知っている唯一の微生物です。しかし、メタリジウムに種を浸すだけで、今では水銀が豊富な土壌から保護されています。」
メタリジウムは、汚染された土地を農業用に再生するための費用対効果の高いツールとしての可能性に加えて、気候変動と永久凍土の融解が有毒金属の土壌への放出を加速するため、水銀汚染によってますます脅かされている湿地と汚染された水路から水銀を除去するのに役立つ可能性があります。そして海。