Трансгенные злаки впервые научили рекультивации земель

К долгосрочным последствиям применения боеприпасов относят химическое загрязнение территорий. Сейчас основу многих взрывчатых веществ составляют токсические соединения, например тротил (TNT) и гексоген (RDX), которые могут накапливаться в почве и растениях даже из-за неразорвавшихся снарядов. При этом RDX плохо связывается с почвой и может проникать в грунтовые воды, распространяясь на значительные расстояния. Существующие методы рекультивации земель (особенно военных полигонов) чрезвычайно дороги.

В новой работе ученые из Вашингтонского университета (США) и Йоркского университета (Великобритания) предложили использовать для такой очистки трансгенные злаки. Предыдущие исследования показали, что некоторые бактерии, в частности патогены Rhodococcus rhodochrous и Enterobacter cloacae, могут расщеплять RDX и TNT на нейтральные элементы благодаря генам xplA, xplB и nfsI, кодирующему нитроредуктазу. Однако бактерии также требуют других источников пищи, поэтому в экспериментах их гены включаются в геном сорняков.

Авторы впервые применили подход на двух видах злаковых: просо прутьевидном (Panicum virgatum) и полевице побегообразующей (Agrostis stolonifera). Для этого кассета из генов xplA, xplB и nfsI включалась в геном линий обоих растений. Результаты показали, что экспрессия первых двух при этом значительно повышается (в одной линии экспрессия xplB выросла вдвое), тогда как nfsI по сравнению с ними экспрессируется по-прежнему незначительно. Вслед за экспрессией генов в растениях увеличилась и продукция соответствующих ферментов.

Затем ученые провели испытания на загрязненной почве. Анализ подтвердил, что трансгенная трава быстрее, чем дикая, расщепляет находящийся в ней RDX. При этом в полевице накопление токсинов происходило медленнее, в просо — не происходило вовсе. Примечательно и то, что, поглощая извлеченный из соединений азот, растения, в частности полевица, увеличивали биомассу: прирост по сравнению с дикими составил 1,5–2,5 раза. Корень каждого трансгенного растения был способен рекультивировать землю в пределах полуметра.

По словам исследователей, трансгенные злаки являются доступным способом очистки земель двойного назначения, поскольку их также можно использовать в пищевой промышленности. Вместе с тем новый подход может снизить риск отравления среди населения: предыдущие работы показали, что потребление RDX в больших дозах (например, с водой) может вызывать гепатит и повреждения центральной нервной системы (ЦНС). Следующим шагом станет обкатка технологии в различных условиях и оценка ее безопасности для диких растений.