Gürkan Özsoy Blog
Kısmen Kişisel
Araştırmacılar mısırın topraktaki arsenik toksisitesini azalttığını keşfetti
Bitkiler arsenikle kirlenmiş toprakta yetiştiğinde, bu zehirli element besin zincirinde birikir. Basel Üniversitesi’nin de dahil olduğu bir çalışma, mısır bitkilerinin arsenik alımını azaltmak için kullandığı bir mekanizmayı keşfetti: Kilit faktör, kökler tarafından toprağa salınan özel bir madde.
Arsenik doğal kaynaklı toksik bir metaloiddir. Arsenikle kirlenmiş topraklar ve sular dünyanın her yerinde, özellikle Bangladeş, Vietnam ve Çin gibi güneydoğu Asya ülkelerinde bulunur. Ayrıca, İsviçre’de arseniğin ortalamanın üzerinde konsantrasyonlarda bulunduğu birkaç doğal sıcak nokta bulunmaktadır. Baselland kantonundaki Liesberg’deki toprak buna bir örnektir. Basel Üniversitesi Çevre Bilimleri Bölümü’nden Profesör Klaus Schlaeppi, “Bitkiler için özel sorun, arseniğin kimyasal olarak fosfora benzer şekilde davranmasıdır” diyor. Fosfor, bitkilerin köklerindeki özel taşıma kanalları aracılığıyla aldıkları önemli bir besin maddesidir. “Arsenik bu kanallar aracılığıyla bitkilere girer.” Sonuç olarak, biyokütlede giderek daha fazla toksik madde birikiyor ve besin zincirine karışıyor. Bu da uzun vadede insan sağlığını olumsuz etkiliyor. Örneğin yüksek arsenik maruziyeti nörolojik hasara ve kansere neden olabilir.
Kökler bir panzehir salgılar
Ancak Schlaeppi’nin ekibinin PNAS dergisinde bildirdiği üzere mısır, benzoksazinoidler olarak bilinen bileşikler aracılığıyla arsenik toksisitesini azaltıyor. Bu maddeler, mısır ve buğdayı da içeren otların botanik grubundaki çoğu bitki tarafından üretilir. Mısır özellikle büyük miktarlarda benzoksazinoid üretir ve bunlar da kök sistemi yoluyla toprağa salınır. Schlaeppi, “Mısırın diğer bitki türlerine göre daha az arsenik aldığına dair bazı kanıtlar zaten vardı” diyor. Bu hipotezi test etmek için araştırmacılar mısır bitkilerini iki tür toprakta yetiştirdiler: arseniksiz ve yüksek düzeyde arsenikli. Aynı deneyi, genetik bir kusur nedeniyle benzoksazinoid üretemeyen mısır bitk ilerini kullanarak paralel olarak gerçekleştirdiler. Schlaeppi bu deneyleri Bern Üniversitesi’nden Profesör Adrien Mestrot ve Profesör Matthias Erb’in araştırma gruplarıyla işbirliği içinde gerçekleştirdi.
Sonuç netti: benzoksazinoid üreten mısır arsenik içeren toprakta daha iyi büyüdü ve biyokütlesinde benzoksazinoid salgılamayan mısıra göre önemli ölçüde daha az arsenik biriktirdi. Araştırmacılar arsenik içeren toprağa benzoksazinoidleri karıştırdıklarında, mutant bitkiler de arsenik toksisitesinden korundu. Schlaeppi, “Bu, toprakta benzoksazinoidlerin varlığının bitkilere arsenik alımını azalttığının kanıtını sağladı” diyor.
Araştırmacılar daha sonra bu etkiye neden olan altta yatan mekanizmayı bulmak istedi. Kök mikrobiyomu analizleri, bakteri ve mantarların dahil olmadığını gösterdi. Bununla birlikte, kimyasal toprak analizleri, benzoksazinoidler mevcut olduğunda özellikle toksik bir arsenik formunun ortadan kalktığını gösterdi. “Bu, benzoksazinoidlerin arseniği artık kök yoluyla alınamayacak şekilde dönüştürdüğünü gösterdi” diyor. Hangi kimyasal süreçlerin dahil olduğu şu anda hala belirsiz.
Diğer deneyler, benzoksazinoidlerin topraktaki olumlu etkisinin uzun süre devam ettiğini gösterdi: ikinci nesil mısır bile ilk neslin benzoksazinoid deşarjından faydalanmaya devam etti. Schlaeppi, “Bu bulguların bir uygulaması, arsenikle kirlenmiş yerlerde daha fazla benzoksazinoid salan bitki çeşitlerinin yetiştirilmesi olabilir” diyor. Hiper-yayıcı bitkiler klasik ıslah veya hedeflenmiş genetik modifikasyonlar yoluyla üretilebilir. “Bu şekilde besin zincirine daha az arsenik girdiğinden daha emin olabiliriz.”
Daha fazla bilgi için: Veronica Caggìa ve diğerleri, Kökten atılan özel metabolitler mısırda arsenik toksisitesini azaltır, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2314261121