Láthatatlan méreg a vizekben: így pusztulnak a növények sejtjei

A látszólag tiszta felszíni vizek alacsony toxinkoncentrációja is végzetes lehet a növényvilág számára – világít rá a Debreceni Egyetem Természettudományi és Technológiai Kar (TTK) Növénytani Tanszékének egyik legújabb kutatása. Az Environmental Pollution című szaklapban megjelent tanulmány sejt- és molekuláris szinten mutatja be, hogyan károsítják a növényi sejtek belső védelmi vonalait a környezetünkben előforduló mérgező anyagok és gyomirtók. A nemzetközi szinten is jelentős eredményeket a Gróf Tisza István Debreceni Egyetemért Alapítvány Publikációs Díjával ismerték el.

A mindennapokban hajlamosak vagyunk azt hinni, hogy a természet képes azonnal kiheverni a kisebb környezeti behatásokat. A Debreceni Egyetem kutatói azonban tudományosan bizonyították, hogy a hosszan tartó, rejtett stresszhatások komoly pusztítást végeznek.

A kutatás két olyan alapvető folyamat kapcsolatát vizsgálta, amely minden sejtmaggal rendelkező (eukarióta) élőlényben – így az emberben is – jelen van. Az egyik a proteinfoszfatázok csoportja: ezek a szabályozó enzimek karmesterként irányítják a sejtek működését és a sejtosztódást. A másik az oxidatív stressz, amelyet a sejtben felhalmozódó káros szabadgyökök okoznak.

- A növényeknek van egy sajátos antioxidáns enzimrendszerük a szabadgyökök semlegesítésére. Kutatásunkban arra kerestük a választ, hogy ez a védelmi vonal és a proteinfoszfatázok hogyan hatnak egymásra, befolyásolva a növény életminőségét vagy túlélését – magyarázza Garda Tamás, a Debreceni Egyetem Természettudományi és Technológiai Kar Növénytani Tanszékének adjunktusa.

A kutatócsoport a molekuláris biológia kedvelt modellszervezetét, a lúdfüvet (Arabidopsis thaliana) vizsgálta laboratóriumi körülmények között. A növényeket két, a természetben is fellelhető anyag dózisának tették ki. Az egyik a mikrocisztin-LR, ami a cianobaktériumok által termelt toxin és a mezőgazdasági műtrágyázás miatti tápanyagterhelés (nitrogén, foszfor) következtében kialakuló vízvirágzások során tömegesen jelenik meg a vizekben. A másik pedig a diquat, ami egy rendkívül agresszív, totális gyomirtó szer. Használata az Európai Unióban már tiltott, de illegális alkalmazása vagy környezeti jelenléte miatt még mindig veszélyt jelent.

- A kísérletekben a kétnapos kitettség már hosszú távú kezelésnek számított, és az eredmények egy igencsak meglepő, drámai különbségre világítottak rá. Bár mindkét anyag alacsony, szemmel alig látható koncentrációban volt jelen, teljesen eltérő módon avatkoztak be a sejtek életébe. Míg a természetes eredetű cianotoxin támadása után a növény képes volt mozgósítani a védelmi vonalait és átmenetileg regenerálódni, addig a mesterséges gyomirtó, a diquat, szó szerint térdre kényszerítette a sejteket. Utóbbi esetében a hosszan tartó kitettség visszafordíthatatlan sejtosztódási anomáliákat okozott a növények gyökereiben, és teljesen meggátolta a felépülést – részletezte a kutató.

Bár alapkutatásról van szó, az eredmények komoly ökológiai üzenetet hordoznak. A vegyszerek és műtrágyák bemosódása a talaj- és felszíni vizekbe a Balatontól a tengerekig világprobléma. Ráadásul a veszély nem áll meg a növényeknél: mivel ezek a belső sejtfolyamatok nagyon hasonlóak, a cianobaktériumok toxinjai a halakra és az emberre is ártalmasak, nálunk például súlyos májkárosodást okozhatnak.

Garda Tamás kiemelte, hogy a rangos Publikációs Díj egy igazi csapatmunka elismerése, hiszen a sikerből a Növénytani Tanszéken működő Növényi sejt-és fejlődésbiológiai Kutatócsoport teljes kollektívája és a tanszék további munkatársai is kivették a részüket. A munka azonban itt nem áll meg, a kutatók a jövőben még pontosabban szeretnék feltérképezni az enzimek és a szabadgyökök közötti molekuláris kapcsolatot. Annak megértése, hogy a sérült enzimrendszerű növények miért válnak védtelenné, közelebb vihet minket a jövő ellenállóbb növénykultúráinak kialakításához.

Sajtóközpont-TB