Los investigadores han revelado que se pueden aplicar pesticidas comerciales a los cultivos en Cucurbitáceas familia para disminuir su acumulación de contaminantes hidrofóbicos * 1, mejorando así la seguridad de los cultivos. El grupo de investigación estuvo integrado por FUJITA Kentaro estudiante de doctorado de primer año de la Escuela de Graduados de Ciencias Agrícolas de la Universidad de Kobe, Investigador académico YOSHIHARA Ryouhei ahora es profesor asistente en la Universidad de Saitama y Profesor Asociado INUI Hideyuki del Centro de Investigación de Bioseñales de la Universidad de Kobe, Investigador Científico Senior KONDOH Yasumitsu, Personal Técnico HONDA Kaori y Director de Grupo OSADA Hiroyuki de RIKEN, e Investigador Principal HAGA Yuki y Científico Senior MATSUMURA Chisato de HyogoInstituto de Ciencias Ambientales de la Prefectura.
El equipo desarrolló dos enfoques para controlar las funciones de las proteínas vegetales relacionadas con el transporte de contaminantes hidrófobos.
Estos hallazgos conducirán a que estas nuevas funciones de los plaguicidas se utilicen en la agricultura, lo que permitirá producir cultivos más seguros.
Estos resultados se publicaron en línea en la revista científica internacional Ciencia del Medio Ambiente Total el 23 de junio y en Contaminación ambiental 'el 18 de julio.
Puntos principales
antecedentes de investigación
Entre los contaminantes hidrofóbicos se encuentran las dioxinas, el insecticida dieldrín y los disruptores endocrinos. Estos contaminantes son altamente tóxicos y su fabricación y uso están ahora prohibidos. Sin embargo, estas sustancias se usaban en grandes cantidades hasta su prohibición, lo que causaba una contaminación ambiental generalizada quetambién afecta a las tierras agrícolas.
El Cucurbitáceas la familia incluye cultivos como pepinos y calabazas. Los miembros de esta familia se diferencian de otras especies de plantas en que acumulan altas concentraciones de contaminantes hidrófobos en sus frutos. El profesor asociado Inui y otros descubrieron anteriormente que las principales proteínas similares al látex MLP en el Cucurbitáceas la familia juega un papel clave en esta acumulación. Los MLP se unen a los contaminantes hidrófobos absorbidos del suelo por las raíces de la planta. El Cucurbitáceas la familia luego acumula contaminantes hidrofóbicos en las hojas y frutos a través de la savia en los tallos. En consecuencia, las MLP son un factor importante que causa la contaminación de los cultivos en el Cucurbitáceas familia.
Cuando se descubre que los cultivos han acumulado contaminantes hidrófobos por encima del límite residual, todos los cultivos cultivados en la misma tierra no se pueden vender, lo que genera grandes pérdidas económicas para el productor. Por esta razón, se han realizado muchas investigaciones sobre las formas deeliminar los contaminantes hidrófobos del suelo agrícola; sin embargo, aún no se ha encontrado un método rentable y eficiente. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de desarrollar tecnología para el cultivo de cultivos más seguros en tierras cultivables contaminadas por contaminantes hidrófobos.
Metodología de investigación
Este estudio se centró en pesticidas que se ha confirmado que son seguros. Los investigadores probaron dos enfoques diseñados para suprimir la acumulación de contaminantes hidrófobos a través de MLP: utilizar un 'pesticida que suprime la expresión del gen MLP' y un 'pesticida que se une a MLP'.Su objetivo era producir cultivos cucurbitáceos más seguros.
enfoque 1 publicado en 'Science of the Total Environment'
La aplicación de un pesticida que suprime la expresión del gen MLP reduce la concentración de MLP en las raíces y la savia del xilema * 3. Esto sugiere que las concentraciones de contaminantes hidrofóbicos acumulados en los frutos a través de MLP también se reducirían.
Primero, se llevaron a cabo experimentos para seleccionar un pesticida que pudiera suprimir la expresión del gen MLP de cinco tipos de pesticidas usados en el Cucurbitáceas familia los insecticidas Guardbait, Starkle y Diazinon y los fungicidas Benlate y Daconil. Se eligió Daconil porque el tratamiento mostró que su ingrediente activo * 4 podía reducir la expresión del gen MLP. A continuación, se confirmó que las concentraciones de MLP enlas raíces y la savia del xilema de calabacín cultivado en suelo contaminado con contaminantes hidrófobos se redujeron con el tratamiento Daconil, además, las concentraciones de contaminantes hidrófobos en la savia del xilema disminuyeron en un 52%.
enfoque 2 publicado en 'Contaminación ambiental'
La aplicación de plaguicidas que se unen a MLP inhibe la unión de MLP a contaminantes hidrofóbicos en las raíces. En otras palabras, se reduce la cantidad de MLP que se une a los contaminantes. Se planteó la hipótesis de que este enfoque disminuiría las concentraciones de contaminantes hidrofóbicosacumulados en los frutos a través de MLP.
En primer lugar, se utilizaron matrices químicas * 5 con aproximadamente 22.000 compuestos de RIKEN NPDepo * 6 para identificar los compuestos que se unían a las MLP. El insecticida Colt que se puede aplicar a los cultivos en el CucurbitáceasLa familia se seleccionó entre plaguicidas comerciales con estructuras similares a los compuestos que se unen a MLP. Cuando el ingrediente activo de Colt reaccionó tanto con MLP como con los contaminantes hidrófobos, la concentración de MLP unida a estos contaminantes disminuyó en un 78%. Además, las concentraciones deestos contaminantes en la savia del xilema se redujeron en un 15% después del tratamiento con Colt.
Investigación adicional
Este estudio reveló, por primera vez en el mundo, que es posible cultivar cultivos más seguros en suelos contaminados mediante el control de las funciones de la planta. Este logro podría reducir el número de casos en que los productores experimentan pérdidas económicas por no podervender cultivos cultivados en suelos contaminados. Además, esto también proporcionará a los consumidores productos seguros.
Esta investigación ha revelado un nuevo método para utilizar plaguicidas. Por primera vez en el mundo, este estudio ha revelado un aspecto novedoso de los plaguicidas más allá de sus funciones originales de prevenir plagas o crecimiento de malezas. Se cree que los plaguicidas son extremadamente segurosporque tienen que pasar numerosas y estrictas pruebas de seguridad. Además, el tratamiento estandarizado de los cultivos con plaguicidas es simple y económico. Por lo tanto, se anticipa que el método desarrollado por este estudio para reducir los contaminantes hidrofóbicos mediante plaguicidas se generalizará en todo el mundo.
Glosario
1. Contaminantes hidrófobos :
Los contaminantes hidrofóbicos son sustancias químicas que no se descomponen fácilmente en el medio ambiente y se acumulan fácilmente dentro de los organismos. Son altamente tóxicos y se ha demostrado que son cancerígenos y neurotóxicos en humanos. Los contaminantes hidrofóbicos incluyen dioxinas, bifenilos policlorados y dieldrina. Su usoy la fabricación han sido prohibidas en 181 países.
2.Proteína principal similar al látex MLP :
Esta proteína se encuentra en muchas especies de plantas, incluidas Arabidopsis thaliana , uva y manzana. Particularmente en Cucurbitáceas familia, las MLP se unen a los contaminantes hidrófobos y los transportan a las hojas y frutos, donde estos contaminantes se acumulan. Las funciones originales de estas proteínas aún no se han aclarado por completo.
3.savia del xilema :
La savia del xilema es un líquido que se encuentra en el xilema, que forma parte del haz vascular junto con el floema. Transporta el agua y los nutrientes absorbidos de las raíces a las hojas y los frutos.
4. Ingrediente activo :
La sustancia química de un plaguicida comercial que realiza la función principal del producto por ejemplo, insecticida o fungicida. Los plaguicidas también contienen ingredientes distintos de su ingrediente activo, como agentes esparcidores, que aseguran que el ingrediente activo se adhiera a las plantas o las plagas.Este estudio confirmó que los ingredientes activos de los plaguicidas podrían controlar las funciones de MLP.
5.Matriz química :
Un compuesto químico orgánico se inmoviliza en un chip, lo que permite una evaluación altamente eficiente de las interacciones físicas del compuesto con proteínas de interés. Es difícil inmovilizar diversos tipos y estructuras complejas de compuestos orgánicos, en comparación con la inmovilización de ADN de estructura única para ADNEl Grupo de Investigación en Biología Química de RIKEN ha desarrollado un método de inmovilización utilizando un carbeno con avidez no específica carbono divalente que solo tiene 6 electrones de valencia y sin carga que se unirá al compuesto independientemente de su grupo funcional.
6. RIKEN NPDepo Depositario de productos naturales :
Una biblioteca de compuestos químicos que está siendo desarrollada por la Unidad de Investigación de Desarrollo de Recursos Químicos del Grupo de Investigación de Biología Química de RIKEN. Además de recolectar y almacenar compuestos naturales aislados de fuentes como actinobacterias, también están aceptando depósitos de investigadores para construir unbiblioteca de diversos compuestos químicos.
Esta investigación fue apoyada por fondos de la Asociación Japonesa de Protección de Cultivos y una Beca de Investigación Científica Sasakawa No. 2019-5004.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kobe . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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