I ricercatori hanno rivelato che i pesticidi commerciali possono essere applicati alle colture in Cucurbitacee famiglia per ridurre l'accumulo di inquinanti idrofobici, migliorando così la sicurezza delle colture. Il gruppo di ricerca era composto da Fujita Kentaro (studentessa del 1° anno di dottorato) della Graduate School of Agricultural Science dell'Università di Kobe, Il ricercatore accademico Yoshihara Ryouhei (ora assistente professore alla Saitama University) e il professore associato Inui Hideyuki del Biosignal Research Center dell'Università di Kobe, Il ricercatore senior Kondoh Yasumitsu, Lo staff tecnico Honda Kaori e il direttore del gruppo Osada Hiroyuki di RIKEN, e capo ricercatore Haga Yuki e scienziato senior Matsumura Chisato di Hyogo Prefectural Institute of Environmental Sciences.

Il team ha sviluppato due approcci per controllare le funzioni delle proteine ​​vegetali legate al trasporto di inquinanti idrofobici. Questi risultati porteranno a queste nuove funzioni dei pesticidi utilizzate in agricoltura, consentire la produzione di colture più sicure. Questi risultati sono stati pubblicati online sulla rivista scientifica internazionale Scienza dell'ambiente totale il 23 giugno e in Inquinamento ambientale il 18 luglio.

Punti principali

• Colture nel Cucurbitacee famiglia possono accumulare inquinanti idrofobici (come le diossine) nei loro frutti dal suolo contaminato. Le principali proteine ​​simili al lattice (MLP) svolgono un ruolo chiave nel trasporto di inquinanti idrofobici ai loro frutti.
• approccio 1 :Il trattamento con un pesticida che sopprime l'espressione del gene MLP riduce le concentrazioni di inquinanti idrofobici nella linfa dello xilema.
• Approccio 2 :Il trattamento con un pesticida che si lega agli MLP inibisce il legame delle proteine ​​agli inquinanti idrofobici. Così, le concentrazioni di inquinanti idrofobici nella linfa dello xilema che sono state trasportate tramite MLP sono state ridotte.
• È stato dimostrato che i pesticidi potrebbero fornire una soluzione semplice ed economica per la produzione di colture più sicure.
• Questo studio ha rivelato, per la prima volta al mondo, un nuovo modo di utilizzare i pesticidi in agricoltura, che è diverso dai metodi attuali.

Gli inquinanti idrofobici includono le diossine, l'insetticida dieldrin, e interferenti endocrini. Questi inquinanti sono altamente tossici, e la loro fabbricazione e uso sono ora vietati. Però, queste sostanze sono state utilizzate in grandi quantità fino a quando non sono state vietate, provocando un diffuso inquinamento ambientale che colpisce anche i terreni agricoli.

Il Cucurbitacee famiglia comprende colture come cetrioli e zucche. I membri di questa famiglia sono diversi dalle altre specie vegetali in quanto accumulano elevate concentrazioni di inquinanti idrofobici nei loro frutti. Professore Associato Inui et al. precedentemente scoperto che le principali proteine ​​simili al lattice (MLP) nella Cucurbitacee la famiglia gioca un ruolo chiave in questo accumulo. Le MLP si legano agli inquinanti idrofobici prelevati dal suolo dalle radici della pianta. Il Cucurbitacee famiglia quindi accumula inquinanti idrofobici nelle foglie e nei frutti attraverso la linfa negli steli (Figura 1). Di conseguenza, Le MLP sono un fattore importante che causa la contaminazione delle colture nel Cucurbitacee famiglia.

Quando si scopre che le colture hanno accumulato inquinanti idrofobici al di sopra del limite residuo, tutte le colture coltivate sullo stesso terreno non possono essere vendute, con conseguenti gravi perdite economiche per il produttore. Per questa ragione, sono state condotte molte ricerche sui modi per rimuovere gli inquinanti idrofobici dal suolo agricolo, tuttavia, non è ancora stato trovato un metodo conveniente ed efficiente. Perciò, c'è un urgente bisogno di sviluppare una tecnologia per la coltivazione di colture più sicure su terreni arabili contaminati da inquinanti idrofobici.

Questo studio si è concentrato sui pesticidi la cui sicurezza è stata confermata. I ricercatori hanno provato due approcci progettati per sopprimere l'accumulo di inquinanti idrofobici tramite MLP:utilizzando un "pesticida che sopprime l'espressione genica MLP" e un "pesticida che lega MLP". Miravano a produrre colture di cucurbitacee più sicure.

approccio 1 (pubblicato in Scienza dell'ambiente totale )

L'applicazione di un pesticida che sopprime l'espressione genica MLP riduce la concentrazione di MLP nelle radici e nella linfa xilematica. Ciò ha suggerito che anche le concentrazioni di inquinanti idrofobici accumulate nei frutti tramite MLP sarebbero state ridotte.

Primo, sono stati condotti esperimenti per selezionare un pesticida in grado di sopprimere l'espressione del gene MLP da cinque tipi di pesticidi utilizzati sul Cucurbitacee famiglia (gli insetticidi Guardbait, Stark, e Diazinon e i fungicidi Benlate e Daconil). Daconil è stato scelto perché il trattamento ha dimostrato che il suo principio attivo potrebbe ridurre l'espressione genica della MLP. Prossimo, è stato confermato che le concentrazioni di MLP nelle radici e nella linfa xilematica di zucchine coltivate in terreno contaminato da inquinanti idrofobici sono state ridotte dal trattamento con Daconil. Per di più, le concentrazioni di inquinanti idrofobici nella linfa xilematica sono diminuite del 52%.

Approccio 2 (pubblicato in Inquinamento ambientale )

L'applicazione di pesticidi leganti MLP inibisce il legame degli MLP agli inquinanti idrofobici nelle radici. In altre parole, la quantità di MLP che si lega agli inquinanti è ridotta. È stato ipotizzato che questo approccio diminuisse le concentrazioni di inquinanti idrofobici accumulati nei frutti tramite MLP.

Prima di tutto, array chimici con circa 22, 000 composti del RIKEN NPDepo sono stati utilizzati per identificare i composti che si legavano agli MLP. L'insetticida Colt che può essere applicato alle colture in Cucurbitacee è stata selezionata da pesticidi commerciali con strutture simili a composti leganti MLP. Quando l'ingrediente attivo di Colt ha reagito sia con gli MLP che con gli inquinanti idrofobici, la concentrazione di MLP legate a questi inquinanti è diminuita del 78%. Inoltre, le concentrazioni di questi inquinanti nella linfa xilematica sono diminuite del 15% dopo il trattamento con Colt.

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