Den polska Olkusz -regionen, som är hem för en av de största blyzinkmalmfyndigheterna i världen och ett motsvarande stort antal gruvor, har ett sorgligt rekord:det är hem för några av de mest förorenade jordarna i Europa. De genomsnittliga koncentrationerna av kadmium, zink och bly kan vara fem till tio gånger högre än det högsta tillåtna värdet i Schweiz. Växter växer dåligt eftersom toxinerna saktar ner den biologiska aktiviteten i jorden och hindrar viktiga processer i växtcellerna.

Thale krasse (Arabidopsis halleri), dock, trivs utmärkt i denna region. Under evolutionens gång, det har fått en särskilt effektiv hantering av miljögifter. Detta demonstrerades i en genetisk studie utförd av forskare från schweiziska federala institutet för skog, Snow and Landscape Research WSL tillsammans med kollegor från Polish Academy of Sciences (PAN) i Krakow. De förlitar sig på ett polskt fältförsök där karskväxter från fyra platser - två förorenade och två oförorenade - undersöktes.

Reaktion på miljöbelastning

WSL -forskarna Christian Sailer och Christian Rellstab undersökte hela genomens växter från de kontrasterande platserna. "Vi fann slående skillnader på specifika platser i genomet mellan växter från platser med och utan tungmetaller, "sa Rellstab." Detta beror troligen på att denna krasseart har anpassat sig till tungmetaller i jorden genom genetiska modifieringar på just dessa platser. "De identifierade generna styr växternas reaktioner på ogynnsamma miljöförhållanden. En reaktion är transport av metaller till specifika cellavsnitt, vakuumerna, där tungmetaller och andra toxiner lagras och därmed görs ofarliga. Andra reaktioner är en del av reparationssystemet som korrigerar skador på cellkomponenter eller DNA som orsakas av tungmetaller.

Rengör jord med växter

Dessa resultat, som publicerades i tidningen Vetenskapliga rapporter , är viktiga för sanering av förorenade platser - möjligen även i Schweiz. Enligt registret över förorenade platser, över 30, 000 platser som täcker en total yta på 220 kvadratkilometer är förorenade med kemikalier och tungmetaller, vilket motsvarar storleken på kantonen Zug. Omkring 4000 sajter åtgärdas. Växtskydd är ett möjligt sätt att göra detta, antingen genom att låta vegetationen absorbera och behålla tungmetallerna, eller genom att ta bort föroreningarna genom klippning. Även om thale krasse är för liten för detta, det är ett idealiskt forskningsobjekt. Det kan inte bara tåla extremt höga koncentrationer av tungmetaller, men också absorbera stora mängder av dem från jorden och lagra dem ofarligt i dess växtceller. Den aktuella studien visar att transportgener spelar en särskilt viktig roll i denna process. En bättre förståelse av dessa mekanismer kan hjälpa till att odla särskilt resistenta växter för markrensning.

"För att kunna använda anpassade anläggningar för sanering, vi behöver veta de exakta mekanismerna för tungmetallanpassning, "säger växtfysiologen Pierre Vollenweider från WSL. Studien bygger på WSL -forskarnas erfarenhet av genomet av A. halleri och på tidigare forskningsprojekt om anpassning av växter till tungmetaller och andra miljöföroreningar.