Os pesquisadores revelaram que os pesticidas comerciais podem ser aplicados às plantações no Cucurbitaceae família para diminuir o acúmulo de poluentes hidrofóbicos, melhorando assim a segurança da colheita. O grupo de pesquisa consistia em Fujita Kentaro (aluno do primeiro ano de doutorado) da Escola de Graduação em Ciências Agrícolas da Universidade de Kobe, Pesquisador Acadêmico Yoshihara Ryouhei (agora professor assistente na Saitama University) e Professor Associado Inui Hideyuki do Centro de Pesquisa de Biossinais da Universidade de Kobe, O cientista pesquisador sênior Kondoh Yasumitsu, Equipe Técnica Honda Kaori e Diretor de Grupo Osada Hiroyuki da RIKEN, e o Pesquisador Principal Haga Yuki e o Cientista Sênior Matsumura Chisato do Instituto de Ciências Ambientais da Prefeitura de Hyogo.

A equipe desenvolveu duas abordagens para controlar as funções das proteínas vegetais relacionadas ao transporte de poluentes hidrofóbicos. Essas descobertas levarão a essas novas funções dos pesticidas sendo utilizados na agricultura, permitindo a produção de safras mais seguras. Esses resultados foram publicados online na revista científica internacional Ciência do Meio Ambiente Total em 23 de junho e em Poluição ambiental em 18 de julho.

Pontos principais

• Colheitas no Cucurbitaceae família pode acumular poluentes hidrofóbicos (como dioxinas) em seus frutos de solo contaminado. As principais proteínas semelhantes ao látex (MLPs) desempenham um papel fundamental no transporte de poluentes hidrofóbicos para seus frutos.
• Abordagem 1 :O tratamento com um pesticida que suprime a expressão do gene MLP diminui as concentrações de poluentes hidrofóbicos na seiva do xilema.
• Abordagem 2 :O tratamento com um pesticida que se liga a MLPs inibe a ligação das proteínas a poluentes hidrofóbicos. Assim, as concentrações de poluentes hidrofóbicos na seiva do xilema que foram transportadas via MLPs foram reduzidas.
• Foi demonstrado que os pesticidas podem fornecer uma solução simples e de baixo custo para a produção de safras mais seguras.
• Este estudo revelou, pela primeira vez no mundo, uma nova maneira que os pesticidas podem ser usados ​​na agricultura, que é diferente dos métodos atuais.

Poluentes hidrofóbicos incluem dioxinas, o inseticida dieldrin, e desreguladores endócrinos. Esses poluentes são altamente tóxicos, e sua fabricação e uso estão agora proibidos. Contudo, essas substâncias eram usadas em grandes quantidades até serem proibidas, causando poluição ambiental generalizada que também afeta terras agrícolas.

o Cucurbitaceae família inclui culturas como pepinos e abóboras. Os membros desta família são diferentes de outras espécies de plantas por acumularem altas concentrações de poluentes hidrofóbicos em seus frutos. Professor Associado Inui et al. descobriram anteriormente que as principais proteínas semelhantes ao látex (MLPs) no Cucurbitaceae a família desempenha um papel fundamental neste acúmulo. MLPs se ligam a poluentes hidrofóbicos retirados do solo pelas raízes da planta. o Cucurbitaceae a família então acumula poluentes hidrofóbicos nas folhas e frutos por meio da seiva nos caules (Figura 1). Consequentemente, MLPs são um fator importante que causa a contaminação das culturas no Cucurbitaceae família.

Quando as safras apresentam poluentes hidrofóbicos acumulados acima do limite residual, todas as safras cultivadas na mesma terra não podem ser vendidas, resultando em grandes perdas econômicas para o produtor. Por esta razão, muitas pesquisas foram realizadas sobre maneiras de remover poluentes hidrofóbicos do solo agrícola, no entanto, um método eficiente e com boa relação custo-benefício ainda não foi encontrado. Portanto, há uma necessidade urgente de desenvolver tecnologia para o cultivo de safras mais seguras em terras aráveis ​​contaminadas por poluentes hidrofóbicos.

Este estudo se concentrou em pesticidas que foram confirmados como seguros. Os pesquisadores tentaram duas abordagens projetadas para suprimir o acúmulo de poluentes hidrofóbicos via MLPs:utilizando um 'pesticida que suprime a expressão do gene MLP' e um 'pesticida de ligação à MLP'. Eles tinham como objetivo produzir colheitas de cucurbitáceas mais seguras.

Abordagem 1 (publicado em Ciência do Meio Ambiente Total )

A aplicação de um pesticida que suprime a expressão do gene MLP reduz a concentração de MLPs nas raízes e na seiva do xilema. Isso sugeriu que as concentrações de poluentes hidrofóbicos acumulados nas frutas via MLP também seriam reduzidas.

Primeiro, experimentos foram realizados para selecionar um pesticida que pudesse suprimir a expressão do gene MLP de cinco tipos de pesticidas usados ​​no Cucurbitaceae família (os inseticidas Guardbait, Starkle, e Diazinon e os fungicidas Benlate e Daconil). O daconil foi escolhido porque o tratamento mostrou que seu ingrediente ativo poderia reduzir a expressão do gene MLP. Próximo, foi confirmado que as concentrações de MLPs nas raízes e na seiva do xilema de abobrinhas cultivadas em solo contaminado com poluentes hidrofóbicos foram reduzidas pelo tratamento com Daconil. Além disso, as concentrações de poluentes hidrofóbicos na seiva do xilema diminuíram 52%.

Abordagem 2 (publicado em Poluição ambiental )

A aplicação de pesticidas de ligação a MLP inibe a ligação de MLPs a poluentes hidrofóbicos nas raízes. Em outras palavras, a quantidade de MLPs que se ligam aos poluentes é reduzida. Foi hipotetizado que esta abordagem diminuiria as concentrações de poluentes hidrofóbicos acumulados nas frutas via MLPs.

Em primeiro lugar, matrizes químicas com aproximadamente 22, 000 compostos do RIKEN NPDepo foram usados ​​para identificar compostos que se ligam a MLPs. O inseticida Colt que pode ser aplicado em plantações no Cucurbitaceae família foi selecionada a partir de pesticidas comerciais com estruturas semelhantes aos compostos de ligação à MLP. Quando o ingrediente ativo da Colt reagiu tanto com MLPs quanto com poluentes hidrofóbicos, a concentração de MLPs ligados a esses poluentes diminuiu 78%. Além disso, the concentrations of these pollutants in the xylem sap fell by 15% after Colt treatment.

Further Research

This study revealed, for the first time in the world, that it is possible to cultivate safer crops in contaminated soil through the control of the plant's functions. This achievement could reduce the number of cases where producers experience economic losses due to being unable to sell crops grown in contaminated soil. Além disso, this will also provide consumers with safe produce.

A new method of utilizing pesticides has been revealed by this research. For the first time in the world, this study has revealed a novel aspect of pesticides beyond their original functions of preventing pests or weed growth. Pesticides are thought to be extremely safe because they have to pass numerous strict safety tests. Além disso, the standardized treatment of crops with pesticides is simple and inexpensive. Portanto, it is anticipated that the method developed by this study to reduce hydrophobic pollutants using pesticides will become widespread across the globe.