De Poolse Olkusz-regio, dat een van de grootste lood-zinkertsafzettingen ter wereld en een overeenkomstig groot aantal mijnen herbergt, heeft een triest record:het is de thuisbasis van enkele van de meest verontreinigde gronden in Europa. De gemiddelde concentraties cadmium, zink en lood kunnen vijf tot tien keer hoger zijn dan de maximaal toelaatbare waarde in Zwitserland. Planten groeien hier slecht omdat de gifstoffen de biologische activiteit in de bodem afremmen en belangrijke processen in de plantencellen belemmeren.

Thale tuinkers (Arabidopsis halleri), echter, gedijt uitstekend in deze regio. In de loop van de evolutie, het heeft een bijzonder effectieve behandeling van milieutoxines verworven. Dit werd aangetoond in een genetische studie uitgevoerd door onderzoekers van het Zwitserse Federale Instituut voor Bos, Sneeuw- en landschapsonderzoek WSL samen met collega's van de Poolse Academie van Wetenschappen (PAN) in Krakau. Ze baseren zich op een Pools veldexperiment waarbij tuinkersplanten van vier locaties - twee besmet en twee niet-verontreinigd - werden onderzocht.

Reactie op omgevingsstress

De WSL-onderzoekers Christian Sailer en Christian Rellstab onderzochten het volledige genoom van planten vanaf de contrasterende locaties. "We vonden opvallende verschillen op specifieke plekken in het genoom tussen planten van locaties met en zonder zware metalen, "zei Rellstab. "Dit is waarschijnlijk te wijten aan het feit dat deze tuinkerssoort zich heeft aangepast aan zware metalen in de bodem door genetische modificaties op precies deze locaties." De geïdentificeerde genen regelen de reacties van planten op ongunstige omgevingscondities. Een reactie is de transport van metalen naar specifieke celsecties, de vacuolen, waarin zware metalen en andere gifstoffen worden opgeslagen en zo onschadelijk worden gemaakt. Andere reacties maken deel uit van het reparatiesysteem dat schade aan celcomponenten of DNA veroorzaakt door zware metalen corrigeert.

Bodems schoonmaken met planten

deze resultaten, die in het tijdschrift zijn gepubliceerd Wetenschappelijke rapporten , zijn belangrijk voor de sanering van verontreinigde terreinen - mogelijk ook in Zwitserland. Volgens het register van verontreinigde locaties, boven de 30, 000 locaties met een totale oppervlakte van 220 vierkante kilometer zijn verontreinigd met chemicaliën en zware metalen, wat overeenkomt met de grootte van het kanton Zug. Ongeveer 4000 sites worden gesaneerd. Plantafdekking is een mogelijke manier om dit te doen, ofwel door de vegetatie de zware metalen te laten opnemen en vast te houden, of door de verontreinigende stoffen te verwijderen door te maaien. Hoewel zandraket daarvoor te klein is, het is een ideaal onderzoeksobject. Het is niet alleen bestand tegen extreem hoge concentraties zware metalen, maar nemen ze ook in grote hoeveelheden op uit de bodem en slaan ze onschadelijk op in de plantencellen. De huidige studie laat zien dat transportgenen een bijzonder belangrijke rol spelen in dit proces. Een beter begrip van deze mechanismen zou kunnen helpen bij het kweken van bijzonder resistente planten voor bodemsanering.

"Om aangepaste planten te kunnen gebruiken voor sanering, we moeten de exacte mechanismen van aanpassing aan zware metalen weten, ", zegt plantenfysioloog Pierre Vollenweider van WSL. De studie bouwt voort op de ervaring van de WSL-onderzoekers met het genoom van A. halleri en op eerdere onderzoeksprojecten over de aanpassing van planten aan zware metalen en andere milieuverontreinigende stoffen.