Люди во всем мире ежедневно потребляют рис. Но в дополнение к своим питательным веществам и калорийности рис может содержать небольшое количество мышьяка, который в больших дозах является токсином, связанным с различными заболеваниями и раком, связанным с питанием.
Теперь исследователи из Вашингтонского университета обнаружили, что более высокие температуры на уровнях, ожидаемых в большинстве прогнозов изменения климата, могут привести к более высоким концентрациям мышьяка в рисовых зернах. Команда представит эти результаты 10 декабря на осеннем собрании Американского геофизического союза в Сан-Франциско.
"Мы знаем, что большее количество мышьяка высвобождается из почвы при более высоких температурах. Здесь мы увидели, что эта реакция на температуру в почве влияет на содержание мышьяка в рисовом зерне", - сказала старший автор Ребекка Нойманн, доцент кафедры гражданского строительства Университета Вашингтона. и экологическая инженерия. «Мы работали с почвой, в которой было относительно низкое содержание мышьяка, но более высокие температуры по-прежнему приводили к повышению концентрации мышьяка в зерне на участках, где у нас начинают возникать проблемы со здоровьем. риса, то изменение климата может усугубить проблему загрязненного мышьяком риса».
Мышьяк встречается в природе в почве, хотя его концентрация выше в районах, где исторически использовались гербициды на основе мышьяка, или где поливная вода содержит мышьяк. Когда фермеры выращивают такие культуры, как рис, в условиях затопления, мышьяк попадает из почвы в воду.
В целом растение похоже на большую трубку или соломинку, поскольку оно тянет воду от корней к листьям. А рис естественным образом поглощает мышьяк, потому что мышьяк имитирует другие молекулы, которые эти растения преимущественно извлекают из почвы», - говорит ведущий автор Ясмин Фархат, докторант Университета Вашингтона в области гражданского и экологического строительства. «Это идеальный шторм для концентрации мышьяка».
Чтобы определить, будет ли рис поглощать больше мышьяка в более теплых условиях, команда собрала почву с рисового поля в Дэвисе, Калифорния. Вернувшись в Сиэтл, исследователи выращивали рис на этой почве в ростовых камерах с регулируемой температурой.
Они сравнили поглощение мышьяка в четырех различных температурных условиях. Некоторые растения выращивались в нормальных условиях для этой части Калифорнии: в среднем 77 градусов по Фаренгейту (25 С) в течение дня. Другие были выращены при постоянно более высоких температурах, отражающих различные потенциальные уровни потепления для этого региона к концу этого века: 82 F (28 C), 87 F (30,5 C) и 91 F (33 C). Температура ночью +3. На 6 F (2 C) холоднее, чем днем для всех растений.
По мере повышения температуры ученые наблюдали повышенное поглощение мышьяка каждой частью растения, на которое обращали внимание исследователи, включая рисовые зерна.
«Для стебля и листьев это явный шаг к увеличению концентрации мышьяка по мере повышения температуры», - сказал Фархат. «Что касается зерна, самая высокая температура вызвала такой стресс у растений, что они не дали зерна. Но эти два других прогноза повышения температуры показывают аналогичное увеличение содержания мышьяка в зернах риса. Концентрация мышьяка в зерне увеличилась более чем в три раза. между низкотемпературной и высокотемпературной обработкой."
Мышьяк является токсином и для растений риса, и у них есть механизмы, чтобы защитить себя от его более высоких уровней. Один из методов включает в себя включение белка, который связывает мышьяк в определенных клетках и тканях растений. Но когда исследователи измерили уровни экспрессии этого белка в своих растениях при более высоких температурах, они не увидели никакой разницы по сравнению с растениями, выращенными при сегодняшних относительно низких температурах.
«Возможно, концентрация мышьяка в нашей почве была настолько низкой, что растение не «знало», что ему нужно включить свой защитный механизм», - сказал Фархат. «Мы не были так обеспокоены этими системами с низким содержанием мышьяка, но наши данные показывают, что по мере того, как температура начинает повышаться, даже рис, выращенный в почве с низким содержанием мышьяка, может подвергаться риску повышения уровня мышьяка в зерне».
Некоторые формы мышьяка более токсичны, чем другие. В настоящее время команда сотрудничает с исследователями UW Tacoma для разработки метода, который позволил бы им увидеть, какие формы мышьяка находятся в разных частях растения. Таким образом, они могут лучше понять любые потенциальные риски для здоровья людей.
«Мышьяк во всех формах вреден для нас, а также для растений», - сказал Фархат. «Увеличение содержания мышьяка может снизить урожайность. Это может быть экономически невыгодно для фермеров, выращивающих рис. Я хочу, чтобы люди помнили, даже если они не едят много риса, многие люди сильно зависят от этой культуры. Когда мы думаем и планируем будущее, мы должны помнить, что рис касается многих людей, и мы должны работать над этим вместе».