Успех в внутриклеточной визуализации распределения цезия в растениях для фиторемедиации

Исследовательская группа под руководством доктора Хирокадзу Комацу впервые разработала метод визуализации распределения цезия в клетках растений. До этой работы такой метод был недоступен.

После аварии на АЭС "Фукусима-1" выброс радиоактивного цезия, особенно ¹³⁷Cs (период полураспада: 30,17 лет), стал серьёзной экологической проблемой. Фиторемедиация — поглощение цезия растениями из почвы и воды — привлекает внимание, так как позволяет концентрировать цезий, производит мало отходов, дёшева и экологична. В отличие от текущего метода (удаления плодородного слоя почвы), её можно применять в сельскохозяйственных районах.

Несмотря на низкую скорость поглощения у существующих растений, ведутся срочные работы по созданию растений, эффективно поглощающих цезий. Однако механизмы транспортировки и накопления цезия в клетках растений в значительной степени неясны, не хватает базовых знаний для селекции и улучшения видов.

Новый метод визуализации

Разработанный метод позволяет детектировать частицы карбоната цезия с высоким разрешением (на микрометровом уровне) с помощью флуоресцентного зонда "Cesium Green", что также позволяет проводить внутриклеточную визуализацию распределения цезия.

Эксперимент на Arabidopsis

Визуализацию локализации цезия провели на клетках модельного растения Arabidopsis. После выращивания проростков на среде с высокой концентрацией карбоната цезия к ним применили Cesium Green. Наблюдаемая зелёная флуоресценция подтвердила наличие цезия внутри клеток растений. Флуоресцентная микроскопия, использующая точные локализующие свойства зонда, показала, что цезий имеет тенденцию накапливаться в вакуолях клеток.

Значение и перспективы

Эта техника, как ожидается, продвинет вперёд изучение механизмов транспорта и накопления цезия в растениях и позволит отбирать и улучшать растения, пригодные для фиторемедиации. Поскольку первоначальные исследования можно проводить с использованием безвредного нерадиоактивного цезия (имеющего те же химические свойства, что и радиоактивный, с точки зрения детектируемости Cesium Green), это высокоуниверсальный метод, не требующий специальных экспериментальных установок.

Результаты исследования будут опубликованы в американском химическом журнале ACS Applied Materials & Interfaces.