Problem zanieczyszczenia gleb
Badania naukowe wskazują, iż gleba, w tym głównie rolnicza, ulega zanieczyszczeniu w wyniku stosowania pestycydów, herbicydów, fungicydów, a także biowęgla, zanieczyszczonych osadów ściekowych oraz jako efekt depozycji atmosferycznej z obszarów miejskich i przemysłowych. Wraz z ich aplikacją do gleby dostaje się szereg zanieczyszczeń, w tym takich które charakteryzują się niezwykłą trwałością w środowisku, zdolnością do bioakumulacji oraz wysoką toksycznością dla organizmów żywych. Wśród najbardziej niebezpiecznych zanieczyszczeń wyróżniamy Trwałe Zanieczyszczenia Organiczne (TZO) – do tej grupy zanieczyszczeń zaliczamy powszechnie znany DDT, a także WWA, dioksyny, polichlorowane bifenyle, dieledrynę i szereg innych toksycznych związków.
Warto podkreślić iż do 90% TZO wyemitowanych do atmosfery ulega depozycji, czyli osadzeniu na powierzchni gleby, co sprawia że to właśnie gleba staje się ich długoterminowym magazynem i źródłem skażenia dla wód, roślinności i zwierząt. Stąd istotnym problemem do rozwiązania jest z jednej strony bezpieczne usunięcie tych zanieczyszczeń z gleby, a z drugiej zabezpieczanie produkowanej na takiej glebie żywności przed skażeniem.
Skutki zanieczyszczenia gleb TZO
Chociaż większość TZO występuje w glebie w niskich stężeniach, przewlekłe narażenie na te substancje stanowi szczególne zagrożenie dla środowiska i ludzi. Konsekwencją narażenia na toksyczne działanie TZO są zmiany, które często objawiają się w kolejnych pokoleniach narażonych organizmów: obejmują one niekorzystny wpływ na płodność, feminizację samców i maskulinizację samic, wpływają też na proces reprodukcji, a tym samym na wielkość populacji organizmów na zanieczyszczonym obszarze. Ponadto związki te powodują raka, uszkadzają wątrobę i układ nerwowy oraz obniżają odpornośc.
Fitoremediacja jako metoda usuwania TZO z gleby
Jedną z możliwych metod usunięcia TZO z gleby jest użycie roślin. Proces zastosowania roślin w celu usunięcia zanieczyszczenia nazywamy fitoremediacją. Jednak TZO ze względu na swoje właściwości, przede wszystkim niską rozpuszczalność w wodzie i silne pochłanianie przez cząsteczki gleby, przenoszą się do roztworu glebowego w bardzo małym stopniu. Stąd zdolność roślin do pobierania TZO z gleby jest bardzo ograniczona, dlatego też uznawano za bezzasadne by stosować je do usuwania tychże zanieczyszczeń ze środowiska. Wyjątkiem są rośliny z rodziny dyniowatych, w tym powszechnie znany ogórek czy cukinia, które, jak wykazały liczne badania, zdolne są do poboru z gleby takich nierozpuszczalnych w wodzie i silnie toksycznych substancji jakimi są TZO i ich akumulacji w liściach i owocach. Zatem wykorzystanie warzyw znanych z przydomowych ogródków wydaje się obiecującym sposobem rozwiązania problemu zanieczyszczenia gleby przez TZO.
Problem zanieczyszczenia płodów rolnych
Pobór TZO przez te dyniowate prowadzi do produkcji zanieczyszczonych warzyw, a tym samym generuje problem bezpieczeństwa żywnościowego i jakości spożywanych produktów, a tym samym zdrowia ludzi. Stwarza również problem dalszej bezpiecznej utylizacji skażonego materiału roślinnego.
Stąd też część naukowców skupia się na badaniu możliwości hodowli warzyw dyniowatych na obszarach skażonych w taki sposób by nie pobierały one zanieczyszczeń z gleby i nie kumulowały ich w swoich owocach, a tym samym można było je bezpiecznie spożywać. W tym miejscu należy zaznaczyć iż proces poboru i akumulacji TZO u dyniowatych kontrolowany jest na poziomie molekularnym przez aktywację specjalnych genów. Naukowcy wykazali że aktywację tych genów można regulować (tj hamować lub wzmacniać) za pomocą związków zawartych w popularnych fungicydach. Obecnie trwają intensywne badania nad zastosowaniem tego procesu w praktyce. Pionierem jest Japonia, gdzie po raz pierwszy z sukcesem zastosowano metodę regulacji aktywacji genów pod kątem produkcji warzyw nie zawierających TZO, czyli bezpiecznych z punktu widzania żywnościowego.
Podsumowanie
Wyżej opisane badania, poprzez zastosowanie unikalnej metody regulacji genów odpowiedzialnych za pobór TZO u dyniowatych i ich akumulację w częściach nadziemnych rośliny (w tym w owocach), wychodzą naprzeciw dwóm istotnym problemom współczesnego świata tj. efektywnej remediacji skażonej gleby i produkcji bezpiecznej żywności. Poprzez wzmocnienie procesu akumulacji TZO uzyskamy rośliny będące efektywnymi fitoremediatorami, natomiast poprzez wyciszenie zapewnimy produkcję bezpiecznych warzyw, które będą mogły być spożywane bez obawy o zdrowie konsumentów.
