日本研究人员揭示了某些瓜类植物如何将污染物吸收到果实中。其秘密在于一种能够通过植物汁液运输污染物的蛋白质。科学家希望通过调控这种蛋白质的结构，培育出抗污染作物或天然土壤净化植物。这项发现架起了食品安全与环境修复之间的桥梁。
受污染葫芦的秘密
葫芦科植物，包括南瓜、甜瓜、黄瓜和小胡瓜，以其果实中积累高浓度污染物而闻名。神户大学农业科学家乾秀行解释说：“这些污染物不易分解，因此对食用其果实的人群构成健康风险。有趣的是，其他植物并不会这样，所以我开始对这一科植物为何会如此特别感兴趣。”
乾及其团队早期研究发现，葫芦科植物含有一种能与污染物结合的蛋白质，使污染物能够在植物组织内移动。在最近的一项研究中，科学家们发现，这些蛋白质的形状以及它们与污染物结合的牢固程度，决定了最终有多少污染物会积聚在植物的地上部分。
乾表示：“然而，这些蛋白质也存在于许多其他植物中，即使在葫芦科植物内部，不同品种之间积累污染物的倾向也不同。我们随后注意到，在高积累品种的汁液中，这种蛋白质的浓度更高。” 这促使团队研究这些蛋白质是如何被分泌到植物汁液中的。
微小的分子标签是关键
在他们发表于《植物生理学与生物化学》的新论文中，神户大学研究团队报告称，来自高积累植物的蛋白质变体被释放到汁液中，而其他变体则保留在细胞内。他们发现，蛋白质氨基酸序列中的微小变异充当了一个“标签”，指示细胞是保留还是输出该蛋白质。
为了验证这一点，研究人员将高积累蛋白质导入到不相关的烟草植物中。经过改造的烟草植物也将其蛋白质输出到汁液中，从而证实了这一机制。乾解释说：“只有分泌出来的蛋白质才能在植物内部迁移并被输送到地上部分。因此，这似乎是低污染和高污染植物品种之间的关键区别因素。”
了解污染物如何在食用作物中积累，有望带来更安全的农业生产。乾表示：“通过控制污染物运输蛋白的行为，无论是通过基因改造其污染物结合能力，还是改造其向植物汁液中的分泌过程，我们相信有可能培育出在可食用部分不积累有害化学物质的安全作物。”
利用植物净化受污染土地
乾的愿景超越了食品安全。他说：“我开展这项研究，起初是为了寻找能够有效检测和分解污染物的植物。因此，我也设想可以利用这项工作中获得的知识，来培育能够更有效吸收土壤污染物的植物。这可能发展成为一种净化受污染土壤的技术。”
这项工作得到了日本学术振兴会（资助编号 23241028）和村尾教育基金会的支持。