Investigador muestra cómo un hongo común elimina el mercurio tóxico del suelo y el agua
Un investigador y colegas de la Universidad de Maryland descubrieron que el hongo Metarhizium robertsii elimina el mercurio del suelo alrededor de las raíces de las plantas y del agua dulce y salada.
en la Universidad de Maryland
Los investigadores también modificaron genéticamente el hongo para mejorar su efecto desintoxicante de mercurio.
La contaminación por mercurio del suelo y el agua es una amenaza mundial para la salud pública. Este nuevo trabajo sugiere que Metarhizium podría ser una forma económica y efectiva de proteger los cultivos que se cultivan en áreas contaminadas y remediar las vías fluviales cargadas de mercurio.
El estudio, que fue realizado por el profesor de entomología de la UMD, Raymond St. Las obras de teatro y los investigadores en el laboratorio de su antiguo becario postdoctoral, Weiguo Fang (ahora en la Universidad de Zhejiang en Hangzhou, China), se publicaron en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ) el 14 de noviembre de 2022.
“Este proyecto, dirigido por el Dr. Fang, descubrió que Metarhizium evita que las plantas absorban mercurio”, dijo St. Tocar. “A pesar de estar plantada en suelo contaminado, la planta crece normalmente y es comestible. Además, el hongo por sí solo puede eliminar rápidamente el mercurio tanto del agua dulce como del agua salada”.
Metarhizium es un hongo casi ubicuo, y trabajos previos de St. El laboratorio de Leger había demostrado que coloniza las raíces de las plantas y las protege de los insectos herbívoros. Los científicos han sabido que Metarhizium es a menudo uno de los únicos seres vivos que se encuentran en el suelo en lugares tóxicos como las minas de mercurio. Pero nadie había determinado previamente cómo sobrevivía el hongo en suelo contaminado con mercurio, o si tenía un efecto en las plantas con las que normalmente vive el hongo.
S t. Leger y otros colegas habían secuenciado previamente el genoma de Metarhizium, y Fang notó que contiene dos genes que se parecen mucho a los genes que se encuentran en una bacteria conocida por desintoxicar o biorremediar el mercurio.
Para el estudio actual, los investigadores realizaron una variedad de experimentos de laboratorio y encontraron que el maíz infectado con Metarhizium crecía igualmente bien si se plantaba en suelo limpio o en suelo cargado de mercurio. Además, no se encontró mercurio en el tejido vegetal del maíz cultivado en suelo contaminado.
Luego, los investigadores modificaron genéticamente los hongos y eliminaron los dos genes que eran similares a los de las bacterias de remediación de mercurio. Cuando repitieron sus experimentos, el Metarhizium modificado ya no protegía a las plantas de maíz del suelo cargado de mercurio y el maíz murió.
Para verificar que los genes proporcionaran las propiedades desintoxicantes, los investigadores los insertaron en otro hongo que normalmente no protege al maíz del mercurio. El hongo recién modificado actuó como Metarhizium y protegió a las plantas del suelo cargado de mercurio.
Los análisis microbiológicos revelaron que los genes en cuestión expresaban enzimas que descomponen formas orgánicas altamente tóxicas de mercurio en moléculas de mercurio inorgánico menos tóxicas. Finalmente, los investigadores diseñaron genéticamente Metarhizium para expresar más genes desintoxicantes y aumentar su producción de enzimas desintoxicantes.
En su último experimento, los investigadores descubrieron que podían eliminar el mercurio del agua dulce y salada en 48 horas mezclándolo con Metarhizium.
El próximo paso será realizar experimentos de campo en China para ver si Metarhizium puede transformar ambientes tóxicos en campos productivos para el cultivo de maíz y otros cultivos. Los métodos actuales para remediar el suelo contaminado requieren que se eliminen o neutralicen campos enteros con toxinas antes de que se pueda plantar algo. Puede ser muy costoso y llevar mucho tiempo. Pero Metarhizium simplemente desintoxica el suelo alrededor de las raíces de las plantas y evita que las plantas absorban el veneno.
“Dejar que las plantas crezcan en ambientes ricos en mercurio es una forma en que este hongo protege su hogar vegetal”, explicó St. Tocar. “Es el único microbio que conocemos con el potencial de ser utilizado de esta manera, porque las bacterias con la misma capacidad genética para desintoxicar el mercurio no crecen en las plantas. Pero puedes imaginarte simplemente sumergiendo semillas en Metarhizium y plantando cultivos, que es ahora protegido del suelo rico en mercurio”.
Además de su potencial como una herramienta rentable para recuperar tierras contaminadas para la agricultura, Metarhizium puede ayudar a eliminar el mercurio de los humedales y vías fluviales contaminados que están cada vez más amenazados por la contaminación por mercurio a medida que el cambio climático y el derretimiento del permafrost aceleran la liberación de metales tóxicos en el suelo. . y océanos.
Más información: Congcong Wu et al, Biorremediación de suelos y aguas contaminados con mercurio por el hongo vegetal simbiótico Metarhizium robertsii, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (2022). DOI: 10.1073/pnas.2214513119
