Hay 14 elementos de tierras raras (REE) que, a pesar de sus nombres, son bastante comunes en la Tierra. Por ejemplo, cerio es más común que el plomo. En bajas concentraciones, estos elementos son importantes para la tolerancia al estrés en las plantas, pero solo se conocen 21 especies de plantas. hiper-acumular REE en sus partes aéreas.
Doctores Wen Shen Liu de la Universidad Sun Yat-Sen y Antonio van der Ent de la Universidad de Queensland y colegas de la Universidad de Melbourne, CSIRO e INRAE, investigó dónde se acumulan REE y elementos ligeros (aluminio y silicio) en un helecho común en los (sub) trópicos. Los investigadores demuestran cómo emisión de rayos X inducida por partículas (μPIXE) el análisis puede mostrar dónde se encuentran los diferentes elementos en los tejidos vegetales vivos.
Con base en estas imágenes, microscopía adicional y análisis químicos, Liu y sus colegas sugieren que Si está involucrado en el proceso de desintoxicación de REE y Al y este helecho podría ayudar a restaurar sitios mineros al agrominería. El año pasado, los investigadores visualizado dos REE y otros elementos en D. linealis y descubrió que este helecho puede acumular más REE (0.2% en los brotes y 0.5% en las hojas muertas del helecho) que las otras 20 especies de plantas hiperacumuladoras conocidas.
Liu y sus colegas recolectaron muestras de plantas de D. linealis creciendo en relaves mineros REE y no REE (material sobrante de la extracción de minerales) en China. También recolectaron muestras de suelo y savia de xilema para análisis químicos. Las muestras de raíces, tallos y hojas se golpearon rápidamente contra un bloque de cobre sólido que se enfrió con nitrógeno líquido y se envió a Australia para análisis μPIXE y microscopía electrónica de barrido (SEM).
Liu y sus colegas encontraron que el helecho nativo, D. linealis REE, Al y Si hiperacumulados. Todos los elementos estaban altamente concentrados en las raíces, seguidos por los tejidos foliares (pinnas), mientras que las áreas del tallo (estolón y raquis) tenían las concentraciones más bajas, ya que están involucradas en el transporte de nutrientes. El silicio se co-localizó con REE en la savia del xilema, el estolón, el raquis, la nervadura central y la endodermis, pero la visualización del elemento reveló que el Si se observaba principalmente en los márgenes y láminas de las hojas, pero se encontraron REE y Mn alrededor de lesiones y venas necróticas.
“[C]onsiderando la colocalización de REE y Si […], postulamos que Si juega un papel clave para hacer frente a las altas concentraciones de REE y Al en la raíz, en el transporte de REE en la savia del xilema y en REE y la compartimentación de Al en la pínula de D. linealis”, escribieron Liu y sus colegas.
En un entrevista anterior de BotanyOne, El Dr. van der Ent destacó los desafíos y las oportunidades de usar microfluorescencia de rayos X (µ-XRF) para visualizar diferentes elementos en tejidos de plantas vivas. La investigación actual utilizó el detector Maia de última generación en la Universidad de Melbourne que permite la captura de imágenes elementales rápidas y de alta resolución (leer más en esta revisión).
La visualización de REE en tejidos de plantas vivas sugiere que es probable que Si esté involucrado en la desintoxicación de REE y Al en un helecho hiperacumulador. Al comprender cómo este helecho puede absorber y almacenar grandes cantidades de estos elementos, los científicos pueden explorar el uso de este helecho para cultivar estos helechos para extraer REE de suelos mineros contaminados con REE (agrominería).
