L'Università di Foshan è pioniera nel metodo delle nanoparticelle per contenere il cadmio nelle colture di riso
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L'inquinamento da cadmio (Cd) è una sfida urgente per l'agricoltura globale, in particolare nelle regioni che dipendono dalla coltivazione del riso come alimento base della dieta. Anche a basse concentrazioni, il Cd può muoversi rapidamente attraverso il percorso suolo-coltura-uomo e accumularsi negli organi vitali, causando danni ai reni, disturbi ossei e un aumento del rischio di cancro. Poiché la contaminazione del suolo continua ad aumentare a causa delle attività industriali e dell'uso eccessivo di fertilizzanti, l'identificazione di strategie sicure e scalabili per ridurre il trasferimento dei metalli pesanti nelle colture alimentari è essenziale per la sicurezza alimentare futura.
Per affrontare questa sfida, un gruppo di ricerca guidato dal dottor Lin Tao, con il dottor Xuecheng Sun, il dottor Fangbai Li, il dottor Min Yu e i colleghi dell'International Research Center for Environmental Membrane Biology e del Dipartimento di Orticoltura dell'Università di Foshan, Guangdong, Cina, ha esaminato come le nanoparticelle di molibdeno (MoNPs) applicate per via fogliare influenzino il trasporto del cadmio, la segnalazione cellulare e le risposte di disintossicazione nel riso. I risultati dimostrano come le MoNPs aiutino a proteggere le piante dalla tossicità dei metalli alterando sia le vie molecolari che i sistemi di difesa biochimici. Lo studio, pubblicato online su The Crop Journal il 23 ottobre 2025, fornisce una nuova comprensione meccanicistica della riduzione dello stress assistita da nanoparticelle nelle colture alimentari.
"Abbiamo scoperto che le MoNP spruzzate per via fogliare riducono la regolazione dei geni chiave coinvolti nell'assorbimento del cadmio e nella modifica della parete cellulare, in particolare quelli legati al trasporto del Cd e alla metil-esterificazione della pectina", spiega Tao. "Questo duplice effetto regolatore riduce significativamente l'accumulo di Cd nei tessuti radicali, limitando la quantità che può raggiungere i grani".
"Il nostro lavoro dimostra che le MoNP fogliari agiscono a più livelli regolatori per bloccare il passaggio dei metalli tossici negli organi vegetali commestibili", afferma Yu. "Questo rappresenta una strategia efficiente e scalabile per proteggere il riso coltivato in terreni contaminati".
Oltre al trasporto dei metalli, lo studio si è concentrato sullo stress ossidativo, una delle principali conseguenze della tossicità del Cd. Utilizzando immagini dettagliate, il team ha scoperto che il perossido di idrogeno e i radicali idrossilici, due specie reattive dell'ossigeno (ROS) che innescano gravi lesioni cellulari, si accumulano principalmente nelle zone di allungamento e di maturazione delle radici di riso, soprattutto nei siti di connessione tra cellule vicine. Questa precisa mappatura spaziale fa avanzare le conoscenze fondamentali su dove e come si forma inizialmente il danno ossidativo nelle radici vive.
Un'altra scoperta fondamentale riguarda la regolazione degli omologhi delle ossidasi del burst respiratorio (RBOH), proteine della membrana plasmatica responsabili della produzione di ROS. In condizioni di stress da Cd, le piante di riso non trattate mostravano un accumulo eccessivo di RBOH, creando pericolosi picchi di ROS. L'applicazione di MoNP ha soppresso l'espressione del gene OsRBOHs, riducendo la localizzazione di RBOH sulla membrana plasmatica e prevenendo le esplosioni ossidative distruttive. Allo stesso tempo, i MoNP hanno potenziato il ciclo ascorbato-glutatione (ASA-GSH), una via di difesa antiossidante fondamentale, migliorando la capacità della pianta di neutralizzare i ROS. "Stabilizzando l'ambiente ossidativo della pianta, i MoNPs favoriscono una crescita normale anche in presenza di contaminanti del suolo", spiega Sun.
I potenziali benefici per l'agricoltura sono promettenti. Il trattamento fogliare con MoNP offre agli agricoltori una soluzione pratica e a basso input che può essere facilmente integrata nei sistemi di coltivazione esistenti. Controllando il trasporto di Cd alla fonte, l'interfaccia radicale della pianta, questo metodo riduce il movimento delle tossine nella catena alimentare. Nelle regioni in cui la bonifica del suolo non è economicamente fattibile, queste innovazioni possono contribuire a salvaguardare la salute pubblica riducendo l'esposizione al Cd nella dieta.
In prospettiva, la ricerca pone anche le basi per una protezione delle colture basata sulle nanotecnologie contro molteplici stress abiotici. "Il lavoro del team di mappatura della distribuzione dei ROS apoplastici lungo gli apici delle radici costituisce un riferimento prezioso per gli scienziati che studiano la segnalazione dello stress in condizioni di salinità, siccità o altre pressioni ambientali", afferma Tao. "Le intuizioni di questo studio potrebbero supportare una nuova generazione di strategie agronomiche sostenibili progettate per proteggere le rese delle colture e garantire alimenti più sicuri nei prossimi 5-10 anni".
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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