Es gibt 14 Seltenerdelemente (REEs), die trotz ihres Namens auf der Erde ziemlich häufig vorkommen. Zum Beispiel, Cer ist häufiger als Blei. In niedrigen Konzentrationen sind diese Elemente wichtig für die Stresstoleranz von Pflanzen, aber nur 21 Pflanzenarten sind bekannt hyperakkumulieren REEs in ihren oberirdischen Teilen.
Drs Wen Shen Liu von der Sun Yat-Sen Universität und Antony van der Ent von der University of Queensland und Kollegen von der University of Melbourne, CSIRO und INRAE, untersuchten, wo sich REEs und leichte Elemente (Aluminium und Silizium) in einem gemeinen Farn in den (Sub-)Tropen anreichern. Die Forscher zeigen, wie Partikelinduzierte Röntgenemission (μPIXE) Die Analyse kann zeigen, wo sich verschiedene Elemente in lebenden Pflanzengeweben befinden.
Basierend auf diesen Bildern, zusätzlicher Mikroskopie und chemischen Analysen, Liu und Kollegen schlagen vor, dass Si am REE- und Al-Entgiftungsprozess beteiligt ist und dieser Farn könnte bei der Wiederherstellung von Bergbaustandorten helfen Landwirtschaft. Im vergangenen Jahr die Forscher visualisierte zwei REEs und andere Elemente in D. linearis und fanden heraus, dass dieser Farn mehr REEs anreichern kann (0.2 % in den Trieben und 0.5 % in den abgestorbenen Farnblättern) als die anderen 20 bekannten Hyperakkumulator-Pflanzenarten.
Liu und Kollegen sammelten Pflanzenproben von D. linearis in China auf REE- und Nicht-REE-Minenrückständen (Überbleibsel aus der Erzgewinnung) wachsen. Sie sammelten auch Boden- und Xylemsaftproben für chemische Analysen. Die Wurzel-, Stängel- und Blattproben wurden schnell gegen einen massiven Kupferblock geschlagen, der mit flüssigem Stickstoff gekühlt und zur μPIXE-Analyse und Rasterelektronenmikroskopie (SEM) nach Australien verschifft wurde.
Liu und Kollegen fanden heraus, dass der einheimische Farn, D. linearis hyperakkumulierte REEs, Al und Si. Alle Elemente waren in den Wurzeln hochkonzentriert, gefolgt von den Blattgeweben (Ohrmuscheln), während die Stammbereiche (Stolon und Rachis) die niedrigsten Konzentrationen aufwiesen, da diese am Nährstofftransport beteiligt sind. Silizium wurde zusammen mit REEs im Xylemsaft, Stolon, Rachis, Mittelvene und Endodermis lokalisiert, aber die Elementvisualisierung ergab, dass Si hauptsächlich an den Blatträndern und Spreiten zu sehen war, aber REEs und Mn wurden um nekrotische Läsionen und Venen herum gefunden.
„In Anbetracht der Kolokalisierung von REE und Si […] gehen wir davon aus, dass Si eine Schlüsselrolle bei der Bewältigung der hohen Konzentrationen von REEs und Al in der Wurzel, beim REE-Transport im Xylemsaft und in REE spielt und Al-Kompartimentierung in der Fiederblättchen von D. linearis“, schrieben Liu und Kollegen.
Kurz und vorheriges BotanyOne-Interview, Dr. van der Ent hob die Herausforderungen und Möglichkeiten der Verwendung von Mikro-Röntgenfluoreszenz (µ-XRF) hervor, um verschiedene Elemente in lebenden Pflanzengeweben sichtbar zu machen. Die aktuelle Forschung nutzte den hochmodernen Maia-Detektor an der University of Melbourne, der eine schnelle, hochauflösende Elementarbildaufnahme ermöglicht (Lesen Sie mehr in dieser Bewertung).
Die Visualisierung von REEs in lebenden Pflanzengeweben legt nahe, dass Si wahrscheinlich an der REE- und Al-Entgiftung in einem hyperakkumulierenden Farn beteiligt ist. Durch das Verständnis, wie dieser Farn große Mengen dieser Elemente aufnehmen und speichern kann, können Wissenschaftler die Verwendung dieses Farns für den Anbau dieser Farne untersuchen, um REE aus REE-kontaminierten Minenböden zu extrahieren (Agromining).
