Výzkum publikovaný v Proceedings of the National Academy of Sciences nedávno varoval, že typ mikrobů v rýžových polích může určit, zda se arsen, notoricky známý karcinogen a rostlinný toxin, hromadí v zrnech rýže a způsobuje drastické ztráty na úrodě.
The studie identifikovala důležitou rovnováhu mezi bakteriemi methylujícími arsen, které přeměňují anorganický arsen na toxické organické formy, a demethylujícími archaea, které mohou tento proces zrušit. Tam, kde dominují methylační bakterie, rostliny rýže absorbují sloučeninu dimethylarsinovou kyselinu (DMA) a její toxičtější derivát, dimethylovaný monothioarsenát (DMMTA). Tyto sloučeniny představují zdravotní rizika pro lidi a také vyvolávají přímou nemoc.
„Straighthead je třeba považovat spíše za fyziologickou poruchu než za nemoc v nepřítomnosti jakéhokoli infekčního agens,“ řekl patolog rýže Sridhar Ranganathan, který se na studii nepodílel.
„Příznaky jsou vzpřímené laty s nenaplněnými zrny, které často zůstávají zelené. Díky prázdným zrnům ovlivňujícím hmotnost laty neklesají klasy nesoucí laty dolů a zůstávají zelené a vzpřímené, jak je vidět u nepostižených zdravých rostlin nesoucích normálně plná zralá zrna, ve kterých rostliny klesají a vykazují příznaky iniciace a stárnutí listů.“
I když byla dlouho odmítána jako místní agronomický problém, nyní je přímočará nemoc považována za globální hrozbu. V některých částech USA a Číny farmáři hlásili významná ohniska, často v nově založených nebo rotovaných rýžovištích. Západní Bengálsko v Indii a Bangladéši také již dříve hlásilo onemocnění přímočaré.
Tento stav může mít za následek až 70% ztrátu výnosu v silně postižených oblastech. Objevuje se, i když je celková hladina arsenu v půdě relativně nízká, protože skutečným problémem je speciace arsenu, tj. chemická forma arsenu, kterou přijímá půda a rostlina. Nová studie zjistila, že mikrobiální komunity, které dominují v rýžových polích, určují tuto speciaci.
Výzkumný tým vedený Pengem Wangem z Nanjingské zemědělské univerzity v Číně analyzoval rýžová pole různého stáří v Číně a odhalil překvapivý vzorec. V půdách mladších než 700 let dominovaly bakterie methylující arsen, takže rýže, která se tam pěstovala, akumulovala více DMA a DMMTA a pole byla náchylnější k propuknutí přímočaré choroby. Půdy starší než 700 let měly více demetylačních archaea, což rozložilo DMA a snížilo nahromadění sloučenin.
Výzkumníci zkombinovali tato terénní data s kontrolovanými testy inkubace půdy, genetickými analýzami a globálním průzkumem 801 mikrobiomů rýžové půdy. Nakonec identifikovali 11 methylujících mikrobů a šest demethylujících archaea, jejichž množství by mohlo přesně předpovídat riziko arsenu.
V dokumentu tým také uvedl, že nově kultivované rýžové oblasti, jako jsou USA, jižní Evropa a severovýchodní Čína, vykazovaly vysoké poměry methylujících a demethylujících mikrobů, což je činí zvláště zranitelnými vůči přímým ohniskům. Starověké oblasti pěstování rýže v jižní a jihovýchodní Asii měly místo toho silnější demethylační komunity. Když poměr methylujících a demethylujících mikrobů přesáhl 1,5, bylo zjištěno, že riziko přímého onemocnění prudce vzrostlo.
Indie je druhým největším světovým producentem a spotřebitelem rýže. Zatímco velká část pěstování rýže v zemi probíhá ve starých, zastaralých rýžovištích s relativně vyváženými mikrobiálními komunitami, v několika státech – zejména ve východní a jižní Indii – byla v posledních několika desetiletích založena nová nebo rekultivovaná rýžová pole. Tyto obory mohou být podle nové studie více ohroženy.
Kontaminace podzemních vod arsenem již představuje vážný problém v Západním Bengálsku, Biháru a Assamu, což ještě zvyšuje potenciální nebezpečí.
Odborníci uvedli, že výzkum se také prolíná se změnou klimatu. Očekává se, že vyšší teploty a změněné záplavové režimy zvýší obsah arsenu v půdách (ať už z přírodních zdrojů nebo antropogenních zdrojů) a mohly by naklonit mikrobiální rovnováhu směrem ke škodlivějším odrůdám. Pro zemi, kde rýže přispívá téměř 40 % kalorického příjmu obyvatelstva, je bezpečnost a produktivita plodiny zásadní.
Dr. Ranganathan řekl, že i když úrodu nelze zachránit během jediné sklizňové sezóny, agronomické zásahy mohou zmírnit rizika. Podle výzkumného dokumentu může odvodnění rýžových polí uprostřed sezóny „potlačit“ methylační mikroby tím, že do půdy znovu zavede kyslík. Je také známo, že hnojení křemíkem snižuje příjem arsenu rostlinami rýže. Řekl také, že strategie střídání plodin lze upravit tak, aby se zabránilo destabilizaci mikrobiálních komunit.
Na politické úrovni zjištění zdůrazňují potřebu monitorovat speciace arsenu, a nejen celkové úrovně arsenu, jako součást předpisů o bezpečnosti potravin. Současné normy, včetně norem „Codex Alimentarius“ Organizace OSN pro výživu a zemědělství, se zaměřují na anorganický arsen, přičemž kolem metylovaných druhů, jako je DMMTA, zůstávají mezery.
Ashmita Gupta je vědecká spisovatelka.
Publikováno – 18. října 2025 21:06 IST
