אוסף של שורש אלפלפה מפריש כדי לחקור את ההשפעה של di(2-ethylhexyl) פתלאט על ייצור מטבוליטים

Di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) הוא תרכובת כימית סינתטית הנמצאת בשימוש נרחב פלסטיק ופולימרים שונים כמו plasticizer כדי לשפר את הפלסטיות שלהם ואת החוזק. בשנים האחרונות, מספר גדל והולך של מחקרים הציעו כי DEHP הוא משבש אנדוקריני ויש לו השפעה שלילית על מערכות הנשימה, העצבים והרבייה של בני אדם ובעלי חיים אחרים ^1,2,3. בהתחשב בסיכון הבריאותי שלה, הסוכנות להגנת הסביבה של ארצות הברית, האיחוד האירופי ומרכז ניטור הסביבה של סין סיווגו כולם DEHP ברשימת המזהמים העדיפים. הקרקע נחשבת לכיור חשוב של DEHP בסביבה, בשל יישום חיפוי פלסטיק ודשנים אורגניים, השקיה במי קולחין ויישום חוות בוצה⁴. כצפוי, DEHP זוהה בכל מקום בקרקעות חקלאיות, שתכולתן מגיעה אפילו עד מיליגרם לקילוגרם של אדמה יבשה באזורים מסוימים בסין ^5,6. DEHP יכול להיכנס לצמחים בעיקר דרך השורשים ולעבור הגדלה ביולוגית ברמות טרופיות שונות במערכות אקולוגיות בקרקע⁷. לכן, הועלה חשש משמעותי לגבי עקה הנגרמת על ידי DEHP בצמחים במהלך העשורים האחרונים.

צמחים בדרך כלל פגיעים לחשיפה ל- DEHP. לחץ DEHP נצפה כגורם להשפעה שלילית על נביטת זרעים ומטבוליזם תקין, ובכך מעכב צמיחה והתפתחות של צמחים ^8,9. לדוגמה, DEHP יכול לגרום נזק חמצוני לתאי מזופיל, להפחית את תכולת הכלורופיל והאוסמוליטים, ולהגביר את פעילות האנזימים נוגדי החמצון, מה שבסופו של דבר גורם לירידה ביבול ובאיכות של צמחי מאכל^10,11. עם זאת, רוב המחקרים הקודמים על תגובת צמחים לעקה DEHP התמקדו בעקה חמצונית ובמאפיינים פיזיולוגיים וביוכימיים. המנגנונים המתאימים הקשורים למטבוליזם של צמחים נחקרים פחות. הפרשת שורשים היא מונח גנרי המתאר תרכובות ששורשי הצמח מפרישים ומשחררים לסביבה. הם נחשבו כאמצעי האינטראקציה בין צמחים לאדמת ריזוספרה, וממלאים תפקיד חשוב בתמיכה בצמיחה ובהתפתחות של צמחים¹². ידוע כי הפרשות שורשים מהוות כ-30%-40% מכלל הפחמן הפוטוסינתטי¹³. בסביבות מזוהמות, הפרשות שורשים מעורבות בשיפור הסבילות של צמחים לעקה של מזהמים באמצעות חילוף חומרים או הרחקה חיצונית¹⁴. כתוצאה מכך, הבנה מעמיקה של תגובת שורשי הצמח להעקה של זיהום עשויה לסייע בחשיפת המנגנונים הבסיסיים הקשורים לביוכימיה של התא ולתופעות ביולוגיות¹⁵.

טכנולוגיית מטבולומיקה מספקת אסטרטגיה יעילה למדידת מספר רב של מטבוליטים של מולקולות קטנות בו זמנית בתוך תאים 16,17, רקמות¹⁸, ואפילו הפרשה של אורגניזמים ¹⁹, כולל סוכרים^, חומצות אורגניות, חומצות אמינו ושומנים. בהשוואה לשיטות ניתוח כימיות מסורתיות או קלאסיות, גישת המטבולומיקה מגדילה מאוד את מספר המטבוליטים שניתן לזהות²⁰, מה שיכול לסייע בזיהוי מטבוליטים בדרך תפוקה גבוהה יותר ובזיהוי מסלולים מטבוליים מרכזיים. מטבולומיקה נמצאת בשימוש נרחב בתחום המחקר של תגובה ביולוגית בסביבות עקה, כגון מתכות כבדות²¹, מזהמים מתפתחים²² וננו-חלקיקים¹⁹. רוב המחקרים הללו על צמחים התמקדו בשינויים המטבוליים ברקמות הפנים של הצמח, בעוד שמעטים דווחו על התגובה של הפרשת שורשים לעקה סביבתית. לכן, מטרת מחקר זה היא להציג הנחיות כלליות לאיסוף הפרשות שורש אספסת כדי לחקור את ההשפעה של DEHP על ייצור מטבוליטים. התוצאות יספקו הנחיית שיטה למחקר המשך של מטבולומיקה של צמחים על ידי DEHP.