Il existe 14 éléments de terres rares (REE) qui sont, malgré leurs noms, assez courants sur Terre. Par exemple, cérium est plus courant que le plomb. À de faibles concentrations, ces éléments sont importants pour la tolérance au stress chez les plantes, mais seules 21 espèces de plantes sont connues pour hyper-accumuler ETR dans leurs parties aériennes.
Docteurs Wen Shen Liu de l'Université Sun Yat-Sen et Antoine van der Ent de l'Université du Queensland et des collègues de l'Université de Melbourne, du CSIRO et de l'INRAE, étudié où les ETR et les éléments légers (aluminium et silicium) s'accumulent dans une fougère commune dans les (sub)tropiques. Les chercheurs montrent comment émission de rayons X induite par des particules (μPIXE) l'analyse peut montrer où se trouvent les différents éléments dans les tissus végétaux vivants.
Sur la base de ces images, d'une microscopie supplémentaire et d'analyses chimiques, Liu et ses collègues suggèrent que Si est impliqué dans le processus de détoxification des ETR et de l'Al et cette fougère pourrait aider à restaurer les sites miniers en agrominage. L'année dernière, les chercheurs visualisé deux ETR et d'autres éléments dans D. linéaireis et ont constaté que cette fougère peut accumuler plus d'ETR (0.2 % dans les pousses et 0.5 % dans les feuilles de fougère morte) que les 20 autres espèces de plantes hyper-accumulatrices connues.
Liu et ses collègues ont recueilli des échantillons de plantes de D. linéaireis poussant sur des résidus miniers ETR et non ETR (matériaux restants de l'extraction du minerai) en Chine. Ils ont également collecté des échantillons de sol et de sève de xylème pour des analyses chimiques. Les échantillons de racines, de tiges et de feuilles ont été rapidement claqués contre un bloc de cuivre solide qui a été refroidi par de l'azote liquide et a été expédié en Australie pour une analyse μPIXE et une microscopie électronique à balayage (SEM).
Liu et ses collègues ont découvert que la fougère indigène, D. linéaireis ETR hyper-accumulés, Al et Si. Tous les éléments étaient fortement concentrés dans les racines, suivis des tissus foliaires (pennes) tandis que les zones de la tige (stolon et rachis) présentaient les concentrations les plus faibles car elles sont impliquées dans le transport des nutriments. Le silicium était co-localisé avec les ETR dans la sève du xylème, le stolon, le rachis, la veine médiane et l'endoderme, mais la visualisation des éléments a révélé que le Si était principalement observé sur les bords et les lames des feuilles, mais que les ETR et le Mn étaient trouvés autour des lésions et des veines nécrotiques.
"[C]onsidérant la co-localisation des ETR et du Si […], nous postulons que le Si joue un rôle clé pour faire face aux fortes concentrations d'ETR et d'Al dans la racine, dans le transport des ETR dans la sève du xylème et en ETR. et Al compartimentation dans la pinnule de D. linéaireis", ont écrit Liu et ses collègues.
Dans une entretien précédent avec BotanyOne, Le Dr van der Ent a souligné les défis et les opportunités de l'utilisation de la fluorescence micro-X (µ-XRF) pour visualiser différents éléments dans les tissus végétaux vivants. La recherche actuelle a utilisé le détecteur Maia de pointe de l'Université de Melbourne qui permet une capture d'image élémentaire rapide et à haute résolution (lire la suite dans cette revue).
La visualisation des ETR dans les tissus végétaux vivants suggère que le Si est susceptible d'être impliqué dans la détoxification des ETR et de l'Al dans une fougère hyper-accumulatrice. En comprenant comment cette fougère peut absorber et stocker de grandes quantités de ces éléments, les scientifiques peuvent explorer l'utilisation de cette fougère pour cultiver ces fougères afin d'extraire les ETR des sols miniers contaminés par les ETR (agrominage).
