Факторы накопления кадмия в бобах Theobroma cacao L.: количественный синтез взаимосвязей в системе почва-растение в пределах Cacao Belt.
Drivers of cadmium accumulation in Theobroma cacao L. beans: A quantitative synthesis of soil-plant relationships across the Cacao Belt.
Jordon Wade, Marlon Ac-Pangan, Vitor R Favoretto, Alexander J Taylor, Nicki Engeseth, Andrew J Margenot
Аннотация (перевод)
Повышенные концентрации кадмия (Cd) в какао и какаосодержащих продуктах (например, шоколаде) представляют потенциально серьезный риск для здоровья человека. Хотя недавние регуляторные изменения установили пороговое значение 0.8 mg kg-1 для содержания Cd в какаосодержащих продуктах, биофизические факторы (например, климатические или эдафические условия), определяющие количество поступающего из почвы Cd в бобах какао, изучены слабо и еще требуют количественной оценки в различных условиях производства. Чтобы определить основные факторы накопления Cd в бобах какао, мы использовали научную литературу для систематического формирования базы климатических, эдафических данных и показателей растений со всего Cacao Belt, который расположен примерно в пределах 20 градусов широты по обе стороны от экватора. На основе этого собранного набора данных мы затем применили бустинговые деревья регрессии для количественного синтеза и оценки этих факторов содержания Cd в бобах какао. Общая концентрация Cd в почве, pH почвы и содержание Cd в листьях оказались наилучшими предикторами содержания Cd в бобах. Примечательно, что как содержание доступного Cd в почве, так и содержание органического углерода почвы (SOC) оказали незначительное влияние на уровень Cd в бобах. Однако pH почвы и SOC снижали степень биоконцентрации общего почвенного Cd в концентрации Cd в бобах. Таким образом, учитывая сложность ремедиации обогащенных почвенным Cd почв, наши результаты показывают, что стратегии снижения содержания Cd, ориентированные на подходы на основе физиологии растений (например, селекция, подвои), имеют более высокую вероятность успеха, чем почвенные стратегии (например, ремедиация).
Оригинальная аннотация
Elevated cadmium (Cd) concentrations in cacao and cocoa-based products (e.g., chocolate) present a potentially serious human health risk. While recent regulatory changes have established a threshold of 0.8 mg kg-1 for Cd content of cocoa-based products, the biophysical factors (e.g., climatic or edaphic conditions) that determine the amount of soil-derived Cd in the cacao bean are poorly understood and have yet to be quantitatively assessed across diverse production contexts. To determine the primary drivers of cacao bean Cd, we used the scientific literature to systematically compile a database of climatic, edaphic, and plant data from across the Cacao Belt, which is approximately 20 degrees latitude on either side of the equator. From this compiled dataset, we then used boosted regression trees to quantitatively synthesize and evaluate these drivers of cacao bean Cd. Total soil Cd concentration, soil pH, and leaf Cd were the best predictors of bean Cd content. Notably, we found that both available soil Cd and soil organic carbon (SOC) content had negligible effects on bean Cd. However, soil pH and SOC decreased the degree of bioconcentration of total soil Cd in the bean Cd concentration. Thus, given the difficulty in remediating soil Cd enriched soils, our results suggest that Cd mitigation strategies targeting plant physiology-based approaches (e.g., breeding, rootstocks) have a higher probability of success than soil-based strategies (e.g., remediation).
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/ee195001-75f4-4c6b-a0b5-3e4be57fe0bd
DOI: 10.1371/journal.pone.0261989