在國家自然科學基金等項目資助下，廣東省科學院生態環境與土壤研究所研究員孫蔚旻團隊與西安建筑科技大學教授張海涵團隊合作，以砷污染稻田土壤為研究對象，揭示了水稻根系內生菌調控砷形態的機制。相關成果近日發表于《環境污染》（Environmental Pollution）。
不同水分管理模式下水稻根系內生菌介導的砷生物轉化。研究團隊供圖
砷污染是威脅農田生態與糧食安全的重要問題。水稻作為全球主要糧食作物，其長期淹水種植方式易促進土壤中砷的活化，增加根系及籽粒中的砷累積。盡管三價砷[As(III)]的毒性和遷移性更強，但水稻根內砷形態常以五價砷[As(V)]為主，因此闡明水稻體內砷形態轉化及其調控機制，對降低稻米砷累積風險、保障農產品安全具有重要意義。
研究團隊設置淹水和旱作兩種水分管理方式，結合砷形態分析、根際與根內生微生物群落解析、功能基因定量、內生菌活性測定及宏基因組分析，系統研究了不同水分管理條件下水稻根際—根內生系統中砷形態變化及其微生物驅動機制。
結果表明，水分管理顯著影響根際砷形態：淹水條件下As(III)占比較高，砷生物有效性增強；旱作條件下則以As(V)為主。但水稻根內砷形態穩定，均以As(V)為主導。功能基因定量與內生菌活性測定進一步發現，根內生微生物的砷轉化功能相對穩定，其中As(III)氧化酶基因aioA豐度高于As(V)還原基因arrA和arsC；宏基因組分析揭示了潛在的根內生砷氧化功能類群。淹水條件下，攜帶aioA基因的微生物主要隸屬于紅環菌科；旱作條件下，紅環菌科、伯克氏菌科和黃色桿菌科等類群可能共同參與As(III)氧化。
該研究深化了對水稻根際-根內生界面砷遷移轉化機制的理解，揭示了根系內生菌在調控水稻體內砷形態中的關鍵作用，也為利用功能內生菌降低稻米砷累積風險提供了理論依據。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2026.128194
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