生態中心等在土壤植物系統砷污染控制研究中取得進展

　　砷是環境中無處不在的污染物，威脅著世界各地的數以千萬計人的身體健康。人體主要通過飲用含砷的水和食用砷污染的食物來攝入砷。對于東南亞以大米為主食的人群，大米食用是人體攝入砷的最主要途徑。如何阻控砷進入水稻籽粒是一個控制砷環境健康風險的重點和難點之一。

　　到目前為止，植物根系是如何吸收砷，以及砷在莖葉中的轉運和轉化機制已經有較多的研究，但是對于砷是如何進入植物種子、并在種子中積累的相關機制卻仍不清楚。已有的研究表明韌皮部是植物籽粒中砷積累的主要途徑。但由于韌皮部裝載機制比較復雜，研究比較困難，目前國內外沒有相關研究的報道。中國科學院生態環境研究中心研究員朱永官領導的團隊與德國和美國合作，以模式植物擬南芥為研究對象，證明肌醇通道是植物韌皮部砷裝載的主要通道。擬南芥有3個肌醇通道基因，其中AtINT2和AtINT4主要在韌皮部的伴胞細胞膜上表達。當他們將這兩個基因分別表達在酵母和蛙卵中，均能顯著增加酵母和蛙卵中砷的積累，并顯著降低酵母菌對砷的耐性。AtINT2或AtINT4突變能使植物韌皮部和莢果中的砷濃度顯著降低，特別是種子中的砷濃度能減少約一半，但對木質部中砷濃度沒有顯著影響。這些結果清楚地表明肌醇通道能裝載砷到韌皮部，是調控擬南芥籽粒中砷積累的關鍵因子。

　　該研究填補了植物韌皮部中砷轉運機制研究的空白。目前，植物籽粒中砷積累過程得到了比較完整的表征(如下圖)：木質部將砷轉運的植物維管束組織，肌醇通道將維管束組織中的砷轉運到韌皮部，并進一步通過韌皮部的篩管系統轉運到種子。如果水稻肌醇通道同樣是水稻韌皮部中砷的裝載門戶，那么肌醇通道可作為培育低砷積累水稻新品種的分子標記，這對于降低大米砷積累、控制全球性大米砷污染而造成的健康風險是一個很大的進步。

　　該研究成果已經發表在Nature Plants上。該研究得到國家自然科學基金項目的支持。