近日，美國科學院院報《PNAS》Front Matter欄目發表了“Keeping arsenic out of rice”文章，描述了稻米砷積累與人體健康風險和如何降低水稻砷積累的科學故事。文章作者采訪了南京農大資環學院趙方杰教授和幾位美國科學家。
無機砷是致癌物質，以往通常認為飲用水是人體砷暴露的主要來源。本世紀初的一系列研究發現稻米往往含有一定量的無機砷，是以稻米為主食的人群無機砷的主要暴露來源，引起廣泛關注。趙方杰教授團隊對水稻為什么積累較多砷這一科學問題開展了系統性研究，發現稻田淹水后土壤微生物將五價砷還原為溶解度高的三價砷，大幅度提高砷對水稻的有效性。趙方杰與馬建鋒教授團隊的合作研究發現，水稻通過硅酸的吸收途徑吸收土壤中的三價砷，由于水稻需要吸收大量的硅以抵抗多種生物和非生物脅迫，硅的吸收途徑極為旺盛，而三價砷正是搭了硅吸收途徑的便車在水稻中積累。這一研究結果2008年在PNAS發表，迄今已被引用800多次。這些研究結果為阻抗水稻砷積累提供了思路，通過施用硅肥可以抑制水稻對砷的積累。美國科學家近期的研究發現，由于稻殼富含硅，施用稻殼或稻殼做成的生物質炭也有很好的降砷效果。降低水稻砷積累的另一途徑是篩選培育低積累品種，水稻種質資源中砷積累能力存在較大的自然變異，但引起這些變異的等位基因仍未清楚。趙方杰教授團隊近期篩選到一個水稻突變體，由于硫代謝通路一個基因的顯性突變，突變體具有稻米降砷、富硫、富硒的多重表型 （Sun et al. 2021, Nature Commun.），為培育低砷富硒水稻提供新的材料。
