近日，美国科学院院报《PNAS》Front Matter栏目发表了“Keeping arsenic out of rice”文章，描述了稻米砷积累与人体健康风险和如何降低水稻砷积累的科学故事。文章作者采访了南京农大资环学院赵方杰教授和几位美国科学家。
无机砷是致癌物质，以往通常认为饮用水是人体砷暴露的主要来源。本世纪初的一系列研究发现稻米往往含有一定量的无机砷，是以稻米为主食的人群无机砷的主要暴露来源，引起广泛关注。赵方杰教授团队对水稻为什么积累较多砷这一科学问题开展了系统性研究，发现稻田淹水后土壤微生物将五价砷还原为溶解度高的三价砷，大幅度提高砷对水稻的有效性。赵方杰与马建锋教授团队的合作研究发现，水稻通过硅酸的吸收途径吸收土壤中的三价砷，由于水稻需要吸收大量的硅以抵抗多种生物和非生物胁迫，硅的吸收途径极为旺盛，而三价砷正是搭了硅吸收途径的便车在水稻中积累。这一研究结果2008年在PNAS发表，迄今已被引用800多次。这些研究结果为阻抗水稻砷积累提供了思路，通过施用硅肥可以抑制水稻对砷的积累。美国科学家近期的研究发现，由于稻壳富含硅，施用稻壳或稻壳做成的生物质炭也有很好的降砷效果。降低水稻砷积累的另一途径是筛选培育低积累品种，水稻种质资源中砷积累能力存在较大的自然变异，但引起这些变异的等位基因仍未清楚。赵方杰教授团队近期筛选到一个水稻突变体，由于硫代谢通路一个基因的显性突变，突变体具有稻米降砷、富硫、富硒的多重表型 （Sun et al. 2021, Nature Commun.），为培育低砷富硒水稻提供新的材料。
