耕地和灌溉用水污染，導致砷等重金屬通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，嚴重威脅我國的食品安全和公眾健康。如何阻止流向餐桌的砷？中科院上海生科院植生生態(tài)所植物分子遺傳國家重點(diǎn)實(shí)驗室晁代印研究組，與英國阿伯丁大學(xué)、南京農業(yè)大學(xué)等單位合作，在植物身上找到了突破口。相關(guān)成果今天在線(xiàn)發(fā)表于《科學(xué)公共圖書(shū)館·生物學(xué)》雜志。

　　隨著(zhù)工農業(yè)現代化的擴張，砷等重金屬大量流入農田。土壤中的砷經(jīng)由植物進(jìn)入食物鏈，最終走上餐桌。人類(lèi)攝取后，可能患上皮膚癌、肺癌等重大疾病。如何從植物這個(gè)重要媒介入手解決糧食砷污染問(wèn)題，成為研究的焦點(diǎn)。

　　科學(xué)家發(fā)現，模式植物擬南芥葉片砷含量存在巨大的自然變異。研究人員進(jìn)而鑒定出控制這一變異的重要功能基因——HAC1。實(shí)驗表明，HAC1可有效阻止植物體內砷的積累，而其突變可導致植物體內積累高達數百倍的砷。

　　據了解，自然界中砷的化合物多以砷酸鹽的形態(tài)存在于土壤中，而砷酸鹽在化學(xué)性質(zhì)上與植物生長(cháng)過(guò)程中需要大量吸收的磷酸鹽非常相似。植物負責吸收磷酸鹽的運輸蛋白很難區別兩者，因而經(jīng)常“失誤”地錯將土壤中的砷酸鹽一并帶入體內。這些借機闖入植物根部的砷一旦向葉、莖及果實(shí)等部位遷移，就會(huì )危害植物的生長(cháng)代謝。為此，植物進(jìn)化出一個(gè)全新的砷酸鹽還原酶HAC1，“駐守”在根的外皮層及根毛細胞中，專(zhuān)職“逮捕”“混入”的砷酸鹽，并將其催化，使其“改頭換面”變成亞砷酸鹽。亞砷酸鹽與磷酸鹽化學(xué)性質(zhì)迥異，植物可輕松識別，因此可利用其他運輸蛋白將砷“遣回原籍”——流放到體外，或“送進(jìn)監獄”——束縛在根部液泡中，從而限制砷向地上重要器官遷移。

　　此次研究成果揭示了一個(gè)全新的植物砷解毒分子機制，對于限制砷向植物以及食物鏈遷移、降低農作物砷含量和利用植物進(jìn)行砷污染土壤的修復都具有重大的應用價(jià)值，有望解決糧食砷污染問(wèn)題。