耕地和灌溉用水污染，導致砷等重金屬通過食物鏈進入人體，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所植物分子遺傳國家重點實驗室晁代印研究組，與英國阿伯丁大學、南京農業大學等單位合作，在植物身上找到了突破口。相關成果今天在線發表于《科學公共圖書館·生物學》雜志。

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

　　科學家發現，模式植物擬南芥葉片砷含量存在巨大的自然變異。研究人員進而鑒定出控制這一變異的重要功能基因——HAC1。實驗表明，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存在于土壤中，而砷酸鹽在化學性質上與植物生長過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、莖及果實等部位遷移，就會危害植物的生長代謝。為此，植物進化出一個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性質迥異，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行砷污染土壤的修復都具有重大的應用價值，有望解決糧食砷污染問題。