💡这项突破是什么?
砷污染是威胁农田生态和粮食安全的重要问题。水稻作为全球重要粮食作物，其长期淹水种植方式容易促进土壤中砷的活化，增加砷在根系和籽粒中的累积。尽管As(III)毒性和迁移性更强，但水稻根内常以As(V)为主，因此阐明水稻体内砷形态转化及其调控机制，对降低稻米砷累积风险、保障农产品安全具有重要意义。
针对这一科学问题，广东省科学院生态环境与土壤研究所孙蔚旻研究员团队以砷污染稻田土壤为研究对象，设置淹水和旱作两种水分管理方式，结合砷形态分析、根际与根内生微生物群落解析、功能基因定量、内生菌活性测定以及宏基因组分析，研究不同水分管理条件下水稻根际—根内生系统中砷形态变化及其微生物驱动机制，系统解析了内生菌介导砷氧化过程对水稻体内砷形态分布的影响。
图 不同水分管理模式下水稻根系内生菌介导的砷生物转化
通过根际土壤与水稻组织砷形态分析，水分管理显著影响根际砷形态。淹水条件下As(III)占比较高，砷生物有效性增强；旱作条件下则以As(V)为主。而水稻根内砷形态稳定，均以As(V)为主；功能基因定量和内生菌活性测定进一步发现，水稻根内生微生物的砷转化功能相对稳定，其中As(III)氧化酶基因aioA丰度高于As(V)还原基因arrA和arsC；宏基因组则揭示了潜在的根内生砷氧化功能类群。淹水条件下，携带aioA基因的微生物主要隶属于Rhodocyclaceae；旱作条件下，Rhodocyclaceae、Burkholderiaceae和Xanthobacteraceae等类群可能共同参与As(III)氧化。
该研究结果加深了对水稻根际—根内生界面中砷迁移转化机制的理解，揭示了根系内生菌在调控水稻体内砷形态中的重要作用，也为利用功能内生菌降低稻米砷累积风险提供了理论依据。
以上研究成果发表在自然指数期刊Environmental Pollution。王泽昕和宋本如为论文共同第一作者，孙蔚旻研究员和西安建筑科技大学张海涵教授为通讯作者。该研究获得国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广东省科学院科技发展专项以及广东省科技计划项目等资助。
论文信息：Zexin Wang, Benru Song, Xiaoxu Sun, Duanyi Huang, Max M. Häggblom, Zhen Yu, Tianle Kong, Baoyan He, Bin He, Haihan Zhang*, Weimin Sun*, Arsenic oxidation by root endophytes mediates arsenic speciation within rice (Oryza sativa)[J]. Environmental Pollution, 2026: 128194.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2026.128194
(土壤生态修复研究团队 李宝琴/供稿)
