隨著工農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的擴(kuò)張，砷等重金屬大量流入農(nóng)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(xiàn)，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(yàn)表明，HAC1可有效阻止植物體內(nèi)砷的積累，而其突變可導(dǎo)致植物體內(nèi)積累高達(dá)數(shù)百倍的砷。

據(jù)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(zhǎng)過(guò)程中需要大量吸收的磷酸鹽非常相似。植物負(fù)責(zé)吸收磷酸鹽的運(yùn)輸?shù)鞍缀茈y區(qū)別兩者，因而經(jīng)常“失誤”地錯(cuò)將土壤中的砷酸鹽一并帶入體內(nèi)。這些借機(jī)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(zhǎng)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(xì)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(shí)別，因此可利用其他運(yùn)輸?shù)鞍讓⑸椤扒不卦报D―流放到體外，或“送進(jìn)監(jiān)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(jī)制，對(duì)于限制砷向植物以及食物鏈遷移、降低農(nóng)作物砷含量和利用植物進(jìn)行砷污染土壤的修復(fù)都具有重大的應(yīng)用價(jià)值，有望解決糧食砷污染問(wèn)題。