質標所係統綜述水稻二甲基砷累積與直穗病發生關係方麵的研究進展
近日,質標所產地環境研究團隊在國際期刊Plant Physiology and Biochemistry(中國科學院生物學二區TOP,IF=5.7)發表題為“New concerns about arsenic contamination in agricultural fields: an in-depth understanding of the occurrence and regulatory strategies for rice straighthead disease”的研究論文。質標所王旭研究員為通訊作者,劉慶輝博士為第一作者。
土壤砷汙染日益嚴重,對全球水稻安全生產構成重大威脅。近年來,頻發的生理性病害“直穗病”(表現為穗部畸形、減產甚至絕收)被證實與稻田有機砷化合物——二甲基砷(DMA)的過量積累直接相關。然而,關於DMA的吸收轉運機製、毒性作用及致病過程仍缺乏係統認知,防控技術亟待突破。基於此,本綜述係統闡述了由DMA引發的水稻直穗病發病情況及潛在生理機製,並總結了影響水稻甲基砷吸收及其與直穗病關聯的重要因素。DMA是誘發水稻直穗病的主要致病因子,其高效的根莖轉運能力及強氧化毒性共同導致病害發生。證據表明,患病水稻穗部畸形的主要原因是果膠代謝紊亂,而DMA脅迫下產生的H₂O₂可能在其中發揮關鍵的信號傳導作用。因此,阻斷DMA吸收及其向地上部運輸是防控關鍵,采取間歇性淹水、減少有機質輸入、施加化學改良劑、選育低DMA積累品種及應用生物修複等農業策略可有效減少水稻甲基砷積累,從而防控直穗病。該研究深化了對甲基砷毒性的認知,為保障水稻安全生產及防控土壤砷汙染提供了重要技術參考,對於在全球氣候變化與農業集約化背景下維護糧食安全和人類健康具有突出現實意義。
本綜述得到了必威betways 農業優勢產業學科團隊建設項目(202133TD)和廣東省基礎與應用基礎研究基金(2022A1515010527)的支持。
二甲基砷引發水稻直穗病的潛在機製和環境影響因子