新研究有助于减少水稻对砷的吸收

美国戴尔韦尔大学的研究人员发现了一种土壤细菌，它可以形成“铁盾”，有助于防止水稻吸收砷。

砷天然存在于土壤、空气、水、植物和动物中。它被用于许多工业产品和活动中，从木材防腐、杀虫剂、化肥到铜冶炼。长期接触砷被认为会导致癌症、心血管疾病和糖尿病等严重疾病。

戴尔韦尔大学实验展示了 EA106 细菌的效果（最左边是未使用 EA106 或砷处理的对照水稻。经 EA106 处理的水稻生长良好，而经砷处理的水稻则发育不良且叶子发黄。最右边是经砷处理的水稻，在根部接种 EA106 后恢复生长）

植物与土壤科学副教授哈什·拜斯（Harsh Bais）领导了特拉华大学的研究团队，该团队由美国国家科学基金会（NSF）资助，并在国际期刊《Planta》上发表论文。他的合作者包括特拉华大学植物与土壤科学系的安吉莉亚·赛弗斯（Angelia Seyfferth）、珍妮·谢里尔（Janine Sherrier）、文卡塔查拉姆·拉什曼南（Venkatachalam Lakshmanan）、李刚（Gang Li）和迪帕克·尚塔拉杰（Deepak Shantharaj）等教授。特拉华大学的一项研究提供了一种低成本的生物解决方案——一种用于水稻的微生物接种剂，可以保护这一重要的食物来源免受砷（世界主要毒物之一）累积的毒性水平的影响。目前，大米是全球超过一半人口的主食。

科学家们发现的这种土壤细菌被命名为“EA106”，以纪念前研究生艾米丽·阿尔夫（Emily Alff）。阿尔夫在拜斯实验室担任研究生期间分离了这种细菌。EA106是在加州商业种植的一种北美水稻品种的根部发现的。它属于革兰氏阴性杆状菌群泛菌（Pantoea），这类菌群在植物根部形成黄色黏糊糊的菌落。

由于水稻生长在水淹田地中，通常在孟加拉国、印度和中国等热点地区含砷的水中，因此它吸收的砷比小麦和燕麦等其他谷物多 10 倍。

水稻吸收生长所需的营养物质磷酸盐的同时，也会吸收化学结构与磷酸盐相似的砷。“这种名为EA106的特殊细菌能够非常有效地调动铁元素，从而阻止水稻吸收砷，”Bais解释说。“水稻根部表面的铁膜会阻止砷被水稻植株吸收。”

研究人员在特拉华大学的温室中对数百个水稻品种（包括旱稻和水稻）进行了实验。接种EA106后，水稻根系对铁的吸收有所改善，同时减少了植物体内有毒砷的积累。

水稻根部正在形成EA106细菌和铁膜。

虽然研究结果令人鼓舞，但拜斯表示，下一步研究将确定是否存在可行的天然解决方案来解决这个问题。如果下一步研究成功，它可能会催生一种低成本的技术，利用有益细菌保护水稻植株。

此外，使用 EA106 保护大米不仅可以减少砷的吸收，还有助于增加米粒中的铁含量——一种有益的营养物质。

“我在印度稻田附近长大，所以我对这个地区有着特殊的感情，”拜斯说。“基本上，那里的小农户没有足够的粮食养家糊口。他们在小块土地上种植水稻，而土壤和水中的砷含量很高。我们所做的工作对他们以及全世界的稻米安全都至关重要。”

在其他相关研究中，Bais 希望评估接种 EA106 的植物抵抗其他胁迫的能力，包括砷和稻瘟病，稻瘟病是一种每年可摧毁全球约 30% 的水稻作物的真菌。

Bais 的研究小组此前从水稻土壤中分离出一种天然存在的细菌，可以减轻稻瘟病的危害。他的团队目前正在评估有益微生物与水稻之间的联系如何增强水稻的抗病性。

根据国家农业推广