微生物集合“铁”盾 阻击水稻吸收“毒”砷

美国特拉华大学的研究者发现了一种土壤微生物，能组织“铁”防线阻止大米吸收有毒的砷元素。

砷元素天然地存在于岩石、土壤、空气、水中以及植物和动物身上。砷元素在工业生产实践中广泛应用，癌症、心脏病和糖尿病被认为与长期暴露于砷元素有关。

该研究让天然、低价的解决方案有了希望——是一种用于水稻种植的益生菌——或许能让水稻中的砷元素避免累积至有害水平。目前，水稻是一种全球性的资源，世界上超过一半的人口以稻米为主食。

植物与土壤科学系助理教授Harsh Bais负责该项目，研究成果在国际期刊Planta上发表。

研究团队将发现的土壤微生物称为“EA106”，是以该校女毕业生Emily Alff命名，当她还是该实验室的一员时分离了该菌株，这种微生物在加利福尼亚州商业种植的一种北美品种的水稻根部被发现。

水稻生长在水中，其对砷的吸收能力是其他谷物（如小麦和燕麦）的10倍。

水稻摄取磷酸盐——这是水稻生长所需的营养元素，而砷元素与磷酸盐有相似的化学结构，因此它们也吸收砷元素。

“EA106非常善于集合铁元素，通过这种方式与砷元素竞争，并有效地阻断砷元素的吸收路径。”Bais解释道，“水稻根部表面形成的铁膜阻止了砷元素进入植物。”

研究者对数以百计的水稻进行了研究—— 一些种植在土中，一些在特拉华大学的温室中以水培的方式进行。研究显示，接种微生物EA106能提高水稻对铁元素的吸收，同时降低水稻苗中砷元素的累积。

Bais表示，研究的下一步将决定，自然的解决方案对这个严重的问题是否可行。

“我们一直还没研究到粮食的层次，现在我们正在开展相关的工作，研究EA106是否阻止了粮食中砷元素的累积，这是终极的考验。”Bais说。

如果下一阶段的研究成功，Bais说，将催生给水稻种子涂上有益菌种的“物美价廉”的技术。

他还看到了额外的好处——加强水稻的铁吸收，不仅仅会降低对砷元素的吸收，而且会使稻米中铁含量提高，增强稻米的营养。

“我生长于印度的水稻产区附近，因此，我对这个问题有特殊的兴趣。”Bais说，“基本上，农民们在水、土都被砷污染的小块土地上种植水稻。我正在从事的工作对于他们以及全球稻米的安全而言，都非常重要。”

在相关的研究中，Bais想评估接种EA106的水稻在多重压力下的表现，压力不仅仅来自于砷污染，还来自稻瘟病——每年全世界大约30%的水稻因此绝收。

Bais的研究小组先前从稻田里分离出了一种天然的细菌钝化了稻瘟病菌。他的团队正在评估有益微生物与水稻之间的自然联盟如何增强植株的抗病性。

在印度，Bais家附近的农民们也面对这两种威胁，Bais计划今年夏天去印度开展田间试验。

“全世界都认识到了生物科学。”Bais说，“对于在这个领域工作的研究者来说，这是令人兴奋的时刻。”