稻田砷污染问题对自然环境与人类健康会产生严重危害。稻田中除无机砷外，还广泛分布甲基砷形态。与无机砷相比，稻米累积甲基砷会诱发水稻直穗病，导致稻米产量降低。同时，甲基砷还可被转化为高毒性巯基甲基砷累积在稻米中，对人类健康构成危害。
近日，广东省科学院生态环境与土壤研究所（以下简称省科学院土壤环境所）李芳柏研究员团队与南方科技大学郑焰教授团队合作，研究了采集自柬埔寨湄公河三角洲流域的稻田土壤样品。通过连续提取分析发现，该土壤样品中81%的砷以甲基砷形态存在，特别是一甲基砷酸盐形态（MMAs(V)）。在后续的砷氧化、还原及甲基化相关功能基因丰度定量分析中，发现砷甲基化基因的相对丰度远高于其它砷转化基因。
伯克霍尔德菌基因组中砷代谢基因操纵子（a）及潜在砷转化功能示意图（b）
研究人员进一步利用宏基因组测序，对10个代表土壤样品中砷转化功能基因的分布及物种组成进行分析，发现与古菌和真菌相比，土壤中砷转化基因主要分布在细菌域，特别是假单胞菌属（Pseudomonas），短根瘤菌属（Bradyrhizobium），伯克霍尔德菌属（Burkholderia）和厌氧粘细菌（Anaeromyxobacter）等类群。结合基因组分装策略，研究人员还获得了5个伯克霍尔德菌相关高质量基因组，通过对其砷转化基因簇的注释，发现砷甲基化基因和砷去甲基化基因分布于同一个操纵子中，且绝大部分基因组中含有砷甲基化基因和砷去甲基化基因。
相关研究成果发表于Environmental Science and Technology。该研究拓展了该研究领域对稻田土壤中甲基砷形态分布的认识，接下来，研究人员将通过对稻田砷甲基化和去甲基化过程的调控，以达到降低土壤甲基砷累积的效果。
（省科学院土壤环境所/供稿）
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