土壤甲基砷分布与砷转化基因物种间的联系获揭示

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近日，广东省科学院生态环境与土壤研究所研究员李芳柏团队与南方科技大学教授郑焰团队合作，在稻田土壤甲基砷形态分布与相关砷转化基因的物种组成及多样性研究方面取得新进展。相关研究发表于《环境科学与技术》。

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，甲基砷的累积会诱发水稻直穗病：一方面导致稻米减产，降低农作物的经济价值；另一方面，甲基砷可被转化为高毒性巯基甲基砷累积在稻米中，对人类健康构成潜在危害。

研究人员采集柬埔寨湄公河三角洲流域的稻田土壤样品进行连续提取分析，发现土壤中81%的砷以甲基砷形态存在，主要为一甲基砷酸盐形态。并在后续的砷氧化、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。

研究人员利用宏基因组测序，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，短根瘤菌属，伯克霍尔德菌属和厌氧粘细菌等类群。

同时，研究人员利用基因组分装策略，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。

论文第一作者、广东省科学院生态环境与土壤研究所副研究员乔江涛表示，该研究拓展了对稻田土壤中甲基砷形态分布的认识，揭示了甲基砷分布与砷转化基因物种组成间的联系。后续研究，可通过对稻田砷甲基化和去甲基化过程的调控，达到降低土壤甲基砷累积的效果。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c00210