可在砷（arsenic）污染土地中生長的水稻

 

圖片來源：維基百科

過去不少研究發現，水稻會吸收土壤中的砷（As，arsenic）並累積於穀粒中。由於砷是有毒的重金屬，雖然中國很早就懂得使用三種砷化合物：包括雌黃（三硫化二砷）、雄黃（四硫化四砷）與砒霜（三氧化二砷），因此食物中砷的累積是必須要密切注意的。

最近海德堡大學的研究團隊，在含20 µM的三價砷的環境中觀察超過四千個不同的突變水稻品系，找到一個新品系的水稻可以在含砷的環境中正常生長。這個品系（稱為astol1，arsenite tolerant 1）吸收的砷比其他水稻品系少了三分之一，但累積了75%更多的硒（Se，selenium）與硫（S，sulfur）。

astol1品系與其他品系有這麼大的差別，卻只是因為一個基因發生突變。這個突變使該基因（位於葉綠體的 O-acetylserine (thiol) lyase的第189個胺基酸發生突變，從絲胺酸變為天冬醯胺 ）與他的互動伙伴（serine-acetyltransferase in the cysteine synthase complex）的互動更緊密，造成互動伙伴活化，促進硒與硫的吸收變得更好，而這使得半胱氨酸（cysteine）、穀胱甘肽（glutathione）和植物螯合素（phytochelatins）的產生提高，於是砷的吸收就減少了。

未來可以將這個突變導入其他的水稻品系中，讓其他的水稻不但耐砷，還能夠吸收更多的必須營養素硒與硫。

參考文獻：

Sheng-Kai Sun, Xuejie Xu, Zhong Tang, Zhu Tang, Xin-Yuan Huang, Markus Wirtz, Rüdiger Hell, Fang-Jie Zhao. A molecular switch in sulfur metabolism to reduce arsenic and enrich selenium in rice grain. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-21282-5