近日，我院朱健教授团队在农田土壤-水稻系统砷污染修复研究领域取得重要进展，团队为农田土壤砷污染治理与粮食安全生产提供了更多的科学依据。主要研究成果以“Effects of exogenous mineral silicon on physiological characteristics and arsenic uptake and transport in rice”为题，发表于Journal of Hazardous Materials （中科院一区，TOP期刊，2024影响因子为12.2），论文系统阐述了外源矿物硅抑制水稻砷吸收、转运，缓解水稻砷胁迫的生物学调控机制。

砷污染严重威胁水稻等粮食作物的生产安全，进而危害人体健康，探索可行的土壤-水稻系统砷污染控制方法极为重要。水稻对砷的吸收、转运与硅转运蛋白及其基因调控密切相关，故施硅是调控土壤-水稻系统砷迁移转化的有效方法。硅藻土作为一定典型外源矿物硅可以有效调控土壤-水稻系统砷迁移转化，但施用硅藻土对水稻砷吸收、转运、胁迫调控机制不明确。

研究采用盆栽试验，运用先进的理化表征手段，结合生理生化指标，从组织与亚细胞层面全面分析，发现施用硅藻土显著抑制了水稻对砷的吸收、转运，使糙米中的砷含量降低了40.96% ~ 85.88%。施用硅藻土促进了水稻根表铁膜形成对砷的吸附，增强了细胞壁对砷的固定能力，并通过调控转运蛋白基因表达促进谷壳富集更多的砷，从而降低糙米砷含量。施用硅藻土显著降低了水稻根、叶细胞丙二醛含量，有效调控抗氧化酶活性，缓解了砷对水稻的毒害作用。该研究揭示了外源矿物硅抑制水稻砷吸收、转运，缓解水稻砷胁迫的生物学调控机制。

论文第一作者为中南林业科技大学生命与环境科学学院2022级硕士研究生韩静和2022级博士研究生何其浩，通讯作者为雷明婧实验师、朱健教授，中南林业科技大学为第一单位。研究得到了国家自然科学基金项目（No.22276220）和湖南省自然科学基金项目（No.2023JJ30989）的联合资助，湿地与土壤生态修复湖南省重点实验室为研究提供了试验示范。研究成果为外源矿物硅在农田土壤砷污染治理与修复中的应用提供了全新理论依据，为砷污染地区水稻安全生产提供了新策略。（一审朱健 二审王永红 终审陈永华）

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.137884