隨著工農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的擴張，砷等重金屬大量流入農(nóng)田。土壤中的砷經(jīng)由植物進入食物鏈，最終走上餐桌。人類攝取后，可能患上皮膚癌、肺癌等重大疾病。如何從植物這個重要媒介入手解決糧食砷污染問題，成為研究的焦點。

科學家發(fā)現(xiàn)，模式植物擬南芥葉片砷含量存在巨大的自然變異。研究人員進而鑒定出控制這一變異的重要功能基因――HAC1。實驗表明，HAC1可有效阻止植物體內(nèi)砷的積累，而其突變可導致植物體內(nèi)積累高達數(shù)百倍的砷。

據(jù)了解，自然界中砷的化合物多以砷酸鹽的形態(tài)存在于土壤中，而砷酸鹽在化學性質上與植物生長過程中需要大量吸收的磷酸鹽非常相似。植物負責吸收磷酸鹽的運輸?shù)鞍缀茈y區(qū)別兩者，因而經(jīng)常“失誤”地錯將土壤中的砷酸鹽一并帶入體內(nèi)。這些借機闖入植物根部的砷一旦向葉、莖及果實等部位遷移，就會危害植物的生長代謝。為此，植物進化出一個全新的砷酸鹽還原酶HAC1，“駐守”在根的外皮層及根毛細胞中，專職“逮捕”“混入”的砷酸鹽，并將其催化，使其“改頭換面”變成亞砷酸鹽。亞砷酸鹽與磷酸鹽化學性質迥異，植物可輕松識別，因此可利用其他運輸?shù)鞍讓⑸椤扒不卦报D―流放到體外，或“送進監(jiān)獄”――束縛在根部液泡中，從而限制砷向地上重要器官遷移。

此次研究成果揭示了一個全新的植物砷解毒分子機制，對于限制砷向植物以及食物鏈遷移、降低農(nóng)作物砷含量和利用植物進行砷污染土壤的修復都具有重大的應用價值，有望解決糧食砷污染問題。