近日，《Molecular Plant》在线发表了我院赵方杰教授团队题为“Toxic Metals and Metalloids: Uptake, Transport, Detoxification, Phytoremediation and Crop Improvement for Safer Food”的特邀综述文章，重点评述了近年来关于植物吸收、积累和解毒有害重金属/类金属的机制及通过作物改良提升农产品安全的研究进展。

土壤中含有多种重金属/类金属元素，其中有些元素对生物体毒性很强，如果通过农作物吸收进入食物链，可对人体健康造成危害，砷、镉、铅、汞便是对人体健康风险最突出的元素。由于人类活动造成部分农田土壤污染，进一步威胁农产品质量安全。

植物吸收有毒重金属/类金属的机制示意图

本文首先介绍这些有毒金属元素在农产品尤其是稻米中存在的化学形态和分布，不同化学形态对人体的毒性迥异。文章接着介绍植物吸收和转运有毒金属的分子机制及调控机理，由于物理化学性质相似的缘故，这些有毒金属元素可搭载一些植物必需营养元素吸收转运蛋白的便车进入细胞中。砷、镉、铅、汞都是所谓的亲硫元素，容易被富含巯基的多肽如植物螯合素络合，将这些有毒金属的络合物或未被络合的离子转运进入液泡进行区隔化，是植物解毒这些有毒元素的重要机制，也是限制其向作物可食部位转运的关键步骤。

水稻节中元素分布及转运机制示意图

文章介绍了作物吸收积累有毒金属元素的自然变异及遗传机理，近年来利用优异等位基因培育低积累作物品种已经取得了一些令人鼓舞的进展。文章还介绍了利用植物修复污染土壤的潜力，提出了评价植物修复效率的通用方程，强调植物对有毒金属元素富集系数的重要性。文章最后对未来的研究提出展望，指出了有待回答的科学问题。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.09.016