钙过氧化物(CaO2)抑制稻田微生物砷甲基化缓解水稻直穗病的机制与应用

为应对稻田二甲基胂酸(DMA)诱发的水稻直穗病及产量损失问题，研究人员通过田间试验探究了钙过氧化物(CaO2)对微生物砷甲基化(涉及arsM/arrA/arsC基因)的抑制作用。结果表明：CaO2提升土壤氧化还原电位(Eh)，显著降低孔隙水无机砷(iAs)和DMA含量，分次施用可更有效减少稻米砷积累并增产21%，为稻田砷污染治理提供新策略。

　　

在淹水稻田的特殊环境中，微生物驱动的砷(As)甲基化过程会生成二甲基胂酸(DMA)——这种有机砷化合物正是水稻直穗病(straighthead disease)的罪魁祸首。科研团队巧妙利用热稳定性无机过氧化物钙过氧化物(CaO₂)，在其水解释放氧气(O₂)和过氧化氢(H₂O₂)的特性上做文章。

田间试验揭示：在分蘖期施加CaO₂后，土壤氧化还原电位(Eh)如同被注入了"强心剂"般显著提升。更令人振奋的是，参与砷还原的关键基因(arrA和arsC)和甲基化核心基因arsM的丰度集体"跳水"，导致土壤孔隙水中无机砷(iAs)和DMA这对"毒物搭档"浓度骤降。微生物群落测序显示，15个门类的223个细菌变异体(ASVs)在CaO₂的调控下发生显著更替。

最终数据令人惊喜：稻壳和籽粒中的砷积累量如同坐了滑梯般下降，直穗病症状明显缓解，产量更是节节攀升。特别值得注意的是，分次施加CaO₂的效果完胜单次处理，这种"少食多餐"的给药方式为农田砷污染治理提供了新思路。研究证实，通过调控土壤微生物的"砷代谢开关"，完全可以从源头阻断直穗病的发生链条。