综述：水稻砷耐受性的分子机制及相关数量性状位点（QTL）概述

这篇综述系统阐述了水稻砷（As）胁迫的毒理机制、耐受性分子通路（如Lsi1/Lsi2转运蛋白、抗氧化酶系统）及已鉴定的70个相关数量性状位点（QTL）。作者强调通过标记辅助选择（MAS）和QTL聚合培育耐砷水稻品种，为解决亚洲农田砷污染导致的粮食安全与健康风险（如通过食物链富集As(III)/As(V)）提供遗传改良策略。

　　

砷胁迫的本质

砷（As）作为"毒物之王"在亚洲农田快速积累，其无机形态As(III)和As(V)通过水稻硅转运蛋白Lsi1/Lsi2及磷酸盐转运体进入植株，引发细胞膜损伤、ROS爆发和生理功能紊乱。全球约160万公顷稻田受砷污染，WHO规定稻米无机砷限值为200 μg/kg。最新检测技术如铝叉指电极（Al IDE）可精准监测稻米中痕量砷。

水稻耐受机制

水稻通过"避免"和"耐受"双轨策略应对砷胁迫：

• 避免机制：根际菌丝固定、胼胝质屏障、细胞壁多糖螯合及叶面排泄。
• 耐受机制：液泡区隔化（通过植物螯合肽PCs）、砷酸盐还原为亚砷酸盐（依赖ACR2酶）、抗氧化系统（SOD/CAT/APX等酶与ASA/GSH等非酶物质）清除ROS。关键转运蛋白如ABC家族和CDF蛋白参与砷外排。

调控砷积累的化控因素

硅肥通过上调Lsi1表达减少50%叶片砷积累；硒处理激活硫醇代谢降低根砷含量；水分管理（间歇灌溉）可减少籽粒砷富集。土壤质地（黏土>沙土）和硫氧化菌显著影响砷生物有效性。

砷耐受相关QTL

全基因组研究已定位70个QTL，其中：

• 主效QTL：染色体6的AsTol（RZ516-RG213区间）控制根生长恢复，与磷吸收QTL共定位；
• 籽粒砷QTL：qGAS1（Chr1）含多药外排蛋白基因LOC-Os01g56050，qAs8（Chr8）解释35.2%表型变异；
• 甲基砷QTL：qDMAs6.2与Lsi6基因重叠，调控二甲基砷酸（DMA）积累。

结论与展望

整合QTL聚合与基因编辑（如HAC1修饰）是培育耐砷品种的有效途径。未来需关注气候变暖对砷活化的影响（预测39%减产风险），并建立基于分子标记的田间选择体系。该研究为保障砷污染区粮食安全提供理论依据和技术支撑。