11月21日，我校生命科学学院王宇涛课题组及合作者在Cell旗下著名学术期刊《Current Biology》在线发表了题为“Domestication may have unintentionally increased arsenic accumulation in japonica rice”的研究论文。该研究揭示了水稻驯化过程中人类对磷营养性状的选择却无意中提高了粳稻（水稻亚种）砷积累水平的机制，为水稻砷污染的防治提供了新视角。

水稻是全球最重要的粮食作物之一，其砷污染一直是全球粮食安全的重大威胁。水稻比其他粮食作物具有更高的砷积累能力，但其背后的机制尚不清楚。该研究通过比较现代水稻（Oryza sativa L.）及其野生祖先——普通野生稻（O. rufipogon Griff.）对砷的吸收、转运特性，发现粳稻（水稻亚种）的砷积累水平显著高于其野生祖先。进一步基于全基因组重测序的系统发育信号分析表明：在从野生稻到现代粳稻品种的驯化过程中，砷积累的遗传性状强烈受到人工选择，证实人类驯化提高了粳稻的砷污染风险。

该研究进一步结合生理、转录和基因组手段进行深入研究，发现驯化对水稻砷积累性状的改变是由人类对水稻高效磷营养性状的选择所致。水稻根系中同时负责磷和砷吸收的磷-砷共转运蛋白Phosphate Transporter 1 (PT1) 基因明显受到人工选择，且PT1基因的表达水平在粳稻中显著高于其野生祖先；与此同时，粳稻根系对砷元素的亲和力和最大吸收速率显著高于野生稻。这些发现揭示了人类对水稻磷营养性状的选择却意外增加了砷污染风险的机制，为防控水稻砷污染风险提供了新的思路。特别指出的是，王宇涛课题组于2024年6月在国际著名学术刊物《New Phytologist》发表的论文（https://doi.org/10.1111/nph.19901）已经证实：人类对水稻的驯化过程恶化了水稻与丛枝菌根真菌的共生关系。两项研究共同揭示了“驯化惩罚”导致水稻等作物优良性状和优异基因资源在人工选择中的丧失，为将野生稻的优良性状重新导入现代品种提供了重要的理论依据。

模型图：人类对水稻磷营养性状的选育无意中增加了水稻的砷污染风险

我校生命科学学院为该论文的第一单位。生命科学学院毕业生李颖伟（现任职于湖南工学院），在读硕士生李嘉宁、林伟恩，毕业生吴靖雯为论文的共同第一作者，王宇涛副研究员为通讯作者。我校毕业生顾玲、青年英才（博士后）陈瀚文、李金天教授、束文圣教授，以及瑞典隆德大学Lars Olof Björn教授和丹麦哥本哈根大学Søren Rosendahl教授为本研究作出重要贡献；浙江省农业科学院段朋根研究员、广东省农业科学院李晨研究员、华南农业大学王兰副教授为该研究提供了重要材料。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、福建省对外合作计划、深圳市科技计划和广东省热带亚热带植物资源重点实验室的项目资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.10.072