经多年研究，砷在微生物体内的代谢过程已得到了较明确的认识，基于此，研究人员将目光转向了植物砷代谢。自2001年Ma等(Ma et al., 2001)首次报道了砷超富集植物的存在以来，针对植物砷吸收与解毒的研究逐渐展开。然而，正是因超富集植物的特殊性，要开展相关研究困难重重。例如，砷在蜈蚣草体内的储存形态以毒性最强的AsIII为主，这与非砷超富集植物如水稻体内以AsIII-PCs的络合态存在明显不同。考察水稻根际微生物对水稻抗砷机理的研究已取得显著成果(Zhao et al., 2013a; Zhao et al., 2010; Zhao et al., 2013b)，在水稻砷代谢的非微生物方面，研究人员也在植物分子水平开展了众多研究(图1a)。

    然而，砷超富集植物蜈蚣草抗砷机制还存在很多未知信息，如AsV进入根系的通道是否存在多个磷转运蛋白，AsIII是通过什么通道进入植物体的，AsV被还原为AsIII的确切位置是根部、根状茎还是叶部，蜈蚣草为何能够抵抗毒性最强的AsIII而没有毒害症状，等等。此外，蜈蚣草根际微生物和内生菌在砷形态转化过程中的作用仍有待进一步研究。根据现有研究表明，根际微生物对蜈蚣草砷吸收有促进作用，但未开展详细研究；本课题组近期开展了多项蜈蚣草内生菌的抗砷研究工作。鉴于此，有必要通过更高端的技术手段如高通量测序技术(high-throughput sequencing)、时实荧光定量PCR技术(qRT-PCR)、植物组织培养技术等明确微生物在蜈蚣草砷抗性与超富集过程中的作用及其机制。

图1 非砷超富集植物(如水稻)(a)和砷超富集植物(如蜈蚣草)(b)中砷的吸收及代谢示意图。实线和虚线分别表示主要的/次要的代谢通路。线的粗细表示砷转运流量。问号表示未知机理。AR，砷还原酶，如蜈蚣草中的PvACR2，拟南芥中的AtACR2，绒毛草中的HlACR2和水稻中的OsACR2；GSH，还原型谷胱甘肽；GSSG，氧化型谷胱甘肽；PCs，植物螯合肽；Lsi1，硅(Si)吸收通道蛋白；Lsi2，硅排出(导入木质部)通道蛋白；红色箭头表示再转运通路。

参考文献：

Ma, L.Q., Komar, K.M., Tu, C., Zhang, W., Cai, Y., Kennelley, E.D., 2001. A fern that hyperaccumulates arsenic: A hardy, versatile, fast-growing plant helps to remove arsenic from contaminated soils. Nature 409, 579.

Zhao, F.-J., Harris, E., Jia, Y., Ma, J., Wu, L., Liu, W., McGrath, S.P., Zhou, J., Zhu, Y.-G., 2013a. Arsenic methylation in soils and its relationship with microbial arsM abundance and diversity, and As speciation in rice. Environ. Sci. Technol. 47, 7147–7154.

Zhao, F.-J., McGrath, S.P., Meharg, A.A., 2010. Arsenic as a food chain contaminant: Mechanisms of plant uptake and metabolism and mitigation strategies. Annu. Rev. Plant Biol. 61, 535–559.

Zhao, F.-J., Zhu, Y.-G., Meharg, A.A., 2013b. Methylated arsenic species in rice: Geographical variation, origin, and uptake mechanisms. Environ. Sci. Technol. 47, 3957–3966.