《Journal of Hazardous Materials》：Phytate boosts arsenic accumulation in hyperaccumulator Pteris vittata from contaminated soil by inducing root phytase and upregulating phosphate transporters
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植酸（肌醇六磷酸）是土壤中丰富的有机磷（P），但对大多数植物不可用。砷超富集植物蜈蚣草（Pteris vittata）在水培条件下能有效利用植酸，但其在土壤中的作用机制尚不清楚，因为植酸在土壤中结合紧密。本研究通过量化植物养分吸收、根系分泌物和根际植酸酶活性、
植酸（肌醇六磷酸）是土壤中丰富的有机磷（P），但对大多数植物不可用。砷超富集植物蜈蚣草（Pteris vittata）在水培条件下能有效利用植酸，但其在土壤中的作用机制尚不清楚，因为植酸在土壤中结合紧密。本研究通过量化植物养分吸收、根系分泌物和根际植酸酶活性、根际磷（P）和砷（As）有效性以及植酸酶和P转运蛋白基因表达，探究了蜈蚣草如何利用土壤植酸。蜈蚣草在含有60 mg kg–1As和100 mg kg–1Na-植酸-P（可溶性）或Ca-植酸-P（不溶性）的As污染土壤中生长8周，并以20 mg kg–1可溶性P和无P作为充足P和低P对照。与充足P相比，植酸处理通过高效的P获取使蜈蚣草生物量增加了23?33%，并增强了钙（Ca，13?17%）、铁（Fe，12?90%）和As（28?42%）的吸收。蜈蚣草通过植酸酶介导的水解获取植酸，这得到了根系分泌物和根际中高出54?96%的植酸酶活性、高出1.8倍的根际有效P以及蜈蚣草根中植酸酶基因PvPhy1和PvPAP1表达量增加1.3?5.8倍的证实。Na-植酸处理的根际As有效性比Ca-植酸处理高出9?18%，这使叶片As增加了11%，植株生物量增加了8%。植酸处理中较高的As积累归因于P转运蛋白PvPht1;2?1;4的上调（1.2?3.5倍）。研究人员得出结论，蜈蚣草在土壤中能高效利用植酸作为唯一的P源，这为As污染土壤的有效植物修复以及农业土壤中作物对植酸-P的有效利用提供了机会。
该论文题为《Phytate boosts arsenic accumulation in hyperaccumulator Pteris vittatafrom contaminated soil by inducing root phytase and upregulating phosphate transporters》，发表于《Journal of Hazardous Materials》。研究人员针对砷（As）污染土壤的植物修复及土壤中难溶性有机磷（植酸）利用难题，开展了相关研究。
研究背景方面，土壤砷污染因其致癌性和普遍性备受关注，植物修复技术因环境友好和成本低而具有吸引力。磷是植物必需的大量营养元素，但土壤中约30–65%的磷以植酸（肌醇六磷酸）形式存在，其稳定性高，与土壤结合紧密，大多数植物难以利用。尽管砷超富集植物蜈蚣草在水培条件下能有效利用植酸，但其在土壤中的利用机制尚不明确。此外，植酸是否会影响蜈蚣草对砷的积累及其分子机制也有待揭示。因此，研究人员旨在通过土培实验，阐明蜈蚣草在砷污染土壤中利用植酸的生理生化及分子机制，并探究其对砷积累的影响。
关键技术方法主要包括：以中国浙江金华采集的低磷森林土壤为基质，添加砷及不同形态植酸（Na-植酸和Ca-植酸）设置处理组，以充足磷（20 mg kg–1可溶性P）和低磷（无P）为对照，种植蜈蚣草幼苗8周。通过测定植株生物量及矿质元素含量、根系分泌物及根际土壤植酸酶活性、根际土壤有效磷和砷含量，并结合实时荧光定量PCR技术分析根中植酸酶基因（PvPhy1、PvPAP1）及磷转运蛋白基因（PvPht1;2、PvPht1;3、PvPht1;4）的表达水平，综合解析其作用机制。
研究结果如下：
在“Phytate promotes P. vittatagrowth in an As-contaminated soil”（植酸促进蜈蚣草在砷污染土壤中的生长）部分，研究发现，尽管植酸在大多数植物中不可用，但蜈蚣草在土壤中对植酸表现出高效利用能力。与充足磷对照相比，植酸处理显著促进了蜈蚣草的生长，生物量增加了23?33%，且植株磷含量显著提高，表明植酸可作为其有效磷源。
结论部分指出，该研究证实了蜈蚣草能高效利用土壤中的植酸作为唯一磷源，并促进其生长和砷积累。这一发现揭示了植酸酶介导的植酸水解及磷转运蛋白上调是其核心机制，为在营养贫瘠的砷污染土壤中进行高效植物修复以及在农业土壤中利用植酸磷提高作物产量提供了新的思路和理论依据。
讨论部分强调，由于植酸在土壤中溶解度低且与土壤结合紧密，其利用可减少可溶性磷肥带来的淋溶和径流风险，降低水体富营养化。同时，植酸诱导的植酸酶活性和磷转运蛋白上调，不仅能促进养分获取，还能增强砷的吸收，从而提高植物修复效率。
最终研究结论总结为：在本研究中，研究人员探讨了Na-植酸和Ca-植酸对中国浙江砷污染土壤中蜈蚣草生长和砷积累的影响。与可溶性磷对照相比，植酸处理通过促进土壤中植酸的高效利用（表现为蜈蚣草磷含量增加）促进了蜈蚣草的生长。这种对土壤植酸的高效利用是由蜈蚣草根及其根际的细胞外植酸酶活性驱动的，该活性在植酸处理下增加，并伴随着植酸酶基因PvPhy1和PvPAP1的上调。此外，植酸诱导的根际砷有效性增加（Na-植酸高于Ca-植酸）及磷转运蛋白基因PvPht1;2?1;4的上调，共同导致了蜈蚣草对砷的积累量显著高于对照组。
