南京農(nóng)業(yè)大學(xué)趙方杰團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)通過表達(dá)一個功能獲得型水稻OAS-TL突變基因，同步實(shí)現(xiàn)了稻米降砷與多種必需營養(yǎng)元素生物強(qiáng)化。在本研究中，為了實(shí)現(xiàn)astol1增強(qiáng)Cys生物合成的潛力，同時克服其對水稻生長的抑制，采用了一個中等表達(dá)水平的線粒體谷胱甘肽過氧化物酶基因（OsGPX1）的啟動子來驅(qū)動astol1在野生型水稻中的表達(dá)。一系列的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，表達(dá)pOsGPX1::astol1可顯著促進(jìn)硫的吸收和同化，根系中硫酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsSULTR1;1和OsSULTR2;1表達(dá)水平升高，硫酸鹽含量增加，Cys合成的限速酶SAT活性顯著增強(qiáng)，O-乙酰絲氨酸（OAS）、Cys、谷胱甘肽（GSH）、植物螯合素（PCs）含量增加，耐砷能力增強(qiáng)。此外，根系中煙酰胺（NA）合成關(guān)鍵基因OsNAS的表達(dá)水平顯著提高，NA含量升高。NA是微量元素Zn、Fe、Cu的螯合物，對植物體內(nèi)這些元素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)起重要作用。在采用砷污染土壤的盆栽試驗(yàn)和兩次田間試驗(yàn)中，與野生型相比，表達(dá)pOsGPX1::astol1對植株生長和籽粒產(chǎn)量多數(shù)情況下無顯著影響，稻米中砷含量下降了16–51%, 鋅含量增加了21–69%，硒含量增加了37–171%，硫含量增加了67–81%，其他營養(yǎng)元素包括氮、鉀、鈣、鐵、銅含量也有不同程度的提升。該研究表明，Cys的生物合成對多種營養(yǎng)元素的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)起重要作用，表達(dá)pOsGPX1::astol1可適度增強(qiáng)水稻Cys的生物合成，提高水稻耐砷能力，降低稻米砷積累，并同步實(shí)現(xiàn)稻米中多種營養(yǎng)元素的生物強(qiáng)化，起到一石多鳥的功效。該研究為改善稻米營養(yǎng)與健康品質(zhì)提供了新的途徑。研究成果發(fā)表于《New Phytologist》。