水稻中甲基汞去甲基化的过程和机制

Mercury is a global pollutant and has high toxicity for the environment and biont. Methylmercury (MeHg) is the most toxic Hg compound and can highly accumulate in the food chain. MeHg can accumulate in rice grain, and rice consumption has become the dominant pathway of MeHg exposure for people living in Hg contaminated areas that pose a high risk to human health. Recent studies demonstrated that there is significant demethylation of MeHg in rice plant, of which the process and mechanism are still unclear. In this project, the process and law, the influence factors, and the mechanisms of MeHg demethylation in the whole rice plant will be studied by applying multiple analytical techniques, such as nuclear analytical technique, metallomics, environmental science research techniques and the synchrotron radiation techniques. This study will improve the theoretical foundation for the plant toxicology, and be beneficial to develop new techniques to reduce the accumulation of MeHg in rice grain which is significant to the food safety of the Chinese people.

汞是一种全球性污染物，具有极强的毒性。在汞的各种形态中，甲基汞的毒性最强，而且可以通过食物链富集到相当高的浓度。水稻可以富集甲基汞，食用大米已成为我国汞污染地区群众甲基汞暴露的主要途径，对居民健康构成潜在威胁。项目组近期发现：在水稻中存在明显的甲基汞去甲基化现象。本项目拟利用实验室的同步辐射技术优势，结合金属组学技术和环境科学研究技术，深入研究水稻体内甲基汞去甲基化的规律；影响水稻中甲基汞去甲基化的因素；初步阐明水稻体内甲基汞去甲基化机制。本项目的开展可以丰富汞的植物毒理理论，并为水稻甲基汞蓄积的调控提供新的思路和依据，对于保证我国食品安全具有现实意义。

汞是一种全球性重金属污染物，具有极强的毒性，且毒性与其化学形式密切相关，其中甲基汞毒性最强，可通过食物链富集到很高水平，危害生态与健康。我国是重要的产汞和用汞大国，由此所导致的环境汞污染问题也非常显著。鉴于我国稻米主产区和汞矿分布区具有很高的重叠度且水稻对于汞具有较强的蓄积能力，食用稻米成为我国部分地区居民汞暴露的重要途径，尤其甲基汞可在稻米中高度富集，对居民健康构成潜在威胁。本项目充分依托中国科学院高能物理研究所核分析技术优势，结合常规的汞分析手段如ICP-MS和CVAAS等系统研究了水稻对无机汞和甲基汞的吸收、转运和转化过程，解析了土壤汞生物可利用性与水稻生长周期的密切相关性，着重探究了稻田生态系统甲基汞去甲基化及其影响因素，基于此研发相关技术有效降低土壤和水体中汞的生物可利用性，减少汞尤其甲基汞在水稻中蓄积，对于保障粮食安全具有现实意义。所获进展概括如下，1）进一步解析了稻田土壤硫素对于汞生物有效性的影响，适量硫肥施加可降低土壤活性汞含量，但大量的硫肥施加反而提高生物有效性汞含量；2）阐明了在稻田生态系统富含有机质及其复杂的交替氧还条件下，土壤中微纳米及大块的HgS的汞溶出及甲基化是稻田活性汞及水稻组织汞的重要来源；3）对于水稻体内汞转化研究，阐释了甲基汞去甲基化速率、发生时间和位置，阐明了甲基汞去甲基化关键影响因素；4）根据既得研究基础，发展了土壤及水体汞污染修复技术。系列研究成果解释了成熟期水稻籽实甲基汞来源、水平和机理，对于汞污染农田控制并且降低汞尤其是甲基汞农作物吸收、蓄积具有现实意义。基于该项目支持共计发表13篇科研论文，对工作起到显著的宣传作用，积极将研究成果与同行分享对该领域研究起到促进作用。