摘要：水稻是最常见的粮食作物，在世界范围内许多地方广泛种植。但由于含砷地下水的灌溉、含砷农药使用以及采矿等原因，造成水稻土中砷污染在世界范围内也具有一定的普遍性。本实验采用在淹水条件下培养的东南部土样，抽取土壤孔隙水，测定孔隙水中砷的总量与形态，和其中总铁和总锰的含量并将水稻样品地上部研磨浸提用于测定砷形态，水稻地上部分及地下部分消煮后用于测定砷总量，采集培养土壤，提取土壤DNA，利用荧光定量PCR技术来定量与砷相关的基因（砷还原酶基因（arrA、arsC）、砷氧化酶基因（aroA-like）、砷甲基化酶基因（arsM））的丰度。实验结果表明，水稻土中砷相关基因会影响砷的生物有效性和转化，从而影响水稻中地上部分砷形态和地下部的砷含量。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 土壤样品采集、处理及总砷含量及pH测定2
1.1.1 土壤总砷含量消煮及测定方法2
1.1.2 土壤pH的测定方法为3
1.1.3 土壤样品总砷含量3
1.2 供试土壤淹水及水稻3
1.3 水稻样品及孔隙水各项指标分析3
1.3.1 水稻地上部As形态分析3
1.3.2 水稻地上地下砷总量测定4
1.3.3 土壤孔隙水中总As、总Fe、总Mn含量测定4
1.3.4 土壤DNA提取及砷相关基因定量 4
2 结果与分析4
2.1 水稻培养60天后土壤孔隙水中砷的含量及形态分析4
2.1.1 水稻培养60天后土壤孔隙水中总砷含量4
2.1.2 水稻培养60天后孔隙水中砷形态5
2.2 水稻地上部地下部砷形态及含量分析5
2.2.1 培养60天后水稻表型特征5
2.2.2 水稻地上部及地下部砷含量6
2.2.3 水稻地上部砷形态及含量分析6
2.3 水稻中砷含量与孔隙水中砷含量之间相关性分析7
2.3.1 水稻地上地下部砷含量与孔隙水砷含量
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关系7
2.4 水稻根际土中砷转化功能基因研究7
2.4.1 水稻根际土中16S rRNA Gene丰度7
2.4.2 水稻根际土中砷还原酶基因（arrA及arsC Gene）丰度8
2.4.3 水稻根际土中砷氧化酶基因（aroAlike Gene）丰度8
2.4.4 水稻根际土中砷甲基化酶基因（arsM Gene）丰度9
3 讨论 9
3.1 土壤孔隙水中砷含量形态与水稻中砷含量形态的关系 9
3.2 水稻中砷转化功能基因10
致谢10
参考文献11
砷污染水稻土中砷转化功能基因的研究
引言
引言:水稻是最常见的粮食作物，在世界范围内许多地方广泛种植。但由于含砷地下水的灌溉、含砷农药使用以及采矿等原因，造成水稻土中砷污染在世界范围内也具有一定的普遍性。水稻一般种植在淹水的厌氧环境下，土壤中砷的有效性较高；同时其根系硅通道对亚砷酸盐（As(III)）具有高效吸收的能力，导致水稻往往要比一般的粮食作物富集更高含量的砷，已经成为世界范围内最主要的砷的食物暴露途径。环境中砷的氧化、还原以及甲基化微生物同时存在，它们共同作用决定了环境中砷的形态和植物有效性。水稻根际和土壤中同时存在着无机砷和甲基砷，可被根系所吸收，进一步在地上部和籽粒中累积。水稻对不同形态的砷的吸收、转运和外排的途径和速率有着较大的差别；各形态砷从根系向上运输、从地上部向下运输和通过根系的外排过程各不相同，共同控制着其在水稻中砷的形态和积累。[1]砷污染的监测在环境保护中占有十分重要的地位。土壤中的砷以多种形式存在，不同的化学形态具有不同的毒性或毒理特征，其中无机态的三价砷As(Ⅲ)和五价砷As(V)毒性最高。水稻土具有长期淹水和频繁干湿交替的特点，这不仅会影响水田中污染元素的迁移、转化和分布，而且污染元素的化学形态变化也影响着污染物的毒性和生物的吸收累积[2]。土壤在淹水的条件下，一方面砷在微生物的作用下伴随着铁矿物的还原溶解，生物有效性显著提高[3]；另一方面溶解的砷在厌氧环境中被还原为亚砷酸盐（As(III)），通过硅酸盐吸收途径高效的被水稻根系所吸收[4]。所以水稻中砷的含量要普遍高于其它粮食作物，是世界范围内最大的砷的食物污染来源，对以水稻为主食的地区（尤其是东南亚地区）居民身体健康造成潜在的威胁[5][6][7]。
1 材料与方法
1．1 土壤样品采集、处理及总砷含量及PH测定
采自中国东南部不同地区典型砷污染水稻土9份，自然风干后过10目筛用于测定土壤pH值，土壤样品过100目筛后测定总砷含量。
采样点的位置与采样点的分布如图1所示。


图1 土壤采样点分布图
福建省龙岩市市漳平县芦芝乡
湖南省永州市祁阳县红埌仓
广东省汕头市莲花山山脚
湖南省郴州市苏仙区邓家塘
江西省赣州市大余东山
广西省
湖南省常德市石门县
浙江省绍兴市上虞市
云南省个旧市小古山
1．1．1 土壤总砷含量消煮及测定方法
称取自然风干并且过100目筛的土壤0.25g于消煮管中，并按照顺序进行编号。然后向消煮管中加入4mL浓盐酸和1mL的浓硝酸，混匀后放入到石墨炉中进行消煮。首先按照消煮程序1进行消煮，消煮完成后隔夜，再加入5mL 20%的硝酸再按照程序2进行消煮。消煮之后，样品过0.22um滤膜后采用ICPMS测定总量。
消煮程序1为：
消煮阶段
升温速率（oC/min）
每阶段最终温度
（oC）
每阶段维持时间
（h）
1
1
35
3
2
1
60
3
3
2
105
1
4
2
125
2
5
off
0
0
消煮程序2为：
消煮阶段
升温速率（oC/min）
每阶段最终温度
（oC）
每阶段维持时间
（h）

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