在国家自然科学基金项目（批准号：42330711、42595620）等资助下，浙江大学徐建明教授团队在水稻根际砷铁的昼夜动态机制研究方面取得进展。研究成果以“微生物活性的昼夜变化影响水稻根际砷铁循环（Day–night shifts in microbial activity affecting arsenic and iron in the rice rhizosphere）”为题，于2026年6月4日在线发表于《自然·地球科学》（Nature Geoscience）杂志。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41561-026-01999-y。

　　砷是稻田土壤中广泛存在的有毒元素，其形态转化和迁移主要受微生物过程驱动，直接关系粮食安全与人体健康。水稻根际处于持续动态变化之中，受植物昼夜节律影响，根际化学环境和微生物群落呈现周期性波动。然而，尚不清楚砷等污染物是否也随昼夜节律发生规律性变化。

　　聚焦这一科学问题，研究团队通过温室实验与野外田间实验验证，结合宏基因组学、宏转录组学和生物地球化学分析，系统研究了水稻根际砷、铁的昼夜动态变化规律。温室实验结果表明，根际孔隙水中三价砷浓度从白天的1.8 mg/L上升至夜间的2.9 mg/L，二价铁浓度同步增加24.9%；根际氧化还原电位在夜间降至–100 mV，促进了砷铁的微生物还原过程；关键功能菌属（如地杆菌）的异化砷/铁还原相关基因（arrA、omcS、omcZ、mtrC）的转录活性在夜间显著升高，但菌群相对丰度未发生显著变化，表明昼夜调控主要发生在转录表达层面而非群落组成层面。野外田间实验也证实了上述规律。当水稻被转移至持续黑暗环境后，氧化还原电位持续下降，砷、铁浓度及功能物种的昼夜差异消失，进一步证实了根际氧化还原环境及微生物转录活性的昼夜波动对砷铁动态的关键调控作用。

　　该研究揭示了水稻根际砷铁的昼夜循环机制，提出可根据自然昼夜节律优化水稻栽培管理（如清晨排水去除溶解态砷等）的策略，从而降低砷污染风险并优化养分管理，为稻田重金属污染调控、粮食安全及可持续农业发展提供了新的理论依据和实践路径。

图 水稻根际砷铁昼夜循环