广西热作所科技人员在中科院2区SCI期刊发表荔枝砷代谢与品质控制机制的研究论文

近日，广西热作所特色果蔬质量安全控制机理与评价团队科研人员在国际知名植物科学领域SCI期刊《Plant Physiology and Biochemistry》（中科院2区，影响因子6.5）在线发表了题为“Arsenic metabolism in litchi chinensis and its effects on fruit quality”的研究论文。

图1 论文信息

荔枝是广泛种植的亚热带名贵水果，但由于含砷（As）肥料、农药的使用及环境因素，其砷污染风险不容忽视。不同价态砷的生物利用度和毒性差异显著，且砷对荔枝果实品质及其代谢网络的具体影响机制此前尚不明确。

本研究通过对3年生荔枝树进行叶面喷施处理，系统研究了不同砷物种（亚砷酸盐 As3+、砷酸盐 As5+ 及其混合物）在荔枝体内的积累规律、分配特征及其对果实品质的影响。结果显示，砷在荔枝不同组织间的积累差异显著，叶片和果皮中的砷含量比果肉高出约40倍。在毒性方面，As3+ 处理对产量的抑制作用最强，导致平均减产36%，且其在果实成熟末期的总砷积累量最高。

研究进一步利用 SmartPLS 模型解析了砷响应的分子机制，揭示了砷价态通过调节 PPC-MDH 轴重塑荔枝糖酸代谢网络的核心路径。研究发现：

1. 糖酸平衡失调：砷暴露上调了 PPC 和 MDH 通路，引导碳通量流向抗坏血酸衍生的有机酸（如酒石酸）积累。

2. 呼吸代谢影响：增强的 TCA 循环活性对糖分积累产生负向调节作用，导致果实品质下降。

3. 动态响应特征：混合砷处理诱发了更为复杂的基因表达变化，反映了氧化应激与代谢扰动的叠加效应。

该研究建立了适用于木本果树砷毒性与代谢研究的机制模型，明确了不同物种砷调控荔枝品质形成的内在逻辑，为荔枝生产中的砷污染监控及质量安全控制提供了理论基础和方法支撑。

图2 砷元素浓度、有机酸和糖浓度的偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）路径图

广西热作所陈仕淼和钦州农科所李彦彦为论文共同第一作者，陆覃昱为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目（32201392）和广西自然科学基金项目（2024GXNSFBA010329）的资助。

热作所  陈仕淼供稿/供图

一审一校：单    彬

二审二校：刘思朝

三审三校：覃剑峰