近日，南京大学环境学院罗军、谷成团队在环境领域顶刊《Environmental Science & Technology》发表题为Root-Driven Reactive Oxygen Species Controls Multidimensional Arsenic Speciation in the Rice Rhizosphere的重磅研究。团队首创根际活性氧（ROS）原位比率荧光成像技术，联合平面光极、DGT-LA-ICP-MS 等多维度原位观测手段，证实水稻根系驱动产生的 ROS 是调控根际砷形态转化的核心因子，颠覆微生物主导根际砷循环的传统认知，为稻田砷污染精准防控提供全新科学支撑。
科学问题
砷是稻田典型剧毒污染物，水稻根际是砷形态转化、决定其毒性与迁移性的核心微区。学界长期将微生物视作根际砷氧化还原的主导力量，却严重忽视根系分泌的活性氧（ROS）这一关键非生物因子。受限于技术瓶颈，传统方法无法实现根际 ROS 与砷形态的同步原位观测，导致ROS 如何调控根际 As (III)/As (V) 分布、其调控效力是否强于氧气与微生物等核心问题悬而未决，成为稻田砷风险管控、保障稻米安全的关键瓶颈。
核心发现
首创 ROS 原位精准成像，解锁根际微区分布
研发新型比率荧光复合膜（ROS-CM），实现根际 ROS 微米级可视化，空间精度达 100μm，有效消除土壤干扰，首次清晰捕捉到水稻根表 ROS 热点区，其浓度是土体土壤的数十倍。
ROS 主导砷形态转化，调控效力远超氧气
原位观测证实，ROS 热点区与 As (III) 衰减区高度匹配（R²=0.797），关联度远高于氧气（R²=0.348）；ROS 可直接将高毒、易迁移的 As (III) 高效氧化为低毒、难迁移的 As (V)，使根际 As (III) 通量衰减超 89%。
非生物过程占主导，微生物仅起辅助作用
灭菌、ROS 淬灭对照实验证实，即便剔除微生物作用，ROS 仍可独立完成 As (III) 氧化；根际砷氧化基因（aioA）虽富集，但仅为辅助调控，根系 ROS 驱动的非生物过程才是根际砷形态调控的核心引擎。
研究意义
研究建立根系 ROS - 根际微环境 - 砷形态的完整调控机制，重构水稻根际砷循环理论体系，为稻田砷污染绿色防控提供新策略，通过定向调控根系 ROS 生成，可高效降低砷的毒性与迁移性，助力稻米安全生产。
