砷是一級致癌性(類)重金屬。當前，隨著工農業現代化的擴張，砷等重金屬大量流入農田。土壤中的砷經由植物進入食物鏈，最終被端上餐桌，人類攝取后可能導致皮膚癌、肺癌以及其它臟器重大疾病。如何從植物這個重要媒介入手解決糧食砷污染問題，成為科學家們研究的焦點。

晁代印研究組及其合作團隊發現了植物中砷積累調控的關鍵基因——HAC1，使將來培育低砷甚至無砷農作物成為可能。

研究發現，模式植物擬南芥葉片砷含量存在著巨大的自然變異。研究人員進而利用全基因組關聯分析以及圖位克隆鑒定了控制這一變異的重要功能基因HAC1。實驗表明，HAC1可有效阻止植物體內砷的積累，而其突變則導致植物體內積累高達數百倍的砷。

自然界中砷的化合物，多以砷酸鹽的形態存在于土壤中。而砷酸鹽在化學性質上與植物生長過程中需要大量吸收的磷酸鹽非常相似，植物負責吸收磷酸鹽的運輸蛋白很難區別兩者，因而經常“失誤”錯將土壤中的砷酸鹽一并帶入體內。這些借機闖入植物根部的砷一旦向葉、莖以及果實等部分遷移，就會危害植物的生長代謝。為此，植物進化出一個全新的砷酸鹽還原酶HAC1，“駐守”在根的外皮層及根毛細胞中，專職“逮捕”“混入”的砷酸鹽，將其催化，使其改頭換面變成亞砷酸鹽。亞砷酸鹽與磷酸鹽化學性質迥異，植物可以輕松地識別，所以可以利用其它運輸蛋白將砷“遣回原籍”——流放到體外，或者“送進監獄”——束縛在根部液泡中，從而限制了砷向地上重要器官的遷移。

該研究揭示了一個全新的植物砷解毒分子機制，對于限制砷向植物以及食物鏈的遷移、降低農作物的砷含量和利用植物進行砷污染土壤的修復都具有重大的應用價值，有望解決糧食砷污染問題。

《PLoS Biology》對此研究成果進行了專題介紹，并稱“HAC1的發現，為研究如何在砷污染高危地區培育可安全食用的農作物邁出至關重要的第一步。該工作蘊藏巨大潛力，有助于改善人體健康”。

此項研究得到了中科院上海生科院啟動經費以及中組部“青年千人計劃”的資助。