浅析硒元素对植物的作用.docx

浅析硒元素对植物的生理作用及其研究展望摘要 介绍了硒元素的重要作用，阐述了硒元素对植物体的作用，并对其未来的研究方向进行了展望。关键词 硒; 植物； 生理作用； 研究展望硒(Se)作为一种微量元素，早在1957年就被证实是人和动物必需的营养元素，是动物和人体谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPx)的组成成分，缺硒会引起人类的克山病、大骨节病、癌症、糖尿病、心脑血管病、不育症等疾病，而适当的补硒可以防癌、抗肿瘤、抗爱滋病和抗衰老1-3。植物是自然界硒生态循环的初级生产者，是将无机硒转化为有机硒的重要载体，是动物和人摄取硒的直接来源。研究硒对植物生理作用的影响及机理，对硒索营养问题的深入认识及硒素产品的开发、应用均有重要的理论和现实意义。1、 刺激植物生长发育和提高作物产量与品质对水稻喷施富硒增产剂能够使水稻增产,通过试验，在分蘖盛期、始穗期前3 d和灌浆初期各喷施一次水稻型富硒植物营养素的产量最高4；大蒜是硒的强富集植物，对硒的有机化程度高达7824，低浓度硒能促进大蒜生长，并能提高大蒜中蛋白质、可溶性糖、DNA、RNA含量；在施硒质量浓度为O5和10 mgL-1时，大蒜产量分别较对照样提高42和1155。叶面施用低浓度硒(05、10 mgkg-1)对大蒜产量有促进作用，最高产量达7 2068 kghm；但同时也发现，当硒浓度继续增加时，产量反而下降，说明适量施硒能促进大蒜生长发育，提高产量；而过量施硒(10 mg/kg)，则对产量产生负效应6。施用适量硒对大豆的生长有促进作用，土壤施硒浓度0.1-0.5 mg/kg，大豆能正常生长，籽粒中蛋白质含量增加，脂肪含量降低，亚油酸、亚麻酸、硬脂酸含量增加，油酸、棕榈酸含量下降；在草莓青果末期用同样浓度的亚硒酸钠水液，配合100 mg/kg磷酸二氢钾溶液混喷叶面l一2次，其转化硒能力增强，富硒量达到对照样的75倍。草莓产量也有所提高；低浓度硒对茶树生长有促进作用，每株鲜重、根鲜重、根重、着叶数、株高、分枝数及分枝总长度均比对照样高，而且促进茶苗对氮钾吸收，促进根系次生物质的合成积累；宋家永等通过对新麦叶面喷施硒，发现小麦旗叶中超氧化物歧化酶活性、籽粒中硒含量均高于对照；丙二醛含量低于对照7。杜振宇等发现施硒可显著增加茄子粗蛋白、粗脂肪和还原糖含量，说明适量施硒可提高茄子的品质8；土壤施硒对萝卜品质有较大影响，可增加必需氨基酸总量，降低氨基酸总量以及粗蛋白、粗脂肪和可溶糖含量，并明显抑制了对cu、zn的吸收9。2、 硒在植物体内的生理生化作用2.1硒是高等植物生长必需的营养元素黄开勋等采用753e 示踪技术从大麦苗中检测到含硒转运核糖核酸的存在，并发现水培养基中硒对含硒转运核糖核酸中硒有明显的影响，但当培养基中硒增到一定的程度时，即出现饱和现象. 吴永尧等10将水稻用土培与水培相结合的方法补硒栽培，通过系列生理生化指标分析，证明硒是水稻生长发育必需的微量元素.2.2 抗氧化作用薛泰麟11以禾本科的小麦、玉米、豆科的大豆和十字花科的油菜为研究对象，发现硒在高等植物中具有抗氧化作用，且证明硒的抗氧化作用主要是通过谷胱甘肽过氧化物酶的机制实现. 吴永尧等10水稻培养液加硒研究证实，一定浓度的硒使O2-1的生成速率，脂质氧化产物丙二醛的量，自由基的产生量三项反应氧化和过氧化的指标均随硒浓度升高而降低，说明硒发挥了抗氧化作用，并用ESR 法进一步证实硒能清除植物体内的自由基.2.3 拮抗重金属 硒能拮抗重金属的毒性己早有报道，主要是通过与重金属结合成难溶复合物，使其不能被吸收而排出体外，抵御环境污染对植物造成的危害.2.4 抵御逆境，增强植物抗性水稻、小麦等多种作物易受干旱、低温、病害侵染等多种逆境伤害已有许多研究工作，发现逆境伤害的共同机制之一是伴随自由基生成量的增加，而硒被誉为自由基垃圾的“清道夫”，是过量自由基的直接清除剂，通过生物抗氧化作用提高植物免疫机制，增强植物对病虫害和各种逆境的抵抗力12. 吴永尧10等在水稻补硒培养中，进行紫外辐射损伤试验证明，硒具有良好的保护损伤的作用.3、硒对种子萌发的影响大量研究表明，硒可以促进种子萌发，而且硒对种子萌发的影响与价态无关。但这种促进作用与硒浓度有密切关系。适宜浓度的硒处理种子，能够促进其萌发，浓度高时对种子会产生毒害作用，反而不利于种子萌发。硒促进种子萌发可能与影响到种子的酶活性和物质代谢有关，当适宜浓度硒处理大豆种子时，脂肪酶活力增加，脂肪酶活力高低与种子发芽状况相一致。但不同类型的植物种子萌发所需适宜的硒浓度不同。例如，花生种子在硒浓度为10一100g/mL时，花生的发芽率和生长势均比对照样有所提高13。低浓度硒(5 mg/L时，发芽率开始下降；硒浓度5 mg/L时，对水稻芽生长有促进作用，高浓度产生抑制。当硒浓度达到40 mg/L时，对水稻芽生长产生明显的抑制作用144、硒元素过量的危害不同植物对硒中毒的症状有很大的差异，非聚硒植物生长在高硒介质中时，通常会表现为徒长、黄萎病、叶片萎缩干枯、蛋白质合成下降、植物未老先衰等；而聚硒植物在吸收大量硒之后不会表现出硒中毒症状。对人体而言，急性硒中毒会对中枢神经系统产生影响，包括神经质、嗜睡和惊厥等。慢性硒中毒表现为脸色苍白、舌苔白、肝和脾损伤性贫血、腰痛等15。研究表明每天成人的摄入量应控制在50。300 范围16。因此，对植物体中的硒含量应控制在一个适宜的范围之内，才能充分发挥硒对植物的有利作用，对人体也不会造成危害。5、展望有关硒素对植物生长发育及生理机制的研究越来越深入，特别是在分子生物学技术的推动下，硒素的生理机理研究取得了明显进展。今后，在理论方面，硒素的吸收、转化机制仍是研究的重点。如硒酸盐、有机硒与亚硒酸盐的转化、代谢途径及硒代谢相关酶的结构与性质、基因的表达与分子水平调控机理等都是研究的重点。在应用方面，研究表明，通过食物链转化，从中获取适量硒营养是一条安全、价廉、可行的途径17，应加强硒在作物上的有效施用方式研究，做到合理施用硒肥，提高作物产量、品质和作物体内硒含量，特别是有机硒的含量。如根据不同植物制定合理的氮、磷、钾和硒的比例标准及研究硒与钙、钾等元素之间的关系等18。1魏倩萍微量元素硒的生理及超营养作用J现代医学卫生，2004，12(2)4174222王三根，粱飘高级植物生理M重庆：西南农业大学出版，1997：2562583李春霞，曹慧植物硒的营养特点及吸收转化机理研究进展J农业科学研究，2006，27(4)：72764纪国成。李秀琪，黄洪明富硒增产剂在水稻上应用效果研究初报J中国稻米，2003(6)：315王晋民，赵之重，段冰叶面施硒对不同蔬菜硒富集和产量的影响J西北农林科技大学学报，2007。35(7)：103一l066王晋民，赵之重。包顺奎叶面施硒对大蒜生理特性、含硒量和产量的影响青海大学学报，2006，24(6)：2l一237宋家永。李敬光，王永华，等喷施硒肥对小麦生理特性、子粒硒含量的影响J河南农业大学学报，2005，39(2)：139一1428杜振字，史衍玺。王清华施硒对茄子吸收转化硒和品质的影响J植物营养与肥料学报，200410(3)：298一3019杜振字，史衍玺。王清华施硒对茄子吸收转化硒和品质的影响J植物营养与肥料学报，200410(3)：298一30110吴永尧，罗泽民，彭振坤. 不同供硒水平对水稻生长的影响及其硒积累研究J. 湖南农业大学学报，1998.24（3）：116 - 119.11薛泰麟，候少范，谭见安. 硒在高等植物体内的抗氧化作用!J. 科学通报，1993.38（3）：274 -279.12 张驰，吴永尧，彭振坤 植物硒的研究进展（湖北民族学院生物技术研究所）13郁飞燕，寇太记,张联合，等硒对植物生理功能影响的研究进展安徽农业科学，2008，36(26)：l 1202一1120414邵志惹,林匡飞，徐小清。等硒对小麦和水稻种子萌发的生态毒理效应的比较研翘J生态学杂志，2005，24(12)：1440-144315YANG GResearch on Selenium-Related Problem in Human Health in ChinaAIn：GCombs(ed)Selenium in Biology and Medicine【CjPa