富硒藻類研究進(jìn)展

孫顯，楊宇峰,

1. 暨南大學(xué) 水生生物研究所，廣州 510632 2. 水體富營養(yǎng)化與赤潮防治廣東省教育廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510632

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富硒藻類研究進(jìn)展

孫顯1,2，楊宇峰1,2,

1. 暨南大學(xué) 水生生物研究所，廣州 510632 2. 水體富營養(yǎng)化與赤潮防治廣東省教育廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510632

微量元素硒不僅是人和動(dòng)物必需的營養(yǎng)元素,也是植物生長發(fā)育不可缺少的元素。硒酸鹽在水體中溶解度高于其他環(huán)境介質(zhì)，導(dǎo)致水生生物對(duì)無機(jī)硒(硒酸鹽)有更高的利用率。藻類能吸收無機(jī)硒，可將無機(jī)硒有效地轉(zhuǎn)化為有機(jī)形態(tài)。藻體內(nèi)的硒主要以硒蛋白、硒核酸、硒多糖等生物大分子以及硒代半胱氨酸和硒代蛋氨酸等生物小分子有機(jī)化合物存在。在水生生態(tài)系統(tǒng)中，藻類是硒的主要吸收者。富硒藻類通過食物鏈將硒傳遞至浮游動(dòng)物、貝和魚等動(dòng)物體內(nèi)，能提高其抗氧化能力，從而導(dǎo)致其對(duì)重金屬耐受性增強(qiáng)。本文綜述了藻類在自然界硒生物有機(jī)化中的地位和作用，藻類對(duì)硒的富集方式及代謝途徑，硒在藻類中的生物學(xué)效應(yīng)，富硒藻類的開發(fā)利用現(xiàn)狀及今后的發(fā)展方向，較全面地綜述了富硒藻類研究進(jìn)展。

硒；藻類；富硒

1 硒的生理功能及其開發(fā)(Physiological function of selenium and its development)

1.1 硒的發(fā)現(xiàn)

1817年瑞士化學(xué)家Jons Jacob Berzelius在分析制造硫酸的鉛盒壁上的紅色沉淀物時(shí)首次發(fā)現(xiàn)硒元素。發(fā)現(xiàn)初期，人們認(rèn)為硒是有毒元素。直到1957年美國科學(xué)家Schwarz和Foltz研究發(fā)現(xiàn)硒能防治大鼠肝壞死，硒元素才被認(rèn)為是動(dòng)物生命的必需元素[1]。真正發(fā)揮生物活性作用的為有機(jī)硒。有機(jī)硒有2種存在形式，其一為可解離的因子，細(xì)菌中常見；另一種已氨基酸共價(jià)鍵存在，成為含硒蛋白。人體中的硒蛋白來源主要來自膳食。1973年世界衛(wèi)生組織專家委員會(huì)正式宣布，硒是人體生理必需的14種微量元素之一[2]。1988年中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)將硒元素列為人體必需的l5種每日膳食營養(yǎng)元素之一。

1.2 硒資源的分布

全球范圍內(nèi)硒的分布極不均勻。據(jù)美國礦產(chǎn)局估算，全世界硒的基礎(chǔ)儲(chǔ)量為1.34×105t，已探明的儲(chǔ)量為7.1×104t，以南美洲最多(占全球總量的52.7%)，亞洲和北美洲其次(各占15.4%)，歐洲占12.2%，大洋洲占4.4%[3]。在已探明的硒儲(chǔ)量中，智利、美國、加拿大、中國、贊比亞、扎伊爾、秘魯、菲律賓、澳大利亞和巴布亞新幾內(nèi)亞等國家的硒儲(chǔ)量占世界硒資源的76.9%[3]。在中國，黑龍江、吉林、青海、陜西、四川和西藏等省(區(qū))嚴(yán)重缺硒，黑龍江省缺硒最嚴(yán)重，四川省次之，因此人工補(bǔ)硒具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[4]。

1.3 硒與水環(huán)境

硒缺乏與硒富集取決于環(huán)境的特異性以及對(duì)硒的利用性[5]。硒元素對(duì)生物界的營養(yǎng)性和毒性，在環(huán)境中的遷移和變化規(guī)律不僅取決于硒的總量，同時(shí)也取決于它的形態(tài)。自然界中硒的存在價(jià)態(tài)形式有如下幾種，-2、0、+4和+6。0價(jià)態(tài)是單質(zhì)硒，難以被生物吸收利用，生物學(xué)作用極低(表1)[6]。無機(jī)硒中的硒的價(jià)態(tài)是+4，+6，常見的這類物質(zhì)如Na2SeO3和Na2SeO4。有機(jī)硒中硒的價(jià)態(tài)通常是-2價(jià)，存在于生物體內(nèi)重要的低分子量有機(jī)硒化合物(表2)[7]。

水環(huán)境中的硒主要來源于自然以及人類活動(dòng)，如農(nóng)業(yè)灌溉和礦物開采與燃燒。淡水中硒濃度范圍一般為0.13～2.50 nmol·L-1(0.01～0.5 μg Se·L-1)。在硒污染區(qū)域，硒濃度能達(dá)到5 μmol·L-1(400 μg Se·L-1)[8]。水體中無機(jī)硒主要存在2種價(jià)態(tài)，Se4+(亞硒酸鹽)和Se6+(硒酸鹽)。亞硒酸鹽與硒酸鹽的比例取決于水體中pH值、可絡(luò)合物質(zhì)含量和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[9]。通常亞硒酸鹽在還原環(huán)境中占主導(dǎo)地位，而硒酸鹽主要在氧化堿性水體中存在。有機(jī)硒也同樣存在于天然水體，如硒氨基酸、硒蛋白和甲基硒化物，但與無機(jī)硒化合物相比，濃度較低[10]。

表1 硒的形態(tài)及其自然轉(zhuǎn)化

1.4 硒的生理功能

硒元素是參與構(gòu)建谷胱甘肽過氧化物酶(guaiacol peroxidase，GPX)不可缺少的元素，GPX能參與人體抗氧化過程，阻止不飽和酸的氧化，避免機(jī)體產(chǎn)生有毒代謝物，從而減少誘發(fā)癌癥的物質(zhì)，維護(hù)人體正常代謝。硒對(duì)導(dǎo)致心臟病的鎘、砷以及汞等有毒物質(zhì)也有抵抗作用，是有效的解毒劑。硒還可減弱黃曲霉毒素，抑制肝癌和乳腺癌的發(fā)生[11]。此外，硒還參與免疫反應(yīng)，提高人體B細(xì)胞的增殖與活性，提高T細(xì)胞功能，通過避免細(xì)胞氧化損傷而保護(hù)機(jī)體的免疫系統(tǒng)。此外，硒還參與眼睛光感受器中光子轉(zhuǎn)換成電信號(hào)能量的過程[12]。人體如果缺硒，將會(huì)導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生。

2 硒的生物有機(jī)化 (Bio-organic of selenium)

2.1 硒的生物有機(jī)化意義

硒主要通過生物地球化學(xué)食物鏈(biogeochemical food chain，土壤和水-植物-動(dòng)物-人)進(jìn)入人體。硒攝入不足嚴(yán)重威脅人類健康。在低硒或缺硒地區(qū)，需要應(yīng)用增硒技術(shù)。一個(gè)通行的方法是應(yīng)用Na2SeO3及其制成品對(duì)動(dòng)植物進(jìn)行補(bǔ)硒，也可以利用富硒地區(qū)的礦物進(jìn)行富硒生產(chǎn)[13]。就全球范圍來說，每年因硒缺乏給畜牧業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的損失。美國自1967年以來在缺硒地區(qū)生產(chǎn)的飼料中給豬雞補(bǔ)硒，避免了幾十億美元的經(jīng)濟(jì)損失，補(bǔ)硒能顯著提高了畜牧生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益[14]。因此，通過飼料補(bǔ)硒是研究硒的一個(gè)熱點(diǎn)[15]。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)表明硒具有重要的藥物價(jià)值，可抗癌、抗衰老以及防治心血管病、克山病、關(guān)節(jié)炎等疾病。然而，硒攝入過量也會(huì)導(dǎo)致中毒，有研究表明過量的硒可能致癌，并且會(huì)導(dǎo)致人類牙齒脫落(表3)[16]。1980年美國國家科學(xué)院食物營養(yǎng)委員會(huì)建議成人每日安全和適宜的硒攝入量為50～200 μg。1987年中國根據(jù)膳食調(diào)查報(bào)告確定了成人最低的硒日需量，即成年男女每日分別達(dá)到19 μg和14 μg以預(yù)防克山病。1988年中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦每日膳食硒的供給量為50 μg。2000年中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)制定了中國居民膳食硒的參考攝入量，提出成人膳食硒平均需要量(EAR)為41 μg·d-1，推薦攝入量(RNI)為50 μg·d-1，可耐受的最高攝入量(UL)為400 μg·d-1，并制定了不同年齡組、孕婦和乳母的膳食硒參考攝入量[17]。

表2 生物中有機(jī)小分子硒化合物

表3 人類和動(dòng)物體內(nèi)硒的界限值(單位：μg·d-1)

食物是人體硒攝入的主要來源，而天然食物中的硒含量普遍較低，果蔬的含硒量一般小于0.01 mg·kg-1，豬腎的含硒量最高，也僅有1.89 mg·kg-1，僅靠天然食物中的硒含量一般不能滿足人體的正常需要[12]。毒理分析表明，有機(jī)硒毒性遠(yuǎn)低于無機(jī)硒，且生物利用率更高。所以，只有將無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒，才具有普遍的食用和保健價(jià)值。植物有機(jī)硒是安全有效的補(bǔ)硒形式。但由于天然生長的植物中硒的含量一般較低，加之硒化合物的不穩(wěn)定性，已發(fā)現(xiàn)的天然含硒化合物類型仍較少，所以硒的生物有機(jī)化研究還有待深入[18]。對(duì)于低硒地區(qū)，通過植物載體的生物有機(jī)化作用，對(duì)人們進(jìn)行科學(xué)補(bǔ)硒，不但是一條安全、有效的補(bǔ)硒渠道, 而且還帶來其他方面的經(jīng)濟(jì)效益[19]。目前很多富硒生物制品已進(jìn)入市場，如大蒜、酵母、茶和各種乳酸菌等。因?yàn)槲猁}在水體中溶解度高于其他環(huán)境，導(dǎo)致水生生物對(duì)無機(jī)硒(硒酸鹽)有更高的利用率，水生生物的硒富集也越來越受到關(guān)注[20]。

圖1 植物內(nèi)硒代謝途徑[22] 注：APSe，腺苷二氧磷基硒酸；OAS，乙酰絲氨酸；OPH，O-磷酸高絲氨酸；SeCys，硒代半胱氨酸；SeMet，硒代甲硫氨酸；DMSe，二甲基硒化物；DMDSe，二甲基二硒化物。Fig. 1 Schematic overview of Se metabolism in plants[22] Note: APSe, adenosine phosphoselenate; OAS, O-acetylserine; OPH, O-phosphohomoserine; SeCys, selenocysteine; SeMet,selenomethionine; DMSe, dimethylselenide; DMDSe, dimethyldiselenide.

2.2 藻類對(duì)硒的有機(jī)化途徑

藻類能較為穩(wěn)定的吸收無機(jī)硒，并將無機(jī)硒有效的轉(zhuǎn)化為有機(jī)形態(tài)，經(jīng)馴化可獲得對(duì)硒的耐受性和富集能力更強(qiáng)的藻種[21]。藻類對(duì)無機(jī)硒有機(jī)化過程是通過硫消化酶(sulfate assimilation enzymes)快速從其所處環(huán)境中吸收硒酸鹽或亞硒酸鹽，并將無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為硒有機(jī)復(fù)合物(圖1)[22]。過量的與硒相關(guān)的非特應(yīng)性氨基酸、硒代半胱氨酸(SeCys)和硒代甲硫氨酸(SeMet)會(huì)參與機(jī)體蛋白表達(dá)，影響蛋白功能與活性，表現(xiàn)出毒性[23]。植物可將SeCys降解為無毒性的零價(jià)硒元素(Se0)，或?qū)eCys甲基化為相對(duì)無毒性的甲基硒代半胱氨酸(methyl-SeCys)。Methyl-SeCys可以在植物細(xì)胞中積累或再次被甲基化為不穩(wěn)定二甲基二硒醚(DMDSe)。SeMet同樣可被甲基化為不穩(wěn)定二甲基硒(DMSe)[24]。當(dāng)硒在細(xì)胞能剛出現(xiàn)積聚現(xiàn)象時(shí)，對(duì)于SeCys的甲基化隨之出現(xiàn)，此機(jī)制被認(rèn)為是植物對(duì)于硒耐性基礎(chǔ)[25]。

2.3 微型藻類對(duì)硒的富集

在水生生態(tài)系統(tǒng)中，微型藻類是硒的主要吸收者。它們積累無機(jī)硒，然后轉(zhuǎn)化成有機(jī)硒，再通過食物鏈將硒轉(zhuǎn)移到高等生物體內(nèi)(如輪蟲、橈足類、枝角類以及魚等)[10]。富硒螺旋藻中硒的存在形式主要為有機(jī)硒，有機(jī)硒占總硒含量的75%以上[26]。硒代蛋氨酸能參與修復(fù)魚類和水禽類的生殖損傷，但其在藻體中合成量較低，通過食物鏈，這些硒氨基酸在高等生物體能被合成為硒蛋白，發(fā)揮生物學(xué)功能[27]。Abdel-Tawwab等[28]發(fā)現(xiàn)喂食非洲鯰魚有機(jī)硒能使魚在行為學(xué)和生理學(xué)角度表現(xiàn)出對(duì)高銅環(huán)境的的抗性和適應(yīng)能力上升。近期學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)將攝食有機(jī)硒的輪蟲投喂鱈魚仔魚，仔魚存活率相比增加了32%。同時(shí)仔魚中谷胱甘肽過氧化物酶活性提高，從而提高了仔魚對(duì)于污染水體中重金屬的耐受性[29]。目前，微藻的硒積累，硒的有機(jī)化過程以及轉(zhuǎn)移到高等生物的方式成為目前重要研究方向[30]。

硒是一些海洋單細(xì)胞藻類(如萊茵衣藻Chlamydomonas reinhardtii)的必需營養(yǎng)元素[31]。一種海洋單細(xì)胞藻(Emiliania huxleyi)的生長需要毫微摩爾級(jí)的硒[32]。Dou?ková等[33]報(bào)道了一種對(duì)亞硒酸鹽有高耐性的柵藻(Scenedesmus quadricauda)可在光反應(yīng)發(fā)生器中經(jīng)培養(yǎng)而產(chǎn)生高富硒產(chǎn)品。隨后Umysová等[34]通過設(shè)計(jì)亞硒酸鈉組(Na2SeO3)、硒酸鈉組(Na2SeO4)以及兩者混合組3組實(shí)驗(yàn)，對(duì)S. quadricauda耐硒能力進(jìn)行篩選。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硒對(duì)于該綠藻的影響不僅僅取決于劑量，同時(shí)也取決于硒的存在形態(tài)。

目前研究的富硒微藻主要有：螺旋藻[35]、紫球藻[36]、小球藻[37]、球石藻[38]等。因?yàn)槲鴮?duì)微藻具有生長促進(jìn)與毒性抑制二重性，因此，微藻的富硒量不與培養(yǎng)液中添加的硒質(zhì)量濃度成正相關(guān)。添加的硒質(zhì)量濃度較低時(shí)，微藻的富集硒的能力隨硒質(zhì)量濃度增高而增大；在添加的硒質(zhì)量濃度較高的條件下，微藻富集硒的能力隨硒質(zhì)量濃度增高而降低[38]。因此適宜微藻生長以及藻類富硒能力最強(qiáng)時(shí)的硒質(zhì)量濃度隨藻種、生長環(huán)境因素、生長時(shí)期等條件的不同而各有不同(表4)。低硒濃度可有效促進(jìn)微藻生長，高硒濃度對(duì)微藻產(chǎn)生致死效應(yīng)，致死濃度為促生長濃度的10倍左右。

一般當(dāng)外加硒質(zhì)量濃度小于50 mg·L-1時(shí)，可以促進(jìn)藻類的生長。與其他藻種相比，螺旋藻和小球藻對(duì)硒的耐受性較高[37,41]。研究發(fā)現(xiàn)，小球藻能在數(shù)分鐘內(nèi)迅速的吸收硒，且這種吸收不可逆。24 ～ 48 h后，被吸收總硒的40%在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)[43]。在小球藻中，超過70%的硒蛋白是以硒代蛋氨酸(selenomethionine，SeMet)的形式存在[44]。通過細(xì)胞水平的觀察發(fā)現(xiàn)，小球藻細(xì)胞對(duì)亞硒酸鈉的耐受濃度可達(dá)到100 mg·L-1。細(xì)胞內(nèi)總硒以及SeMet的含量隨培養(yǎng)基中硒濃度的增加而增加，最終總硒量能達(dá)到生物量的30%～40%[45]。螺旋藻的富硒研究主要在亞硒酸鈉的補(bǔ)給型培養(yǎng)基中進(jìn)行。亞硒酸鹽的濃度低于200 mg·L-1時(shí)，不會(huì)抑制藻類的生長[46]；然而，當(dāng)高于500 mg·L-1的濃度時(shí)，亞硒酸鈉對(duì)螺旋藻出現(xiàn)毒性抑制效應(yīng)[47]。鄭文杰等[48]將鈍頂螺旋藻經(jīng)硒馴化篩選得到有機(jī)硒含量高達(dá)850～2 100 μg·g-1的藻株。

微藻在低質(zhì)量濃度硒條件下的生長促進(jìn)作用與細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基形成能力有關(guān)。硒化合物具有清除自由基和產(chǎn)生自由基的能力[49]。硒元素本身在生物體的抗氧化反應(yīng)中起至關(guān)重要的作用。在低硒濃度時(shí)硒元素起到抗氧化劑的作用，如在谷胱甘肽過氧化物酶中，硒作為一種組成成分被廣泛認(rèn)為具有直接或間接去除活性氧的作用，從而增加細(xì)胞的活力，促進(jìn)藻類的生長[50]。

而高質(zhì)量濃度下硒對(duì)藻類的抑制和毒性作用機(jī)理尚存在爭議,目前主要有4種觀點(diǎn)[41,51]。

觀點(diǎn)1：在高濃度硒環(huán)境中，微藻細(xì)胞主要產(chǎn)生自由基，而非清除自由基。微藻細(xì)胞吸收的硒達(dá)到飽和以后，細(xì)胞將會(huì)產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致自由基(ROS)的大量積累，從而使藻類的生長受到抑制，甚至產(chǎn)生毒性作用[41]。

觀點(diǎn)2：硒對(duì)于藻類的抑制和毒性作用與硒和硫2種元素之間的競爭作用有關(guān)。硒元素與硫元素在元素周期表中同屬于第六主族(氧族)，化學(xué)性質(zhì)相近。機(jī)體中用以催化含硫化合物反應(yīng)的酶同樣能夠成功地催化含硒化合物反應(yīng)。研究表明，當(dāng)有機(jī)體生長在一定濃度的硒環(huán)境中，通過硫酶的參與，硒可通過硫的代謝途徑進(jìn)入生物體，并取代有機(jī)體細(xì)胞中某些大分子結(jié)構(gòu)中的部分硫。因此，若硒元素過多地取代機(jī)體蛋白質(zhì)中半胱氨酸、胱氨酸或蛋氨酸的硫元素，則可能引起蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)改變，影響蛋白質(zhì)功能(如酶的變性失活等)，擾亂藻類正常生命活動(dòng)，從而抑制藻類的生長[51]。

觀點(diǎn)3：添加的高濃度硒可誘導(dǎo)機(jī)體在生長代謝過程中產(chǎn)生大量硒化氫，從而強(qiáng)烈抑制細(xì)胞色素氧化酶，影響一些酶的活性，從而抑制藻的生長[51]。

觀點(diǎn)4：硒能與藻類細(xì)胞葉綠體中的葉綠素結(jié)合，干擾光合作用中電子傳遞的過程，影響能量轉(zhuǎn)化過程，從而造成細(xì)胞的營養(yǎng)和能量供應(yīng)不足。研究顯示，硒可能會(huì)損傷藻類細(xì)胞中的捕光色素蛋白復(fù)合體，從而降低其捕獲光能的能力，導(dǎo)致機(jī)體光合作用效率下降，從而抑制紫球藻的生長[39]。

表4 硒濃度對(duì)不同微藻種生長與富硒量的影響

2.4 大型海藻對(duì)硒的富集

大型海藻體積較大且分布廣泛，且其對(duì)于重金屬具有吸附容量大、選擇性強(qiáng)、效率高、消耗少，因而具有巨大的潛力作為硒的富集者。大型海藻作為提供天然抗氧化劑的豐富資源，一些海藻種，如海帶(Lamilaria japonica)[52]和石莼[53]已經(jīng)作為動(dòng)物飼料添加成分和人類飲食走向市場。

海帶可以通過硒代謝途徑將無機(jī)硒有機(jī)化[54]。研究報(bào)道，石莼能大量積累硒，且硒富集量與亞硒酸鈉劑量呈線性關(guān)系[53]。富硒培養(yǎng)可以顯著提高裂片石莼的抗氧化活性。且富硒培養(yǎng)裂片石莼水提物具有優(yōu)良的抗氧化活性，對(duì)水溶性自由基(ABTS)的抑制率明顯高于脂溶性自由基(DPPH)，有廣闊的開發(fā)前景[55]。

龍須菜(Gracilaria lemaneiformis)是一種適應(yīng)性強(qiáng)、生長速度快的可食用紅藻。龍須菜具有很強(qiáng)的防治富營養(yǎng)化的能力[56]。此外，龍須菜也是瓊脂和其他天然產(chǎn)物的重要來源，如多糖，蛋白質(zhì)和膳食纖維等[57]。本課題組通過初期研究發(fā)現(xiàn)，龍須菜對(duì)硒的耐受濃度是普通微藻的10倍以上；低濃度亞硒酸鈉對(duì)大型海藻龍須菜與細(xì)基江禽的相對(duì)生長率、色素含量、藻膽蛋白含量、光系統(tǒng)H最大光量子效率(Fv/Fm)皆有促進(jìn)作用，可有效提高2種大型海藻的產(chǎn)量以及營養(yǎng)含量。

可食用大型海藻具有轉(zhuǎn)化無機(jī)硒的巨大潛力。富硒產(chǎn)品開發(fā)與大型海藻規(guī)模養(yǎng)殖相結(jié)合，具有巨大的生態(tài)以及經(jīng)濟(jì)效益。

2.5 影響藻類富硒的因素

影響藻類富硒的因素主要有溫度、光強(qiáng)、pH以及其他元素濃度(如磷、硫和鋅等)。

研究顯示，當(dāng)培養(yǎng)液中硒濃度為0.4 mg·L-1時(shí)，螺旋藻在溫度35 ℃生長率最高；培養(yǎng)溫度低于25 ℃時(shí)，螺旋藻富硒量最大[41]。一種原因?yàn)椋涸谳^低的溫度條件下，藻類生長緩慢，有助于藻類對(duì)硒進(jìn)行適應(yīng)并富集[41]。另一種原因?yàn)椋郝菪逯信c富硒活動(dòng)有關(guān)的酶在高溫條件下失活所造成富硒能力下降[48]。

周志剛等[41]的研究表明，在8 000 lx的光強(qiáng)不僅可刺激螺旋藻細(xì)胞生長，且利于藻細(xì)胞對(duì)硒的富集。

藻類對(duì)不同價(jià)態(tài)的無機(jī)硒(硒酸鹽和亞硒酸鹽)吸收能力強(qiáng)弱隨pH值改變而改變[58]。一般藻類在pH為5～9范圍內(nèi)能有效吸收無機(jī)硒[59]。黃鍵等[60]研究表明，pH 8.0的培養(yǎng)條件利于鈍頂螺旋藻富集Se(IV)。萊茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)在pH 8.0的水環(huán)境中，吸收硒酸鹽能力最強(qiáng)，隨著pH值下降吸收亞硒酸鹽的能力則顯著增加。pH影響衣藻富硒的原因主要有2點(diǎn)：一是pH改變?nèi)芤褐须x子的質(zhì)子化程度，進(jìn)而改變離子的化學(xué)形態(tài),生物活性較高的硒化學(xué)形態(tài)利于衣藻富硒，而生物活性較低的硒化學(xué)形態(tài)則抑制藻類富硒；二是pH可改變衣藻細(xì)胞吸收轉(zhuǎn)移蛋白質(zhì)的活性能力[58]。

藻類對(duì)硒的生物富集也會(huì)受到環(huán)境中大量微量營養(yǎng)元素(如磷，硫)濃度的影響[61]。眾所周知，硫酸鹽與硒酸鹽在生物體內(nèi)能產(chǎn)生拮抗[28,62-63]。環(huán)境中的硫元素能和硒元素在細(xì)胞內(nèi)蛋白表達(dá)過程中競爭。因此高硫環(huán)境能降低C. reinhardtii細(xì)胞內(nèi)硒積累產(chǎn)生的毒性[59]。實(shí)驗(yàn)證明，在培養(yǎng)基中增加硫的濃度，會(huì)抑制C. reinhardtii和Selenastrum capricornutum這2種藻對(duì)硒酸鹽與亞硒酸鹽的吸收能力[28,58,64]。在硫缺乏的環(huán)境中，柵藻(Scenedesmus quadricauda)對(duì)硒酸鹽和亞硒酸表現(xiàn)出更為敏感的特性[65]。藻類中存在某些透性酶，既能與硫結(jié)合，也能與硒結(jié)合，也許還能結(jié)合更多的金屬離子，這有待進(jìn)一步的研究[28]。Yu等[66]認(rèn)為這可能是硒和磷之間相似的陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)方式產(chǎn)生的競爭所致。另外，黃鍵等[60]的研究發(fā)現(xiàn)ZnSO4可促進(jìn)鈍頂螺旋藻的生長，而Zn(Ac)2能提高藻類的富硒能力。

藻類的富硒培養(yǎng)，pH值與培養(yǎng)基中的硫含量是應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)境因素[61]。不同價(jià)態(tài)的硒酸鹽投放，調(diào)節(jié)水體適宜pH值，促使藻體吸收硒達(dá)到最大化，并將硒有效有機(jī)化。同時(shí)監(jiān)控培養(yǎng)水體中的硫濃度，保持藻體對(duì)硒的持續(xù)性吸收。

3 藻類中硒形態(tài)的測定 (Determination of selenium speciation in algae)

對(duì)藻類中硒成分檢測的相關(guān)報(bào)道遠(yuǎn)少于其他富硒物種(酵母、植物等)。2001年Larsen等[67]首次檢測出富硒小球藻中的幾種主要硒成分，分別為二甲基硒丙酸、硒代半胱氨酸和硒代蛋氨酸。隨后研究人員進(jìn)一步將硒的不同類型進(jìn)行綜合性離子交換分離。Mosulishvili等[68]和Li等[69]利用富硒螺旋藻作為實(shí)驗(yàn)材料，將藻體內(nèi)的硒成分分離并進(jìn)行定量分析。數(shù)年后，科學(xué)家通過高效液相色譜法-電感耦合等離子體-質(zhì)譜(high performance liquid chromatography-Inductively coupled plasma-Mass spectrometry, HPLC-ICP-MS)聯(lián)用技術(shù)，檢測出富硒綠藻(Chlorella和Scenedesmus)中存在的主要硒氨基酸(硒代蛋氨酸和硒代半胱氨酸)含量[70]。雖然HPLC-ICP-MS技術(shù)具有足夠的靈敏性與專一性，但卻不能提供檢測成份的結(jié)構(gòu)，也無法檢測出未知或未預(yù)見的成分[71]。電噴射光譜分析技術(shù)(Electrospray-MS)能彌補(bǔ)HPLC-ICP-MS的不足，提供檢測成分的分子信息，并能識(shí)別出未知的成分[72]。

富硒藻類中硒成分的分離方法一直以來，缺少足夠的信息。研究人員目前認(rèn)為，富硒藻類中的硒蛋白結(jié)構(gòu)應(yīng)與富硒酵母中的硒蛋白結(jié)構(gòu)相類似，但始終不能得以證明[73]。2005年，有學(xué)者將富硒綠藻干燥，通過異丙醇—三氯甲烷—雙蒸水—緩沖劑—硫酸鈉溶液的循序提取法，將干藻粉中的不同硒化學(xué)形態(tài)進(jìn)行分離。隨后使用ICP-MS技術(shù)將水提物進(jìn)行分析測定，可確定富硒綠藻中的未經(jīng)新陳代謝的亞硒酸鹽含量[74-75]。

硒的生物轉(zhuǎn)化具有廣闊的前景。然而，由于生物體的復(fù)雜性，人們對(duì)動(dòng)植物中的硒的存在形式尚未完全明了，富硒藻類在提供豐富的硒形式的同時(shí)，其中部分形態(tài)的毒性和化學(xué)穩(wěn)定性相差很大，這是開發(fā)富硒資源中值得注意的問題。因此，需要不斷運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)檢測確定富硒藻類中的硒成分，保證人類健康有效的從中攝取硒。

4 展望 (Perspective)

硒元素是生命活動(dòng)的必需元素，對(duì)維持人體正常的新陳代謝具有重要意義。關(guān)于富硒藻類的研究從硒對(duì)藻類生長和富集硒的影響，到富硒藻體中硒形態(tài)、生物活性，正逐步走向深入。在環(huán)境方面，可利用藻類的富硒治理水體硒污染以及硒工業(yè)中硒排放所造成的污染。在營養(yǎng)保健方面, 將富硒藻開發(fā)為保健品及生物餌料，可利用富硒藻類對(duì)生物進(jìn)行有機(jī)硒補(bǔ)充。關(guān)于富硒藻類的培養(yǎng)，培養(yǎng)條件的進(jìn)一步優(yōu)化以期獲得硒含量更高的藻類產(chǎn)品以及深入探索富硒藻類的生物活性和醫(yī)療保健功能仍然是研究的重點(diǎn)；而關(guān)于硒在生物體中的分子形態(tài)將是研究的一個(gè)重要方向，將為揭示藻類富集轉(zhuǎn)化硒的機(jī)理提供直接的證據(jù)。

[1] 王桂琴. 微量元素硒的研究進(jìn)展[J]. 甘肅畜牧獸醫(yī), 2001, 15(6): 30-33

Wang G Q.Research progress of trace element selenium [J]. Gansu Animal and Veterinary Sciences, 2001, 15(6): 30-33 (in Chinese)

[2] 史麗英, 羅世煒. 微量元素硒的研究進(jìn)展[J]. 襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2005, 4(1): 108-110

Shi L Y, Luo S W.The advanced research of trace selenium [J]. Journal of Xiangfan Vocational and Technical College, 2005, 4(1): 108-110 (in Chinese)

[3] 劉家軍, 鄭明華. 硒礦資源研究及其開發(fā)利用. 資源、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略[M]. 北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社, 1995: 114-116

Liu J J, Zheng M H. Research on Selenium Mineral Resources and Its Development and Utilization [M]. Beijing: China Environmental Science Press, 1995: 114-116 (in Chinese)

[4] 劉金旭, 陸肇海, 蘇琪. 家畜家禽的硒營養(yǎng)缺乏的調(diào)查研究—I. 我國飼料牧草含硒量的分布(初報(bào))[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 1985(4): 76-81

Liu J X, Lu Z H, Su Q. Regional selenium deficiency of feed stuffs in China- I [J]. Scientia Agriculture Sinica, 1985(4): 76-81 (in Chinese)

[5] Zhang L, Ackley A R, Pilon-Smits E A H. Variation in selenium tolerance and accumulation among 19 Arabidopsis thaliana accessions [J]. Journal of Plant Physiology, 2007, 164(3): 327-336

[6] 邢翔, 郭建秋. 硒的分布及綜合利用研究[J]. 長江大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 5(2): 41-44

Xing X, Guo J Q. Selenium distribution and comprehensive utilization [J]. Journal of Yangtze University, 2008, 5(2): 41-44 (in Chinese)

[7] 李家奎, 王小龍. 硒的生物轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展[J]. 中國獸醫(yī)雜志, 2008, 38(3): 3-5

Li J Q, Wang X L.Research progress in the biological transformation of selenium [J]. Chinese Journal of Veterinary Medicine, 2008, 38(3): 3-5 (in Chinese)

[8] Conde J E, Sanz A M. Selenium concentrations in natural and environmental waters [J]. Chemical Reviews, 1997, 97: 1979-2003

[9] Pyrzynska K. Speciation of selenium compounds [J]. Analytical Sciences, 1998, 14(3): 479-483

[10] Fan T W M, The S J, Hinton D E, et al. Selenium biotransformations into protein aceous forms by food web organisms of selenium-laden drainage waters in California [J]. Aquatic Toxicology, 2002, 57: 65-84

[11] 王秀紅. 微量元素硒與人體健康[J]. 微量元素與健康研究, 2006, 23(1): 66-67

Wang X H. Selenium and health [J]. Studies of Trace Elements and Health, 2006, 23(1): 66-67 (in Chinese)

[12] 王俊, 黃明, 徐幸蓮, 等. 硒及富硒功能食品研究進(jìn)展[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2003(2): 53-56

Wang J, Huang M, Xu X L, et al. Research progress of selenium and selenium-enriched functional food [J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2003(2): 53-56 (in Chinese)

[13] 邢丹英. 作物富硒技術(shù)研究與應(yīng)用[D]. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2004

Xing D Y. Research and application of crop selenium-enriched crop technology [D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2004 (in Chinese)

[14] Ullrey D E. Regulation of essentral nutrient additions to animal diets (selenium - A model case.) [J]. Journal of Animal Science, 1980, 51: 645

[15] Mortimer D T. Vit E-selenium deficiency syndrome in pigs [J]. Veterinary Record, 1983, 112: 278

[16] Raptis S E, Kaiser G, Tolg G. A survey of selenium in the environment and a critical review of its determination at trace levels [J]. Fresenius Journal of Analytical Chemistry, 1983, 316(2): 105-123

[17] 張聯(lián)合, 郁飛燕, 苗艷芳. 硒在人和動(dòng)物健康上的研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, 35(21): 688-690

Zhang L H, Yu F Y, Miao Y F. Study on the selenium in human and animal heaith [J]. Journal of Anhui Agricultural Science, 2007, 35(21): 688-690 (in Chinese)

[18] 鄭文杰, 歐陽政. 植物有機(jī)硒的化學(xué)及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用[M]. 廣州: 暨南大學(xué)出版社, 2000: 7

Zheng W J, Ouyang Z. Chemical and Medical Application of Organic Selenium in Plants [M]. Guangzhou: Jinan University Press, 2000: 7 (in Chinese)

[19] 葉興枝, 邢丹英, 金明珠. 不同硒源對(duì)大麥農(nóng)藝性狀的影響及富硒效應(yīng)研究[J]. 麥類作物學(xué)報(bào), 2007, 27(3): 539-542

Ye X Z, Xing D Y, Jin M Z. Effect of different selenium sour on agronomic character and selenium-enriched in barley [J]. Journal of Triticeae Crops, 2007, 27(3): 539-542 (in Chinese)

[20] Chapman P M, Adams W J, Brooks M L, et al. Ecological Assessment of Selenium in the Aquatic Environment [M]. Boca Raton: CRC Press, 2010

[21] Wang C, Lovell R T. Organic selenium sources, selenomethionine and selenoyeast, have higher bioavailability than an inorganic selenium source, sodium selenite, in diets for channel catfish (Ictalurus punctatus) [J]. Aquaculture, 1997, 152: 223-234

[22] Terry N, Zayed A M, de Souza M P, et al. Selenium in higher plants [J]. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 2000, 51: 401-432

[23] Sors T G, Ellis D R, Salt D E. Selenium uptake, translocation, assimilation and metabolic fate in plants [J]. Photosynthesis Research, 2005, 86: 373-389

[24] Pilon-Smits E A H, Quinn C F. Selenium Metabolism in Plants [M]// Hell R, Mendel R. (Eds.). Cell Biology of Metals and Nutrients. Berlin Heidelberg: Springer Press, 2010: 225-241

[25] Neuhierl B, Thanbichler M, Lottspeich F, et al. A family of S-methylmethionine dependent thiol/ selenol methyl transferases. Role in selenium tolerance and evolutionary relation [J]. Journal of Biological Chemistry, 1999, 274: 5407-5414

[26] 黃峙, 鄭文杰, 向軍儉, 等. 硒硫比值對(duì)鈍頂螺旋藻有機(jī)化硒的影響及藻體中硒的形態(tài), 價(jià)態(tài)構(gòu)成[J]. 海洋科學(xué), 2002, 26(5): 60-62

Huang Z, Zheng W J, Xiang J J, et al. Efffects of various Se:S ratios on Se-organizing and chemical states and valences of Se in Spriulina platensis [J]. Marine Sciences, 2002, 26(5): 60-62 (in Chinese)

[27] Williams M J, Ogle R S, Knight A W, et al. Effects of sulfate on selenate uptake and toxicity in the green alga Selenastrum capricornutum [J]. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 1994, 27(4): 449-453

[28] Abdel-Tawwab M, Mousa M A A, Fayza E A. Growth performance and physiological response of African catfish, Clarias gariepinus (B.) fed organic selenium prior to the exposure to environmental copper toxicity [J]. Aquaculture, 2007, 272: 335-345

[29] Penglase S, Nordgreen A. Increasing the level of selenium in rotifers (Brachionus plicatilis ‘Cayman’) enhances the mRNA expression and activity of glutathione peroxidase in cod (Gadus morhua L.) larvae [J]. Aquaculture, 2010, 306: 259-269

[30] Sun X, Zhong Y, Huang Z, et al. Selenium accumulation in unicellular green alga Chlorella vulgaris and its effects on antioxidant enzymes and content of photosynthetic pigments [J]. PLoS ONE, 2014, 9(11): e112270

[31] Novoselov S, Rao M, Onoshko N, et al. Selenoproteins and selenocysteine insertion system in the model plant cell system, Chlamydomonas reinhardtii [J]. Embo Journal, 2002, 21: 3681-3693

[32] Danbara A, Shiraiwa Y. The requirement of selenium for the growth of marine coccolithophorids, Emiliania huxleyi, Gephyrocapsa oceanica and Helladosphaera sp (Prymnesiophyceae) [J]. Plant and Cell Physiology, 1999, 40: 762-766

[33] Dou?ková I, Machát J, Umysová D, et al. Scenedesmus quadricauda - A Promising Microorganism for Selenium-Enriched Algal Biomass Production. SEFS-5 Symposium for European Freshwate Sciences [M]. Palermo, Italy, 2007: 197

[34] Umisova D, Vitova M, Douskova I, et al. Bioaccumulation and toxicity of selenium compounds in the green alga Scenedesmus quadricauda [J]. BMC Plant Biology, 2009, 9: 58-74

[35] 黃峙, 楊芳, 鄭文杰. 富硒螺旋藻中硒別藻藍(lán)蛋白的純化及其特性[J]. 微生物學(xué)報(bào), 2006, 6(3): 401-405

Huang Z, Yang Y, Zheng W J. Purification and properties of Se-containing allophycocyanins from selenium-enriched Spirulina platensis [J]. Acta Microbiologyica Sinica, 2006, 6(3): 401-405 (in Chinese)

[36] 劉艷, 桑敏, 李愛芬, 等. 硒在紫球藻蛋白質(zhì), 多糖和脂類物質(zhì)中的累積與分布[J]. 中國海洋藥物, 2010, 29(3): 22-27

Liu Y, San M, Li A F, et al. Accumulation and distribution of selenium in protein, polysaccharide and lipid of Porphyridium sp. [J]. Chinese Journal of Marine Drugs, 2010, 29(3): 22-27 (in Chinese)

[37] 呂蓉, 張波. 硒質(zhì)量濃度對(duì)小球藻生長, 生物富集的影響[J]. 鹽業(yè)與化工, 2008, 37(4): 35-37

Lv R, Zhang B. Effects of selenium concentration on the growth and bioaccumulation of Chlorella pyrenoidosa [J]. Journal of Salt and Chemical Industry, 2008, 37(4): 35-37 (in Chinese)

[38] 劉靜雯, 張稚蘭, 杜翠紅, 等. 富硒海洋球石藻(Emiliania huxleyi)的培養(yǎng)及其硒蛋白的初步分離純化[J]. 海洋與湖沼, 2010, 41(6): 879-884

Liu J W, Zhang Z L, Du C H, et al. Culturing of selenium-enriched Emiliania huxleyi and its selenoproteins purification [J]. Oceanologia Et Limnologia Sinica, 2010, 41(6): 879-884 (in Chinese)

[39] 劉太勝, 李愛芬, 顧繼光, 等. 硒對(duì)紫球藻生長及光譜特性的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境, 2006，15(2): 224-228

Liu T S, Li A F, Gu J G, et al. Effects of selenium on the growth and spectroscopic properties of Porphyridium UTEX637 [J]. Ecology and Environment, 2006，15(2): 224-228 (in Chinese)

[40] 王大志, 高亞輝, 程兆第. 硒對(duì)兩種鹽藻生長的影響及其在細(xì)胞中的累積和分布[J]. 海洋學(xué)報(bào), 1997, 19(5): 110-115

Wang D Z, Gao Y H, Chen Y D. Effects of selenium on the growth of two algae species and its accumulation and distribution in cells [J]. Acta Oceanologica Sinica, 1997, 19(5): 110-115 (in Chinese)

[41] 周志剛, 鐘罡, 劉志禮. 硒對(duì)極大螺旋藻生長及含硒量的影響[J]. 海洋科學(xué), 1997, 5: 42-45

Zhou Z G, Zhong G, Liu Z L. Effects of selenium on the growth and selenium contents of Spirulina maxima [J]. Marine Sciences, 1997, 5: 42-45 (in Chinese)

[42] 陳必鏈, 莊惠如, 余望, 等. 鈍頂螺旋藻對(duì)鋅和硒生物富集作用的研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 1998, 24(6): 27- 29

Chen B L, Zhuang H R, Yu W, et al. Study on selenium and zinc bio-enrichment in Spirulina platensis [J]. Food and Fermentation, 1998, 24(6): 27- 29 (in Chinese)

[43] De Alcantara S, Lopes C C, Wagener K. Controlled introduction of selenium into Chlorella cells [J]. Indian Journal of Experimental Biology, 1998, 36: 1286-1288

[44] Fan T W M, Lane A N, Martens D, et al. Synthesis and structure characterization of selenium metabolites [J]. Analyst, 1998, 123: 875-884

[45] Pelah D, Cohen E. Cellular response of Chlorella zofingiensis to exogenous selenium [J]. Plant Growth Regulation, 2005, 45: 225-232

[46] Pronina N A, Kovshova Y I, Popova V V, et al. The effect of selenite ions on growth and selenium accumulation in Spirulina platensis [J]. 2002, 49: 235-241

[47] Li Z Y, Guo S Y, Li L. Bioeffects of selenite on the growth of Spirulina platensis and its biotransformation [J]. Bioresource Technology, 2003, 89: 171-176

[48] 鄭文杰, 賀鴻志, 黃峙, 等. 螺旋藻富集和轉(zhuǎn)化硒研究進(jìn)展[J]. 中國生物工程雜志, 2003, 23(1): 57-60

Zheng W J, He H Z, Huang Z, et al. The progress in Spirulina accumulating and inorganic selenium transforming [J]. Progress in Biotechnology, 2003, 23(1): 57-60 (in Chinese)

[49] Muto S, Niimura K, Oohara M, et al. Polysaccharides and antiviral drugs containing the same as active ingredient: United States, US5089481 A [P]. (1992-02-18).

[50] Matthias J A, Anza D, Ancuela A, et al. Salt stress-induced cell death in the unicellular green alga Micrasterias denticulate [J]. Journal of Experimental Botany, 2009, 60(3): 939-954

[51] 徐輝碧, 范華漢. 生命科學(xué)中的微量元素(第2版)[M]. 北京: 中國計(jì)量出版社, 1996: 620-668

Xu B H, Fan H H. Trace elements in life sciences (the second edition) [M]. Beijing: China Metrology Press, 1996: 620-668 (in Chinese)

[52] Cho S H, Cho Y J, Choi C Y. Effect of feeding regime on compensatory growth of juvenile abalone, Haliotis discus hannai, fed on the dry sea tangle, Laminaria japonica [J]. Journal of the World Aquaculture Society, 2011, 42(1): 122-126

[53] Schiavon M, Moro I, Pilon-Smits E A H, et al. Accumulation of selenium in Ulva sp and effects on morphology, ultrastructure and antioxidant enzymes and metabolites [J]. Aquatic Toxicology, 2012, 122: 222-231

[54] Yan X, Zheng L, Chen H, et al. Enriched accumulation and biotransformation of selenium in the edible seaweed Laminaria japonica [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2004, 52: 6460-6464

[55] 鐘鈺, 陳填烽, 鄭文杰, 等. 裂片石莼水提物清除ABTS和DPPH自由基的光譜學(xué)研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2013, 32(4): 447-452

Zhong Y, Chen T F, Zheng W J, et al. Spectrometric investigation of DPPH and ABTS free radical-scavenging of Ulva lacyuca L. aqueous extracts [J]. Ecological Science, 2013, 32(4): 447-452 (in Chinese)

[56] Yang Y F, Fei X G, Song J M, et al. Growth of Gracilaria lemaneiformis under different cultivation conditions and its effects on nutrient removal in Chinese coastal waters [J]. Aquaculture, 2006, 254(1-4): 248-255

[57] Ye C P, Zhang M C, Yang Y F, et al. Photosynthetic inhibition on the microalga Dunaliella sallina (Chlorophyta) by the dried macroalga Gracilaria lemaneiformis (Rhodophyta) [J]. Biomedical Engineering and Biotechnology (iCBEB), 2012: 400-404

[58] Riedel G F, Sanders G J. The influence of pH and media composition on the uptake of inorganic selenium by Chlamydomonas reinhardtii [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 1996, 15: 1577-1583

[59] Tuzen M, Sari A. Biosorption of selenium from aqueous solution by green algae (Cladophora hutchinsiae) biomass: Equilibrium, thermodynamic and kinetic studies [J]. Chemical Engineering Journal, 2010, 158: 200-206

[60] 黃鍵, 陳必鏈, 吳松剛. 環(huán)境因素對(duì)螺旋藻富集硒和鋅及生長的影響[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 1999, 25(4): 23-25

Huang J, Chen B L, Wu S G. Effects of environmental factors on the growth and bioaccumulation of Zn and Se in Spirulina platensis [J]. Food and Fermentation Industries, 1999, 25(4): 23-25 (in Chinese)

[61] Lee W Y, Wang W X. Metal accumulation in the green macroalga Ulva fasciata: Effects of nitrate, ammonium and phosphate [J]. Science of the Total Environment, 2001, 278(1-3): 11-22

[62] Fournier E, Adam-Guillermin C, Potin-Gautier M, et al. Selenate bioaccumulation and toxicity in Chlamydomonas reinhardtii: Influence of ambient sulphate ion concentration [J]. Aquatic Toxicology, 2010, 97: 51-57

[63] Simmons D B D, Emery R J N. Phytochelatin induction by selenate in Chlorella vulgaris and regulation of effect by sulfate levels [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2011, 30(2): 469-476

[64] Morlon H, Fortin C, Adam C, et al. Selenite transport and its inhibition in the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2006, 25: 1408-1417

[65] Umysová D, Vítová M, Dou?ková I, et al. Bioaccumulation and toxicity of selenium compounds in the green alga Scenedesmus quadricauda [J]. BMC Plant Biology, 2009, 9(1): 1

[66] Yu R Q, Wang W X. Biological uptake of Cd, Se (IV), and Zn by Chlamydomonas reinhardtii in response to different phosphate and nitrate additions [J]. Aquatic Microbial Ecology, 2004, 35: 163-173

[67] Larsen E H, Hansen M, Fan T, et al. Speciation of selenoamino acids, selenonium ions and inorganic selenium by ion exchange HPLC with mass spectrometric detection and its application to yeast and algae [J]. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2001, 16: 1403-1408

[68] Mosulishvili L M, Kirkesali Y I, Belokobylsky A I, et al. Epithermal neutron activation analysis of blue-green algae Spirulina platensis as a matrix for selenium-containing pharmaceuticals [J]. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2002, 252: 15-20

[69] Li X, Xu H, Wu Q. Large-scale biodiesel production from microalga Chlorella protothecoides through heterotrophic cultivation in bioreactors [J]. Biotechnology and Bioengineering, 2007, 98: 764-771

[71] Lobinski R, Edmonds J S, Suzuki K T, et al. Species selective determination of selenium compounds in biological materials (Technical report) [J]. Pure and Applied Chemistry, 2000, 72: 447-461

[72] McSheehy S, Pohl P, Szpunar J, et al. Analysis for selenium speciation in selenized yeast extracts by two-dimensional liquid chromatography with ICP-MS and electrospray MS-MS detection [J]. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2002, 16: 68-73

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Research Progress on Selenium Enriched Algae

Sun Xian1,2, Yang Yufeng1,2,*

1. Institute of Hydrobiology, Jinan University, Guangzhou 510632, China 2. Key Laboratory of Aquatic Eutrophication and Control of Harmful Algal Blooms, Guangdong Higher Education Institute, Guangzhou 510632, China

Received 27 November 2015 accepted 29 March 2016

Selenium (Se) is a natural trace element that acts as an essential micronutrient for human and animals as well as plants. Selenite is more soluble in water than in other environments, resulting in higher utilization rates by aquatic organisms to uptake inorganic Se (selenate). Algae can absorb inorganic Se and effectively convert it into organic form. Se components in algae mainly exist as biologic macromolecules (e.g., selenoprotein, Se nucleic acid, and Se polysaccharide) and biologic small molecules (e.g., selenocysteine and selenomethionine). In aquatic ecosystems, Se is mainly absorbed by algae. Se-enriched algae will pass Se to plankton, shellfish, fish and other animals through the food chain; Se helps improve the antioxidant activity of these animals and therefore enhance their tolerance of heavy metals. This paper comprehensively reviews research progress of Se-enriched algae, including significance and role of algae in the natural conversion of inorganic Se to organic Se, enrichment means and metabolic pathways in algae, biologic effects of Se in algae, and status quo of development and utilization as well as developing trend of Se-enriched algae.

selenium; algae; Se enrichment

10.7524/AJE.1673-5897.20151127006

農(nóng)業(yè)部公益科研專項(xiàng)(201403008)；國家自然科學(xué)基金委-廣東省聯(lián)合基金(U1301235)

孫顯(1986-)，男，博士，研究方向?yàn)榈c海洋生態(tài)毒理學(xué)，E-mail: imytian@163.com

*通訊作者(Corresponding author)， E-mail: tyyf@jnu.edu.cn

2015-11-27 錄用日期：2016-03-29

1673-5897(2016)2-101-10

X171.5

A

簡介：楊宇峰(1963-)，男，教授，博士，博士生導(dǎo)師。從事漁業(yè)水域環(huán)境生態(tài)學(xué)與生物修復(fù)技術(shù)、養(yǎng)殖生態(tài)學(xué)、近海環(huán)境大型海藻生物修復(fù)與浮游生物的研究。

孫顯, 楊宇峰. 富硒藻類研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2016, 11(2): 101-110

Sun X, Yang Y F. Research progress on selenium enriched algae [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2016, 11(2): 101-110 (in Chinese)