硒提高植物拮抗重金屬毒性的研究進展綜述

林志強，陳 杰，湯 倩

（惠州市農(nóng)業(yè)科學研究所，廣東惠州 516023）

0 引言

硒是抗氧化系統(tǒng)當中的重要組成部分，能夠?qū)χ亟饘賹е碌闹|(zhì)過氧化反應(yīng)進行改善，能夠減少對于植株的毒害。同時，其余金屬之間親和力較強，能夠同重金屬在結(jié)合后形成硒蛋白復合物，對重金屬毒性作用進行降低。為了能夠使其在植物生長當中獲得更好的表現(xiàn)，則需要能夠積極做好該方面的研究工作。

1 研究意義

在人和動植物生長當中，硒是其中的關(guān)鍵營養(yǎng)元素，對于植物生長發(fā)育具有一定的刺激作用，能夠?qū)ψ魑锲焚|(zhì)與產(chǎn)量進行有效的提升。在土壤當中，重金屬污染是較為常見的一類情況，將在對植物造成毒害的情況下導致死亡或者減產(chǎn)。其中，部分重金屬能夠使植物發(fā)生氧化應(yīng)激情況，對植物的光合作用進行抑制，影響到葉綠素產(chǎn)量。同時，也可能對細胞膜完整性造成破壞，對植物的微量元素吸收形成抑制，也因此使農(nóng)作物在被污染后，將嚴重缺少營養(yǎng)物質(zhì)。在現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)種植發(fā)展過程當中，如何對重金屬含量進行降低可以說一直是研究的熱點內(nèi)容，在相關(guān)研究當中，有學者研究出了一定的方式能夠?qū)χ亟饘俸窟M行降低，同時使其在土壤當中的可利用性進行控制。如在砷污染土壤當中，通過硫酸亞鐵的添加能夠?qū)ζ湟苿铀俾蔬M行降低。在鎘污染當中，通過含水硅酸鈣的添加，能夠使其在可利用性方面具有好的表現(xiàn)。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，對于這部分重金屬來說，硒具有一定的拮抗作用，能夠?qū)χ亟饘俣竞M行有效的緩解。在具體處理當中，將硒作為基肥以及進行復合物葉噴等都能夠?qū)ξ窟M行有效的提升，且能夠在環(huán)境發(fā)生變壓時，對植物所受到的傷害進行緩解[1]。

2 硒的功能特性

在植物生長過程當中，硒是重要的有益元素，對于高等植物具有抗氧化作用，其中硒的存在能夠?qū)SH-Px活性進行提升，使植物在抗氧化性方面具有好的表現(xiàn)，且能夠?qū)χ|(zhì)過氧化物、活性氧進行清除，使其在抗衰老能力以及抗逆性方面具有好的表現(xiàn)，以此為植株的正常生長做出保證。同時，硒不僅能夠?qū)χ参锏目寡趸阅苓M行強化，也能夠使植物在環(huán)境脅迫方面具有更好的抗性表現(xiàn)，能夠?qū)χ参镌诘蜏?、干旱、高輻射等惡劣環(huán)境狀況當中形成的自有基進行消除。在高光照影響下，硒能夠?qū)铀僦参锢匣难趸{迫起到中和作用，以此保證生菜葉片在較長時間當中始終保持綠色[2]。

同時，適量的硒也能夠?qū)χ参镄玛惔x起到積極的促進作用，在對植物生長發(fā)育進行刺激的情況下調(diào)控、促進合成植物的葉綠素，使植物的光合作用能夠得到強化，更好的積累糖類與淀粉，使作物在品質(zhì)與產(chǎn)量方面具有好的表現(xiàn)。此外，硒不僅能夠?qū)χ参镌诜巧?、生物方面受到的壓力進行減輕，且含硒化合物也能夠?qū)ψ魑锂斨写嬖谥亟饘俚暮窟M行減少，以此保證作物當中在重金屬濃度方面能夠滿足標準要求，且能夠?qū)ψ魑锸秤貌糠值奈鴿舛冗M行增加，以此保證能夠?qū)θ说奈鴶z入需求進行滿足[3]。

3 硒的拮抗作用

在植物生長的過程當中，土壤當中重金屬會經(jīng)過根系被吸收，并轉(zhuǎn)運到植物的果實與莖葉當中，且有可能在人食用后進入到人體當中。如何對植物對于重金屬的吸收進行降低，可以說是研究當中的熱點內(nèi)容。目前，在硒拮抗方面的研究有以下幾方面。

3.1 鉛的拮抗

有研究人員在油菜實驗當中了解到，通過對根部施加15 mg/L壓吸塑安安之后，能夠?qū)τ筒嗽阢U毒害作用的抵抗方面進行有效的增強，且能夠?qū)τ筒巳~片當中重金屬鉛含量進行有效的降低。對油菜在進行鉛干預之后，對500 mg/L進行施加，可以發(fā)現(xiàn)在實驗組油菜當中，鉛含量得到了有效的降低，達到了66%。同時，油菜當中的谷胱甘肽過氧化物酶含量發(fā)現(xiàn)得到了有效的提升，也成為了硒在拮抗重金屬毒害方面作用體現(xiàn)的關(guān)鍵性原因。根據(jù)進一步研究了解到，在增施硒的情況下，油菜根部鉛含量得到了顯著的降低。該情況的存在，即表明在植物根部位置，硒已經(jīng)與重金屬在反應(yīng)后形成復合物，以此能夠?qū)χ亟饘傧蛑参镞\輸?shù)亩竞?、積累過程起到了較好的阻擋作用[4]。

也有研究人員對蠶豆屬進行研究，在研究過程當中了解到，在使用1.5μM硒后，能夠?qū)χ仓旮砍蹶庪x子形成進行減小，且能夠?qū)POX、TSH酶含量與活性進行提升，以此對鉛離子的毒害作用進行緩解。但當硒濃度較高時，則會對MDA含量進行增加，對脂質(zhì)對細胞膜的損害以及過氧化反應(yīng)起到增強的效果。Pb方面，會在蠶豆組織當中不斷積累，在對根系生長起到減緩作用的情況下使根部壞死，且Pb也將導致生物參數(shù)發(fā)生變化，能夠?qū)-SH以及MDA的含量進行增加，對GSH-Px活性進行強化，但是將降低GPOX活性。而當硒濃度較低時，則會對根部頂端位置的超氧陰離子進行降低，強化T-SH以及MDA的活性，以此實現(xiàn)Pb毒性的緩解。在研究ROS產(chǎn)生量、抗氧化系統(tǒng)變化以及生長發(fā)育研究后可以了解到，硒在鉛離子拮抗作用同其濃度具有密切的關(guān)聯(lián)。當硒濃度較低時，能夠?qū)毎媪M行強化，而當其濃度較高時，則將成為助氧化劑，能在與鉛協(xié)同的情況下傷害植株根部[5]。

3.2 砷的拮抗

有人員對砷于硒的相互作用進行研究，了解到硒之所以能夠?qū)ι榈乃径拘赃M行拮抗，并非是通過水稻根系砷吸收、轉(zhuǎn)運的控制實現(xiàn)的，而是兩者在水稻當中形成了一定的交互作用。其原因，可能是兩者通過自身化學親和力的發(fā)揮，形成了具有低毒、穩(wěn)定特征的硒砷復合物。同時，硒自身抗氧化性能的存在，則能夠?qū)ι樵谥参锂斨锌寡趸敢种谱饔眠M行減輕，也能夠?qū)崿F(xiàn)植物當中砷毒性的降低。

有研究人員研究費富集植物吊蘭，對其同時補充As以及Se，發(fā)現(xiàn)了兩者具有拮抗作用，同時對兩者在植物當中的生理代謝過程進行研究，發(fā)現(xiàn)根部能夠直接對Se吸收。但如果以單獨的方式補充Se，則會在根部位置氧化，形成一定量的Se。如果為根系供應(yīng)Se，其根部則具有較多大分子含量的錫化合物，在硒遷移率得到增加的情況下，將會向葉片實現(xiàn)Se的補充。在補充As時，其能夠被As吸收，在根部位置實現(xiàn)對As的氧化。

當然，并非在所有的研究當中都體現(xiàn)出硒對于砷的拮抗作用，有研究人員在實驗當中，發(fā)現(xiàn)硒對于砷的毒性也具有強化的作用，其在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)了Se-S鍵的形成，即Se會與游離硫氫基進行結(jié)合，將會對植物細胞當中亞硝酸鹽的解毒作用進行減弱。在該情況下，毒性的強化則可能是As與Se對位植物游離硫氫基作為結(jié)合對象競爭所導致的。

3.3 鎘的拮抗

有研究人員對草莓葉片進行噴硒實驗，了解到硒能夠?qū)DA起到清除的作用，能夠?qū)毎ね暾赃M行保護，對重金屬離子含量進行降低，能夠?qū)Σ葺麑崱⑷~片對鉛與鎘的吸收進行抑制。也有研究人員對生菜葉片進行噴鋅以及噴硒處理，發(fā)現(xiàn)兩種方式能夠有效的降低鎘的吸收量。在植物體內(nèi)，Se是GSH-Px的活性中心，能夠在對GSH-Px誘導的情況下對酶保護系統(tǒng)產(chǎn)生影響。此外，也有研究人員在研究當中發(fā)現(xiàn)，硒在應(yīng)用當中能夠?qū)γ富钚云鸬捷^好的改善作用，對葉片當中的葉綠素含量進行提升，對葉片干物質(zhì)積累進行增加，能夠?qū)︽k影響下水稻生長受到的抑制性作用進行減輕，且能夠?qū)d誘導超氧自由基對于水稻產(chǎn)生的損傷起到緩解作用[6]。

有研究人員根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)了Se的趨勢：平衡Cd將會對營養(yǎng)素進行誘導使其發(fā)生變化，也能夠?qū)π←溣酌缫约坝筒说闹|(zhì)過氧化作用進行降低。相關(guān)實驗結(jié)論也體現(xiàn)在了馬鈴薯、黑麥草以及生菜等職務(wù)當中。在干旱脅迫條件影響下，有研究人員發(fā)現(xiàn)通過對葉面進行Se的噴施，能夠?qū)τ筒俗旬a(chǎn)量進行有效的提升。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)，外源性硒的存在能夠?qū)λ厩o葉當中Cd積累量進行有效的減少，實現(xiàn)Cd毒性的緩解。其原因，即Se能夠?qū)钚匝醴e累進行減少，在對營養(yǎng)素起到平衡作用的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)水稻當中部分元素活性的提升。

4 結(jié)語

在上文中，我們對硒提高植物拮抗重金屬毒性的研究進展進行了一定的分析?？梢粤私獾?，硒確實在植物的重金屬毒害抵抗方面具有積極的作用。在未來工作中，需要進一步強化該方面的研究，保證硒能夠在植物生長保護方面更好的發(fā)揮作用。