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

（惠州市農業科學研究所，廣東惠州 516023）

0 引言

硒是抗氧化系統當中的重要組成部分，能夠對重金屬導致的脂質過氧化反應進行改善，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，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，硒是其中的關鍵營養元素，對于植物生長發育具有一定的刺激作用，能夠對作物品質與產量進行有效的提升。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。其中，部分重金屬能夠使植物發生氧化應激情況，對植物的光合作用進行抑制，影響到葉綠素產量。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，也因此使農作物在被污染后，將嚴重缺少營養物質。在現階段農業種植發展過程當中，如何對重金屬含量進行降低可以說一直是研究的熱點內容，在相關研究當中，有學者研究出了一定的方式能夠對重金屬含量進行降低，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對其移動速率進行降低。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。根據相關研究發現，對于這部分重金屬來說，硒具有一定的拮抗作用，能夠對重金屬毒害進行有效的緩解。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對硒含量進行有效的提升，且能夠在環境發生變壓時，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，其中硒的存在能夠對GSH-Px活性進行提升，使植物在抗氧化性方面具有好的表現，且能夠對脂質過氧化物、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，以此為植株的正常生長做出保證。同時，硒不僅能夠對植物的抗氧化性能進行強化，也能夠使植物在環境脅迫方面具有更好的抗性表現，能夠對植物在低溫、干旱、高輻射等惡劣環境狀況當中形成的自有基進行消除。在高光照影響下，硒能夠對加速植物老化的氧化脅迫起到中和作用，以此保證生菜葉片在較長時間當中始終保持綠色[2]。

同時，適量的硒也能夠對植物新陳代謝起到積極的促進作用，在對植物生長發育進行刺激的情況下調控、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，使作物在品質與產量方面具有好的表現。此外，硒不僅能夠對植物在非生物、生物方面受到的壓力進行減輕，且含硒化合物也能夠對作物當中存在重金屬的含量進行減少，以此保證作物當中在重金屬濃度方面能夠滿足標準要求，且能夠對作物食用部分的硒濃度進行增加，以此保證能夠對人的硒攝入需求進行滿足[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過根系被吸收，并轉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，能夠對油菜在鉛毒害作用的抵抗方面進行有效的增強，且能夠對油菜葉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，可以發現在實驗組油菜當中，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現得到了有效的提升，也成為了硒在拮抗重金屬毒害方面作用體現的關鍵性原因。根據進一步研究了解到，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，硒已經與重金屬在反應后形成復合物，以此能夠對重金屬向植物運輸的毒害、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，能夠對植株根部超氧陰離子形成進行減小，且能夠對GPOX、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，對脂質對細胞膜的損害以及過氧化反應起到增強的效果。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也將導致生物參數發生變化，能夠對T-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Pb毒性的緩解。在研究ROS產生量、抗氧化系統變化以及生長發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聯。當硒濃度較低時，能夠對細胞生存力進行強化，而當其濃度較高時，則將成為助氧化劑，能在與鉛協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對砷的水稻毒性進行拮抗，并非是通過水稻根系砷吸收、轉運的控制實現的，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揮，形成了具有低毒、穩定特征的硒砷復合物。同時，硒自身抗氧化性能的存在，則能夠對砷在植物當中抗氧化酶抑制作用進行減輕，也能夠實現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，發現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，發現根部能夠直接對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Se的補充。在補充As時，其能夠被As吸收，在根部位置實現對As的氧化。

當然，并非在所有的研究當中都體現出硒對于砷的拮抗作用，有研究人員在實驗當中，發現硒對于砷的毒性也具有強化的作用，其在實驗過程中，發現了Se-S鍵的形成，即Se會與游離硫氫基進行結合，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，了解到硒能夠對MDA起到清除的作用，能夠對細胞膜完整性進行保護，對重金屬離子含量進行降低，能夠對草莓果實、葉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，發現兩種方式能夠有效的降低鎘的吸收量。在植物體內，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產生影響。此外，也有研究人員在研究當中發現，硒在應用當中能夠對酶活性起到較好的改善作用，對葉片當中的葉綠素含量進行提升，對葉片干物質積累進行增加，能夠對鎘影響下水稻生長受到的抑制性作用進行減輕，且能夠對Cd誘導超氧自由基對于水稻產生的損傷起到緩解作用[6]。

有研究人員根據研究發現了Se的趨勢：平衡Cd將會對營養素進行誘導使其發生變化，也能夠對小麥幼苗以及油菜的脂質過氧化作用進行降低。相關實驗結論也體現在了馬鈴薯、黑麥草以及生菜等職務當中。在干旱脅迫條件影響下，有研究人員發現通過對葉面進行Se的噴施，能夠對油菜籽產量進行有效的提升。此外，也有研究發現，外源性硒的存在能夠對水稻莖葉當中Cd積累量進行有效的減少，實現Cd毒性的緩解。其原因，即Se能夠對活性氧積累進行減少，在對營養素起到平衡作用的情況下，能夠實現水稻當中部分元素活性的提升。

4 結語

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。可以了解到，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揮作用。