不同富硒土壤对烤烟生长及硒吸收转运的影响

以烤烟品种‘云烟87’为材料,采用盆栽试验研究安徽池州烟区不同全硒含量土壤(0.30、0.45、1.00、1.75mg·kg-1)对烤烟生长发育以及硒吸收和转运的影响。结果显示:(1)土壤硒含量≤1.00mg·kg-1时能够促进烤烟生长,而土壤硒含量≥1.75mg·kg-1则抑制烤烟的生长。(2)土壤硒含量的增加能够显著提高烤烟根系、茎秆、叶片的硒含量,烟株各部位的硒含量呈现根系叶片茎秆的特点,且根系硒含量是叶片的2~3倍,叶片硒含量则是茎秆的3~4倍。(3)土壤硒含量由0.30mg·kg-1增加至1.75mg·kg-1时,烟株对硒的吸收系数由1.08显著降低至0.36,次级转运系数则由2.84显著升高至4.03,即土壤硒含量增加降低了根系吸收硒的效率,但却增加了硒在叶中的转运和相对累积量。(4)烤烟整株硒的富集量在土壤硒含量为1.00mg·kg-1时达到最大,每株达到72μg。研究表明,在安徽池州烟区的富硒土壤(0.45~1.00 mg·kg-1)上能够生产出富硒(0.15~0.23 mg·kg-1)烟叶,不需要额外添加外源硒,既可以减少生产成本,也能够避免造成水土污染。     

广州市食物硒含量及居民硒摄入量

调查了广州市常见食物中的硒含量.结果表明:动物性食品内脏、水产品、蛋类和羊肉等食品中的硒含量最为丰富(>150.0μg.kg-1);谷物与豆类中的硒含量相近(46.5～98.3μg.kg-1);蔬菜(15.8μg.kg-1)和水果(4.97μg.kg-1)中硒含量均较低;菌类在植物性食品中的硒含量最高(46.0μg.kg-1).广州市居民硒摄入量为98.5μg.d-1.其中,动物性食品占总硒摄入量的73.7%;植物性食品占26.3%;水产品和猪肉均占22.0%以上;大米占17.2%.广州市食品中的硒含量和居民每日硒摄入量能满足人体生理需要.     

小麦叶片中硝酸还原酶活性、游离氨基酸和粗蛋白含量与籽粒蛋白质含量关系研究

试验以５个八倍体小偃麦、野生二粒小麦、硬粒小麦和１３个普通小麦品种（系）为材料,研究了叶片中硝酸还原酶活性（ＮＲＡ）、氨基酸和粗蛋白含量与籽粒蛋白质含量之间的关系。结果表明,叶片中ＮＲＡ在拔节、抽穗、开花三个生育时期与籽粒蛋白质含量存在显著的正相关系;叶片中氨基酸总量与籽粒蛋白质含量在拔节和抽穗期显著相关,在开花期相关不显著;抽穗期旗叶中粗蛋白含量与籽粒蛋白质含量相关显著。籽粒蛋白质含量高的基因型材料其叶片中ＮＲＡ、氨基酸和粗蛋白含量一般高于低蛋白基因型材料,三者的变化趋势一致,这反映了不同基因型Ｎ素代谢的特点。因此适宜生育时期叶片中ＮＲＡ、氨基酸和粗蛋白含量可作为品质育种选择过程中的参考生理指标。     

正交试验分析不同作物的产量、含硒量与土壤酸碱度、硒酸盐、亚硒酸盐含量的相关性

采用正交试验研究了碎米荠、韭菜、大豆、马铃薯的产量、含硒量与土壤酸碱度、硒酸盐、亚硒酸盐含量的关系。结果表明:影响作物含硒量最大的因素是作物品种,不同作物间差异极显著。在土壤中施用硒酸钠和亚硒酸钠均能够提高作物含硒量,用量均以1.0 mg/kg为宜;硒酸钠会使作物产量降低,用量过高使作物硒吸收总量下降;土壤pH值增加有利于植物对硒的吸收,但综合考虑作物产量、含硒量和硒摄入总量,土壤适合的pH值应在6.7～7.9之间。     

不同农业利用方式下土壤铜和锌的累积

通过对山东寿光表层农业土壤(0～20cm)铜和锌的调查研究,了解不同农业利用方式下土壤铜和锌含量的差异,揭示其空间分布规律及其累积特征.从研究区域采集来自设施菜地、露天菜地、小麦/玉米/棉花地和自然土壤等4类当地主要农业利用方式的土壤(n=127),样点覆盖寿光整个农业生产区域.结果表明,山东寿光农业土壤的铜含量均值为26.43mg · kg-1,极差69.11 mg · kg-1,锌含量均值为80.50mg · kg-1,极差210.8 mg · kg-1.不同农业利用方式的土壤铜锌含量从高至低的顺序均为:设施菜地>露天菜地>小麦/玉米/棉花地>自然土壤,不同农业土壤铜锌含量均出现了明显累积趋势,其中,以设施菜地的累积问题最为突出,其铜锌含量分别为33.91、124.2mg · kg-1,显著高于其它农业利用土壤类型, 但均未超过国家土壤环境质量II级标准;从研究区域铜锌含量的空间分布看,当地农业土壤铜锌含量均表现为北部、南部区域较低、中部地带较高的趋势;在集约化种植模式下,设施菜地铜锌含量随着设施年限的延长显著增加(p<0.05),其累积速率分别为1.49mg · kg-1 · a-1和2.59mg · kg-1 · a-1,这可能与铜锌含量相对较高的有机肥大量施用有关.     

土壤和叶面Pb污染对小麦生长及体内Pb分布和积累的影响

通过土壤添加Pb和叶面喷施Pb溶液的方式研究了Pb污染对小麦(Triticum aestivum L. )地上部分和籽粒干质量的影响,并对Pb污染条件下小麦体内Pb的分布和积累规律以及Pb污染浓度与籽粒Pb含量的相关性、叶片Pb含量与籽粒Pb含量的相关性进行了分析.结果表明:土壤中Pb添加量为2 000 mg·kg-1时,小麦地上部分和籽粒的干质量分别较对照下降了15.5%和13.3%,差异显著(P<0.05);叶面喷施100 mg·L-1Pb溶液,小麦地上部分和籽粒干质量分别较对照下降了10.3%和15.5%,差异显著(P<0.05).在土壤和叶面Pb污染条件下,小麦各器官的Pb含量均随Pb污染浓度的提高而增大;在土壤Pb污染条件下,小麦根中的Pb含量远高于其他器官,籽粒中的Pb含量最低;在叶面Pb污染条件下,小麦叶片中的Pb含量远高于其他器官,籽粒和根中的Pb含量较低.回归分析结果表明,小麦籽粒中的Pb含量与Pb污染浓度呈极显著正相关(P<0.001),籽粒中的Pb含量与土壤Pb总含量和叶面Pb污染浓度的曲线方程分别为: y＝0.269+0.001 05x+2.736×10-7x2-1.707×10-10x3和y＝0.465+0.013x-1.1×10-5x2+3.96×10-9x3;土壤中总的Pb毒性临界值为209.3 mg·kg-1,叶面Pb的毒性临界值为2.6 mg·L-1;在土壤和叶面Pb污染条件下,小麦籽粒中的Pb含量与叶片Pb含量间呈极显著的正相关(P<0.01),回归方程分别为:y=0.120 1x+0.076和y=0.001 6x+ 0.601 1,据此,在土壤和大气Pb污染条件下,可通过测定小麦叶片的Pb含量预测小麦籽粒中的Pb含量.     

硒镉处理对萝卜硒镉吸收的影响及其交互作用

采用盆栽试验的方法,研究不同含量的硒、镉单一和复合作用对萝卜生长及其对硒、镉吸收的影响。结果表明:适量的硒(2.5~5.0 mg·kg-1)可以促进萝卜的生长,表现为萝卜发芽率提高43%、叶片SPAD值提高22%、生物量增加50%;镉单一污染时,镉显著抑制萝卜的生长(P0.05);土壤中硒的浓度低于1.5 mg·kg-1时对镉含量5.0 mg·kg-1具有拮抗作用,同时可以促进萝卜的生长;萝卜中硒的浓度随着土壤中硒的添加量的增加而增加,对硒的富集效果明显,且地下部分对硒的吸收能力大于地上部分;土壤中硒浓度5.0 mg·kg-1时,5.0 mg·kg-1镉的存在不影响萝卜对硒的吸收;当土壤中硒的浓度为5.0~10.0 mg·kg-1时,镉的存在虽然影响萝卜对硒的吸收,但萝卜中硒的含量仍处于稳定积累状态;而当土壤中硒浓度≥10.0 mg·kg-1时,镉的存在会抑制萝卜对硒的吸收,且这种作用表现为地上部分强于地下部分;硒能显著降低萝卜对镉的吸收,且这种作用表现为地下部分强于地上部分。因此,在轻度镉污染的土壤中种植富硒萝卜,既能生产营养安全的富硒食品,又可实现污染农田的再利用。     

施硒对两种类型玉米硒元素分配及产量、品质的影响

通过盆栽试验,以普通玉米品种郑单958(ZD958)和糯玉米品种京紫糯218(JN218)为试验材料,研究了不同硒水平(0、10、25、50 mg·kg-1)下,玉米植株各器官对硒的分配和转运差异以及硒对玉米产量和籽粒品质的影响.结果表明： 低含量(≤10 mg·kg-1)硒促进了玉米生长,植株生物量和籽粒产量均显著增加;高含量(≥25 mg·kg-1)硒抑制了玉米生长,植株干物质积累量减少,籽粒产量和品质下降.施硒显著提高了玉米植株各器官的硒含量,硒在各器官的分配为根系>叶片>茎秆>叶鞘,两种类型玉米各器官硒含量均与土壤硒含量呈显著正相关.JN218在自然低硒土壤环境中具有较强的硒富集能力,而ZD958在10 mg·kg-1 硒水平下硒积累量高于JN218.如果以籽粒和地上部营养器官的硒积累量为评价标准,自然低硒(025 mg·kg-1)或高硒(25 mg·kg-1)土壤适宜种植JN218,而富硒(10 mg·kg-1)或硒污染(50 mg·kg-1)土壤适宜种植ZD958.     

亚硒酸钠和硒酸钠对小白菜生长生理特性的影响

以小白菜品种'秦白2号'为材料,采用盆栽试验研究了不同浓度亚硒酸钠[Se(IV)]和硒酸钠[Se(VI)]胁迫对小白菜生长生理特性的影响及其生理机制,为土壤硒污染修复及其合理开发利用提供理论依据.结果表明,Se(IV)≤10.0 mg·kg-1时,小白菜的叶长、叶宽显著下降,而生物量没有受到显著影响;Se(VI)≤1.0 mg·kg-1时,叶长、叶宽、生物量没有显著变化;更高浓度处理时,叶长、叶宽、生物量均随外源Se(IV)和Se(VI)处理浓度的增大而急速下降.Se(IV)≤40.0 mg·kg-1和Se(VI)≤20.0 mg·kg-1处理均对小白菜叶片叶绿素含量无显著影响,但更高浓度外源Se(IV)和Se(VI)却显著抑制了叶绿素合成.低浓度外源Se(IV)和Se(VI)均使小白菜叶片谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性上升,膜质过氧化物(MDA)含量下降,对超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性及脯氨酸含量无显著影响;高浓度硒使MDA含量、脯氨酸含量及SOD活性上升,而使GSH-Px活性和CAT活性下降;外源Se(IV)和Se(VI)均使过氧化物酶(POD)活性降低.研究发现,低浓度外源Se(IV)和Se(VI)均提高了小白菜的抗氧化作用,从而促进小白菜叶片叶绿素的合成和生长,高浓度时则相反;低浓度硒的抗氧化作用和高浓度硒的过氧化作用均以Se(VI)大于Se(IV).说明硒酸钠的有效性和毒害作用均大于亚硒酸钠.     

水稻对天然富硒土壤硒的吸收及转运

以杂交晚稻“皖稻205”为试验材料,采用盆栽试验方法,研究了不同硒含量（0.5、1.0、1.5 mg·kg^-1）土壤对水稻产量、硒的吸收、转运和分配的影响.结果表明： 土壤硒含量≤1.5 mg·kg^-1对水稻产量无明显影响;水稻根系、茎叶和籽粒中的硒含量均随着土壤硒含量增加而增加,并呈现根系＞茎叶＞籽粒的特点,籽粒各组成部分的硒含量呈现米糠＞精米＞稻壳的特点;水稻根系能从富硒土壤中富集硒,根系硒的吸收系数达1.86,而硒向籽粒的转运和积累则相对恒定,转运系数为0.53～0.59;土壤硒含量为0.5～1.0 mg·kg^-1所产的富硒大米（0.15～0.20 mg Se·kg^-1）,可满足人体60～80 μg·d^-1硒的需要量,而土壤硒含量≥1.5 mg·kg^-1所产大米硒含量达到0.319 mg·kg^-1,超出粮食硒含量安全标准.综合产量和籽粒硒含量的表现,在富硒土壤（0.5～1.0 mg·kg^-1）上直接生产富硒大米,而不需要添加外源硒,既降低了生产成本,又避免了可能造成的水土污染.     

植物硒吸收转化机制及生理作用研究进展

硒是大多微生物、动物及人类的必要微量元素,但其在植物生长发育中的生理作用至今存在争议.较低浓度硒具有促进植物生长、提高植物耐受能力的功能,而大部分植物在高浓度下表现出中毒现象.随着人类对摄入硒及环境硒污染问题的认识加深,作物硒生物强化与硒污染植物修复问题引起重视,推动了对硒在植物中的吸收积累及代谢调控的研究.近年来对植物硒吸收及转化的研究表明,不同硒水平下植物对硒吸收积累及生理响应存在差异,土壤环境因素对植物硒吸收及转化具有重要影响,对高聚硒植物硒代谢研究逐渐揭示出硒在植物体内的转化过程和调控机理等.本文总结了目前硒生物强化与植物修复方面的研究进展,对环境中硒分布特点、植物硒吸收及其影响因素、植物体内硒转化及其过程调控关键酶,以及硒在植物中的生理作用等进行了综述,并对植物硒生理及分子机制未来研究方向进行展望.     

用蚯蚓溶酶体作为检测土壤污染的生物标志物

蚯蚓体腔细胞内的溶酶体能积累中性红染料.当受到环境胁迫时,溶酶体膜容易破裂,染料就逐步泄露到细胞质中,使细胞染成红色.中性红的保持时间(neutral red retention time,NRRT)可反映溶酶体受损情况.用不同浓度乙草胺和不同浓度Se处理赤子爱胜蚓(Eisenia fetida),观察体腔细胞溶酶体中性红染色的保持时间.结果表明,随乙草胺和Se处理浓度的增高和处理时间的延长,NRRT缩短;NRRT与土壤中乙草胺残留的浓度呈明显的负相关,与蚯蚓体内富集的Se也有明显的负相关.可见,蚯蚓溶酶体中性红染色保持时间是测定土壤污染物的生物标志物,在环境风险评价和土壤监测中具有稳定性和准确性,可作为早期预警生物标志物.     

苹果对硒的吸收及其积聚特征研究

对秦冠苹果采用不同浓度的硒溶液进行了花期喷施、对干注射和土壤施加３种处理,研究了苹果树对硒的吸收,找到了生产富硒苹果的有效方法。研究表明,硒并不是苹果必需的微显元素;首次提出了苹果树属非积聚硒植物的新概念;同时也对食用富硒苹果的有效性与安全性进行了分析     

中国硒资源利用中若干关键科学问题的探讨

中国是典型缺硒大国,一条马鞍形土壤缺硒带呈东北-西南走向分布,占主要农耕区土壤面积的33.34%,但同时也存在点状分布的富硒-高硒地区,占主要农耕区土壤面积的8.69%,成为湖北恩施、陕西安康、安徽石台、广西巴马、江西宜春等地方农业转型升级的新抓手,得到大力开发利用。伴随着硒资源的开发利用,一些科学问题被广泛提出,如：硒摄入有何健康效果？天然富硒区人群是否有实证研究数据？硒-镉共生导致天然富硒农产品富硒的同时是否存在镉含量超标问题？硒资源中的硒形态组成有何重要意义？硒超积累植物-壶瓶碎米荠的超积累硒的机制是什么？这些关键科学问题亟待解答。基于对天然硒资源近10年的研究成果,对以上科学问题进行了一些有益探讨,以期为未来高效安全科学地利用硒资源提供一些研究思路。     

Study on the Relationship between Soil Selenium and Plant Selenium Uptake

Various extraction methods have been used to determine selenium (Se) concentrations in soils and plants in the second seleniferous regions of China. Our results show tea Se contents in the study area range from 1.009 to 2.6 mg/kg, which reveal that the tea areas in Ziyang County are in seleniferous regions. The four extraction methods evaluated in this study provide different information concerning soil and plant Se levels. The quality control/quality assurance program for this project indicated there is excellent agreement between total soil Se and extractable Se. For example, phosphate extractable Se results from the field investigation and greenhouse study were found to be highly correlated (R ² > 0.91) by linear regression analyses. Results from rye seedling experiments further show phosphate extractable Se has significant correlations with plant Se uptake and that a 0.1 M solution of KH₂PO₄ can be used as the extractant of soil available Se. In the acid soil, the Brassica campestris yield could be significantly reduced when the content of Se⁶⁺–Se ≥ 0.5 mg/kg, and the influence on the yield was not as obvious when the content of Se⁶⁺–Se reached up to 2.0 mg/kg. The uptake by Brassica campestris of Se⁶⁺–Se is higher than that of Se⁴⁺–Se. The main factors influencing the biological availability of soil Se, in order of their importance are CaCO₃, the presence of silt grains, organic matter and the presence of clay grains. pH could affect KH₂PO₄ extractable Se through CaCO₃.     

Selenium uptake,speciation and stressed response of Nicotiana tabacum L.

The research on the function and mechanism of selenium (Se) is of great significance for the development of Se-enriched agricultural products. In this paper, uptake, speciation distribution, the effects on the flue-cured tobacco growth and antioxidant system of Se at different levels (0–22.2 mg Se kg⁻¹) were studied through a pot experiment, aiming to clarify flue-cured tobacco's response to Se stress and the relationship between Se speciation and antioxidant system. The results showed that the leaf area and number, the biomass and the chlorophyll content reached the maximum at 4.4 mg kg⁻¹ of Se treatment. Selenium at low levels (≤4.4 mg kg⁻¹) stimulated the growth of flue-cured tobacco by elevating the capability of antioxidant stress and reducing the malondialdehyde (MDA) content to 0.6–0.8 times of that of the control. However, high Se levels (≥11.1 mg kg⁻¹) depressed the capability of antioxidant stress and raised the MDA content to 1.5-fold of that of the control, and meanwhile the biomass of the aboveground parts and underground parts declined notably. The Se content in different parts of flue-cured tobacco significantly increased with the growth of Se levels. The range of Se content in roots, leaves and stems at 2.2–22.2 mg kg⁻¹ of Se treatment were 16.7–58.6 mg kg⁻¹, 2.6–37.3 mg kg⁻¹ and 2.2–10.3 mg kg⁻¹, respectively. According to the detection of different Se speciation, only selenocysteine (SeCys) was detectable in leaves at 2.2 mg kg⁻¹ Se treatment; SeCys, selenite [Se(IV)]and selenate [Se(VI)] were detected in flue-cured tobacco leaves at Se treatment (≥4.4 mg kg⁻¹), which accounted for 4.6–10%, 9–18.7% and 71–86% respectively; SeCys, selenomethionine (SeMet) and Se(IV) were detected in roots, and organic selenium(66–84%) was the main Se species at Se ≤ 11.1 mg kg⁻¹ treatment; four Se species [SeCys, SeMet, Se(IV) and Se(VI)] were detected in flue-cured tobacco roots, and the main Se species was inorganic Se (60%) at 22.2 mg kg⁻¹ Se treatment. That was to say, the percentage of organic Se species (SeCys and SeMet in flue-cured tobacco leaves and root) declined, whereas the ratio of inorganic Se species [Se(IV) and Se(VI)] increased with the growth of Se levels. The correlation analysis showed that the superoxide dismutase (SOD) activity as well as the glutathione (GSH) and MDA contents were positively correlated with the Se(IV) and Se(VI) contents at P < 0.01 and excessive inorganic Se might destruct the reactive oxygen species (ROS) balance and enhance the MDA content, thus causing damage to the plant growth. In a word, the present study suggested that the ratio of inorganic Se [Se(IV) and Se(VI)] was closely related with the growth and the antioxidant capacity of flue-cured tobacco and the excessive application of Se led to the higher proportion of inorganic Se and poorer antioxidant capacity, which ultimately inhibited the growth of flue-cured tobacco.     

Effects of different water management on absorption and accumulation of selenium in rice

Rice is the staple food for more than half of the world's population, but selenium (Se) is low in many rice growing countries. Water management model affects rice soil pH and Eh, and then affects the bioavailability of Se in soil. A pot experiment was conducted to investigate the effects of water management on soil Se species, dynamics and selenium uptake by rice plants. Sodium selenite was added to the soil so that the soil selenium content reached 0.5 mg kg^?1 to study the effects of 3 different water management modes on soil selenium uptake by rice plants. These three modes are flood irrigation (F), aerobic irrigation (A) and alternate flood and aerobic irrigation (AFA). The results showed that flooded irrigation treatment increased the soil soluble selenium concentration, and the selenium in soil solution mainly existed in the form of selenite and selenomethionine selenium oxide. The content of selenium in grain was 2.44 and 1.84 times that of flooded irrigation treatment under A and AFA respectively. The content of selenium in straw was 1.32 and 1.58 times that of flooded treatment under A and AFA respectively. After rice grain enzyme hydrolysis, HPLC-ICP-MS analysis showed that Selenomethionine was the main selenium speciation in rice grains. This study showed that aerobic flooded treatment is one of the most effective ways to increase selenium content in rice field.     

Se和V_E与克山病

以克山病病区粮配成基础饲料,另在基础饲料中分别补充Ｓｅ或ＶＥ,或Ｓｅ＋ＶＥ喂养大鼠,在细胞及亚细胞水平上以Ｃａ代谢为主研究并比较了Ｓｅ和ＶＥ在克山病病因中的作用。测量了心肌细胞和心肌线粒体的Ｃａ代谢及有关指标、心肌线粒体能量转换功能及心肌组织自由基含量。结果表明,在低Ｓｅ病区粮中补充Ｓｅ或ＶＥ均能在一定程度上预防病区粮中致病因素对心肌细胞及线粒体的损伤;并且补充Ｓｅ或ＶＥ均能使心肌组织中自由基含量减少。提示Ｓｅ和ＶＥ是通过清除体内过量自由基预防细胞和线粒体的损伤的。但值得注意的是,实验中所用病区粮ＶＥ含量不低于甚至高于非病区对照粮,在低Ｓｅ情况下,所补ＶＥ的量需要相当大（如本实验中补充２００μｇ／ｇ）才能较明显地预防心肌细胞和心肌线粒体的损伤。通过对这些结果的分析,进一步肯定低Ｓｅ是克山病形成的重要因素之一。