硒提高植物拮抗重金属毒性的研究进展综述

林志强，陈 杰，汤 倩

（惠州市农业科学研究所，广东惠州 516023）

0 引言

硒是抗氧化系统当中的重要组成部分，能够对重金属导致的脂质过氧化反应进行改善，能够减少对于植株的毒害。同时，其余金属之间亲和力较强，能够同重金属在结合后形成硒蛋白复合物，对重金属毒性作用进行降低。为了能够使其在植物生长当中获得更好的表现，则需要能够积极做好该方面的研究工作。

1 研究意义

在人和动植物生长当中，硒是其中的关键营养元素，对于植物生长发育具有一定的刺激作用，能够对作物品质与产量进行有效的提升。在土壤当中，重金属污染是较为常见的一类情况，将在对植物造成毒害的情况下导致死亡或者减产。其中，部分重金属能够使植物发生氧化应激情况，对植物的光合作用进行抑制，影响到叶绿素产量。同时，也可能对细胞膜完整性造成破坏，对植物的微量元素吸收形成抑制，也因此使农作物在被污染后，将严重缺少营养物质。在现阶段农业种植发展过程当中，如何对重金属含量进行降低可以说一直是研究的热点内容，在相关研究当中，有学者研究出了一定的方式能够对重金属含量进行降低，同时使其在土壤当中的可利用性进行控制。如在砷污染土壤当中，通过硫酸亚铁的添加能够对其移动速率进行降低。在镉污染当中，通过含水硅酸钙的添加，能够使其在可利用性方面具有好的表现。根据相关研究发现，对于这部分重金属来说，硒具有一定的拮抗作用，能够对重金属毒害进行有效的缓解。在具体处理当中，将硒作为基肥以及进行复合物叶喷等都能够对硒含量进行有效的提升，且能够在环境发生变压时，对植物所受到的伤害进行缓解[1]。

2 硒的功能特性

在植物生长过程当中，硒是重要的有益元素，对于高等植物具有抗氧化作用，其中硒的存在能够对GSH-Px活性进行提升，使植物在抗氧化性方面具有好的表现，且能够对脂质过氧化物、活性氧进行清除，使其在抗衰老能力以及抗逆性方面具有好的表现，以此为植株的正常生长做出保证。同时，硒不仅能够对植物的抗氧化性能进行强化，也能够使植物在环境胁迫方面具有更好的抗性表现，能够对植物在低温、干旱、高辐射等恶劣环境状况当中形成的自有基进行消除。在高光照影响下，硒能够对加速植物老化的氧化胁迫起到中和作用，以此保证生菜叶片在较长时间当中始终保持绿色[2]。

同时，适量的硒也能够对植物新陈代谢起到积极的促进作用，在对植物生长发育进行刺激的情况下调控、促进合成植物的叶绿素，使植物的光合作用能够得到强化，更好的积累糖类与淀粉，使作物在品质与产量方面具有好的表现。此外，硒不仅能够对植物在非生物、生物方面受到的压力进行减轻，且含硒化合物也能够对作物当中存在重金属的含量进行减少，以此保证作物当中在重金属浓度方面能够满足标准要求，且能够对作物食用部分的硒浓度进行增加，以此保证能够对人的硒摄入需求进行满足[3]。

3 硒的拮抗作用

在植物生长的过程当中，土壤当中重金属会经过根系被吸收，并转运到植物的果实与茎叶当中，且有可能在人食用后进入到人体当中。如何对植物对于重金属的吸收进行降低，可以说是研究当中的热点内容。目前，在硒拮抗方面的研究有以下几方面。

3.1 铅的拮抗

有研究人员在油菜实验当中了解到，通过对根部施加15 mg/L压吸塑安安之后，能够对油菜在铅毒害作用的抵抗方面进行有效的增强，且能够对油菜叶片当中重金属铅含量进行有效的降低。对油菜在进行铅干预之后，对500 mg/L进行施加，可以发现在实验组油菜当中，铅含量得到了有效的降低，达到了66%。同时，油菜当中的谷胱甘肽过氧化物酶含量发现得到了有效的提升，也成为了硒在拮抗重金属毒害方面作用体现的关键性原因。根据进一步研究了解到，在增施硒的情况下，油菜根部铅含量得到了显著的降低。该情况的存在，即表明在植物根部位置，硒已经与重金属在反应后形成复合物，以此能够对重金属向植物运输的毒害、积累过程起到了较好的阻挡作用[4]。

也有研究人员对蚕豆属进行研究，在研究过程当中了解到，在使用1.5μM硒后，能够对植株根部超氧阴离子形成进行减小，且能够对GPOX、TSH酶含量与活性进行提升，以此对铅离子的毒害作用进行缓解。但当硒浓度较高时，则会对MDA含量进行增加，对脂质对细胞膜的损害以及过氧化反应起到增强的效果。Pb方面，会在蚕豆组织当中不断积累，在对根系生长起到减缓作用的情况下使根部坏死，且Pb也将导致生物参数发生变化，能够对T-SH以及MDA的含量进行增加，对GSH-Px活性进行强化，但是将降低GPOX活性。而当硒浓度较低时，则会对根部顶端位置的超氧阴离子进行降低，强化T-SH以及MDA的活性，以此实现Pb毒性的缓解。在研究ROS产生量、抗氧化系统变化以及生长发育研究后可以了解到，硒在铅离子拮抗作用同其浓度具有密切的关联。当硒浓度较低时，能够对细胞生存力进行强化，而当其浓度较高时，则将成为助氧化剂，能在与铅协同的情况下伤害植株根部[5]。

3.2 砷的拮抗

有人员对砷于硒的相互作用进行研究，了解到硒之所以能够对砷的水稻毒性进行拮抗，并非是通过水稻根系砷吸收、转运的控制实现的，而是两者在水稻当中形成了一定的交互作用。其原因，可能是两者通过自身化学亲和力的发挥，形成了具有低毒、稳定特征的硒砷复合物。同时，硒自身抗氧化性能的存在，则能够对砷在植物当中抗氧化酶抑制作用进行减轻，也能够实现植物当中砷毒性的降低。

有研究人员研究费富集植物吊兰，对其同时补充As以及Se，发现了两者具有拮抗作用，同时对两者在植物当中的生理代谢过程进行研究，发现根部能够直接对Se吸收。但如果以单独的方式补充Se，则会在根部位置氧化，形成一定量的Se。如果为根系供应Se，其根部则具有较多大分子含量的锡化合物，在硒迁移率得到增加的情况下，将会向叶片实现Se的补充。在补充As时，其能够被As吸收，在根部位置实现对As的氧化。

当然，并非在所有的研究当中都体现出硒对于砷的拮抗作用，有研究人员在实验当中，发现硒对于砷的毒性也具有强化的作用，其在实验过程中，发现了Se-S键的形成，即Se会与游离硫氢基进行结合，将会对植物细胞当中亚硝酸盐的解毒作用进行减弱。在该情况下，毒性的强化则可能是As与Se对位植物游离硫氢基作为结合对象竞争所导致的。

3.3 镉的拮抗

有研究人员对草莓叶片进行喷硒实验，了解到硒能够对MDA起到清除的作用，能够对细胞膜完整性进行保护，对重金属离子含量进行降低，能够对草莓果实、叶片对铅与镉的吸收进行抑制。也有研究人员对生菜叶片进行喷锌以及喷硒处理，发现两种方式能够有效的降低镉的吸收量。在植物体内，Se是GSH-Px的活性中心，能够在对GSH-Px诱导的情况下对酶保护系统产生影响。此外，也有研究人员在研究当中发现，硒在应用当中能够对酶活性起到较好的改善作用，对叶片当中的叶绿素含量进行提升，对叶片干物质积累进行增加，能够对镉影响下水稻生长受到的抑制性作用进行减轻，且能够对Cd诱导超氧自由基对于水稻产生的损伤起到缓解作用[6]。

有研究人员根据研究发现了Se的趋势：平衡Cd将会对营养素进行诱导使其发生变化，也能够对小麦幼苗以及油菜的脂质过氧化作用进行降低。相关实验结论也体现在了马铃薯、黑麦草以及生菜等职务当中。在干旱胁迫条件影响下，有研究人员发现通过对叶面进行Se的喷施，能够对油菜籽产量进行有效的提升。此外，也有研究发现，外源性硒的存在能够对水稻茎叶当中Cd积累量进行有效的减少，实现Cd毒性的缓解。其原因，即Se能够对活性氧积累进行减少，在对营养素起到平衡作用的情况下，能够实现水稻当中部分元素活性的提升。

4 结语

在上文中，我们对硒提高植物拮抗重金属毒性的研究进展进行了一定的分析。可以了解到，硒确实在植物的重金属毒害抵抗方面具有积极的作用。在未来工作中，需要进一步强化该方面的研究，保证硒能够在植物生长保护方面更好的发挥作用。