【摘 要】
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我国是缺硒大国,有近一半的国土面积缺硒,近2/3的人口硒摄入量不足,严重影响人体健康。为改善我国缺硒现状,植物硒生物强化措施被广泛采纳应用,尤以外源土施或叶面喷施无机硒肥的研究最为普遍。植物既可以吸收外源硒酸盐或亚硒酸盐,也可吸收有机硒如硒代蛋氨酸(Se Met)、硒代胱/半胱氨酸(Se Cys2/Se Cys)、硒甲基硒代半胱氨酸(Se Me Cys)等。有机硒广泛存在于土壤环境中,其主要来源包
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“冬小麦籽粒内多环芳烃积累及调控机理”(编号:41571456); 陕西省自然科学基金重点项目“AM 真菌对缺锌土壤冬小麦籽粒锌积累及其生物有效性的影响及机制”(编号:2019JZ-25);
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我国是缺硒大国,有近一半的国土面积缺硒,近2/3的人口硒摄入量不足,严重影响人体健康。为改善我国缺硒现状,植物硒生物强化措施被广泛采纳应用,尤以外源土施或叶面喷施无机硒肥的研究最为普遍。植物既可以吸收外源硒酸盐或亚硒酸盐,也可吸收有机硒如硒代蛋氨酸(Se Met)、硒代胱/半胱氨酸(Se Cys2/Se Cys)、硒甲基硒代半胱氨酸(Se Me Cys)等。有机硒广泛存在于土壤环境中,其主要来源包括富硒植物残体的矿化腐解、微生物代谢同化、根系分泌物等。然而,植物硒生物强化中往往忽略了有机硒作为植物可直接利用或潜在可利用硒的作用。近年来,有机硒作为环境友好型硒肥,已逐渐成为植物富硒开发及研究的热点,但目前对其在植物硒生物强化效果的研究不充分。本文首先通过水培试验探究冬小麦根系对外源Se Met或Se Cys2的可能吸收方式及转运途径,再通过盆栽试验探究土施Se Met和Se Cys2对不同生育期冬小麦硒吸收、积累的影响及其在根际土壤中的形态转化特征,以期更加深入的了解冬小麦对有机硒的吸收并探索其潜在利用价值,同时为植物硒生物强化研究提供理论支撑。本论文主要研究结果如下:(1)冬小麦根系对外源Se Met和Se Cys2的吸收存在差异。水培条件下,冬小麦根系对Se Met的吸收速率显著(p<0.05)高于Se Cys2。冬小麦根系对Se Met的吸收为水通道蛋白介导的主动吸收过程,而对Se Cys2的吸收为被动吸收;(2)外源土施Se Met和Se Cys2有利于冬小麦产量增加并显著(p<0.05)提高籽粒硒含量。添加Se Met或Se Cys2处理的冬小麦籽粒硒浓度分别为0.90-3.03或0.83-3.87mg kg-1,其中0.75 mg kg-1Se Cys2处理下冬小麦籽粒硒浓度显著(p<0.05)高于Se Met处理。与不施硒相比,外源Se Met和Se Cys2处理下冬小麦籽粒硒浓度可分别增加5.5-20.7倍和4.9-26.7倍。(3)冬小麦生育后期,各营养器官中的硒通过再分配及花后根系硒吸收共同促进冬小麦籽粒硒积累。不施硒和Se Cys2处理下,有大于73.5%的籽粒硒来源于各营养器官中硒的再分配;而Se Met处理下冬小麦籽粒硒有65.6%以上来源于花后根系硒吸收。冬小麦叶片为营养器官再分配的主要硒源,可向籽粒贡献49.5%以上的硒。(4)不论施硒量多少,冬小麦对Se Cys2的吸收速率遵循慢-快-慢的趋势。外源Se Cys2处理下,拔节-扬花期为冬小麦对硒吸收的关键时期;0.25 mg kg-1Se Met处理的小麦对硒吸收也遵循慢-快-慢的趋势,但后期硒吸收速率降低得较Se Cys2处理更为缓慢;0.75 mg kg-1Se Met处理浓度下,冬小麦对硒的吸收速率随时间持续增加;。(5)外源Se Met和Se Cys2在冬小麦根际土壤中的形态转化存在差异。整个生育期内,经Se Cys2处理的土壤较Se Met处理含有更多的SOL-Se、EXC-Se及FMO-Se,而Se Met处理土壤中的OM-Se和RES-Se含量显著(p<0.05)高于Se Cys2处理。综上所述,冬小麦对外源Se Met和Se Cys2的吸收方式、吸收能力、在籽粒中的硒积累及其在根际土壤中的形态转化存在差异。两种有机硒土施均可显著提高冬小麦籽粒硒含量,但以土施Se Cys2对冬小麦籽粒富硒效果更为有效。
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