红色纳米硒在水稻和柑橘上的应用研究

董雍　李红强　蒋光月

摘 要：通过田间试验研究了品黑一号水稻和砂糖桔对同一硒含量水平下2种营养液中硒的富集能力以及硒元素对2种作物产量的影响。结果表明，2种营养液都能生产出符合标准的富硒农产品，红色纳米硒营养液比亚硒酸钠溶液使用时更安全、更有效，其促进水稻吸收硒的效率是亚硒酸钠的2倍，所形成的水稻和柑桔产量也比施用亚硒酸钠溶液高。

关键词：红色纳米硒；水稻；柑橘；富集

中图分类号 S511；S66 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）07-61-03

Abstract：Using nano-selenium plant nutrients and sodium selenite as test material，the authors studied the effect of black rice variety Pinhei 1 and citrus shatangjus selenium enrichment capability through field trials，and the effects of selenium on yields for both crops were discussed. The results showed that the two nutrition solution both can produce compliant selenium-rich agricultural product.Red nano-Se nutrient solution is more secure and effective than sodium selenite in applying，the former promote efficient absorption of selenium in rice is twice the latter.The Production also has the same conclusion.

Key words：Red Nano-Se；Rice；Citrus；Enrichment

硒是人体必需的微量元素[1]，作为营养元素的硒在人体内能清除过剩的活性氧自由基，参与25种含硒蛋白合成，如谷胱甘肽过氧化物酶[2]等。许多疾病的发生均与缺硒有关[3-6]，人们一直在探求安全、经济的补充硒营养的方法，最普通的做法就是通过富硒农产品来补充[7]，富硒农产品中的生物硒是人体利用硒的重要来源。农业应用中多以亚硒酸钠作为农产品中外加源硒的硒源，但因亚硒酸钠使用的安全性等问题，科技工作者们寻找到了另一种有活性的、低毒的单质硒——红色纳米硒。红色纳米元素硒是由我国科学家率先研制的以蛋白质为分散剂的硒纳米粒子，粒径小于60nm，是纳米级的单质硒[8]。纳米硒能够提高机体抗氧化能力、增强免疫力、抑制肿瘤、改善畜禽肉品质，具有比亚硒酸钠低的毒性及高的生物利用率等特点。因纳米体系的庞大表面积，使键态严重失配，出现许多活性中心，表面出现非化学平衡，可以导致硒的性质特异性变化。与其他形式的硒相比，纳米硒具有较高的生物活性[9]、安全性、抗氧化性和较高的吸收率等特点。纳米硒吸收利用率高，排入环境中硒的量较低，可减轻环境污染，无论在动物或植物上的应用都具有良好的前景。目前，红色纳米硒在动物科学领域中的应用较多，而在水稻和水果上的应用较少，为此，本试验试图在这方面进行了一些探索，以期为红色纳米硒在农业上的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 研究对象 水稻品种选用富硒能力较强的黑糯品黑一号，由安徽省农业科学院水稻研究所种质资源室提供；柑橘品种为砂糖桔，为广西融安县长虹砂糖桔种植基地主栽品种，树龄为盛果期2a。

1.1.2 试剂 对照为亚硒酸钠水溶液，浓度为理论含Se量1.828g/100mL。红色纳米硒为安徽省农业科学院土壤肥料研究所研发产品，笔者利用研究所提供的亚硒酸钠水溶液和菌种以及基料，在实验室中，把菌种和液体基料混合搅拌均匀后好氧保存1d，加入无机态亚硒酸钠溶液，每次加入的亚硒酸钠总量2.0g/100mL混合液，共加入2次，间隔7d。期间开口搅拌或摇晃，作用14d后，红色溶液增稠、稳定即形成试验用红色纳米硒营养液产品。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 水稻在试验区内选择面积为1 334m2的田块，中间筑一土埂隔离，分为对照和处理2组，每组面积为667m2，以实测面积为准。对照为亚硒酸钠水溶液施用区，处理为红色纳米硒营养液施用区，两者总Se含量一致，于水稻齐穗期一次性喷施，每667m2总硒量以理论值1.828g计算。水稻试验地点为安徽过湾农业科技有限公司舒城基地、合肥巾帼有机农业生态园长丰基地和无为县玉泰现代农业发展公司开城基地，共3块试验基地。柑橘的设计与水稻类似，施用时间为第二次生理落果期后，试验基地为广西融安县长虹砂糖桔种植基地。因是大田试验，数据有代表性，所以每试验基地没有设重复。

1.2.2 样品收集与检测 水稻产量数据为田间实测，机收后称重，计毛重，统一去杂和水分后计算产量。水稻样品带回实验室，烘干粉碎过100目筛，供硒的分析测定。砂田桔总产量为估产，基地区域范围内总产量除以果园面积。柑桔去皮后用不锈钢机器匀浆，冷冻保存。以上样品送安徽省出入境检验检疫局检测中心检测，检测方法依据《GB 5009.93-2010 食品安全国家标准 食品中硒的测定》执行，原子荧光光谱法测定。

1.2.3 数据处理 测定结果用Excel软件进行数理统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同试验基地2种作物的总硒含量 依据国家标准《GB/T 22499-2008富硒稻谷》中规定大米中硒含量应在0.04～0.30mg/kg，以及《DB D36/T 566-2009 江西省地方标准 富硒食品硒含量分类标准》中规定水果中硒含量应在0.01～0.05mg/kg，可以判定所有试验中产品均达富硒标准值（表1）。不论是用亚硒酸钠溶液还是红色纳米硒营养液，在特定的浓度下，在水稻和柑桔一定的生长期内对作物叶片喷施，即可以通过作物自身的代谢和转化作用，进入植物体内蓄积生物硒，形成富硒产品。

2.2 红色纳米硒营养液对水稻和柑桔的富硒能力的比较 表1中所有处理组总硒含量均高于同基地对照组总硒含量。过湾基地中总硒含量处理/对照组为1.8，巾帼基地中总硒含量处理/对照组为2.0，玉泰基地中总硒含量处理/对照组为2.3。品黑一号总硒含量3个基地平均表现处理/对照为2.0，说明同一品种水稻对同一硒水平的溶液吸收利用率不同，对红色纳米硒的吸收利用率是亚硒酸钠溶液的2倍。长虹基地中总硒含量处理/对照组为1.3，也说明试验砂糖桔果树对红色纳米硒营养液的吸收利用和转化效率更高，比亚硒酸钠溶液更容易被果树叶片吸收和转运。

2.3 不同处理对2种作物产量的影响 试验中没有测定对照和处理以外的同区域水稻和砂糖桔，不能得知水稻和柑桔施用和不施用硒对产量的影响，但从表1水稻的表现和品黑一号品种的一般产量[10]（391.1kg/667m2）来估算，产量均有一定幅度的增加。施用亚硒酸钠溶液3个基地分别增产9.0%、1.9%和8.3%，施用红色纳米硒营养液3个基地分别增产12.1%、2.9%和8.8%，且红色纳米硒营养液处理组的增产幅度比亚硒酸钠溶液处理组增产幅度都高。产量数据的比较说明，硒元素对品黑一号黑糯增产有一定的作用，生物态红色纳米硒比无机态亚硒酸钠作用更明显。

3 结论与讨论

由本次试验可知：品黑一号黑糯对硒元素有富集能力且能形成与相关标准要求的富硒食品；硒元素对品黑一号有增产作用，而且不同形态的硒增产的幅度不同，通过微生物转化的低毒性的红色纳米硒比无机态的亚硒酸钠增产作用更明显。虽然本试验显示砂糖桔也有与品黑一号一致的结论，但由于没有多区域重复验证，柑桔对硒的吸收利用及硒对柑桔产量的影响还有待进一步研究。

2种营养液都含有相同浓度的硒，只是硒的形态不一样。亚硒酸钠溶液中的硒为无机态硒，红色纳米硒营养液中为纳米硒，是经过微生物转化过的无毒性的处于胶体状态的红色元素硒[11]。硒在水稻和柑桔中的累积和对产量的促进作用，容易推想硒元素对植物的营养作用。然而，硒是否是植物必需营养元素，学术界争议比较多。一种观点在一般的教科书比较常见。公认的高等植物所必需的营养元素有17种：碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、钼、氯、镍，其中镍是1986年才被确认的。这当中并没有硒元素，硒不是植物必需的元素[12]。自1817年瑞典化学家Berzelius发现元素硒以来，硒一直被认为是有害元素，直至1957年Schwarz和Foctz在对“Factor 3”的研究中发现了硒的营养作用。德国科学家Schwarz等经过几十年的研究证明：人体的40多种疾病与缺硒有关，如癌症、贫血、脑血管疾病、肝炎、白内障、糖尿病等[13，6]。1973年世界卫生组织（WHO）确认：硒是人体必需的微量元素。另一方面，许多学者认为，硒参与植物新陈代谢，其同样也是高等植物生长必需的营养元素，并对植物有抗氧化、拮抗重金属、抵御逆境，增强植物抗性、参与植物的新陈代谢的作用，而且在一定的浓度范围内（一般低于 0.1×10-6（单位））促进植物的生长发育[14]。植物通过根系和叶片从土壤和空气中吸收硒，同时也通过叶片向空气中排放硒，这一吸收排放过程构成了植物体的代谢机制（向靓，2003）。硒对植物的氮代谢、硫代谢和氨基酸代谢都能产生影响，在某些植物体内硒可部分地取代琉基（-SH）中的硫，以3种硒代含硫氨基酸的形式参与蛋白质的合成（尚庆茂等，1998；彭耀湘等，2007；陈铭等，1996）。陈铭等学者旗帜鲜明的结论是：硒是高等植物生长所必需的营养元素[6]。他们列举了以下几方面的理由：（1）根系对硒的吸收具有选择性，吸收和运输时需要能量；（2）植物不但吸收而且可以同化硒，植物体内存在十余种含硒的有机化合物；（3）随着生育期进程，硒在作物体内可以随光合产物产起运转和再分配；（4）硒在植物体内具有多种生理功能，其中最主要表现在作为GSH-Px的组成成分参予生物抗氧化作用和作为t-RNA的组成成分参予蛋白质的合成；（5）硒对植物的效应符合Bertrand生物剂量规律；（6）硒参予维持植物体内的养分和离子平衡；（7）硒增强植物抵抗重金属污染、抵抗病虫害侵袭和逆境胁迫的能力。

通过水稻和水果来补充硒，是缺硒人群比较安全和经济、易行的办法。中国是一个贫硒的国家，富硒农产品多是通过转化而来。人工转化富硒产品的方法可分为植物转化法、动物转化法和微生物富集法。试验中的水稻和柑桔对硒的富集能力强，是一种比较理想的植物转化的补硒产品，相信未来红色纳米硒在植物上的应用与研究会越来越多。

参考文献

[1]徐光碧.硒的化学、生物化学及其在生命科学中的应用[M].武汉：华中理工大学出版社，1994：104-109.

[2]Zhang J S，Gao X Y，Zhang L D，et al.Biological effects of a nano red elemental selenium[J].Bio Factors，2001，15：27-38.

[3]罗瑞鸿，白厚义.硒·农业·人[J].广东微量元素科学，2002，9（7）：14-19.

[4]苏晓云.中国硒资源及其开发利用[M].北京：中国气象出版社，1998.

[5]Combs G.F.The Role of Selenium in Nutrition[J].Academic，PressInc，1986：15-40.

[6]陈铭，刘更另.高等植物的硒营养及食物链中的作用 （二）[J].土壤通报，1996，27（4）：185-188.

[7]Dumout E，Vanhaecke F，Comelis R.Selenium speciation from food source to metabolites：acritical review[J].Analytical and Bio-analytical Chemistry，2006，385（7）：1304-1323.

[8]Zhang JS，Wang HL，Bao YP，et al.Nano red elemental selenium has no size effect in the induction of seleno-enzymes in both cultured cells and mice[J].Life Sci，2004，75：237-244.

[9]Nuttall KL.Elemental selenium and glutathione reductase[J].Med Hypotheses，1985，16（2）：155-158.

[10]台德卫，蒋光月，姚自鸣，等.功能性水稻新品种品黑一号的选育及营养安全研究初报[J].安徽农学通报，2016，22（05）：20-21，115.

[11]Garbisu C，Gonzalez S，Yang W H，et al.Physiological mechanisms regulating the conversion of selenite to elemental seleniumby bacillus subtilis [J].Biofactors，1995，5（1）：29-37.

[12]史瑞和.植物营养原理[M].南京：江苏科学技术出版社，1989.

[13]Combs G. F. The Role of Selenium in Nutrition[J].Academic，PressInc，1986：15-40.

[14]张驰，吴永尧，彭振坤.植物硒的研究进展[J].湖北民族学院学报，2002，20（3）：58-62. （责编：张宏民）