自然界的土壤中存在着大量的元素，而仅有九种元素因其具有特定功能而被认定为植物必需的微量营养元素，并在植物整个生命周期中扮演着不可替代的角色。近年来频繁的人类活动，例如砍伐、冶铁、农药喷洒以及污水灌溉造成了严重的土壤流失和环境污染。环境变化引起的元素失衡（主要表现在缺乏和毒性两方面）成为当前突出的农业问题，严重威胁作物生产以及人类健康。硒（Se）是人类和动物必需的微量元素，目前被广泛应用在医疗保健、农业和家禽饲养等行业。许多研究表明硒可以影响植物对元素的吸收与积累，并对减轻植物遭受胁迫具有重要作用。因此，系统探究植物体内硒与必需微量元素的互作关系，以及深入分析其潜在作用机制是十分必要的。

图1 图片摘要

近日，国硒中心程水源教授团队在国际著名环境科学期刊Science of the Total Environment（1区，IF：10.753）在线发表了题为“Interaction between selenium and essential micronutrient elements in plants: A systematic review”的综述论文。该工作系统概述了硒在调节植物微量元素吸收和积累等方面的作用，并展望了硒提高植物耐受力以应对环境胁迫方面的应用前景。

图2 Se调节植物对Fe的吸收转运

图3 Se调节植物对Zn的吸收转运

图4 Se调节植物对Cu的吸收转运

图5 Se对植物吸收金属元素的影响

图6 Se调节植物对B的吸收转运

图7 Se调节植物对Na的吸收转运

该文首先综述了植物对硒的吸收和运输过程。由于不同形态硒的吸收转运通道不同，因此在不同转运子和运输通道的催化下，一部分无机硒会转化为有机硒化合物（例如：硒代胱氨酸、硒代蛋氨酸等）留在植物体内，另一部分会转化为具有挥发性的二甲基硒化物和二甲基二硒化物排出体外。在此期间，不同形态的硒与微量元素发生作用，并影响植物对这些元素的吸收和转运。随后，该文对高等植物中八种必需微量元素（Fe、Zn、Cu、Mn、Ni、Mo、Cl、B）和某些C4植物中的必需微量元素Na与硒之间的互作关系进行了深入的归纳和总结。硒对植物吸收必需微量元素的调节作用可以概括为九个层面，具体如下：1）硒改变土壤pH值，控制金属离子的迁移率；2）硒提高土壤微生物的多样性和丰度，促进植物根系对微量元素的吸收；3）硒修复植物应对胁迫时某些受损的生理和代谢进程，从而减缓微量元素毒性并提高耐受力；4）硒在运输通道和生物配体位点上与元素产生竞争，抑制矿质元素进一步吸收转运；5）硒促进金属螯合物的形成并将其滞留在液泡中；6）硒促进铁膜的形成，并将某些金属元素隔离在根表面；7）硒改变元素的亚细胞分布，将其划分到特定的细胞器和细胞位点中；8）硒提高植物果胶和半纤维素含量，使细胞壁增厚，减少元素在细胞膜之间的转移；9）硒调控参与元素吸收转运相关基因的表达。

最后，该文对硒调节植物微量元素吸收的农业应用前景进行了展望，并提出当前实际生产中亟需解决的问题：1）硒的安全施用范围狭窄，高硒浓度会对植物造成毒害，因此需明确不同作物最佳的施硒剂量；2）植物中硒与必需微量元素之间的关系仍然存在争议，大多数研究仅关注到元素含量上的变化，却未对深层原因进行解释，因此关于硒如何调控植物微量元素吸收的分子机理还需要更多研究才能确定；3）硒对植物微量元素的解毒作用常受到土壤环境、施硒方式以及施硒时间等因素的影响，因此探索出不同物种间最佳的施硒方式对提高作物抵抗非生物胁迫的耐受力具有重要意义。

长江大学硕士研究生桂嘉营和武汉轻工大学青年教师饶申博士为本文共同第一作者，武汉轻工大学程水源教授和长江大学许锋教授为论文共同通讯作者。该研究得到了湖北省重点研发计划项目的资助。

原文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158673