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硒在植物中的作用

2014-04-22 09:33点击:0作者:来源:字号:

  土壤中的硒是植物的主要来源,大气中的硒也是植物硒的来源之一。根据植物对硒的吸收能力,可分硒积聚植物和硒非积聚植物两大类。硒积聚植物常被称为“硒指示植物”。包括两种:(1)原生硒积聚植物,如黄芪属(Astragalus)植物,含硒量常超过1000ug/g;(2)次生硒积聚植物,如紫苑属(Aster)植物,每克含硒量很少超过几百微克。许多杂草和大部分农作物类植物,是硒积聚植物,含硒量不超过30ug/g,其中十字花科植物对硒的积聚能力最强,其次是豆科,谷类最低。谷类中,小麦对硒的积聚最多。据研究,在土壤中增施硒肥或在植株叶面上喷洒硒剂溶液,可提高植物的含硒量。植物中的硒主要以有机硒化合物的形式存在。植物对硒的吸收是一个主动过程,但一些因素也会影响植物对硒的吸收。土壤类型不同,硒的存在形式和含量不同,植物对硒的吸收也不同。在酸性土壤中(pH值4.5~6.5),硒常以难溶解的碱式亚硒酸铁存在,不易被植物利用和吸收;在劫难在碱性土壤中(pH值7.5~8.5),硒可氧化成硒酸根离子而成水溶性的,易被植物吸收和利用。在某些气候极潮湿的地区,土壤中硒的大部分被雨水等淋滤掉了,植物含硒量因此受影响。以不同形式存在的硒,它们被植物吸收的程度是不相同的。硒酸盐的吸收比亚酸盐更容易,单质硒不易为植物所吸收。由于硒酸盐、亚硒酸盐与硫酸盐、亚硫酸盐的相似性,硫对硒的吸收有竞争作用。植物所生长的环境以及植物的种类都将影响植物对硒的吸收。据研究报道,硫饥饿能促进番茄对厅的吸收和运输;在低浓度范围(0.025mgSel-1)、硫(60mgsL-)对硒的吸收有协助作用,这有大豆、大麦、水稻吸收硒、硫的研究例证,但在较高浓度下对硒、硫的吸收表现出相互拮抗。

  硒是硒积聚植物的必需微量元素。原生硒积聚植物总是生长在含有可利用形式的硒的土壤中,含硒量每克土高达几千微克的硒,而生长在其附近的同一类植物的硒非积聚各种,仅含有几微克的硒。硒不是硒非积聚植物生长所必需的微量元素。硒可能是高等植物生长的必需营养元素。据研究,用不同浓度的亚硒酸钠处理稻种,培养基中适量的硒(0.1~1.0ug/g)可以促进水稻的生长、增加产量及籽粒中的硒含量。1.0ug/g的硒可明显提高水稻苗期的根系活力和分蘖期、孕穗期的谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性,籽粒中的氮含量、硒含量明显高于对照,空秕率大大降低。玉米植株叶面喷硒试验表明,不仅谷实硒含量提高了,还有增产的趋势。湖北省鄂西州将硒投放油菜田中,油菜增产1~3成。10.0ug/g的亚硒酸钠明显抑制水稻苗期生长和分蘖期GSH-Px活性,但对孕期该酶的活性却有促进作用,但籽粒空秕率明显高于对照,水稻产量降低。硒以农作物生长和产量的促进作用,可能是因为适量的硒进入植物体内,过氧化物酶活性升高,增强了植株体内抗氧化能力,从而提高了植株的抗逆性和抗衰老能力,保证了植株的正常生长。所以,在低硒地区种植水稻、玉米、小麦等农作物时,施用适量的硒可能获得增产效果。过量硒对农作物有毒害作用,可能是由于硒促进体内的过氧化作用占主导地位所致。

  2.动物对硒的吸收与动物的缺硒病和硒中毒

  (1)动物和人类主要是通过胃、肠道摄入硒。硒由胃、肠道吸收后,首先由浆运载,并由此进入各组织,血浆中与硒结合的蛋白质主要是球蛋白。硒从植物体内向动物体内迁移的形式,主要是结合于蛋白质的硒代氨基酸,亦有少量的硒酸盐、亚硒酸盐及其他有机硒化合物。可溶性硒的无机含氧酸盐如硒酸钠和亚硒酸钠,以及硒代氨基酸如Se—Met(硒代蛋氨酸)、硒代胱氨酸等最易于吸收;其他有机硒化全物,如硒代二乙酸、硒代丙酸等吸收缓慢;单质硒几乎完全不被吸收。硒在动物组织中的分布,以肾、肝、胰腺、垂体及毛发含硒高,肌肉、骨骼和血液相对较低,脂肪组织则最低。

  (2)硒具有动物营养作用。硒具有重要的生理和生化功能,是动物的一种必需微量元素。当动物摄入的硒量不足时,将导致缺硒症。各种畜禽缺硒有其自身的特殊的表现形式。幼畜缺硒时常用字发生白肌症。雏鸡缺硒的主要症状是:“渗出性索质病”。硒的缺乏常用字干扰正常的繁殖过程,而致不育。正常牛、羊肝硒含量为0.1ug/g(湿重)或0.35ug/g(干重),缺硒的临界标准为0.05ug/g(湿重)或0.175ug/g(干重),严重缺硒标准为0.02ug/g(湿重)或0.07ug/g(干重)。动物全血硒水平的临界值通常定为0.05ug/g。缺硒就要补硒。补充的量要做到合适,则需确定家禽牲畜的硒需要量。国外认为产蛋鸡对硒的需要量约为0.05ug/g,种鸡和雏鸡约为0.1ug/g。各种家畜对硒的需要量约为0.1ug/g,犊牛和羔羊的最低需要量约为0.06ug/g。国内的试验结果高于上述水平,如雏鸡(肉用、蛋用)的需要量为0.15~0.3ug/g。

  (3)硒在动物生理上的最适范围很窄,超过临界浓度则毒性很强。硒的毒性大小依硒化全物种类不同而异。动物的硒中毒已在本章“二、(二)”述及,在此不再重述。

  3、硒在农牧业中的应用

  硒在农牧业生产中主要是用于克服缺硒带来的影响。

  (1)硒缺乏症及其经济损失。在缺硒或贫硒地区生活的动物,一总分发生硒缺乏症,另一部分处于硒缺乏的临界水平,虽不表现出临床状态,但生活性能及繁殖力均下降,对其他疾病的抵抗力下降。土壤中和机体内的硒状态与某些拮抗元素有关,硫在植物和动物体内与硒争夺吸收位置,影响植物和动物对硒的吸收。过度施过磷酸盐的肥料,能使土壤中硒严重缺乏。锌、镉、铜、锡、砷、铁等是硒的拮抗元素,日粮中添加过量的这些元素,就可诱发硒缺乏症。动物硒缺乏症发病率高,发病面广,由此造成的经济损失极其严重。美国国家食品药物管理局(FDA)1974年调查表明,由于缺硒,美国畜禽及牛羊经济损失达6.27亿美元。据专家们估计,我国牧业因缺硒造成的损失也有数亿元。由缺硒的亚临床状态引起的看不见的损失更不可估量。

  (2)硒缺乏症的防治:

  ① 在缺硒区用亚硒酸钠或硒酸钠预防硒缺乏症。补饲剂量一般是:羔羊1mg,母羊5mg,犊牛10mg,成年牛30mg,每月给予一次。雏鸡可用0.05%亚硒酸钠1ml一次肌肉注射,效果显着。鸡还可用含1ug/g硒亚硒酸钠溶液代替饮水10天。对新生畜可在出生后注射0.1%亚硒酸钠溶液,羔羊和仔猪1ml,犊牛和马驹5~10ml,鸡饮用含1ug/g亚硒酸钠的溶液,均可收到预防效果。还可使用长效作用的硒酸钠悬液2ml(含硒100mg)给羊皮下注射。用硒弹丸剂于1967年在南澳大利亚首先研制出。弹丸内有高密度的单质硒和铁锉屑。2个30g含有10%单质硒的弹丸,可以有效地升高牛的血硒水平,并维护18个月,牛可以耐受6个弹丸剂。)中国兽医研究所(兰州)已试制出硒弹丸剂,在英国试用发现,可有效地使缺硒牲畜硒水平面维持在生理水平150天以上。美国一家公司研制出一种硒渗透泵,置于瘤胃中可以维持牛的硒供给达6个月。硒制剂注射或口服虽然效果良好,但较麻烦,不适于大群应用,且易产生应激刺激。

  ② 在饲料中添加硒盐预防硒缺乏症。亚硒酸钠可按0.1mg/kg添加到饲料中,然后再使用搅拌机使其均匀分布于大批饲料中。美国FDA于1974年批准使用亚硒酸钠和硒酸钠作为添加剂以补充饲料含量的不足。在挪威,自1980年以后,亚硒酸钠已一致地以0.1mg/kg硒的水平添加到各种家畜的商品混合精料和矿物质中。这种方式有易混匀,不易控制安全量的缺点。

  ③ 提高植物含硒量,是预防硒缺乏症的重要措施之一。大田施硒肥可以增加植物硒含量,并使畜禽可以摄取自然的有机硒。据研究,给土壤补充硒,使土壤含硒量提高5倍,结果发现大麦的含硒量增加了3~5倍。通常厅是与化肥(如过磷酸钙)混合施用。新西兰以每公顷小于或等于10g(Na2Se2)整理缺硒土壤,使硒含量达到牲畜生长所需,维持牛、羊短期乃至12个月的硒营养。1984年芬兰开始用含亚硒酸钠肥料改变土壤缺硒状态,用于生产干草的土壤施用含硒量为6 mg/kg的硒肥,生产谷物的土壤则用16mg/kg的硒肥。第二年便观察到乳制品、面粉、牛肉、牛肝硒水平明显提高,持续增长。喷洒硒剂水溶液于植株茎叶表面,也是提高农作物硒含量经济有效的方式。据报道,使用浓度为77ug/g的亚硒酸钠水溶液给玉米植株喷洒叶面,每1000㎡用5.25g亚硒酸钠可使玉米籽实含硒量达到畜禽所需的营养标准0.1ug/g以上(0.197~0.243ug/g)。据国内研究,玉米植株叶面喷硒试验,每公顷喷亚硒酸钠52.5g,可使谷实硒含量提高14~29倍,并有增产的趋势。丹麦等国家喷洒硒液(5g硒/300ml水/公顷)于生长的大麦植物株上,大麦的硒含量达到适于畜禽生长的水平。喷洒15~10g硒/公顷,将使大麦硒水平达到0.1mg/kg以上。施硒肥或喷硒剂,不仅可增加农作物的含硒量,而且可提高农作物的产量与质量,值得在农牧业生产中推广应用。

  ④ 湖南湘西自治州环保局王槐安利用电解金属锰生产的浸出液(富含多种微量元素),成功研制出富硒全价基肥料,经四年在水稻、玉米、小麦、油菜、茶叶、烤烟、白菜、南瓜、花木等的试验,表明该肥料养分完全,富含硒,肥效稳长,中后期足,在水稻示范田与对照田比,示范水稻个体群体结构良好,增加了株高,提高了有效穗率、穗大、粒多、粒重、空壳率低、硒含量提高3~5倍,产量增幅在7%~20%间。

  ⑤ 1993年浙农大王美球教授与湖北来凤卷烟厂联合,通过对部分烟区页岩、土壤、烟叶和香烟的取样分析,以及对人抽吸香烟、动物被誉为动吸烟和烟的化学指标等试验,发现香烟含硒量与烟焦油含量和自由基浓度呈显着负相关;香烟中的硒以人体血清中硒水平有轻微影响,抽吸高硒烟的兔子血硒水平有明显影响,可起到补硒作用。这些研究证实,硒对烟焦毒性有抑制作用,由此启发人们对安全、富硒、低毒香烟的研究和开发。在低硒和贫硒地区通过对土壤补硒,增施硒肥,可以获得烟草.湖南吉首大学李国民等与长沙烟厂合作采用铁氧化物,硫酸锰盐作载体用一定比例的亚硒酸钠拌入母肥中制成富硒复混肥,通过近70公顷的大田试验提高烟叶中有效硒含量3~7倍,降低焦油含量到27.8%,增产率为13.1%.长沙烟二簧科研开发中心刘建福等人,为了克服亚硒酸钠盐在微酸性土壤中易被三氧化二铁吸附形成氧化铁-亚硒酸盐复合体面而使植株难以吸收的特点,合成了二个中间产物硒酸稀土和硒酸氨基酸稀土,能有效地增强植株的渗透,氨基酸分子中的酸性和碱性基因的缓冲作用有延长肥效,且不受铁氧化物的封闭,提高 烟草植株对硒的吸收和增产效果。同时硒酸氨基酸稀土具有很好的可溶性,也是用作叶面硒肥理想的中间体和添加剂。同时也是培育富硒弥猴桃、富哂柑桔、富硒茶等以及其他富硒蔬果理想的被硒添加剂。

  ⑥ 据研究,蕈菌具有一定耐硒能力和富硒能力。曹素芳等过平菇母种、原种、栽培种加硒驯化,并在栽培时加入不同量的硒(1,10,50,100mg/kg),已研制推出10~20mg/kg和50~60mg/kg两种富硒平菇,它们的含硒量比对照分别提高82.7倍和280倍。前者可作为保健食品,后者可作为治疗癌症的富硒药物研究应用。蕈菌中的黄蘑、又孢蘑菇、香菇、银耳、猴头、毛木耳、金针菇、草菇、黑木耳、凤尾菇等,都有不同程度的耐硒、富硒能力。

  (3)硒中毒的防治。在高硒土壤区放牧家畜以及用高硒区生长的饲料喂动物时都可能引起硒中毒。当给硒缺乏动物被硒用量过大,或因硒盐在饲料中混合不均匀被动物采食后均可引起急性中毒。但从畜牧在生产来看,造成的影响并不大。

  ① 对于动物急性硒中毒,可使和砷剂,氨基苯胂酸、硫代硫酸钠、二巯基丙醇等注射或补饲。对于慢性硒中毒的新一病畜停止饲喂高硒饮料即可。

  ② 处理高硒土壤,在土壤中加氯化钡,多施酸性肥料,改变土壤PH值,减少植物对硒吸收。

  ③ 给动物含蛋白质量高的饲料,富含硫酸盐的饲料等。

  ④ 在饭粒中添加氨基苯胂酸等。

  据研究,硒能拮抗环境中多种有害物质的毒性,如汞、铅、镉、砷、银及其他多种物质的毒性,有希望利用硒作为解决环境污染的途经之一。