研究团队绘制植物硒代谢图谱,为培育富硒作物提供线索

据世界卫生组织(WHO)估计,全球约有5亿至10亿人受到硒缺乏影响。为支持通过作物提升膳食硒摄入的研究,瓦赫宁根大学与意大利都灵大学的研究人员合作整理并构建了一张描述植物如何吸收和代谢硒的代谢图谱。

硒对人类、动物和植物属于必需或有益元素,但需求量很小;在浓度略高时则可能产生毒性。研究人员指出,多数植物并不需要硒,且其天然含量通常很低,这也被认为是人们从食物中摄取硒不足的原因之一。

在应对硒缺乏的路径中,生物强化被视为一种可能方案,即培育硒含量更高的食用作物。研究团队表示,要实现这一目标,学术界与产业界需要更清晰地掌握植物对硒的吸收、转运与储存机制。

研究还聚焦于少数能够在不受损害的情况下积累极高浓度矿物元素的“超富集植物”。瓦赫宁根大学研究人员Antony van der Ent与Mark Aarts长期研究此类植物的生态生理学与遗传学,以解释其高效积累特定元素的原因。博士生Jeroen van der Woude正在研究生长于澳大利亚昆士兰沙漠地区的Neptunia amplexicaulis,该植物对土壤中局部较高浓度的硒表现出显著吸收能力。研究目标之一是阐明其如何在避免毒性影响的情况下储存大量硒。

研究人员系统汇集了关于植物处理硒的既有知识,并在《新植物学家》(New Phytologist)发表成果,提出首个较为全面的植物硒代谢模型。研究指出,由于硒在化学性质上与硫相似,这一相似性也与其毒性相关;因此,该模型同时展示了硒代谢与硫代谢之间的联系。

Van der Ent表示,该模型描绘了硒在植物体内的吸收与代谢过程,并整合了植物中不同硒化合物、相关酶类以及影响吸收与耐受性的基因等信息,为进一步理解硒超富集植物的功能提供基础。

研究团队称,这一图谱可用于指导后续研究设计,并为更有针对性地培育富硒作物提供线索。该研究属于Van der Ent主持的NWO Vidi项目的一部分,项目重点在于揭示Neptunia amplexicaulis的硒超富集机制。研究人员表示,借助图谱汇总的信息,可锁定特定关键基因作为后续研究候选对象;下一步的重要工作是识别该植物用于吸收硒并将其从根部运输至幼嫩枝条和花序的转运蛋白。


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