据世界卫生组织估计,全球约有5亿至10亿人受硒缺乏影响。荷兰瓦赫宁根大学及研究中心的研究人员与意大利都灵大学合作,绘制了一幅描述植物如何吸收和加工硒的代谢图谱。这一知识有助于开发硒含量更高的作物。
硒是一种对人类、动物和植物必需或有益的元素,但只需少量。浓度稍高时,它就会变得有毒。大多数植物不需要硒,天然含量极低。这是人们通过食物摄入硒不足的主要原因。
解决硒缺乏的一个可能方案是生物强化:开发硒含量更高的粮食作物。为此,学术界和产业界需要更好地了解植物如何吸收和储存硒。
能够耐受高硒水平的植物
只有少数(通常罕见)的植物物种能够含有异常高浓度的矿物元素而不受伤害。这些所谓的超积累植物是瓦赫宁根大学及研究中心的安东尼·范德恩特和马克·阿尔茨的研究重点。他们研究这些植物的生态生理学和遗传学,以了解它们如何以及为何如此容易积累某些元素。
博士生杰罗恩·范德沃德正在研究澳洲含羞草(Neptunia amplexicaulis)。该物种生长在澳大利亚昆士兰的沙漠中,对硒有着惊人的嗜好,而当地土壤中硒浓度较高。他想弄清这种超积累植物如何储存如此多的硒而不产生毒性。这正是研究人员对了解植物如何处理硒感兴趣的原因。
首个全面的硒代谢模型
研究人员系统收集了所有关于植物如何处理硒的现有知识。该文章作为享有盛誉的坦斯利综述发表在《新植物学家》上,描述了首个植物硒代谢的全面代谢图谱(地图)。由于硒在化学上类似硫,这导致了其毒性,研究人员还展示了硒代谢如何与硫代谢相互交织。
“该模型描绘了硒在植物中被吸收和加工的过程。它还汇集了已知的植物中不同硒化合物、相关酶以及影响吸收和耐受性的基因,”安东尼·范德恩特说。“因此,它为更好地理解硒超积累植物如何运作提供了基础。”
进一步研究的基础
范德恩特表示,这一知识可以帮助研究人员设计后续研究,以更有针对性地开发富硒作物。未来,这类作物可能有助于减少食物中的硒缺乏,从而支持人类健康。
该研究是范德恩特领导的NWO Vidi项目的一部分,该项目完全专注于揭示澳洲含羞草中的硒超积累现象。借助新硒代谢图谱中汇集的知识,可以确定特定的关键基因,作为后续研究N. amplexicaulis硒超积累分子生理学的主要候选对象。下一个重要步骤是确定植物使用哪些运输蛋白来吸收硒,并将其从根部输送到幼枝和花序。
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