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外源硒对番茄生长发育、品质及硒累积特性的影响研究

一、引言

1.1研究背景与意义

硒（Se）作为一种对生物体至关重要的微量元素，在人体健康与植物生长领域都占据着不可或缺的地位。从人体角度来看，硒参与了众多生理过程，发挥着多方面的关键作用。它是谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等多种抗氧化酶的重要组成成分，这些抗氧化酶能够有效清除体内过量的活性氧（ROS）和自由基，如超氧阴离子（O_2^-）、过氧化氢（H_2O_2）和羟自由基（·OH）等。以H_2O_2为例，GSH-Px可以催化其与还原型谷胱甘肽（GSH）反应，将H_2O_2还原为水，从而保护细胞免受氧化损伤，维持细胞的正常生理功能。在免疫系统方面，硒能够增强免疫细胞的活性，促进淋巴细胞的增殖和分化，提高机体的免疫防御能力，帮助人体抵御病原体的入侵。在甲状腺激素代谢过程中，硒参与甲状腺激素的合成、活化和代谢调节，确保甲状腺激素的正常功能，对维持人体的新陈代谢和生长发育起着重要作用。此外，大量研究表明，适当的硒摄入与降低癌症、心血管疾病、糖尿病等慢性疾病的发生风险密切相关。在癌症方面，硒可能通过抑制癌细胞的增殖、诱导癌细胞凋亡、调节细胞周期等机制发挥抗癌作用；在心血管疾病方面，硒可以降低血液中的胆固醇和甘油三酯水平，抑制动脉粥样硬化的形成，保护心血管系统的健康；在糖尿病方面，硒有助于维持胰岛β细胞的正常功能，促进胰岛素的分泌，改善糖代谢。

然而，全球约有超过10亿人面临着不同程度的硒摄入不足问题，我国约72%的地区属于贫硒或缺硒地区，这使得通过食物摄取足够的硒变得困难。在这种背景下，提高食物中的硒含量成为解决人体硒缺乏问题的关键途径之一。而植物作为人类食物链的基础，是人体获取硒的重要来源，因此，研究如何提高植物中的硒含量和生物有效性具有重要的现实意义。

从植物生长角度而言，硒虽然并非被普遍认定为植物生长的必需元素，但适量的硒对植物的生长发育和生理过程有着显著的影响。在生长发育方面，适量的硒能够促进植物根系的生长和发育，增加根系的活力和吸收能力，从而为植物地上部分的生长提供充足的水分和养分。例如，在小白菜的营养液培养试验中，当硒浓度低于1.0mg/L时，小白菜的根系生长明显受到促进，根系长度和根鲜重都有所增加。在光合作用方面，硒可以通过促进叶绿素的合成和稳定，提高植物的光合效率。以生菜盆栽试验为例，叶面喷施0-4.0mg/L浓度的硒，叶片中叶绿素含量随着硒浓度的增加而显著上升，净光合速率也相应提高，这表明硒能够增强植物对光能的捕获和利用能力，促进光合作用的进行。在抗逆性方面，硒能够提高植物对多种逆境胁迫的抵抗能力，包括生物胁迫（如病虫害）和非生物胁迫（如干旱、盐碱、低温、高温等）。在生物胁迫方面，硒可以增强植物的免疫防御系统，诱导植物产生抗病相关蛋白和次生代谢产物，从而提高植物对病虫害的抵抗力。在非生物胁迫方面，硒能够调节植物体内的抗氧化酶系统和渗透调节物质的含量，维持细胞膜的稳定性和细胞内的水分平衡，减轻逆境胁迫对植物造成的伤害。例如，在干旱胁迫下，施硒处理的葡萄幼苗叶片中抗氧化酶（如超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD和过氧化氢酶CAT）的活性显著提高，脯氨酸和可溶性糖等渗透调节物质的含量增加，细胞膜的损伤程度减轻，从而提高了葡萄幼苗的抗旱能力。此外，硒还能有效拮抗重金属对植物的毒害作用，通过与重金属离子结合，降低重金属在植物体内的活性和毒性，减少重金属对植物生长和生理功能的负面影响。

番茄（SolanumlycopersicumL.）作为一种在全球范围内广泛种植且深受人们喜爱的蔬菜，不仅具有丰富的营养价值，含有大量的维生素C、番茄红素、膳食纤维等营养成分，还具有适应性强、产量高、生长周期相对较短等优点，在蔬菜生产和消费中占据着重要地位。研究外源硒对番茄的生物效应和硒累积的影响，具有多方面的重要价值。在农业生产方面，通过合理施用外源硒，可以提高番茄的产量和品质。适量的硒能够促进番茄植株的生长发育，增加果实的坐果率和单果重，从而提高番茄的总产量。同时，硒还可以改善番茄果实的品质，增加果实中可溶性固形物、可溶性糖、维生素C等营养成分的含量，提高果实的口感和风味，增强番茄的市场竞争力。此外，硒还能提高番茄对逆境胁迫的抵抗能力，减少病虫害的发生，降低农药的使用量，有利于实现农业的可持续发展。在健康领域方面，富硒番茄作为一种功能性食品，能够为人体提供丰富的硒元素，有助于解决人体硒缺乏问题，提高人体的健康水平。通过食用富硒番茄，人们可以在满足日常饮食需求的同时，摄入足够的硒，发挥硒在抗氧化、增强免疫力、预防慢性疾病等方面的作用，对维护人体健康具有重要意义。

1.2国内外研究现状

在国外，对硒与植物关系的研究开展较早且较为深入。