硒缓解植物重金属胁迫和累积的机制
硒的生物有效性及植物对硒的吸收
基金项目:海南大学科技基金资助项目,编号:0615。
作者简介:徐文(1966-),男,副教授,研究方向:环境工程技术及环境污染修复。
收稿日期:2009-10-23硒的生物有效性及植物对硒的吸收徐 文(海南大学环境与植物保护学院,海南儋州 571737)摘 要:硒是植物体内非常重要的微量元素,是植物生长所需的一种有益元素。
硒具有刺激植物生长发育和提高作物产量与品质,促进植物新陈代谢,增强植物生物抗氧化作用和植物对环境胁迫的抗性。
从硒的生物有效性及其在植物体中的含量、存在形态、吸收、运输、转化、生理作用进行了综述,并阐述了植物吸收、富集硒的机理。
关键词:植物;硒的形态;硒的吸收利用中图分类号 S7631301 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2009)23-46-02B i o -availability of Seleniu m and Its Absorption for P lantsXu W en (Env iron m enta l and P lant P ro tecti on Instit ute o fH a i nan U niversity ,H a i nan 571737,Chi na)Ab strac t :Se l eni um i s a very i m portan tm i c roe l em ent i n plant .A rev ie w w ith references is g i ven on the content and f o r m s of seleni um in p l ant .T he abso rpti on ,transfor m ation and m echan i s m s o f physiolog i ca l function o f se len i u m w ere a l so su mm a -rized .F i nall y ,the m easures enhanc i ng se l eniu m con tent were proposed .T he a i m is to prov i de a reference f o r deve l op i ng t he Se -products .K ey words :P l ant;for m s of seleni um ;t he abso rpti on and us i ng o f se len i u m硒是环境中一种重要的生命元素,1817年被瑞典化学家发现,在1957年就被证明为动物所必需。
植物对土壤重金属污染的吸收和积累机制研究
植物对土壤重金属污染的吸收和积累机制研究重金属污染对土壤和生态系统的健康构成了严重的威胁。
植物是土壤中重金属的最终接收者和储存者,其对重金属的吸收和积累机制尤为重要。
本文将深入探讨植物对土壤重金属污染的吸收和积累机制的研究进展。
一、植物对土壤重金属的吸收机制植物通过根系对土壤中的重金属进行吸收,为此,植物根系具有一系列吸收机制。
1. 根际离子交换:植物根系通过根际离子交换膜上的离子交换作用,将土壤中的重金属吸收到植物体内。
这种机制主要受根际环境pH值、土壤中的其它离子浓度等因素的影响。
2. 渗透途径:植物根系通过渗透途径吸收土壤中的重金属。
该途径主要受根系细胞质和细胞膜的渗透压等因素的调控。
3. 活性通道:植物根系通过活性通道吸收土壤中的重金属。
这些通道通常位于根毛的顶端,能够选择性地吸收特定的金属离子。
二、植物对土壤重金属的积累机制植物对土壤重金属的积累主要通过以下几种机制实现。
1. 生物富集:某些植物通过富集重金属,将其从根部转移到地上部分,从而减轻土壤中重金属的毒害作用。
这种机制主要通过植物根际离子交换系统实现。
2. 组织分配:植物将吸收到的重金属在不同组织间进行分配。
一般来说,植物在根部、茎和叶片中积累的重金属含量是有差异的,叶片通常积累的最少,而根部积累的最多。
3. 地下转运:植物通过地下部分的根系和根瘤对重金属进行转运和蓄积。
这种机制主要通过植物根系中的细胞壁结构、细胞形态等因素实现。
三、植物对土壤重金属污染的适应机制为应对土壤重金属污染,植物具有一定的适应机制。
1. 重金属积累的调控:植物可以通过调控根际离子交换系统的工作,减少对重金属的吸收。
此外,植物还可以通过调整吸收通道的活性,选择性地吸收有益元素。
2. 积累物质的制备:植物通过产生特定的积累物质,如金属螯合剂、有机酸等,来减缓重金属的毒害。
这些物质可以与重金属形成稳定的络合物,降低重金属的毒性。
3. 代谢途径的调整:植物在受到重金属胁迫时,会调整其代谢途径,增强对胁迫的抵抗能力。
硒提高植物拮抗重金属毒性的研究进展综述
工作研究农业开发与装备 2021年第12期硒提高植物拮抗重金属毒性的研究进展综述林志强,陈 杰,汤 倩(惠州市农业科学研究所,广东惠州 516023)摘要:硒是一种重要的元素,根据相关研究可以了解到,硒在植物抗金属毒性方面具有重要的作用。
在此,将就硒提高植物拮抗重金属毒性的研究进展进行一定的研究。
关键词:硒;植物;抗重金属毒性;研究进展0 引言硒是抗氧化系统当中的重要组成部分,能够对重金属导致的脂质过氧化反应进行改善,能够减少对于植株的毒害。
同时,其余金属之间亲和力较强,能够同重金属在结合后形成硒蛋白复合物,对重金属毒性作用进行降低。
为了能够使其在植物生长当中获得更好的表现,则需要能够积极做好该方面的研究工作。
1 研究意义在人和动植物生长当中,硒是其中的关键营养元素,对于植物生长发育具有一定的刺激作用,能够对作物品质与产量进行有效的提升。
在土壤当中,重金属污染是较为常见的一类情况,将在对植物造成毒害的情况下导致死亡或者减产。
其中,部分重金属能够使植物发生氧化应激情况,对植物的光合作用进行抑制,影响到叶绿素产量。
同时,也可能对细胞膜完整性造成破坏,对植物的微量元素吸收形成抑制,也因此使农作物在被污染后,将严重缺少营养物质。
在现阶段农业种植发展过程当中,如何对重金属含量进行降低可以说一直是研究的热点内容,在相关研究当中,有学者研究出了一定的方式能够对重金属含量进行降低,同时使其在土壤当中的可利用性进行控制。
如在砷污染土壤当中,通过硫酸亚铁的添加能够对其移动速率进行降低。
在镉污染当中,通过含水硅酸钙的添加,能够使其在可利用性方面具有好的表现。
根据相关研究发现,对于这部分重金属来说,硒具有一定的拮抗作用,能够对重金属毒害进行有效的缓解。
在具体处理当中,将硒作为基肥以及进行复合物叶喷等都能够对硒含量进行有效的提升,且能够在环境发生变压时,对植物所受到的伤害进行缓解[1]。
2 硒的功能特性在植物生长过程当中,硒是重要的有益元素,对于高等植物具有抗氧化作用,其中硒的存在能够对GSH-Px 活性进行提升,使植物在抗氧化性方面具有好的表现,且能够对脂质过氧化物、活性氧进行清除,使其在抗衰老能力以及抗逆性方面具有好的表现,以此为植株的正常生长做出保证。
硒对重金属拮抗作用与富硒产品研究进展
国内外富硒水稻的研究也有很多报道袁 如 Chen 等发现袁 叶面喷施 Na2SeO3 和 Na2SeO4 施用硒肥对水稻产量和生长没有显 著影响袁 使精米中硒含量分别提高了 6.6尧 9.0 倍 遥 [17] Wang 等 发现袁 抽穗期后对水稻喷施亚硒酸钠叶面肥袁 水稻籽粒硒含量 提高了 51 倍袁 从 0.03滋g/g 提高到 1.54滋g/g袁 产量也提高了 1.29 倍遥 Giacosa 等发现袁 叶面喷施 50g/hm2Se 渊Na2SeO4冤[18]袁 使糙米 中 的 硒 含 量 从 0.36mg/kg 提 高 到 1.64mg/kg袁 提 高 了 约 4.6 倍 遥 [19] 吴忠坤通过喷施富硒营养液生产富硒水稻袁 精米的硒含
路燕等研究了酵母硒对染铅小鼠排铅作用的影响袁 结果发 现袁 酵母硒能显著降低亚慢性铅中毒小鼠血液尧 脑尧 骨尧 肝铅 水平 [5]遥 贺宝芝等也发现袁 硒与金属的结合能力很强袁 在体内 可与镉等重金属结合成金属硒蛋白复合物并使之排出体外袁 降 低血铅水平和有效铅浓度 [6]遥 BahlaNehru 等对大鼠做的毒性实 验显示袁 在亚慢性铅暴露组大鼠的大脑和小脑区域的蛋白质袁 DNA 和 砸NA 含 量明 显 下 降 袁 而硒 加 铅 组 其 脑部 的 蛋 白 质 尧 DNA尧 砸NA 的含量则有显著提升袁 说明硒对铅具有拮抗作用袁 还可以缓解铅的毒性导致的损伤 [7]遥
硒在植物中的作用及代谢途径-海洋科学
度硒 不大于
可促进极大螺旋藻 Σπ ιρυλινα
µ αξ ιµ α 的生长≈ ∀ 但也有实验说明 硒不是硒非积
聚植物生长所必需的微量元素 例如苜蓿!潜水三叶
草≈ ∀即使是 Α στραγ αλυσ 中的硒积聚植物 硒对其也没 有明显的刺激作用≈ ∀ 在加硒培养条件下得到的植物
种子含硒量远远低于野外同样硒浓度下生长的 自这
感 例如大豆!烟草 甚至在 ≥ 低于
的条件下
都被抑制 但小麦却能在高于几倍这样的浓度下生
长∀ 其实溶液中硒抑制作用的真实浓度取决于溶液中
硫酸盐和组织中硫的含量 当硫的含量较大时
的 ≥ 浓度并没有产生明显的抑制作用 但在低
硫条件下
这样的硒浓度对植物体就能产生毒害
作用 在培养基中提高磷酸盐的水平也会降低硒对小
ϑ Πηψχολ 31
用 从而表现出明显的刺激作用 而这种植物对相对
低的磷酸盐都比较敏感∀近来有研究表明 硒可能是某
些高等农作物 如水稻!大麦!油菜!玉米!大豆等生长 的必需营养元素≈ ∀
综上所述 硒可能是藻类生长和发育的必需微量 元素 除硒积聚植物外 硒不一定是高等植物生长所必 需的≈ ∀
硒对植物的毒性
某些植物对培养基中的亚硒酸盐或硒酸盐特别敏
2
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硒在植物保护与农产品质量安全中的应用进展
硒在植物保护与农产品质量安全中的应用进展吴春蕾;吴之琳;吴洁;江寒;臧华伟;檀根甲;袁林喜;李淼【摘要】硒是人和动物所必需的微量元素,也是植物生长发育的有益元素.综述了硒在植物保护与农产品质量安全中的应用研究进展,包括硒在增强植物抗逆能力、延缓植物衰老、拮抗重金属毒性、降低农产品中硝酸盐累积量、缓解作物药害、减轻作物土壤连作障碍等方面的作用,并展望了硒在改善农产品营养品质和保障植物健康与农产品质量安全方面的应用前景和策略,以期为硒生物营养强化与植物保护及农产品质量安全关系的深入研究与实际应用提供参考.【期刊名称】《生物技术进展》【年(卷),期】2017(007)005【总页数】5页(P462-466)【关键词】硒;植物保护;农产品质量安全;生物营养强化;功能农产品【作者】吴春蕾;吴之琳;吴洁;江寒;臧华伟;檀根甲;袁林喜;李淼【作者单位】安徽农业大学经济技术学院,合肥230036;安徽农业大学植物保护学院,安徽农业大学新农村发展研究院皖西北综合试验站,安徽省农产品安全重点实验室;安徽农业大学-苏州硒谷科技有限公司植物健康与功能农业联合实验室,合肥230036;安徽农业大学植物保护学院,安徽农业大学新农村发展研究院皖西北综合试验站,安徽省农产品安全重点实验室;安徽农业大学-苏州硒谷科技有限公司植物健康与功能农业联合实验室,合肥230036;安徽农业大学植物保护学院,安徽农业大学新农村发展研究院皖西北综合试验站,安徽省农产品安全重点实验室;安徽农业大学-苏州硒谷科技有限公司植物健康与功能农业联合实验室,合肥230036;安徽农业大学植物保护学院,安徽农业大学新农村发展研究院皖西北综合试验站,安徽省农产品安全重点实验室;安徽农业大学-苏州硒谷科技有限公司植物健康与功能农业联合实验室,合肥230036;安徽农业大学植物保护学院,安徽农业大学新农村发展研究院皖西北综合试验站,安徽省农产品安全重点实验室;安徽农业大学-苏州硒谷科技有限公司植物健康与功能农业联合实验室,合肥230036;江苏省硒生物工程技术研究中心,江苏苏州215123;安徽农业大学植物保护学院,安徽农业大学新农村发展研究院皖西北综合试验站,安徽省农产品安全重点实验室;安徽农业大学-苏州硒谷科技有限公司植物健康与功能农业联合实验室,合肥230036【正文语种】中文随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高,在关注农产品的产量、品质和抗性的同时,也需要关注农产品中对人体健康必不可少的微量营养素的含量。
植物硒的研究进展
植物硒的研究进展许凌凌【摘要】硒是植物所需的营养元素,对植物的生长发育起着重要作用.该文就硒在植物体内的存在形态、分布、吸收和代谢,植物施硒方式,植物硒的生理功能、分离和检测技术等研究进展进行了综述,以期为今后植物硒的进一步研究提供参考.【期刊名称】《安徽农学通报》【年(卷),期】2016(022)012【总页数】3页(P14-16)【关键词】植物;硒;研究进展【作者】许凌凌【作者单位】芜湖职业技术学院生物工程学院,安徽芜湖 241002【正文语种】中文【中图分类】S143.7虽然1817年化学家Berzelius就发现了硒元素,但当时硒对生物体的功能却未被人们认识。
直到1957年科学家发现硒是防止大鼠肝坏死的保护因子后,硒对生物体的有益作用才逐渐被人们所重视。
硒是植物谷胱甘肽过氧化物酶的组成部分,具有清除植物体过多的自由基,增强植物抗性,促进植物生长发育等作用。
本文对硒在植物体内的存在形态、分布、吸收和代谢,植物施硒方式,植物硒的生理功能、分离和检测技术等研究进展进行了综述,为植物硒的进一步研究提供参考依据。
植物体内的硒有无机、有机和挥发3种形态,其中,挥发态硒仅占植物硒量的5%,无机硒约占全硒量的15%,并以Se(Ⅳ)形式存在,主要以有机硒为主,占总硒量的80%[1]。
有机硒由包括大分子的硒蛋白、硒核酸及硒多糖和以硒代氨基酸及其衍生物形式存在的小分子硒化物组成。
不同种类的植物,硒的分布情况不同,如十字花科富集硒的能力较强。
同一作物的不同器官的硒分布也有差异,蔬菜作物中,一般非可食部位硒含量最高。
植物吸收的硒源主要来自土壤,植物可从土壤中吸收+4和+6两种价态的硒,但吸收模式不同。
植物对Se6+为主动吸收,需要能量,对Se4+为被动吸收,不需要能量。
研究显示,硒在植物体中沿硫代谢的途径进行,植物对硒的代谢依赖硫转运体[2],代谢过程发生在叶绿体和细胞质中,代谢产物主要为甲基硒代半胱氨酸、硒代半胱氨酸和硒代蛋氨酸。
缓解植物重金属胁迫伤害的途径及其机理
缓解植物重金属胁迫伤害的途径及其机理姚慧;蔡庆生【摘要】就提高植物对霞金属胁迫的耐受性作综述,归纳矿质元素、微生物、基因工程及其他增强植物抗重金属胁迫能力的方法,讨论提高植物耐受铜、铝、镉、铅等重金属胁迫能力的作用机理及研究方法,展望增强植物抗重金属胁迫能力的研究前景.【期刊名称】《浙江农业科学》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】4页(P144-147)【关键词】植物;重金属;耐受性【作者】姚慧;蔡庆生【作者单位】南京农业大学,生命科学学院,江苏,南京,210095;南京农业大学,生命科学学院,江苏,南京,210095【正文语种】中文【中图分类】S153.6+1土壤是人类赖以生存的重要资源,它对环境的变化具有高度敏感性。
随着工农业的发展,许多重金属污染物通过大气沉降、地矿渗漏及工业废水、生活污水等途径进入土壤[1],使土壤中富集过多的重金属。
重金属指比重大于4或5的金属,约有45种,如铜、铅、锌、铁、钴、镍、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。
这些金属元素如超过背景含量,就可能导致植物生长受到抑制、发育异常甚至中毒死亡,所以在重金属高度污染的地区很难有植物能生长存活,造成土地浪费。
前人研究表明,金属对植物的毒性可能是金属和蛋白中的巯基结合而导致蛋白质活性的抑制或结构的破坏,也可能是由于蛋白中的关键元件被取代造成缺陷影响[2],或者是金属离子对植物代谢造成的次级胁迫。
近年来,科学工作者做了很多的研究工作来探索提高植物体内重金属抗逆性的方法,希望能实现重金属污染土地的再利用。
本文介绍几种提高植物重金属耐受性的方法。
1 矿质元素对植物重金属耐受性的影响某些矿质元素能增强植物对特定重金属胁迫的耐受性,例如硫、钾可以减轻植物受铜胁迫的程度;钙和硅能够降低过量铝离子对植物的伤害;硼、硒等矿质元素对植物抗铅污染有很好的促进作用。
这些矿质元素都是植物生长的必需元素,其增强植物对重金属耐受性的机理是通过增加植物的必需元素的摄入量,使植物生长更旺盛,抗逆性增强,从而增强植物抗重金属胁迫的能力。
硒缓解水稻镉胁迫的研究进展
硒缓解水稻镉胁迫的研究进展
邓邦骏;张利超;邱进;陈洁宁;郭修远;胡盛明;崔龄;胡良
【期刊名称】《宁夏农林科技》
【年(卷),期】2024(65)2
【摘要】Cd污染问题对现代农业可持续发展和农产品质量安全构成严重威胁,稻米Cd污染防治是全面推进乡村振兴重点工作的任务之一,已成为迫切需要解决的重大生态环境问题。
Se是人与动物必需的微量元素之一,Se对重金属可以产生拮抗作用,阻挡重金属对植物的危害,被誉为“重金属的天然解毒剂”。
施用Se肥能减轻Cd对水稻生长的毒害,降低水稻对Cd的吸收,然而其机理机制尚无定论。
针对Cd对水稻的危害、Se对水稻中Cd含量的影响作用进行分析,总结并论述现阶段Se对水稻Cd胁迫的缓解作用,以期制定相应措施降低Cd对水稻的毒害,进而提升稻米品质,保障人民身体健康。
【总页数】5页(P9-13)
【作者】邓邦骏;张利超;邱进;陈洁宁;郭修远;胡盛明;崔龄;胡良
【作者单位】南昌工程学院流域生态智能监测与综合治理江西省重点实验室;江西益洁环保技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】S511;X503.231
【相关文献】
1.硒对不同水稻幼苗镉胁迫的缓解作用及其对矿质营养的影响
2.硫硒配施对镉胁迫下水稻幼苗生长及其吸收积累镉的影响
3.外源硒和耐硒细菌对镉胁迫下水稻生长、生理和硒镉积累的影响
4.镉胁迫下锌硒交互作用对水稻镉毒害的缓解机制
5.植物
镉毒害与硒对镉胁迫的缓解作用研究进展
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植物对重金属污染的响应和修复机制
植物对重金属污染的响应和修复机制随着工业化的不断发展,重金属污染日益成为全球环境面临的严峻挑战之一。
重金属在环境中的积累对生物体产生毒害,威胁生态环境的稳定性和可持续发展。
而植物在这一领域中扮演着重要的角色,不仅能够对重金属污染做出响应,还能通过一系列的修复机制来减轻环境的污染程度。
本文将从植物对重金属的响应和修复机制两个方面进行论述。
一、植物对重金属污染的响应1. 重金属的吸收与积累重金属对植物的吸收是引起重金属污染的主要途径之一。
植物通过根系对土壤中的重金属进行吸收,并不断积累到地上部分。
植物根系具有不同吸附特性,对不同重金属的吸收能力也不同,比如铅、镉、汞等重金属更易被植物吸收。
2. 细胞生理响应植物在受到重金属污染后,会发生一系列细胞生理响应。
首先,植物会产生一系列氧化应激反应,增强对氧化应激的抵抗能力。
其次,在重金属胁迫下,植物会增加产氧化酶和抗氧化酶活性,以降低细胞内的氧化损伤。
此外,植物还会产生一些特殊蛋白质,如金属结合蛋白,以减少重金属的毒害。
3. 基因表达调控植物对重金属污染的响应还涉及到基因表达的调控。
重金属触发了植物体内一系列与重金属抗性和解毒相关的基因的表达,从而使植物能够更好地适应重金属胁迫。
通过转录因子的介导,植物可以增加抗氧化相关基因和金属离子转运蛋白基因的表达,以提高对重金属污染的响应能力。
二、植物对重金属污染的修复机制1. 重金属的富集和转运植物通过富集重金属的方式来修复污染环境。
在重金属污染区域中,植物的生长受到限制,因此它们能够在体内有效地富集和转运重金属,减轻环境中的重金属污染。
一些植物甚至可以将重金属转运到根部,并将其沉积在根壤界面,形成重金属的结构,减少其对植物体内的毒害。
2. 螯合和解毒物质的产生植物通过产生一些特殊的螯合物质和解毒物质来修复重金属污染。
这些物质能够与重金属形成络合物,降低重金属的毒性。
同时,植物还能够通过排泄物根系分泌物,降解重金属污染物质,减轻环境的污染程度。
植物对硒的吸收利用及主要农作物硒生物强化研究进展
植物对硒的吸收利用及主要农作物硒生物强化研究进展一、植物对硒的吸收利用硒是一种重要的微量元素,对人体健康有着非常重要的作用。
硒在自然界中主要以硒酸盐和亚硒酸盐的形式存在,这些形式的硒在土壤中非常容易被植物吸收。
植物对硒的吸收利用需要通过硒的吸收、转运和富集过程来完成。
目前,对于植物对硒的吸收利用机制已经有了较为深入的研究。
1. 硒的吸收植物体内对硒的吸收主要通过硒代硫氨酸途径完成。
硒代硫氨酸是植物体内主要的硒吸收形式,它通过硒膜内途径和硒膜外途径两种方式被植物吸收。
硒膜内途径主要是通过植物根系中的硒通道蛋白(SeT)来实现,硒通道蛋白能够促进硒代硫氨酸的进入细胞内。
而硒膜外途径则是通过细胞膜上的硒通道蛋白(Lsi1)来实现,Lsi1能够促进硒代硫氨酸的跨膜转运。
这两种途径共同作用,使植物能够高效地吸收和利用硒。
2. 硒的转运植物体内的硒主要是以硒代硫氨酸和硒氨酸的形式存在,它们能够通过硒转运蛋白在植物体内进行转运。
硒转运蛋白主要包括硒载体蛋白和硒螯合蛋白两类,它们能够在植物体内通过主动运输和膜蛋白通道的方式来促进硒的转运。
这些转运蛋白能够帮助硒在植物体内进行定位和分布,从而提高植物对硒的利用效率。
3. 硒的富集植物对硒的富集主要是通过植物根系吸收和植物体内运输过程来实现的。
一些植物能够将硒富集到自身的根系中,这主要是通过根系吸附和根系渗透的方式来完成的。
而在植物体内,硒富集则是通过硒富集蛋白(SeBP)和硒蓄积蛋白(SeHP)来实现的,这两类蛋白能够促进硒在植物体内的富集和存储。
二、主要农作物硒生物强化研究进展随着对硒的认识不断深入和人们对健康的关注增加,人们开始更加重视农作物中硒的含量。
如何提高农作物中的硒含量成为了当前研究的一个热点。
近年来,主要农作物硒生物强化研究取得了一些进展,主要包括以下几个方面。
1. 硒生物强化的途径硒生物强化的途径主要包括通过土壤和营养液添加硒、利用富硒菌生物强化、通过硒肥施用和利用硒肥料等多种方式来实现。
植物对土壤硒污染的响应及耐硒机制研究进展
率和产仔数下降,且仔畜的发育变得迟缓。 土壤硒污染使作
物可食用部位的硒水平提高,过量的硒进入人体后引发中
毒,导致指甲和头发脱落、神经系统疾病等[22-24] 。 成年人推
荐硒摄入量为 50 ~ 400 μg / d
[25]
,而生活在恩施硒中毒地区的
居民,其硒摄入量高达 4 990 μg / d
[26]
不同谷子品质的农艺性状的变化差异较大;周毅峰[51] 研究
表明,在壶瓶碎米荠中,SUL1A、Aat 和 PLR1 的表达显著上
调,通过硒化作用和硒代半胱氨酸及其衍生物的转氨作用提
高了硒耐受性。 姚新等[52] 研究表明,SMT 基因的转入降低
了烟草在一定硒浓度范围内的 GSH-Px 受影响的程度,改善
质量[2-6] 。 而大量的矿产开发导致土壤硒污染,土壤中大量
硒被作物吸收积累,后经食物链传递至人体,从而诱发急性
和慢性硒中毒
[2-7]
。 土壤硒污染的条件下,作物吸收运转硒
的机制、作物耐受硒的毒害阈值等问题显见报道。 该研究对
土壤硒污染的形成及现状、植物对土壤硒污染的生理响应、
植物的毒害阈值和耐硒的调控机制进行综述,重点分析硒污
plants and the influence of exogenous selenium on crop yield and quality have been preliminarily studied, but there are few studies on the ecological risks and countermeasures of soil pollution caused by excessive application of selenium fertilizer. Based on the analysis of the current situation, causes, and ecological risks of selenium contaminated soil, this paper discusses the physiological functions of crops grown in selenium
施硅降低芹菜重金属镉积累的效应及机理研究
施硅降低芹菜重金属镉积累的效应及机理研究邹庆君(草木藩环境科技有限公司,广东广州510000)摘要:Cd的综合活化性水平强,移动性水平大。
在农业种植中可以被植物快速的吸收,在植物内部残留,导致植物毒害风险,危害食物链的正常富集,导致人类健康问题发生。
本文分析芹菜中金属镉在浇灌中积累的Cd营养液比例水平,结合不同的芹菜种子种植栽培的全过程进行分析,筛选高低品质的Cd比例积累品种。
从根部的叶绿素含量、Cd离子流速、叶绿素荧光参数、抗氧化酶作用等入手,分析芹菜Cd毒害下的有效缓解作用方式,明确施硅Si在将其芹菜重金属Cd 积累中的效应,分析其机理研究标准和操作思路,制定符合实施规范管理的操作方案。
关键词:施硅;芹菜;重金属镉中图分类号:S636.3文献标识码:A文章编号:1005-7897(2021)12-0285-020引言自国土资源发布的全国土壤污染比例调查分析显示,在650万km2的土地面积上,全国土壤呈现超标的比率达到20%,污染类型多。
其中Cd的超标比例水平最高,已经达到8%,其他超标重金属包含Ni、Cu、Hg等。
对于过量的重金属而言,在土壤中很难排除分解。
重金属Cd是一种强效的生物化学活性元素,相比其他金属元素,Cd更加容易被蔬菜吸收。
过量的金属无法降解或消除,从高浓度转化为低浓度,最终导致蔬菜的根茎、叶果中出现积累,直接影响植物的生长发育水平,人体食用后,导致人体内积存毒害。
1蔬菜重金属的主要来源1.1肥料重金属化肥导致土壤金属污染严重,其中Cd是常见的化学磷肥。
磷肥中的重金属量与磷矿有直接关系。
通过对比分析Cd、Zn等比例含量水平,分析两个国家主要的磷肥生产过程和规范要求。
牲畜肥料是主要的有机肥料,属于绿色蔬菜生产的有机肥。
我国的有机肥料中重金属超标现象严重,容易造成蔬菜产品中重金属超标,导致安全品质下降。
1.2灌溉水灌溉水是导致作物重金属残留的途径之一。
受城市污染水的影响,尤其是在工业和商业污水的使用上,如果长期灌溉使用,就会导致重金属在土壤表层呈现残留,且从上之下递减的情况。
硒提高植物拮抗重金属毒性的研究进展
L J , , n , c, e nc e a nc l I, ech l ol f o gy and tc on OI T i
粮食 钟 技 锯 涛
V oI 39 . N0 2
A pr 201 4
死亡 : ①C d 、 As 、 P h 、 A l 、 S b试 剂可 以引起植 物 的氧 化
物体 的抗 氧化性 , 清 除活性 氧 和脂质 过 氧化 物 , 提高 了植 株 的 抗逆 性 和抗 衰老 能 力 , 从 而确 保 植 株 的正
常 生长 [ 。
ห้องสมุดไป่ตู้
硒在 增强植 物抗 氧化 性 能的 同时可 以提 高 植物 对环 境 的胁 迫抗 性 I 8 _ , 消 除植 物体 在高 辐射 、 低温 、 干 旱等 恶 劣环 境 下产 生 的大 量 自由基 。 在高 光 照强
使 对这些重金属具有拮抗作用 , 在一定程度上能够缓 含硒 的化合物还可 以减少作物中的重金属含量 , 且能够增加 解 重金属对植物 的毒害 ] 。对植物进行含硒复合物 作物体 内的重金属浓度达到质量标准 ,
的 叶 喷 或者 作 为 基 肥 均 可 以提 高 水 稻 可食 用 部 分 硒 的含 量 , 并 且 缓 解 植 物在 面对环 境 压力 时所 受 到
会破坏细胞膜 的完整性 ; ④c d 、 A s 、 s b的试剂会抑制
素 的吸收 ,以至于 被污染 的农 作物会 大 量缺 乏 营养 物质 ] 。因此 , 如何 降低 土壤 中重 金属含 量一 直是 研
l o I 。 植物对必需元素如 z n 、 s e 、 F e 、 c u还有 M g 等微量元 色
硒提高植物拮抗重金属毒性 的研究进展
植物硒的生理功能
植物硒的生理功能
张帆;张璐;管玉兵;李泽鸿
【期刊名称】《世界元素医学》
【年(卷),期】2010(016)004
【摘要】硒是植物生长所需的一种有益元素。
具有刺激植物生长发育和提高作物产量与品质、增强植物生物抗氧化作用、促进植物新陈代谢和植物对环境胁迫的抗性,并具有拮抗重金属的作用;此外,硒在植物体内还可与其它营养元素发生相互作用。
本文从上述几方面综述了硒在植物中的生理功能及研究进展。
【总页数】4页(P25-28)
【作者】张帆;张璐;管玉兵;李泽鸿
【作者单位】吉林农业大学生命科学学院,吉林长春1130118
【正文语种】中文
【中图分类】R37
【相关文献】
1.植物对硒的吸收、转化及生理功能研究综述 [J], 万海英;向极钎;杨永康;殷红清;马进
2.硒对植物生理功能影响的研究进展 [J], 郁飞燕;寇太记;张联合;苗艳芳
3.微量元素硒在园艺植物中的生理功能研究进展 [J], 郭艳;张江萍;刘和
4.微量元素硒在园艺植物中的生理功能研究进展 [J], 郭艳;张江萍;刘和
5.硒在植物中生理功能的研究进展 [J], 刘大会;周文兵;朱端卫;刘伟
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硒在植物抗逆境胁迫耐受中的作用
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V 0l 39 . N o 3 Jun. 201 4
r a i n S c i U n c e a n d I T e c h n o l o g y a n d ' E c o n o my
般不高于 2 5 m g / k g , 即使 在 富硒 土 壤 上 生 长 的植
物, 其硒含量也不会超过 1 0 0 m g / k g E 。
1 . 2 硒 对植 物 的生 长发 育和果 实品 质 的影响
有研究表明 , 极少 量 的 硒 能对 硒 积 聚植 物 的生 长 具有 刺 激作 用 , 对硒 非 积 聚植 物 则起 到强 烈 的抑
现有 的研 究表 明 , 硒 可 以被 蔬 菜吸 收并 累积 , 但
出硒 以来 I 2 1 , 高等植物硒领域研究无论其广泛性还 是深入程度都不及动物和人体健康领域。基于植物
在 自然 界 硒 的生 物 地 球化 学 循 环 、 畜 牧业 和人 体健 康 等诸 多领 域 的重 要 作 用 , 使 这一 研 究 领域 受 到 普 遍 关注 , 新 的研 究成果 不 断涌现 。 部 分高 等植 物生 长 离不开硒 l 3 l , 其 对 植 物 有抗 氧化 、 抗 逆性 、 拮 抗 外 界
硒元素是人和动物必需的微量生命元素 , 具有多
种生 物学功 能 ] , 适 量 补硒 有 增 强机 体 免 疫力 、 延缓
衰老 、 抗 癌 防癌 的效 果 , 自从 1 9 3 2年 从植 物 中检测
对人和动物的健康发生有益作用 “ ] 。
无 机硒 具 有一定 的毒 性 , 如 硒酸 盐等 ] , 而通 过 植物体 合成的有 机硒则 相对安全 , 具有高 吸收利用率 、 优越 的生 理功 能等 特点 [ 1 3 - S 5 ] 。 对 作物施 硒 , 植 物体 可 将无机硒转 化为有机硒 , 提 高硒 的 生 物 活 性 l I 6 - 2 0 7 。 然而 , 人 为 向作 物添 加外 源硒 , 常会影 响富硒 作物 的 代谢 过程 。
硒摄入与抵抗环境重金属污染的影响
硒摄入与抵抗环境重金属污染的影响近年来,环境重金属污染问题日益严重,给人类健康和生态环境带来了巨大的威胁。
而硒作为一种重要的微量元素,对于抵抗环境重金属污染具有重要的影响。
本文将探讨硒摄入与抵抗环境重金属污染的关系,并分析其影响机制。
一、硒的摄入途径硒是一种必需的微量元素,人体无法自行合成,只能通过食物摄入。
主要的硒摄入途径包括食物、水源和空气。
食物是人体摄入硒的主要途径,尤其是富含硒的食物,如海产品、谷物、蔬菜等。
此外,水源和空气中的硒也可以被人体吸收。
二、硒对环境重金属污染的抵抗作用1. 抗氧化作用硒是人体内重要的抗氧化剂,可以清除体内自由基,减少氧化应激对细胞的损伤。
环境重金属污染会导致体内自由基的产生增加,从而引发一系列疾病。
而适量的硒摄入可以增强人体的抗氧化能力,减轻环境重金属污染对人体的损害。
2. 解毒作用硒可以与一些重金属元素形成不溶性化合物,从而减少其对人体的吸收和毒性作用。
例如,硒可以与铅形成硒铅络合物,减少铅的吸收和积累。
此外,硒还可以促进重金属元素的排泄,减少其在人体内的滞留时间。
3. 免疫调节作用环境重金属污染会削弱人体的免疫功能,增加感染和疾病的风险。
而适量的硒摄入可以增强人体的免疫力,提高抵抗力,减少疾病的发生。
硒可以促进免疫细胞的增殖和活性,增强免疫细胞对病原体的识别和清除能力。
三、硒摄入量的影响因素硒的摄入量对于其抵抗环境重金属污染的影响具有重要意义。
硒的摄入量受多种因素的影响,包括地理位置、饮食结构、生活习惯等。
一些地区的土壤和水源中硒含量较高,人们通过食物摄入的硒也相对较多。
而一些地区的土壤和水源中硒含量较低,人们需要通过其他途径增加硒的摄入量。
四、硒摄入与环境重金属污染的关系硒的摄入量与环境重金属污染的关系复杂而微妙。
适量的硒摄入可以增强人体的抵抗力,减轻环境重金属污染的损害。
然而,过量的硒摄入也可能对人体造成损害。
一些地区的土壤和水源中硒含量过高,人们长期摄入过多的硒可能导致硒中毒。
硒对重金属拮抗作用与富硒产品研究进展
硒对重金属拮抗作用与富硒产品研究进展摘要:硒(Se)是人和动植物必需的有益微量营养元素,研究表明,硒对重金属元素具有较强的拮抗作用,通过外源施加硒至土壤或植物上可以提高农产品的含硒量,降低重金属元素含量,从而保证动物和人体能摄取足够的硒来维持正常生理活动。
本文叙述了硒对植物、动物重金属中毒的拮抗作用机制,以及富硒农作物、富硒动物产品的研究进展,为今后更好开展富硒产品研究提供科学合理的参考。
关键词:硒;重金属;产品;富硒农作物;富硒动物产品;研究进展;综述200年前瑞典化学家Berzelius首次发现了硒,到1934年发现动物硒中毒开始引起学术界关注,1957年Schwarz等证实硒对肝脏有很强的保护作用,1973年Rotruck等在分子水平上证实了硒是谷胱甘肽过氧化物酶的活性中心,缺硒将导致谷胱甘肽过氧化物酶活性降低,这一发现首次确认硒的生理作用。
随着科学研究的不断深入,硒对重金属的拮抗功能不断被发掘,富硒产品的研发也不断发展。
1 硒对重金属的拮抗作用很多研究表明,硒可以拮抗重金属对动植物的损害,如硒可以拮抗镉、汞、锰等引起的毒害作用,从而减少动物、植物对重金属的吸收。
硒与重金属间的拮抗作用源于硒相对活泼的化学性质,硒与重金属反应可以生成难溶的沉淀物,使重金属不被吸收。
而且硒可以降低重金属毒性对抗氧化酶的抑制作用,从而提高动物、植物机体对自由基的清除能力。
1.1 硒对植物重金属中毒的拮抗作用周健等在研究不同价态硒对小油菜缓解重金属镉胁迫影响时发现,Se(–2)处理最能有效缓解小油菜镉胁迫,Se(+4)次之,Se(+6)却增加了镉对小油菜的胁迫作用[1]。
张海英等研究表明,叶面施Se(+4)不仅能补充草莓硒含量,而且适度的硒可减少草莓对重金属铅与镉的吸收[2]。
Ríos等对生菜研究中发现,低浓度Se(+4)和Se(+6)可促进植物体内AsA和GSH合成,缓解镉的毒性,硒既是金属螯合剂、细胞抗氧化剂,对金属解毒有重要作用[3]。
硒缓解植物重金属胁迫和累积的机制
De c e mb e r 2 01 4・ Vo 1 . 3 1 ・ N o . 6 : 5 4 5 — 5 5 0
硒 缓解 植 物 重 金 属 胁 迫 和 累 积 的 机 制
袁 思莉 , 余 壶, 万亚 男, 王 琪 , 乔 玉辉 , 李花粉
( 中国农 业大学资源与环境 学院, 北京 1 0 0 1 9 3 )
农 业 资 源 与 环 境 学 报
2 0 1 4年 1 2 月・ 第3 1 卷・ 第 6期 : 5 4 5 — 5 5 0
J o u r n a l o fA g r i c u l t u r a l R e s o u r c e s a n d En v i r o n me n t
Ab s t r a c t : S e l e n i u m( S e ) p l a y s a n i mp o r t a n t r o l e i n i m p ov r i n g p l a n t s t r e s s r e s i s t a n c e , m i t i g a t i n g h e a v y m e t l a s t r e s s a n d r e d u c i n g h e a v y me t l a
植物硒的研究与利用
植物硒的研究与利用
植物硒是植物内生物分解的产物,其在植物生长发育中起着重要的调节作用。
具有重要的生物学功能,如改善植物抗逆能力和生物活性物质的积累,对植物的健康发育有着重要意义。
因此,研究和利用植物硒已成为一个研究热点,也越来越受到科研人员和农业生产界的关注。
首先,植物中硒代谢研究是近年来植物硒课题研究的重点之一。
研究发现,植物硒可以影响植物抗盐、抗旱、抗病虫等多项性状,并可降低环境胁迫造成植物损伤的风险。
此外,研究表明植物硒还可以增加植物的产量,提高硒的营养和药用价值。
其次,根据植物硒的研究结果,近年来积极试验植物硒的肥料和农药,以最大限度利用植物硒在植物生长发育中的生物功能,并取得良好效果。
同时,大豆、水稻等硒含量较高的优质作物也已成为大宗生产农业的重要产品。
当前,植物硒的研究已经从单一的细胞水平和生理生化过程进入系统研究阶段,涉及基因组学、蛋白质组学、系统性研究等领域,拓宽了植物硒的研究领域。
总的来说,植物硒的研究和利用可以有效改善植物的生长发育,同时还可为农业生产提供技术保障,开发出具有良好生产功能、高品质优质品种等有助于健康和可持续发展的新作物。
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随 着 工业的 迅 猛 发展 、 人 口 增长、 农业 现代化以 及城镇化进程 的 加快 , 土壤 环境日 益 恶 化, 特别 是重 金属污染已成为世界性的环境问题。根据 2014 年 4 月 17 日国家环境保护部和国土资源部发布的全国土 19.4% , Cd、 Hg、 As、 Cu、 Pb、 Cr、 Zn、 Ni 8 种 元 素 点 位 超 1.6% 、 2.7% 、 2.1% 、 1.5% 、 1.1% 、 0.9% 标 率 分 别 为 7.0% 、 壤污染状况调查公报, 我国土壤总的点位重金属超标 16.1% 率达到 , 耕地土壤 调查 点 位 重 金属 超 标 率 为
作 用, 降低了 POD 活性, 提高了 SOD 和 CAT 活性[14], 发 此 可 知 添 加 Se 对 于抑 制 植物体 内 的 过 氧 化 作 用 , 挥着非常重要的作用。 发现小麦叶片 向生长小麦的土壤中喷施硒酸钠, (GSH-Px) 中的 谷 胱 甘 肽 过 氧 化 物 酶 明 显 提 高 了 [15], Se 是 GSH-Px 的必需组 分, Se-半胱 氨 酸 是 该酶 活性 GSH-Px 能够 利用 谷 胱 甘 肽 (GSH) 中 心 的 必 需因 子 , 清除氧 将有害的过氧化物还原成无害的羟基化合物, 化性强 的 自由 基 ,保护细 胞 膜 的结 构 及 功 能的 完 整 性, 修复分子损伤部位[16-18]。Jamall 等[19]在动物体内发
会危害 和 4.8%[1]。重金属在环境中长期滞留和累积, [2-3] 农产品等的 生态环境和人体健康 。重金属对环境、
2014-09-26 收稿日期: 41471271) (41073094, 基金项目: 国家自然科 学基金项目 ; 公益 性 行 业 (农业) 科研专项 (201303106) (1991—) 作 者简介: 袁思莉 , 女, 硕士, 主要 从 事 环境 污染 化 学 方 面的 研究。E-mail: yuan_s_l@ * 通信作者: 李花粉 E-mail: lihuafen@
POD 的活性显著得到提 高, SOD 和 烈 的 过 氧 化 作 用, CAT 活性下降,而 Se 抑制了水稻幼苗剧烈的过氧化
O2-的 产 生 速 率 和 自 由 基 的生成 量 会 随 着 Se 浓 度 的 增加而降低[13]。 在受 Cd 毒害的水稻幼苗体内进行着剧
叶 绿 பைடு நூலகம் 的 含 量 与施用 的 Se 浓 度 之 间 呈 现显著 正 相 关[23]。Na2SeO3 同样增加了小麦叶片中叶绿素的积累
GSH-Px 利用谷胱 甘肽 (GSH-Px) (GSH) 的综合效果。Se 是谷胱甘肽过氧化物酶 的必需组分, 将有 毒的过氧化物还原成无毒的物 Se 可以激活植物螯合肽 (PC) 质, 清除由重金属引起的自由基。 合成酶及增加 PC 合成的前体, 使植物产生更多的 PC, 形成更多的重
对重金属的吸收。
片中叶绿素的含量, 增加了叶片的干物质积累量。茶 树喷施 Se 肥后, 叶绿素含量增加了 48%[21]; 土壤添加
能 够 在 一定 程度 上 叶绿素含 量 、 修复 受损 的 叶 绿体 , 缓解重金属对植物的胁迫作用。如陈平等[14]研究发现 Se 可减轻 Cd 对水稻幼苗生长的抑制作用, 提高了叶
降 低 脂 质 过氧 化 反 含量降低, 缓 解 植物的 氧 化 胁 迫, [7-8] [9] 应 。Feng 等 认为 Se 与重金属拮抗作用的机制主
2
Se 缓解重金属胁迫的机制之一。
Se 对 叶绿体 的 修 复
重建 要表现在: 调 节 生 物体 内 的 活性氧 和 抗 氧化 剂 、 改 细胞膜和叶绿体组织、阻碍重金属的吸收和转运、 有学者用小白菜研 变重金属的存在形态等几个方面。 究发现适当浓度的外源 Se (Ⅳ) 和 Se (Ⅵ) 均提 高其抗 氧 化 作用 , 促进 了 叶 绿 素 的 合 成和生长 [10], 在 莴苣 菜 中也发现这两种形态的 Se 的抗氧化以及促进生长的 作用 。此外, 研究发现 Se 的添加提高了绿豆苗中抗 SOD CAT POD、 ( 增 氧化酶 、 、 谷胱甘肽还原酶) 的含量,
的相关机理, 希望能够为土壤重金属污染治理提供相 关的理论依据。
本文通过分析 Se 对缓解植物重金属胁迫和积累
· 农业资源与环境学报 第 31 卷 · 第6期
1
Se 的 抗氧 化 作 用
(PPO) (POD) 和多酚氧化酶 的活性 , 这 两 种酶 是 存 在 研究显示低浓 于生物体内的另外两种活性氧防御酶, 从而增加植物的抗氧化 度的亚硒酸钠可激活这些酶, 作用[20]。 Se 可 以 清 除 由 重 金属 胁 迫 产 生的 在 植物 体 内 ,
使得 酶 通过启动与 GSH-Px 合成有关的特异性基因, 从 而能够抵抗逆境 因 的含量提高以及酶的活性增强, Se 浓度能够影响过氧化物酶 此外, 子对植物的胁迫;
植物 在重 金属 胁 迫下, 自 由基等 氧 化性 物 质增 会 损害 生 物 膜的结 构 和 多, 导致膜脂 的 过 氧化 作 用 , 功能, 影响生物膜的完整性。然而有不少学者的研究 表明 Se 具有抗氧化作用,能够缓解重金属对植物的 CAT 和过氧化物酶 POD) 叶片中 Cd 的活性得到改善,
Abstract: Selenium(Se)plays an important role in improving plant stress resistance, mitigating heavy metal stress and reducing heavy metal uptake. This paper reviewed mechanisms involved with Se for mitigation of heavy metal stress and accumulation. Se could alleviate heavy metals stress because of the combined physiological and biochemical effects of the relevant products, including GSH-Px which could change mation of Se -heavy metal complexes reduced the biotoxicity of heavy metals. Se could produce antagonistic effect with a variety of heavy metals, and reduce the uptake of heavy metals. Keywords: selenium; heavy metal; stress; accumulation toxic peroxides to non-toxic substances and remove free radicals induced by heavy metals. Se could activate phytochelatins synthase and in crease the amount of precursors to phytochelatin(PC) , and make plant produce more PC, and form more heavy metal-PC complexes. The for -
例如 Se 可以缓解 Cd 对植物幼苗生长的抑制作 胁迫。 (超氧化物歧化酶 SOD、 用, 使得保护性酶 过氧化氢酶
有害的氧化性物质, 维持机体的氧化还原物质正常含 从 而 提 高植物 对 重 量, 保护膜 结 构 和 功能 的 完 整性 , Se 在 植物 体 内 发 挥 的 抗 氧 化性 是 金属 胁 迫 的 抗 性 ,
关键词: 硒; 重金属; 胁迫; 累积
Mechanisms of Selenium Mitigating Stress and Accumulation of Heavy Metals in Plants
(College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China) YUAN Si-li, YU Yao, WAN Ya-nan, WANG Qi, QIAO Yu-hui, LI Hua-fen*
收, 而这些元素能够促进原叶绿素酸酯还原酶的合成 从 而抑制或补偿了 重 以及修复叶绿体双层膜结构等,
(ALAD) 氨 基 乙酰 丙酸 脱 水 酶 这两 种 酶 的相 互 作 用 , 从而来调控叶绿素的合成[25]。谷巍等[26]认为重金属会 使得 基 粒 垛叠 解 体 , 而加 破坏叶绿 体 的 双层 膜 结 构 , K、 Ca、 Mg、 Zn 等 的 吸 入 适 量 Se 后 可促进 植物 对 P、
[11]
植物 体内 叶 绿 素 含量 的 降 低是重 金属 对 植物 毒 害作用的普遍现象,很多研究结果表明 Se 可以增加
加了金属硫蛋白、 硫醇、 谷胱甘肽巯基转移酶的含量, 缓解了重金属对绿豆的胁迫作用[12]。以水稻作为研究 材料也发现, 膜质过氧化产物 MDA (丙二醛) 的含 量 、
kg-1) 低浓 度 Se (≤8 mg · 可 以增加 烤 烟 叶 片中 叶 绿 素 a、 b 叶绿素 和类胡萝卜素的含量[22]。苗期油菜叶片中 (ALA) 量以及促进了叶绿素前体 5-氨基乙酰 丙 酸 的 形成[24]。 可能的原因是 Se 可 关于 Se 修复叶绿体的机理, (PBGD) 以通过调控胆色素原脱氨酶 和带有-SH 的5-
2014 年 12 月 545-550 · 第 31 卷 · 第 6 期:
农业资源与环境学报
Journal of Agricultural Resources and Environment
December 2014 Vol.31 No.6: 545-550 · ·