科學(xué)通報(bào) | 揚(yáng)州大學(xué)李韜團(tuán)隊(duì)綜述小麥硒強(qiáng)化的研究進(jìn)展與應(yīng)用前景

硒是人體必需的微量元素，但全球超過10億人面臨攝入不足的問題。小麥對(duì)硒有天然的富集能力，這一特性讓它成為解決硒缺乏、實(shí)現(xiàn)主食營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化的理想選擇。

近日，揚(yáng)州大學(xué)李韜教授團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)通報(bào)》發(fā)表了題為“小麥硒強(qiáng)化：研究進(jìn)展與應(yīng)用前景”的評(píng)述文章，系統(tǒng)梳理了小麥硒生物強(qiáng)化的研究進(jìn)展，從硒吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的分子機(jī)制到農(nóng)藝調(diào)控與遺傳改良的技術(shù)路徑，再到全產(chǎn)業(yè)鏈的高值化利用，為我國(guó)富硒小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了理論參考與技術(shù)方向。

1. 小麥硒吸收轉(zhuǎn)運(yùn)與代謝核心機(jī)制

小麥對(duì)硒的吸收并非“來者不拒”，不同化學(xué)形態(tài)的硒有著截然不同的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制。硒酸鹽（Se(VI)）憑借與硫酸根相似的離子特性，可通過硫酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白高效吸收，并向地上部快速轉(zhuǎn)運(yùn)；亞硒酸鹽（Se(IV)）則主要依賴磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白TaPHT1;9；有機(jī)硒化合物如硒代蛋氨酸（SeMet）通過氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入植株，吸收效率可達(dá)無機(jī)硒的20倍以上；納米硒（SeNPs）作為新型硒源，以緩釋方式供給，兼具低毒性與高生物利用率的優(yōu)勢(shì)。

小麥籽粒中積累的硒超過80% 以硒代蛋氨酸形式存在，這正是人體吸收利用效率最高的有機(jī)硒形態(tài)。硒與鎘、鐵、鋅等元素的交互規(guī)律也被揭示，硒與鎘存在拮抗效應(yīng)，與鐵競(jìng)爭(zhēng)吸收位點(diǎn)，與鋅則呈現(xiàn)協(xié)同促進(jìn)關(guān)系。這為實(shí)現(xiàn)“富硒低鎘”的協(xié)同改良提供了重要的理論依據(jù)。

2. 農(nóng)藝與遺傳雙路徑強(qiáng)化體系

在實(shí)際生產(chǎn)中，提升小麥硒含量有兩條技術(shù)路線可走。在農(nóng)藝強(qiáng)化方面，小麥硒吸收代謝的關(guān)鍵窗口期分別是拔節(jié)期與抽穗至揚(yáng)花期。拔節(jié)期通過土壤或葉面施硒建立硒庫(kù)，抽穗至揚(yáng)花期精準(zhǔn)噴施促進(jìn)轉(zhuǎn)運(yùn)。葉面噴施的硒利用率顯著高于土壤施用，既能規(guī)避土壤對(duì)硒的固定，又能提高籽粒中有機(jī)硒的占比。配合氮磷配施優(yōu)化與秸稈還田技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)硒在農(nóng)田系統(tǒng)中的循環(huán)利用。

在生物強(qiáng)化方面，優(yōu)異種質(zhì)資源挖掘?qū)ξ飶?qiáng)化具有重要意義。人工合成小麥SHW-L1的籽粒硒含量約為普通品種的三倍，其衍生系至今仍保持高富集特性。5A染色體硒積累QTL的發(fā)現(xiàn)，TaPHT1;9與TaSBP-A 的克隆，分子標(biāo)記輔助選育高硒、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)協(xié)同改良的新品種提供了基因資源與技術(shù)支撐。此外，土壤微生物的引入是小麥硒生物強(qiáng)化的重要輔助手段。從富硒植物根際分離的特定菌株能夠通過分泌代謝物、上調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因表達(dá)等方式，提升土壤硒的生物有效性。將硒超富集植物壺瓶碎米薺與小麥間作，也被證實(shí)能顯著強(qiáng)化農(nóng)田系統(tǒng)的硒利用效率。

3. 全產(chǎn)業(yè)鏈高值化利用

富硒小麥的價(jià)值最終要通過加工產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)，而這也是造成硒損失的重要環(huán)節(jié)。在主食產(chǎn)品（如饅頭、面包等）的加工過程中，傳統(tǒng)鋼磨工藝的高溫高速研磨會(huì)加速麩皮中有機(jī)硒的氧化分解，而低溫石磨技術(shù)可將有機(jī)硒保留率提升12%~18%。全麥制品因保留了富含硒的麩皮層，其硒保留率顯著高于精粉制品。此外，利用酵母發(fā)酵可有效促進(jìn)無機(jī)硒向有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化與保留。通過優(yōu)化酵母菌種與發(fā)酵條件，面團(tuán)中甲基硒代半胱氨酸含量可提升2.3倍，這一技術(shù)應(yīng)用于饅頭、面包等發(fā)酵類產(chǎn)品，既能降低烹飪過程中的硒損失，又能提高有機(jī)硒占比。

在富硒功能性食品方面，富硒麥芽粉制備工藝不斷優(yōu)化，其產(chǎn)品形式已從直接食用的粉劑，拓展至壓片糖果、固體飲料等多種便捷的深加工形態(tài)，滿足了多元化的消費(fèi)需求。

富硒小麥加工副產(chǎn)物的資源化利用同樣值得關(guān)注。富硒秸稈與麥麩用作飼料，可實(shí)現(xiàn)植物有機(jī)硒向禽肉、蛋品的高效傳遞；作為食用菌栽培基質(zhì)，能生產(chǎn)出富含有機(jī)硒和菌體蛋白的復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉；秸稈還田不僅能活化土壤硒，還能通過調(diào)控根際微生物群落抑制土傳病原菌，這一生態(tài)功能在油菜菌核病防治中已得到驗(yàn)證。

圖 1 富硒小麥的應(yīng)用

文章指出，該領(lǐng)域仍存在亟需突破的研究瓶頸。長(zhǎng)期施用硒肥的環(huán)境行為與安全閾值尚需持續(xù)監(jiān)測(cè)；硒積累與產(chǎn)量、品質(zhì)性狀的協(xié)同優(yōu)化仍需驗(yàn)證；加工環(huán)節(jié)中硒的穩(wěn)定化技術(shù)有待深化；硒納米顆粒的具體吸收機(jī)制有待闡明。未來要建立從土壤到餐桌的全程管理體系：主產(chǎn)區(qū)精準(zhǔn)施肥并監(jiān)測(cè)環(huán)境變化，育種時(shí)兼顧硒含量和綜合農(nóng)藝表現(xiàn)；加工環(huán)節(jié)優(yōu)化工藝保硒；借助標(biāo)記輔助選擇、基因組選擇、轉(zhuǎn)基因和基因編輯等手段和多組學(xué)技術(shù)，讓育種從“靠經(jīng)驗(yàn)”走向“精準(zhǔn)設(shè)計(jì)”。

揚(yáng)州大學(xué)李韜教授為文章通訊作者，黃盼盼為文章第一作者。團(tuán)隊(duì)得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(32472044)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(202411117233Y)和江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目(PAPD) 的資助。

文章信息

黃盼盼，束璐婷，李奕帆，等.小麥硒強(qiáng)化: 研究進(jìn)展與應(yīng)用前景. 科學(xué)通報(bào), 2026.

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