摘 要：目前，硒元素营养失衡已严重影响人类健康，中国约7亿人口生活在低硒地区，而小麦作为人们的主要食物，其籽粒中硒元素含量普遍较低。通过土壤施用和叶面喷施硒肥等途径来增加小麦籽粒内部硒元素累积量，进而改善人体硒营养水平被认为是经济有效的手段，这也引起了国内外学者的广泛关注。本文概述了小麦对硒的吸收、转运和分布特点，提高小麦籽粒硒含量的途径、影响因素，富硒小麦的加工工艺及产业发展中存在的问题，并对今后富硒小麦产业的研发做出了展望。
关键词：小麦;籽粒;硒;生物强化
Research Progress of Se-Enriched Wheat
（1.Crop Research Institute/Key Laboratory of Wheat Biology and Genetic Breeding in North Huanghuai Plain of Ministry of
Agriculture/National Engineering Laboratory of Wheat and Maize， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China;
2.Maize Research Institute/National Engineering Laboratory of Wheat and Maize， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China;
3.Agricultural Quality Standards and Testing Technology Research Institute， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100，China）
Abstract At present， human health has been seriously affected by the unbalance of selenium （Se） nutrient. About 700 million people live in low Se areas in China. Wheat （Triticum aestivum L.） as the staple food of people， its grain Se content is generally low. Through increasing the soil effective selenium and/or by foliar application of selenium fertilizer， the grain Se content can be dramatically enhanced. These ways have been considered to be economic and effective means to improve human Se nutritional level and have caused the wide attention of scholars at home and abroad. The characteristics of the absorption， transportion and distribution of Se in wheat， the ways and possible influencing factors to improve wheat grain Se content， the Se-enriched wheat processing technology and the problems and prospects in the development of Se-enriched wheat industry were summarized in this paper.
Key words Wheat; Grain; Selenium; Biofortification
硒（Se）在环境中的生物地球化学循环影响人体健康。有研究表明，在岩石、土壤、水源等环境中硒元素含量比较缺乏和生物有效利用率较低的地区，人体硒摄入量不足，会激发人类微小病毒B19（HPVB19）的毒性，引发大骨节病[1]。目前的基本共识是，硒在预防艾滋病、增强抗癌能力和提高人体免疫功能等方面有显著作用，常被称作“生命的火种”。
据报道，我国正处于全球的缺硒地带，包含22个省份和72%的国土面积在内，总计大约7亿人口生活在硒元素缺乏地区[2];营养调查结果表明，我国成人每天硒的摄入量为26.6 μg，远低于中国营养学会推荐的每天50 μg以上的标准硒摄入水平[3]，所以我们每个人基本都需要补硒。
小麦作为主要的粮食作物，可将土壤中的无机硒吸收并转化为人体可利用率较高的有机硒，因此，增加小麦籽粒特别是面粉中的硒含量是人体补硒的有效策略之一。本文概述了小麦对硒的吸收、转运和分布特点，提高小麦籽粒硒含量的途径、影响因素，富硒小麦的加工工艺及产业发展中存在的问题，并对以后富硒小麦产业研发做出了展望，旨在为我国小麦富硒的研究和产业发展提供参考。
小麦对硒酸盐和亚硒酸盐的吸收转运规律不同。研究表明，Se4+先转化为Se6+及有机硒化物，小部分运转到地上枝叶中，大部分停留在根部合成有机硒[4]。也有研究表明，四价硒主要分布在小麦的根与麦粒内，六价硒主要分布在叶部与茎部;从转运角度而言，小麦从灌浆期到成熟期在四价硒条件下根部、茎部、叶部硒含量均随着成熟而出现下降趋势，而籽粒中硒含量则明显增加。在六价硒条件下，小麦根部、茎部的硒含量降低，叶部硒含量升高，而籽粒硒含量无显著变化[8]。
研究表明，小麦中硒大多以硒蛋白形式存在，其中硒代蛋氨酸（SeMet）占较大比重，此外还有小分子的硒代氨基酸及其衍生物，如硒代半胱氨酸、硒代胱氨酸、硒-甲基硒代半胱氨酸、硒代半胱氨酸亚硒酸等[9]。小麦对硒的蓄积程度与其成熟度有关，硒含量随小麦的成熟而降低[4]。研究表明，春小麦经硒肥处理收获后各器官硒浓度大小依次为根>叶>籽粒>茎，硒累积量大小依次为籽粒>茎>叶>根[10]。
2 小麦富硒的途径
2.1 自然状态下富硒
2.2 土施硒肥
2.3 叶面喷施硒肥
文献分析得出，叶面喷硒使小麦籽粒含硒量比对照增加2～43倍，在一定范围内，喷施次数和浓度增加含硒量也随之增加，而当浓度过高或喷施量过大，小麦则会出现硒中毒，产量和品质下降。冬小麦中的全硒含量与喷施硒酸钠溶液的量呈线性关系，小麦秸秆硒含量、籽粒硒含量与施硒量三者间互呈线性关系[32]。喷施一定剂量的硒对小麦是安全有效的，但是高浓度往往会导致小麦硒中毒和品质下降[33]。在黑龙江省低硒地区小麦籽粒硒含量的提高幅度与喷硒量呈正相关，30 g/hm2的叶面喷施量即可使小麦籽粒的硒含量满足当地居民补硒的需要[34]。在灌浆期和孕穗期喷施富硒液能显著提高小麦籽粒的硒含量，小麦穗粒数、穗重、千粒重有所增加，产量增幅5.5%～12.3%，但随着喷施量的增加，小麦产量有下降趋势[35]。
2.4 生物强化
小麦富硒生物强化指的是小麦采用杂交转育、转基因、基因改造及分子育种设计等生物学途径，提高控制硒吸收、运载以及向籽粒储存的基因表达量，最终提高小麦籽粒硒含量的方法。小麦的富硒能力主要取决于自身品种基因型及其与环境的互作，应加大硒高效种质资源的筛选，对小麦中调控硒吸收、运转、代谢和积累的基因进行QTL分析和基因定位，然后通过分子标记辅助选择结合传统育种方法或利用转基因途径，并配合以土壤或叶面施硒以及高通量、灵敏的检测方法（如ICP-AES、ICP-MS等）培育和筛选对硒耐受性高且硒高效品种（对硒的高效吸收和向籽粒中的运转，以及向无毒硒氨基酸或硒蛋白的高效转化）[4]。
2.5 硒液浸种
3 提高小麦籽粒硒含量的影响因素
通过改良土壤可提高硒供应能力。增施生理碱性肥料或石灰调节土壤酸碱度，增施磷肥或氮肥（如硝酸钙）提高硒吸附点位的竞争能力，利用生物发酵和合成[54]等技术方法可提高土壤生态循环中硒的有效性。有研究表明，小麦植株含硒量与土壤K2SO4-Se呈极显著相关[55]，且硫及可溶性硫酸盐对小麦吸收硒无拮抗，反而促进硒的吸收[56]。因此，施用硫酸钾肥料可促进硒的吸收。适当增加含富里酸比例较多的有机质和往黏土里添加沙土，适当减少灌溉径流和淋溶均有可能增加土壤硒的生物可利用性[57]。
此外，水源、土壤温度、湿度和质地等环境因素和气候差异及天气原因等也会影响小麦硒含量，而这方面的研究报道较少[53]。
4 富硒小麦的种植及食品加工工艺
4.1 富硒小麦种植中应注意的问题
水源、土壤和大气等环境因素和气候条件都会影响小麦籽粒中硒的含量。首先，富硒小麦生产应固定基地，使小麦生长有一个相对稳定的良好环境;其次，根据不同小麦的品种特性（包括强筋和中筋等品质特性和硒吸收利用特性等）和加工用途（如生产馒头、水饺、面条、面包、糕点等），有针对性地确定生产不同用途的富硒小麦;最后确定施加硒肥的方式、时间和浓度，从而确保所生产的富硒小麦硒含量基本稳定[58]。
4.2 富硒小麦加工工艺
Lyons等（2005）[44]和Cubadda等（2009）[59]研究表明，小麦籽粒硒主要分布在胚和胚乳中，磨粉时大约80%～90%的硒保留在面粉中。由于硒元素在小麦麸皮中的浓度高于面粉，对富硒小麦单独加工并固定出粉率和出粉口（固定小麦的取粉部位和取粉数量）才能确保面粉中的硒含量稳定[58]。利用配麦工艺生产小麦粉可能使其使用性能变好，却无法有效控制面粉硒含量;可以将单独加工的富硒小麦粉和普通小麦粉进行配粉处理，能够使硒含量得到有效控制的同时也可满足产品使用性能的要求[58]。麸皮/面粉硒含量比值因品种而异，因此筛选面粉中相对硒含量较高的品种，将进一步降低磨粉过程中硒的损失率;对这类品种筛选并分析其硒蛋白的形态和代谢过程，特别是提取面粉中甲基化的硒蛋白，以达到人体补硒和增强抗氧化和预防疾病（特别是癌症）的目的[4]。
5 富硒小麦产业发展中的几个问题
6 展望
当前国内富硒小麦及产业发展研究尚处于起步阶段，理论落后于实践，相关经济研究成果更少。目前，基本明确了小麦富硒肥有效施用方式、硒营养基因型和地域差异及其与环境的互作作用。今后应注意解决以下方面的问题：①加强硒尤其是有效硒在土壤和小麦植株内累积、迁移和分配过程及其生理调节和内在分子调控机理、硒与重金属的拮抗作用机理等方面的研究，以提高低硒地区小麦对硒的吸收利用能力[33， 66];②充分利用现代生物技术结合育种技术，选育籽粒富硒小麦新品种（如黑粒小麦等），加强硒营养遗传和基因调控机理方面的研究;③进一步定位硒干预情况下，硒在小麦籽粒的分布位置和化学形态及生物有效性，为富硒小麦的加工提供理论依据;④加强本地区土壤、水质和小麦籽粒硒含量的调查，确定合理的富硒小麦品种、土壤和叶面施硒的剂量范围和加工工艺等，形成高产优质富硒小麦生产加工标准;⑤充分利用现代食品加工技术，将小麦作为富硒新产品的原料进行深加工，提取硒蛋白和重要酶类物质，以利于小麦富硒研究不断深入和拓展产业链条，增加附加值，使得富硒产业可持续发展[66，67];⑥要积极开展富硒小麦商品定价研究，确定合理的粮食收购、面粉出售及相关深加工产品的价格等，以保障富硒小麦的经济效益和产业发展;⑦政府部门应加大政策和资金扶持力度，统筹规划富硒小麦产业，培育富硒生产经营企业，给企业和种植户一定的扶持和补贴力度;制订富硒农产品和食品质量标准并予以监管，为富硒产业保驾护航。
致谢：本文是在赵振东院士的启发与鼓励下完成的，在论文写作过程中得到了赵院士的悉心指导和宝贵建议，在此向赵院士表示最诚挚的感谢！
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