近日,草业学院贾玉山教授团队在国际知名学术期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》(中科院一区Top期刊)发表了研究论文“Foliar Spraying of Nanoselenium Improves the Nutritional Quality of Alfalfa by Recruiting Beneficial Phyllosphere Bacteria and Regulating the Distribution and Translocation of Selenium”。2022级博士孙鹏波为该论文第一作者,草业学院贾玉山教授、格根图教授、王志军副教授共同指导。此外,内蒙古自治区农牧业科学院草原研究所孙林副研究员、包健助理研究员指导并参与了本项研究工作。该研究得到国家牧草产业技术体系(CARS-34-25)、内蒙古自治区博士研究生科研创新计划(KC2024032B)、国家自然科学基金(32260346)、国家草业技术创新中心(筹)(CCPTZX2023B07)的资助。特别鸣谢内蒙古自治区农牧业科学院草原研究所李子钦研究员对本论文试验材料及研究思路的支持和帮助。
图1 论文首页
主要研究结果如下:
1. 纳米硒在紫花苜蓿体内的吸收、转化及分配:纳米硒在紫花苜蓿体内多数合成了硒代氨基酸,主要以SeMet和SeMeCys的形式存在,在低浓度处理下,两者在根、茎、叶中的占比达60%以上,然而在叶片中随着浓度的增加,这种现象在逐步减弱,在250mg/L浓度下,主要以其他形式的离子存在。
图2 纳米硒对紫花苜蓿不同部位硒形态占比的影响
2.纳米硒对紫花苜蓿生理特性及营养品质的调控:纳米硒通过调节GS-GOGAT循环、激活抗氧化酶(包括AsA-GSH循环)以及增强光合作用来降低丙二醛,从而提高紫花苜蓿产量、粗蛋白质和相对饲用价值。
图3纳米硒对紫花苜蓿营养品质的影响
3.纳米硒对紫花苜蓿叶际细菌群落的调控:纳米硒的生物强化作用可能会通过调控叶际细菌的氨基酸代谢、碳水化合物代谢和膜转运等代谢途径来改变其群落结构,其中变形菌门对纳米硒的响应最为强烈。
图4纳米硒对叶际细菌群落的PICRUSt2功能预测分析的影响
总之,这项研究揭示了不同纳米硒浓度对紫花苜蓿体内硒形态的分布特征的影响规律,成功将纳米硒通过植物体转化成了有机硒,并且结合紫花苜蓿的抗氧化系统等生理特性及叶际细菌群落结构的变化阐明了紫花苜蓿营养品质对纳米硒浓度的响应机制,对纳米硒施用浓度的优化及其在富硒苜蓿产业及功能性产品开发等方面的应用提供理论基础和技术支撑。
图5 图形摘要