耐硒 Limosilactobacillus sp. LF-17 菌株促进油菜幼苗生长及硒生物积累的研究：为缓解全球硒缺乏带来新希望

《BMC Plant Biology》：Growth and selenium bioaccumulation in rape seedlings promoted by strain Limosilactobacillus sp. LF-17

为解决全球硒缺乏问题以及探究耐硒 LAB 与外源硒对油菜生长特性、硒同化、酶活性和代谢特性的影响，研究人员开展了耐硒 Limosilactobacillus sp. LF-17 菌株与外源 Na2SeO3对油菜幼苗影响的研究。结果表明，处理 LF-3 使油菜幼苗株高和鲜重增加，减轻氧化应激。该研究为提高作物硒生物利用度等提供了参考。

　　在人们的健康拼图中，硒（Se）这个微量元素虽小，却发挥着大作用。它是人体必需的微量元素，参与人体组织形成、新陈代谢和生理功能调节。然而，全球有近 10 亿人正遭受着硒缺乏带来的健康困扰。硒不仅关乎人类健康，对植物生长也有着重要影响。在土壤中，硒的形态多样，微生物在其转化过程中扮演着关键角色。但过量的硒会抑制植物和大多数生物的生长，不同植物对硒的耐受和需求浓度差异很大。同时，微生物肥料作为绿色农业发展的重要一环，在促进植物生长、提高土壤肥力方面潜力巨大。在此背景下，为了深入了解硒在植物中的奥秘，河南工业大学生物工程学院的研究人员开展了一项关于耐硒 Limosilactobacillus sp. LF-17 菌株与外源 Na₂SeO₃对油菜幼苗影响的研究。该研究成果发表在《BMC Plant Biology》上，为解决全球硒缺乏问题和推动农业可持续发展带来了新的希望。

研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。在菌株筛选方面，通过在含不同浓度 Na₂SeO₃的 MRS 平板上培养，筛选出耐硒能力最强的 Limosilactobacillus sp. LF-17 菌株。利用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散 X 射线光谱（EDS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术，分析硒在菌株细胞表面的积累及对细胞结构的影响。通过盆栽实验，设置不同处理组，测定油菜幼苗的生长指标、酶活性、硒含量和代谢产物，探究耐硒 LAB 和外源硒对油菜幼苗的综合影响。

研究结果如下：

1. 菌株耐硒能力：Limosilactobacillus sp. LF-17 在含 0 - 2000mg/L Na₂SeO₃的 MRS 平板上，菌落颜色随硒浓度升高从白色变为粉色再到红色；在 2500mg/L 时生长受抑制，3000mg/L 时无法形成菌落，确定 3000mg/L 为其耐受极限。
2. 硒在菌株细胞表面的积累：FTIR 分析发现，硒积累后，LF-17 菌株的红外光谱吸收峰发生位移，表明硒与细胞表面的多糖、蛋白质和核酸等发生相互作用。SEM 和 EDS 结果显示，硒积累后细胞表面出现黏附物，证实硒附着在细菌细胞上。
3. 对油菜幼苗生长指标的影响：与对照组（CK）相比，LF-1 和 LF-3 组油菜幼苗株高和鲜重显著增加；LF-2 组因无机硒的毒性抑制了幼苗生长；LF-3 组同时添加 LF-17 菌株和 Na₂SeO₃，株高和鲜重分别平均增加 38.62% 和 116.7%，表明 LF-17 菌株能减轻 Na₂SeO₃的毒性。LF-4 组添加富硒 LAB 菌剂后，幼苗根长显著增强。
4. 对油菜幼苗氧化应激相关酶活性的影响：LF-2、LF-1 和 LF-4 组油菜幼苗叶片的超氧化物歧化酶（SOD）活性显著高于 CK 组，而 LF-3 组 SOD 活性最低，表明该组受到的非生物和生物胁迫最少。LF-4 组丙二醛（MDA）含量最高，LF-3 组最低，说明 ROS 在不同处理中的影响相似。LF-2 组过氧化物酶（POD）活性最高，LF-1 组显著降低；LF-4 组过氧化氢酶（CAT）活性最高，LF-3 和 LF-1 组显著降低。此外，CK 组油菜叶片叶绿素含量最高，其他处理组因硒影响叶绿素合成而降低。LF-2 和 LF-3 组添加 Na₂SeO₃后，油菜幼苗植株硒含量显著增加，LF-3 组最高，且 LF-1 组在未添加硒的情况下，硒含量也有所增加。
5. 对油菜根际代谢物的影响：通过非靶向代谢组学分析，发现 LF-3 处理组上调了 “角质、木栓质和蜡生物合成”“黄酮类生物合成”“萜类骨架生物合成” 等代谢途径。这些途径增强了植物对硒胁迫的抵抗力，促进了油菜生长。同时，LF-3 处理组还上调了 “VB 代谢”“丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢”“泛酸和 CoA 生物合成” 等途径，这些代谢变化有助于提高植物的抗氧化能力和适应环境的能力。

研究结论和讨论部分指出，Limosilactobacillus sp. LF-17 菌株对 Na₂SeO₃具有较高耐受性，能促进油菜幼苗生长和硒积累，同时降低氧化应激。该研究为耐硒 LAB 菌剂在作物生长和硒强化方面的应用提供了理论依据和实践指导。未来，研究人员计划在田间进行进一步实验，验证 LF-17 菌剂在自然条件下的效果，并探索其对其他作物生长和食品质量的影响。此外，富硒 LAB 有望应用于日常饮食和农业领域，为缺硒地区人们提供安全可控的硒营养补充，对推动可持续农业发展和保障人类健康具有重要意义。