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为探究纳米硒对小白菜（Brassica chinensis var. pekinensis cv. 'Suzhouqing'）生长和营养品质的影响，研究人员用不同浓度纳米硒（0、5、10 和 20mg/L?1）处理小白菜，通过多组学分析发现低浓度（5mg/L?1）纳米硒可促进生长、提升营养品质，为富硒小白菜培育提供理论依据。
在农业生产中，硒元素对植物生长和人类健康意义非凡。硒是生物体不可或缺的元素，具有抗癌、抗氧化、增强免疫力等多种功能，对植物而言，它能促进光合作用、提升抗氧化能力、改善果实品质并增加作物产量。然而，我国约 72% 的地区土壤硒含量低，植物从土壤获取硒不足，因此外源添加硒肥成为培育富硒农产品的重要途径。目前硒肥有多种类型，其中纳米硒因高活性、无毒、易吸收等优势，在作物生产中备受关注。
小白菜（Suzhouqing）是我国广泛种植的蔬菜，生长周期短、发芽率高。适当补充硒能提高其产量和品质，增加人体硒摄入。但以往对硒影响小白菜生长和营养品质的研究多聚焦于生理指标，对分子机制探究不足，这限制了人们对小白菜生理功能和机制的全面理解，也阻碍了富硒植物资源的利用和相关农产品的开发。
为深入了解纳米硒对小白菜的影响，江西农业大学的研究人员开展了相关研究。研究成果发表在《Scientific Reports》上，为富硒小白菜的育种和栽培提供了关键的理论基础与技术支持。
研究人员运用了转录组测序和代谢组学分析等关键技术。转录组测序可分析基因表达情况，代谢组学分析则能研究代谢物变化，通过整合二者数据，全面探究纳米硒影响小白菜生长和营养品质的分子机制。实验选用苏州青小白菜种子，种植于江西农业大学太阳能温室。设置四个处理组，分别为喷清水的对照组（N0）和纳米硒浓度为 5mg/L?1（N1）、10mg/L?1（N2）、20mg/L?1（N3）的实验组，每组重复三次 。
实验结果
- 叶片重量、营养品质和总硒含量：纳米硒处理组叶片重量先增后减，N1 和 N2 组分别增加 29.00% 和 38.00%，N3 组略有下降。总硒含量相比对照组均增加。可溶性糖、可溶性蛋白、氨基酸、总酚和类黄酮含量在不同处理组呈现不同变化趋势。
- 转录组分析结果：测序数据质量高，多数数据质量分布在 Q30 以上。与对照组相比，N1、N2、N3 处理组均有大量差异表达基因。GO 和 KEGG 富集分析发现，不同处理组在生物过程、细胞组分、分子功能以及代谢途径等方面存在显著差异 。通过 WGCNA 构建基因共表达网络，确定了关键基因，如蛋氨酸 S - 甲基转移酶、硫氧还蛋白还原酶等。
- 代谢组数据分析结果：通过计算 Fold Change（FC）和 p 值，确定了关键代谢物，如物理酸、槟榔次碱等。差异代谢物在氨基酸生物合成、碳代谢等多条代谢途径显著富集。
- 转录组和代谢组关联分析：通过热图和共富集分析，发现多个 KEGG 代谢途径在转录组和代谢组中共同富集，如辅因子生物合成、氨基酸生物合成等。硒化合物代谢和苯丙烷生物合成途径与小白菜生长和营养品质密切相关。
研究结论与讨论
研究表明，适宜浓度的纳米硒叶面喷施可显著提高小白菜产量和硒含量。低浓度（5mg/L?1）纳米硒能增加叶片重量和总硒含量，调节初级和次级代谢产物，提升植物生长和营养品质。纳米硒处理影响了硒化合物代谢、苯丙烷生物合成和类黄酮生物合成等途径中关键酶基因的表达。
在硒化合物代谢中，多个相关基因上调，促进了硒的吸收、转化和利用。苯丙烷生物合成途径为类黄酮合成提供原料，影响植物抗氧化能力和生长发育。类黄酮合成途径中关键酶基因表达改变，导致类黄酮代谢物积累，增强了植物生理功能。
此外，研究还发现不同浓度纳米硒对小白菜生长和营养品质的影响存在差异，高浓度可能产生胁迫作用。这为确定纳米硒最佳施用浓度提供了参考，有助于平衡硒富集和植物健康生长的关系。
该研究系统揭示了纳米硒影响小白菜生长和营养品质的生理和分子机制，为富硒小白菜的育种和栽培提供了理论依据和技术支持，对推动富硒农产品的开发具有重要意义。
