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为解决碘、硒缺乏问题，伊斯兰阿扎德大学亚苏季分校研究人员开展菠菜碘硒联合生物强化研究，发现该方式可提高菠菜产量和营养价值，对改善人体营养状况意义重大。
菠菜碘硒联合生物强化：提升蔬菜营养与产量的创新之举
在全球范围内，食品安全问题一直备受关注，其中人体的微量营养素缺乏问题尤为突出。据统计，约有 20 亿人（约占全球人口的三分之一）受到不同程度的微量营养素缺乏的影响。碘（I）和硒（Se）作为两种对动物和人类健康至关重要的微量元素，在人体的新陈代谢过程中发挥着不可或缺的作用。碘是甲状腺激素合成的关键原料，适量的碘摄入对胎儿和幼儿的大脑发育至关重要，缺碘会引发智力低下、甲状腺肿、生殖功能障碍以及甲状腺机能亢进等疾病。尽管许多国家通过食盐加碘的方式在一定程度上缓解了碘缺乏的问题，但近年来，由于人们减少食盐摄入以预防高血压和心血管疾病，导致中度碘缺乏及其对健康的不良影响在许多地区仍然存在。而硒缺乏同样影响着全球约 8 亿人口（占全球人口的 15%），可能导致心脏病、癌症、免疫力受损和甲状腺疾病等健康问题。植物是人类获取硒的重要来源，硒主要通过植物根系从土壤中吸收，进而进入人类的食物链。
鉴于碘和硒缺乏对健康的严重影响，以及土壤中微量元素缺乏导致粮食作物中相应元素不足的现状，开发有效的策略来补充这些元素的供应迫在眉睫。植物微量营养素生物强化计划应运而生，成为改善这一状况的重要途径。在众多蔬菜中，菠菜作为一种深受人们喜爱的叶菜类蔬菜，在全球饮食中占据重要地位，但此前其作为微量营养素强化植物的潜力尚未得到充分研究。为了探究菠菜同时富集碘和硒的可能性，以及这种联合生物强化对菠菜营养品质和产量的影响，伊斯兰阿扎德大学亚苏季分校（Islamic Azad University Yasuj Branch）的研究人员开展了一项具有创新性的研究。
研究人员在伊朗的德赫达什特（Dehdasht）的露天田地中种植了天狼星（Sirius）品种的菠菜。在菠菜的生长季节，研究人员采用叶面喷施的方式，分两次向菠菜叶片喷洒含有不同浓度碘化钾（KI）和硒酸钠（Na_{2}SeO_{4}）的溶液，设置了 6 种不同的处理组（Se1-I1、Se2.5-I1、Se5-I1、Se1-I5、Se2.5-I5、Se5-I5），并设立了不进行喷施的对照组。在实验结束时，研究人员对菠菜的各项指标进行了全面测定，包括碘和硒含量、干物质含量、总可溶性固形物、产量、抗氧化酶活性、宏量 / 微量元素含量、光合色素、硝酸盐还原酶活性、抗坏血酸、总酚含量、类胡萝卜素化合物、总可溶性固形物、干物质百分比、硝酸盐和丙二醛（MDA）含量等。
研究结果表明，与对照组相比，硒和碘的联合应用显著增加了菠菜叶片中硒和碘的含量。随着硒 / 碘浓度的增加，菠菜叶片中硒 / 碘的含量也相应增加，这表明两种微量元素在促进彼此吸收方面存在协同作用。在产量方面，硒浓度为 2.5mg/L 时，菠菜产量显著提高，达到 60.05t/ha，而进一步增加硒浓度至 5mg/L 或碘浓度从 1mg/L 增加到 5mg/L 时，对菠菜产量没有显著影响。Se2.5 + I1 和 Se2.5 + I5 处理组的产量最高，且二者之间无显著差异。
在生化指标方面，硒和碘的喷施显著影响了菠菜叶片中超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）、抗坏血酸过氧化物酶（AP）和过氧化氢酶（CAT）的活性。这些酶的活性随着硒和碘的应用以及浓度的增加而增加（碘浓度对 GPX 活性无显著影响），表明硒和碘的补充可以增强菠菜叶片清除超氧自由基和分解过氧化氢的能力，从而提高菠菜的抗氧化能力。同时，硒和碘的联合应用显著降低了菠菜叶片中丙二醛（MDA）的含量，MDA 是脂质过氧化的副产物，其含量的降低表明联合生物强化减少了细胞受到的氧化损伤。
在元素组成方面，喷施硒和碘后，菠菜叶片中钙（Ca）、硫（S）、磷（P）、钾（K）、氮（N）和镁（Mg）等元素的含量显著增加，且随着硒和碘浓度的增加，这些元素的含量也有所提高。在硝酸盐含量和硝酸盐还原酶活性方面，喷施硒和碘后，菠菜叶片中的硝酸盐含量显著降低，硝酸盐还原酶活性显著增加，其中 Se2.5-I5 处理组的效果最佳。此外，硒和碘的联合生物强化还显著提高了菠菜叶片中抗坏血酸、总酚和类胡萝卜素的含量，增强了菠菜的抗氧化活性，同时增加了叶绿素 a、叶绿素 b 和总叶绿素的积累，提高了菠菜的光合作用能力。
综合来看，该研究通过叶面喷施碘和硒的方式，成功实现了菠菜的联合生物强化，不仅显著提高了菠菜的产量，还极大地改善了菠菜的营养品质，使其成为更优质的碘和硒的膳食来源。这一研究成果为解决全球范围内的碘和硒缺乏问题提供了新的思路和方法，对于推动植物生物强化领域的发展具有重要意义。同时，该研究也为菠菜的种植和生产提供了科学依据，有助于指导农民合理施肥，提高菠菜的经济效益和社会效益。
本研究主要运用了以下关键技术方法：在种植过程中，研究人员选择露天田地种植菠菜，并严格控制种植密度和施肥处理。在元素含量测定方面，采用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）测定碘含量，利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定硒含量。针对菠菜的各种生化指标检测，运用了多种酶活性测定方法，如采用 Nakano 和 Asada 的方法测定 AP 活性，通过 Aebi 的方法测定 CAT 活性等，以此全面评估菠菜在碘硒联合生物强化后的各项特性变化。
研究结果具体如下：
- 菠菜叶片中硒和碘的含量：联合应用硒和碘使菠菜叶片中硒和碘含量显著增加，且硒 / 碘浓度增加会导致其含量上升，二者存在协同吸收作用。
- 叶片干物质含量、总可溶性固形物和植物产量：适量增加碘浓度（1 - 5mg/L）和硒浓度（至 2.5mg/L）可提高叶片干物质和总可溶性固形物含量，进而提升产量，但硒浓度过高（5mg/L）会产生负面影响。Se2.5 + I1 和 Se2.5 + I5 处理组产量最高。
- 菠菜叶片的生化评估：硒和碘显著影响 SOD、GPX、AP 和 CAT 等酶的活性，提高其活性以增强菠菜叶片的抗氧化能力，同时降低 MDA 含量，减少氧化损伤。
- 元素组成：喷施硒和碘增加了菠菜叶片中 Ca、S、P、K、N、Mg 等元素的含量，对植物营养状况有积极影响。
- 硝酸盐含量和硝酸盐还原酶活性：喷施硒和碘降低了菠菜叶片硝酸盐含量，提高了硝酸盐还原酶活性，Se2.5-I5 处理组效果最佳。
- 抗坏血酸、总酚含量（TPC）、类胡萝卜素和抗氧化活性：硒和碘促进了抗坏血酸、总酚和类胡萝卜素的生物合成，增强了菠菜叶片的抗氧化活性。
- 光合色素：联合生物强化增加了菠菜叶片中叶绿素 a、叶绿素 b 和总叶绿素的积累，提高了光合作用能力。
研究结论显示，通过叶面喷施碘和硒，菠菜产量显著提高，叶片中总可溶性固形物、干物质、硒和碘含量显著增加，营养品质显著提升，抗氧化能力增强，MDA 含量降低，同时植物中必需元素组成得到改善。从消费者角度看，这些生物强化菠菜叶片可作为碘和硒的额外来源。然而，研究也存在一定局限性，例如未探究长期食用生物强化菠菜对人体健康的潜在影响，以及不同种植环境下该生物强化方法的有效性。未来研究可在此基础上进一步拓展，为解决全球微量元素缺乏问题提供更全面的方案。
