小麦成熟为何葡萄糖含量下降（甲硒化葡萄糖可以显著提高小麦籽粒中硒含量）

富硒农产品能够补充生活在缺硒地区的人们所需的硒元素，改善人们的健康，因而受到广泛的关注。硒生物强化，是生产富硒农产品的重要技术。在作物生产中，通常使用叶喷或土施Na2SeO3和Na2SeO4的农艺措施来提高作物籽粒硒浓度水平以实现硒生物强化策略。相较于早期使用的含硒褐煤，无机硒盐避免了重金属杂质的引入，但其对环境有害的高毒性阻碍了大规模应用。有机硒化合物毒性相对较低，例如，硒代氨基酸可用作饲料添加剂，对动物安全，但其较高的成本使得它们难以应用于硒肥中。

2020年，扬州大学俞磊教授提出了“元素转移反应”的概念 [1,2]。在该理论的指导下，他们将具有低成本和生物相容性特征的碳水化合物作为理想的硒有机载体，开发出硒代葡萄糖（SG）[3]。而甲基-硒代葡萄糖（MSG）是SG的升级版本，可通过葡萄糖与MeSeMgCl的亲核加成反应轻松制备[4]。与SG相比，MSG中的甲基封端显着提高了材料的稳定性。通过类似的方法，还可以合成甲基-硒代丙交酯（MSL）。

最近，扬州大学农学院李韬教授课题组对亚硒酸钠（Na2SeO3）、甲基-硒代半胱氨酸（MSC）、MSG、MSL等四种硒材料在小麦硒强化应用中进行了研究。结果表明，MSG对提高小麦籽粒中硒含量有着明显的效果，显著优于其它几种硒源（图1）。例如，在温室环境条件下，喷施0.38 mmol/L MSG后，小麦籽粒硒含量可达到6 mg/kg，几乎是Na2SeO3、MSC或MSL处理后的籽粒硒含量的4-5倍。总的来看，这四种硒肥的富硒效果表现为MSG >> Na2SeO3 > MSC > MSL。

图1. 温室和大田实验：四种硒肥的小麦籽粒硒积累测试

由此可见，MSG是一种优良的富硒肥料，其富硒能力优于传统使用的无机或有机硒化合物/材料。该材料的独特效果，可能由其中含有的大量羟基以及低价硒所致。其中，羟基可与叶片纤维素羟基发生相互作用（例如氢键），从而使得MSG水溶液能够更好地附着于小麦叶面上缓慢吸收，而相比之下，其它硒肥溶液则容易从小麦叶面滴落，从而导致硒流失（图2）。另外，植物硒代谢和解毒机制表明MSG的甲基封端和低价态硒都有利于小麦植株的吸收和积累。

图2. 四种硒溶液在小麦叶片表面的附着测试

总之，甲硒化葡萄糖（MSG）的富硒效果显著，且性能稳定，制备简易，成本相对较低，因此它可以成为硒生物强化的潜在有机硒源，可增加农业产业的附加值。

该工作已发表于Chinese Chemical Letters。论文的第一作者为扬州大学的博士生咸莉梅。论文的通讯作者为扬州大学的李韬教授与俞磊教授。该工作是扬州大学农学院与化学化工学院展开学科交叉研究所取得的一个典型成果，已获得国家授权发明专利 [5]，目前正在推广应用中。

Methylselenized glucose: An efficient organoselenium fertilizer enhancing the selenium content in wheat grains

Limai Xian, Qianru Li, Tao Li, Lei Yu

Chinese Chem. Lett., 2022, DOI: 10.1016/j.cclet.2022.107878

参考文献：

[1] C. Chen, Y.T. Cao, X.X. Wu, et al., Chin. Chem. Lett. 31 (2020) 1078–1082;

[2] 俞磊, 元素转移反应, 光明日报出版社, 北京：2021;

[3] W.J. Zhou, P.Z. Li, J. Liu, L. Yu, Ind. Eng. Chem. Res. 59 (2020) 10763−10767;

[4] Q.Y. Wang, P.Z. Li, T. Li, et al., Ind. Eng. Chem. Res. 60 (2021) 8659−8663;

[5]俞磊,李培梓,李韬,王琪远,左示敏.一种甲基硒代葡萄糖及硒碳的制备方法ZL202110318009.7，2022年7月8日授权。