中国是典型的缺硒大国，一条马鞍形土壤缺硒带呈东北-西南走向分布，占主要农耕区土壤面积的33.34%，但同时也存在点状分布的富硒-高硒地区，占主要农耕区土壤面积的8.69%，成为湖北恩施、陕西安康、安徽石台、广西巴马、江西宜春等地方农业转型升级的新抓手，得到大力开发利用。伴随着硒资源的开发利用，一些科学问题被广泛提出，如：硒摄入有何健康效果？天然富硒区人群是否有实证研究数据？硒-镉共生导致天然富硒农产品富硒的同时是否存在镉含量超标的问题？硒资源中的硒形态组成有何重要意义？硒超积累植物-壶瓶碎米荠的超积累硒的机制是什么？这些关键科学问题亟待解答。
基于对天然硒资源近10年的研究成果，西交利物浦大学健康与环境科学系袁林喜团队对以上科学问题进行了一些探讨，并成文《中国硒资源利用中若干关键科学问题的探讨》（发表于《生物技术进展》），以期为未来高效安全科学地利用硒资源提供一些研究思路。
本文将以“硒资源利用”为主题，以4篇连续报道为大家呈现作者团队的研究成果，敬请关注！
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硒是人和动物必需的微量元素，也是植物生长的有益微量元素。我国存在一条呈东北-西南走向的土壤缺硒带(<0.125 mg·kg-1)，主要农耕区土壤中低硒土壤(<0.175 mg·kg-1)面积占比更是高达33.34%。同时我国也存在点状分布的富硒-高硒地区(>0.450 mg·kg-1)，我国主要农耕区土壤中富硒土壤(0.450~3.000 mg·kg-1)面积占比达到8.65%，高硒土壤(>3.000 mg·kg-1)面积占比为0.036%，比如湖北恩施、陕西安康、安徽石台、广西巴马、江西宜春等。
这些富硒-高硒地区有着丰富的天然硒资源，包括硒矿、硒超积累植物、富硒土壤、富硒水、富硒农产品、富硒动物制品、富硒/耐硒微生物种质资源。在湖北省恩施市双河乡渔塘坝发现的世界上迄今唯一的独立硒矿床，硒储量640kt，硒平均含量高达 3 637.5 mg·kg-1；在该硒矿区还发现了中国境内唯一的硒超积累植物——壶瓶碎米荠(Cardimine hupingshanensis)，由于该植物在我国多省区具有长期的人群食用历史，2021年被国家卫生健康委员会批复按照叶菜类蔬菜标准管理，具有重要的食用价值；目前已经从高硒地区土壤中分离出4株嗜硒/耐硒菌种资源，包括沃氏菌YLX‑1(Wautersiella enshiensis sp. nov. YLX‑1)、氧化微杆菌YLX‑2(Microbacterium oxydans YLX‑2)、苏云金芽孢杆菌YLX‑4(Bacillus thuringiensis YLX‑4)、高山芽孢杆菌YLX‑5(Bacillus altitudinis YLX‑5)，这些菌种资源在微生物有机硒转化、富硒微生物肥料制备、含硒矿石微生物活化等方面具有重要的应用价值。
陕西省安康市大巴山东段早古生代的岩层硒含量达2.5~6.9 mg·kg-1, 富硒地层厚度和跨度分别达40~50 m和400~500 km，是目前中国面积最大的富硒区。《中国耕地地球化学调查报告》(2015年)调查新发现349.6万hm2绿色富硒耕地，主要分布在闽粤琼区、西南区、湘鄂皖赣区、苏浙沪区、晋豫区及西北区。研究显示，产自天然富硒区的农产品硒含量比非富硒区要高数倍到数十倍，尤其是豆类(0.3~0.9 mg·kg-1)、茶叶(0.3~0.7 mg·kg-1)、食用菌(0.1~0.4 mg·kg-1)以及肉类(0.2~0.4 mg·kg-1) 。
目前，湖北、陕西、广西、青海、浙江、福建、四川、江西、海南、湖南等省（区）人民政府已将开发富硒耕地作为实施农业强省战略的一项重要工作，大力开发富硒特色耕地，形成特色农产品产业链，取得了显著的经济效益和社会效益。但是另一方面，目前对硒资源的利用依然存在大干快上、一刀切、简单粗放的问题，甚至很多科研人员、消费者、企业人员、政府人员对硒的认识模糊，缺乏科学认知，甚至持怀疑态度。同时，由于硒在土壤中常常与重金属共生，导致富硒产品往往伴随有重金属镉超标现象，使得硒资源开发利用中存在潜在的健康风险。
天然富硒区居民摄入硒有何健康效果？
安徽石台
本团队于2016—2018年在安徽石台县境内筛选了一个富硒村（大山村）和一个贫硒村（库山村），进行了系统的地球化学、环境营养学调查，结果显示：位于富硒区的大山村的耕作土壤总硒含量(2285.9±1046.2 μg·kg-1)显著高于贫硒地区的库山村(236.6±45.8 μg·kg-1, P<0.05)；结合主要食物硒含量检测与膳食调查，计算获得大山村居民平均每日硒摄入量为 56±79 μg·d-1，而库山村居民平均每日硒摄入量仅为18±10 μg·d-1，存在硒缺乏的风险；进一步对人群硒水平生物标志物（发硒、血硒）分析表明，大山村全部居民的发硒(351.35±179.15 μg·kg-1)、血硒(114.66±26.66 μg·kg-1 )均显著高于库山村居民（发硒274.77±103.80 μg·kg-1，血硒83.04±25.42 μg·kg-1）。
该研究揭示了在天然富硒区环境中（食物自给自足），硒通过食物链进入人体，显著影响了居民的硒摄入量，进而表现在人体的生理指标上（发硒、血硒），有可能对健康产生显著影响。
湖北恩施
在湖北恩施的研究中发现，高硒地区（梨子坝村）居民每日硒摄入量(160±105 μg·d-1)，远高于低硒地区(长坪村，34±9 μg·d-1)，而同样位于高硒地区的渔塘坝村居民由于主食以外地大米为主，每日硒摄入量仅82±57 μg·d-1。进一步研究发现，梨子坝村和渔塘坝村全部居民发硒、血硒和硒蛋白P水平均不存在显著差异, 但均显著高于长坪村，而3个村庄所有居民血浆中谷胱甘肽过氧化物酶酶活则不存在显著差异。
为了探究天然条件下硒与居民的健康效应关系，该团队结合恩施3个村庄居民的基本信息和心血管相关健康指标，通过逻辑回归分析发现，所有居民的发硒水平与总高脂血症患病率、高收缩压患病率呈正相关关系。男性居民血浆硒水平与总高血压患病率之间存在着显著的正相关关系，发硒水平与高收缩压患病率和高舒张压患病率之间存在显著正相关性，但在女性居民中没有观察到相关性。相似的结果在其他天然富硒区也观测到：Vinceti等在印度旁遮普富硒地区进行的横断面研究结果显示，高血压患病率与血清、头发和指甲样本中的硒浓度呈正相关关系。Loomba等在位于旁遮普富硒地区的7个村庄的研究中，发现当地居民硒暴露的增加往往与总胆固醇、白蛋白、游离三碘甲状腺素、去离子酶活性以及红细胞和血小板计数的升高有关。
以上结果表明天然富硒区居民长期摄入充足或过量的硒可能会增加高血脂、高血压的患病风险。但是实际上，硒是谷胱甘肽过氧化物酶和硫氧还蛋白还原酶的重要成分，在脂质代谢中起重要作用，可以清除细胞内的过氧化氢和脂质过氧化物，维持血管的正常生理功能。Xie等研究发现，硒摄入量与高血压发生率之间的关联因地区而异，在土壤硒含量低的地区，提高硒摄入量可能有助于预防高血压。因此，结合我们的研究，长期的硒摄入与人群心血管疾病患病率之间很可能存在“U”形曲线关系：缺硒人群通过提高硒的摄入量可以预防或降低心血管疾病的发生率，但是硒摄入充足的人群进一步提高硒的摄入则存在诱发心血管疾病的风险。
海南
在海南省的一项横断面研究中，调查了255名健康百岁老人头发中的矿物元素含量，结果发现足量的铁和硒可能会延长百岁老人的寿命，相反过量的磷和铅对健康有害。另一项针对海南省长寿指数与食物和水中微量元素含量之间关系的横断面调查则发现，从食物和水中获取的铜、硒和锌的每日摄入量与衰老和寿命指数之间呈正相关，而铅的摄入量与这些指标呈负相关。关于硒与长寿之间的关系目前还没有明确的结论，可能是因为硒作为一种有效的抗氧化剂能够保护细胞免受自由基氧化，减缓了衰老过程。
综上所述，长期在天然富硒区生活的人群可以通过食物链的方式从环境中有效摄入硒，但是长周期的硒摄入与人体健康效应可能存在“U”形曲线关系：硒摄入长期不足的人群通过提高硒的摄入可以预防或降低心血管疾病的发生率，但是硒摄入充足的人群进一步提高硒的摄入则存在诱发心血管疾病的风险。
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