综述：解锁抗逆性：有益元素硅、硒和钴在增强作物对非生物胁迫耐受性中的生理作用

《Plant Nano Biology》：Unlocking resilience: physiological roles of benefit elements silicon, selenium and cobalt to enhance tolerance of crop plants against abiotic stresses

本综述系统阐述了硅（Si）、硒（Se）和钴（Co）三种有益元素通过增强抗氧化防御系统（如SOD、CAT、APX等酶活性和抗坏血酸、类胡萝卜素等非酶物质）、改善渗透调节及光合同化物转运，有效缓解氧化应激（ROS如·OH、H2O2、O2•?等），进而提升作物在干旱、盐害、极端温度及重金属胁迫下的生理耐受性与产量，为农业生物强化和肥料管理提供重要理论依据。

　　

引言

高等植物作为固着生物，其生长直接受气候变化引发的非生物胁迫影响，包括极端温度、干旱、盐分及重金属毒性等。这些胁迫导致活性氧（ROS）在植物组织尤其是叶绿体中过量产生，引发氧化应激，造成细胞膜损伤、光合作用受阻及作物减产。研究表明，施用有益元素硅、硒和钴可通过调控抗氧化机制缓解ROS危害，进而提升作物在逆境条件下的适应能力。

abiotic stresses and impacts on physiology and yield of crop species

非生物胁迫主要由温室气体积累（如CO₂、CH₄、N₂O）和人类活动加剧所致，导致全球作物减产幅度达51%–82%。ROS如单线态氧（¹O₂）、过氧化氢（H₂O₂）、超氧阴离子（O₂^•?）等会破坏核酸、蛋白质及膜结构，而植物依赖超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）等酶促系统及抗坏血酸、类胡萝卜素、酚类等非酶物质维持氧化还原稳态。

distribution and contribution of silicon on plant resistance to abiotic stress

硅虽非植物必需元素，但对禾本科植物（如水稻）和木贼科植物具有生理重要性。硅通过土壤施用可增强水分利用效率（尤其在干旱条件下），修复重金属导致的营养失衡，并促进SOD、CAT等抗氧化酶活性。此外，硅还能提升渗透调节物质（如脯氨酸、甜菜碱）的积累，稳定光合机构，改善同化物向库器官的转运，最终提高生物量和产量。

distribution and contribution of selenium in plant tolerance to abiotic stress

硒是人体必需的抗氧化元素，参与谷胱甘肽过氧化物酶合成。叶面施硒可有效清除ROS，缓解高温、强光、干旱和盐胁迫引起的氧化损伤。低浓度硒能刺激植物合成酚类、抗坏血酸等抗氧化物质，并增强光合色素稳定性，从而维持细胞膜完整性和光合效率。农业中通过硒生物强化可提升作物营养价值并缓解逆境减产。

cobalt distribution and contribution to plants tolerance to abiotic stress

钴作为有益元素，是维生素B₁₂（钴胺素）的关键组分，尤其在豆科植物中促进根瘤菌固氮过程。钴通过种子处理可增强脲代谢和氮酶活性，提升豆科植物在干旱和盐胁迫下的生物固氮能力。此外，钴还能调节渗透保护物质（如脯氨酸）的合成，支持植物在逆境中的氮吸收与同化，最终改善产量和营养品质。

perspectives and conclusions

硅、硒、钴的施用通过协同增强酶促与非酶促抗氧化系统，显著缓解多种非生物胁迫下的ROS毒害。未来需加强田间试验，优化元素施用剂量、来源与方法（如硅土施、硒叶施、钴种施），以推动这些策略在可持续农业和营养强化中的实际应用。