壳聚糖纳米颗粒络合硒碘提高菠菜生物强化效率及产量稳定性：春、夏、秋三季田间研究

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Nano-delivery of selenium and iodine improves spinach biofortification

　　

摘要

硒（Se）和碘（I）是必需的微量元素，其缺乏仍是全球性的重大健康问题。对叶类蔬菜进行农艺生物强化提供了一种有效的应对策略，但传统的离子态肥料受限于养分流失和施用效果不一致。本研究评估了壳聚糖纳米颗粒（ChNP；基于壳聚糖的纳米颗粒，用作叶面施用载体）络合硒和碘相较于硒酸盐和碘化物，能否提高菠菜（Spinacia oleracea L. cv. 'Pawnie F1'）的生物强化效率和产量稳定性。本研究采用随机区组设计，于2025年春、夏、秋三个生长季在欧洲北部平原开展田间试验。鲜生物量产量春季最高（1.62 kg·m?2），夏季最低（1.17 kg·m?2）。在条件较差的夏季和秋季，ChNP处理比离子态处理表现出更稳定的产量，表明其具有生物刺激效应。ChNP和传统处理均显著提高了叶片中硒和碘的浓度；然而，ChNP显示出更高的施肥效率，尤其在胁迫条件下。通过ChNP进行硒碘双元素施用不会降低任一元素的效率。主成分分析（PCA）表明，生长季是变异的主要来源（PC1，36.5%），而PC2（27.5%）反映了生物强化效应；ChNP处理形成了一个与较高产量和养分含量相关的独立聚类。硝酸盐和亚硝酸盐水平保持在欧盟限值范围内，最大每日允许摄入量（MSDI）值证实对所有消费者群体均安全。这些结果为ChNP作为同时强化硒和碘的有效工具提供了首个基于田间三季的证据，突出了其在功能性食品生产中的潜力。跨季平均而言，基于ChNP的配方相对于离子盐配方，将硒的施肥效率提高了约41%，碘提高了约34%。

要点

• 在季节性胁迫条件下，ChNP的硒和碘施肥效率优于离子盐。

• 通过ChNP进行的硒碘同时生物强化对所有消费者年龄组均安全。

• 春季种植使菠菜产量最大化；ChNP在次优季节中缓冲产量。

图形摘要