сотрудник с 01.09.2025 по 01.09.2025
Кемерово, Кемеровская область, Россия
Кемерово, Россия
Кемеро
ВАК 4.1.1 Общее земледелие и растениеводство
ВАК 4.1.2 Селекция, семеноводство и биотехнология растений
ВАК 4.1.3 Агрохимия, агропочвоведение
ВАК 4.1.4 Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры
ВАК 4.1.5 Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика
ВАК 4.2.1 Патология животных, морфология, физиология, фармакология и токсикология
ВАК 4.2.2 Санитария, гигиена, экология, ветеринарно-санитарная экспертиза и биобезопасность
ВАК 4.2.3 Инфекционные болезни и иммунология животных
ВАК 4.2.4 Частная зоотехния, кормление, технологии приготовления кормов и производства продукции животноводства
ВАК 4.2.5 Разведение, селекция, генетика и биотехнология животных
ВАК 4.3.5 Биотехнология продуктов питания и биологически активных веществ
УДК 631.8 Удобрения. Внесение удобрений. Стимуляция роста растений. Ростовые вещества
УДК 631.559 Урожайность
Цель исследования – провести сравнительный анализ современных методов биофортификации сельскохозяйственных культур селеном, оценить их эффективность, перспективы и ограничения. Объект исследования – сельскохозяйственные культуры, подвергаемые обогащению селеном, а также применяемые к ним агрономические (почвенное внесение, внекорневая подкормка, гидропоника), биотехнологические (генетическая селекция, использование микроорганизмов) и интегрированные методы биофортификации. Предмет исследования составили количественные показатели эффективности различных методов биофортификации, включая коэффициент усвоения селена (soil-to-plant transfer factor, STPTF), долю органических форм селена в урожае и влияние выбранных технологий на агробиологические характеристики растений. Методология основана на систематизации и анализе данных научных публикаций с акцентом на количественные показатели эффективности. Коэффициенты усвоения селена (soil-to-plant transfer factor, STPTF) варьировали от 0,2–0,7 при почвенном внесении до 0,7–0,9 в гидропонных системах. Доля органического селена в урожае составила 40–60 % для агрохимических методов и возросла до 60–90 % при применении микробной инокуляции и генетических модификаций. Внекорневая подкормка обеспечивала увеличение содержания селена в съедобных органах на 5–15 %, а использование ризосферных бактерий (например Bacillus subtilis) повышало концентрацию селенометионина в зерне пшеницы на 15 %. Наибольшая эффективность достигалась при интегрированных подходах, сочетающих листовые обработки наноразмерными формами селена (прирост содержания Se в плодах томата на 75 %) с применением селен-аккумулирующих сортов. Ограничения методов включают зависимость агрохимических подходов от почвенных условий, высокую стоимость и регуляторные барьеры для биотехнологических решений. Оптимальная стратегия биофортификации требует комбинации методов с учетом целевой культуры, почвенных условий и экономических факторов, при этом перспективы связаны с развитием точных технологий дозирования и созданием сортов с повышенной аккумуляционной способностью.
биофортификация, селен, агрономические методы, биотехнологические методы, коэффициент усвоения, органический селен, интегрированные подходы
1. Тутельян В.А., Княжев В.А., Хотимченко С.А., и др. Селен в организме человека: метаболизм, антиоксидантные свойства, роль в канцерогенезе. М.: Изд-во РАМН, 2002. 219 с.
2. Кригер П.О., Мохова Е.В. Биологическая роль селена в питании сельскохозяйственных животных и птицы. В сб.: XIX Международная научно-практическая студенческая конференция «Химия и жизнь». Новосибирск, 14 мая 2020 г. Новосибирск, 2020 С. 58–62.
3. Hossain A., Skalicky M., Brestic M., et al. Selenium biofortification: roles, mechanisms, responses and prospects // Molecules. 2021. Vol. 26, N 4. Art. 881. DOI:https://doi.org/10.3390/molecules26040881.
4. Евстафьева Е.В., Голубкина Н.А., Бояринцева Ю.А., и др. Обеспеченность селеном городских жителей на территории Крымского полуострова // Гигиена и санитария. 2021. Т. 100, № 2. С. 147–153.
5. Buturi C.V., Mauro R., Fogliano V., et al. Mineral biofortification of vegetables as a tool to improve human diet // Foods. 2021. Vol. 10, N 2. Art. 223. DOI:https://doi.org/10.3390/foods10020223.
6. Gupta M., Gupta S. An overview of selenium uptake, metabolism, and toxicity in plants // Frontiers in plant science. 2017. Vol. 7. Art. 2074. DOI:https://doi.org/10.3389/fpls.2016.02074.
7. Pan Z., Feng Ya., Wang M., et al. Geochemical characteristics of soil selenium and evaluation of selenium-rich land resources in Guiyang area // Frontiers in Geochemistry. 2023. Vol. 1. Art. 1094023.
8. Zhao X., Lu Y., Dai L., et al. Selenium spatial distribution and bioavailability of soil-plant systems in China: A comprehensive review // Environmental Geochemistry and Health. 2024. Vol. 46, N 9. Art. 341.
9. Winkel L., Vriens B., Jones G., et al. Selenium cycling across soil-plant-atmosphere interfaces: a critical review // Nutrients. 2015. Vol. 7, N 6. P. 4199–4239.
10. Zhou Y., Nie K., Geng L., et al. Selenium’s role in plant secondary metabolism: regulation and mecha-nistic insights // Agronomy. 2024. Vol. 15, N 1. Art. 54.
11. Jiang H., Lin W., Jiao H., et al. Uptake, transport, and metabolism of selenium and its protective effects against toxic metals in plants: A review // Metallomics. 2021. Vol. 13, N 7. DOI: 10.1093/ mtomcs/mfab040.
12. Trippe R.C., Pilon-Smits E.A.H. Selenium transport and metabolism in plants: Phytoremediation and biofortification implications // Journal of Hazardous Materials. 2021. Vol. 404. С. 124178. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124178.
13. Newman R., Waterland N., Moon Y., et al. Selenium biofortification of agricultural crops and effects on plant nutrients and bioactive compounds important for human health and disease prevention – a review // Plant Foods for Human Nutrition. 2019. Т. 74, № 4. С. 449–460. DOI:https://doi.org/10.1007/s11130-019-00769-z.
14. Побилат А.Е., Волошин Е.И. Особенности содержания селена в системе почва-растение (обзор) // Вестник КрасГАУ. 2020. № 11. С. 98–105.
15. Zhou X., Yang J., Kronzucker H.J., et al. Selenium biofortification and interaction with other elements in plants: a review // Frontiers in Plant Science. 2020. Vol. 11. Art. 586421. DOI:https://doi.org/10.3389/fpls.2020.586421.
16. Голубкина Н.А., Заячковский В.А. Сравнительная оценка эффективности защиты Raphanus sativus var. lobo от крестоцветной галлицы (Contarinia nasturtii), используя внекорневое внесение селената натрия, ионной формы кремния и экстракта чеснока // Овощи России. 2024. № 4. С. 23–27.
17. Бакаева Н.П., Салтыкова О.Л. Антистрессовое воздействие органоминеральных удобрений в агротехнологии озимой пшеницы // Вестник КрасГАУ. 2020. № 4. С. 65–72.
18. Воронин С.П., Гуменюк А.П., Дубгорина Е.О., Тугарова А.В., Евсеева Н.В., Ярошенко Т.М., Еськов И.Д., Денисов К.Е., Рязанцев Н.В. Органоминеральное удобрение и способы его применения для сельскохозяйственных культур. Патент РФ на изобретение № 2757604 C1. 2021. Бюл. № 17. 14 с.
19. Liao Q., Xing Y., Li A-M., et al. Enhancing selenium biofortification: strategies for improving soil-to-plant transfer // Chemical and Biological Technologies in Agriculture. 2024. Vol. 11, N 1. Art. 148. DOI:https://doi.org/10.1186/s40538-024-00672-z.
20. Danso O.P., Asante-Badu B., Zhang Z., et al. Selenium biofortification: Strategies, progress and challenges // Agriculture. 2023. Vol. 13, N 2. Art. 416. DOI:https://doi.org/10.3390/agriculture13020416.
21. Перфильева А.И. Селенсодержащие наноструктуры: синтез, свойства, агрохимические аспекты применения // Российские нанотехнологии. 2022. Т. 17, № 2. С. 185–195.
22. Puccinelli M., Malorgio F., Pezzarossa B. Selenium enrichment of horticultural crops // Molecules. 2017. Vol. 22, N 6. Art. 933. DOI:https://doi.org/10.3390/molecules22060933.
23. Пономарева С.М., Семенова Л.И., Протункевич И.В. Исследование содержания селена в отечественных пищевых продуктах // Инновационные технологии производства и хранения материальных ценностей для государственных нужд. 2020. № 13. С. 183–193.
24. Антошкина М.С., Голубкина Н.А., Бондарева Л.Л. Влияние внекорневого обогащения капусты цветной селенатом натрия на урожайность, пищевую ценность и антиоксидантный статус растений // Овощи России. 2020. № 3. С. 63–68.
25. Шмыкова Н.А., Супрунова Т.П., Пивоваров В.Ф. Биотехнологические и молекулярно-генетичес-кие методы в селекции овощных культур (к 95-летию ВНИИССОК) // Сельскохозяйственная биология. 2015. № 5. С. 561–570.
26. Удинцев С.Н., Жилякова Т.П. Современные методы повышения пищевой ценности сельскохозяйственной продукции // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2012. № 2. С. 81–91.
27. Guo Q., Ye J., Zeng J., et al. Selenium species transforming along soil–plant continuum and their beneficial roles for horticultural crops // Horticulture research. 2023. Vol. 10, N 2. Art. uhac270. DOI:https://doi.org/10.1093/hr/uhac270.
28. Shangguan Y., Zhu J., Ye J., et al. Selenium Phytofortification: Enhanced Stress Resistance and Nutraceutical Enrichment in Horticultural Crops // Horticulture Research. 2025. Vol. 12, N 12. Art. 236. DOI:https://doi.org/10.1093/hr/uhaf236.
29. Tangjaidee P., Swedlund P., Xiang J., et al. Selenium-enriched plant foods: Selenium accumulation, speciation, and health functionality // Frontiers in Nutrition. 2023. Vol. 9. Art. 962312. DOI: 10.3389/ fnut.2022.962312.
30. Oancea A.O., Gaspar A., Seciu A-M., et al. Development of a new technology for protective biofortification with selenium of Brassica crops // AgroLife Scientific Journal. 2015. Vol. 4, N 2.
31. Schiavon M., Nardi S., Vecchia D., et al. Selenium biofortification in the 21st century: status and challenges for healthy human nutrition // Plant and soil. 2020. Vol. 453, N 1. P. 245–270. DOI: 10.1007/ s11104-020-04635-9.
32. Deng G., Fan Zh., Wang Zh., et al. Dynamic role of selenium in soil–plant-microbe systems: Mechanisms, biofortification, and environmental remediation // Plant and Soil. 2025. Vol. 515. P. 1085-1105. DOI:https://doi.org/10.1007/s11104-025-07661-7.
33. Пивоваров В.Ф., Солдатенко И.В., Пышная О.Н., и др. Современные тенденции развития селекции овощных и бахчевых культур // Овощи России. 2022. № 3. С. 5–15. DOI:https://doi.org/10.18619/2072-9146-2022-3-5-15.
34. Huang J., Chen Y., Lang D., et al. Research progress on novel selenium biofortification technologies in agricultural soil-plant systems // Journal of Plant Nutrition and Fertilizers. 2025. Vol. 31, N 9. P. 1848–1861. DOI:https://doi.org/10.11674/zwyf.2024544.
35. Li L., Liu Q.H., Yin C.Y. Selenium biofortification in plants and application potential of microorganisms in selenium biofortification // Chinese Journal of Plant Ecology. 2023. Vol. 47, N 6. Art. 756.
36. Khakimova L.R., Vershinina Z.R., Mslennikova D.R., et al. Effects of Pseudomonas sp. OBA 2.4. 1 on Growth and Tolerance to Cadmium Stress in Pisum sativum L // BioTech. 2023. Vol. 12, N 1. Art. 5. DOI:https://doi.org/10.3390/biotech12010005.
37. Abadin Z.U., Faisal M. Selenium resistant bacilli and pseudomonas as potential candidate for sele-nium and iron biofortification in maize plants // BioScientific Review. 2022. Vol. 4, N 1. P. 43–58.
38. Chen X., Zhang Z., Gu M., et al. Combined use of arbuscular mycorrhizal fungus and selenium fertilizer shapes microbial community structure and enhances organic selenium accumulation in rice grain // Science of the Total Environment. 2020. Vol. 748. Art. 141166. DOI:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141166.
39. Kuzmina L.Y., Gilvanova E., Galimzyanova N.F., et al. Characterization of the novel plant growth-stimulating strain Advenella kashmirensis IB-K1 and evaluation of its efficiency in saline soil // Mic-robiology. 2022. Vol. 91, N 2. P. 173–183. DOI:https://doi.org/10.1134/S0026261722020072.
40. Puccinelli M., Molorgio F., Incrocci L., et al. Effects of individual and simultaneous selenium and iodine biofortification of baby-leaf lettuce plants grown in two different hydroponic systems // Horticulturae. 2021. Vol. 7, N 12. Art.. 590. DOI:https://doi.org/10.3390/horticulturae7120590.
41. Голубкина Н.А., Середин Т.А., Баранова Е.В., и др. Перспективы получения проростков семян луковых культур, обогащенных селеном // Овощи России. 2018. № 6. С. 50–54. DOI: 10.18619/ 2072-9146-2018-6-50-54.
42. Ullah A., Yin X., Wang F., et al. Biosynthesis of selenium nanoparticles (via Bacillus subtilis BSN313), and their isolation, characterization, and bioactivities // Molecules. 2021. Vol. 26, N 18. Art. 5559. DOI:https://doi.org/10.3390/molecules26185559.
43. Li J., Gurijala H., Wu L., et al. Hyperaccumulator plants from China: a synthesis of the current state of knowledge // Environmental science & technology. 2018. Vol. 52, N 21. P. 11980–11994. DOI:https://doi.org/10.1021/acs.est.8b01060.
44. Синдирева А.В., Голубкина Н.А., Эрдэнэцогт Э. Комплексный подход к оценке действия селена в системе почва-растение. Омск: Издательский центр КАН, 2022. 28 с.
45. Zhang M., Xing G., Tang Sh., et al. Improving soil selenium availability as a strategy to promote selenium uptake by high-Se rice cultivar // Environmental and Experimental Botany. 2029. Vol. 163. P. 45–54. DOI:https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2019.04.008.
46. Tsioubri M., Gasparatos D., Economou-Eliopoulos M. Selenium uptake by Lettuce (Lactuca sativa L.) and Berseem (Trifolium alexandrinum L.) as affected by the application of sodium selenate, soil acidity and organic matter content // Plants. 2020. Vol. 9, N 5. Art. 605.
47. Shiryaev A., Pezzarossa B., Rosellini I., et al. Efficacy and comparison of different strategies for selenium biofortification of tomatoes // Horticulturae. 2022. Vol 8, N 9. Art. 800. DOI:https://doi.org/10.3390/horti-culturae8090800.
48. Sabatino L., Ntatsi G., Lapichino G., et al. Effect of selenium enrichment and type of application on yield, functional quality and mineral composition of curly endive grown in a hydroponic system // Agronomy. 2019. Vol. 9, N 4. Art. 207. DOI:https://doi.org/10.3390/agronomy9040207.
49. Puccinelli M., Malorgio F., Maggini R., et al. Biofortification of Ocimum basilicum L. plants with sele-nium. In: III International Symposium on Horticulture in Europe-SHE2016. 2016. P. 663–670. DOI:https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2019.1242.98.
50. Амагова З.А., Голубкина Н.А. Эффективность использования селената натрия при выращивании томата в условиях оксидантного стресса // Овощи России. 2018. № 1. С. 79–81.
