硒對恩施碎米薺葉片光合色素及非酶抗氧化物的影響

摘要：為深入了解硒對富硒植物生長發育的促進作用，探討了水培營養液中不同亞硒酸鈉質量濃度對恩施碎米薺（Ｃａｒｄａｍｉｎｅ ｅｎｓｈｉｅｎｓｉｓ Ｔ． Ｙ． Ｘｉａｎｇ ＆ Ｙ． Ｙ． Ｗｕ）幼苗葉片的光合色素、還原型谷胱甘肽（ＧＳＨ）、維生素Ｃ（ＶＣ）以及葉片中脂質過氧化產物丙二醛（ＭＤＡ）含量的影響。結果表明，硒的質量濃度在３０～９０ ｍｇ／Ｌ時，可以促進恩施碎米薺葉片葉綠素ｂ的合成；而且葉片中ＧＳＨ和ＶＣ的含量有顯著增加，并在４５ ｍｇ／Ｌ時達到最大值；在３０~６０ ｍｇ／Ｌ時，葉片中的ＭＤＡ生成顯著減少。可見，適量的硒可以提高恩施碎米薺葉片的光合效率，促進抗氧化物的生成，抑制脂質過氧化反應。

關鍵詞：恩施碎米薺；硒；光合色素；谷胱甘肽；維生素Ｃ；丙二醛

中圖分類號：Ｑ９４９．７４８．３；Ｏ６１３．５２；Ｑ９４５．１ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）24－5157-03

Effect of Selenium on the Photosynthesis and Nonenzymatic Antioxidants in

Cardamine enshiensis Leaves

ＬＥＩ Ｈｏｎｇ－ｌｉｎｇ１，ＷＵ Ｊｉｎ－ｌｏｎｇ２

（１． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ， Ｅｎｓｈｉ ４４５０００， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｔｓｉｎｇｔａｏ Ｂｒｅｗｅｒｙ ［Ｔａｉｚｈｏｕ］ Ｃｏ．，Ｌｔｄ.， Ｔａｉｚｈｏｕ， ３１８０００， Ｚｈｅｊｉａｎｇ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｎａ２ＳｅＯ３ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐｉｇｍｅｎｔｓ， ｎｏｎｅｎｚｙｍａｔｉｃ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ＧＳＨ ａｎｄ ＶＣ ｉｎ Ｃａｒｄａｍｉｎｅ ｅｎｓｈｉｅｎｓｉｓ Ｔ． Ｙ． Ｘｉａｎｇ ＆ Ｙ． Ｙ． Ｗｕ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｌｅａｖｅｓ ｗａｓ ｓｔｕｄiｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｂ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｔ ｔｈｅ Ｓｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３０～９０ ｍｇ／Ｌ， ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ＧＳＨ ａｎｄ ＶＣ ｗｅｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｔ ｔｈｅ Ｓｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３０～９０ ｍｇ／Ｌ， ａｎｄ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｏ ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ ａｔ ｔｈｅ Ｓｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ４５ ｍｇ／Ｌ， ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＤＡ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｔ ｔｈｅ Ｓｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３０～６０ ｍｇ／Ｌ． Ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒ Ｓｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ， ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ ａｎｄ ｉｎｈｉｂｉｔ ｌｉｐｉｄ ｐｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃ． ｅｎｓｈｉｅｎｓｉｓ ｌｅａｖｅｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｃａｒｄａｍｉｎｅ ｅｎｓｈｉｅｎｓｉｓ Ｔ． Ｙ． Ｘｉａｎｇ ＆ Ｙ． Ｙ． Ｗｕ； ｓｅｌｅｎｉｕｍ； ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐｉｇｍｅｎｔ； ＧＳＨ； ＶＣ； ＭＤＡ

硒是植物生長的有益元素，低濃度的硒可以促進植物的光合作用［１］、提高植物的抗氧化能力［２－４］，并與植物的抗衰老［５，６］、抗逆境脅迫［７，８］等密切相關。而對于富硒植物來說，硒則是其必需元素［９］，可以促進富硒植物葉片中有效成分的合成［１０］，通過增強抗氧化酶活性而提高富硒植物的抗氧化能力［１１］。試驗在前期研究［１０，１１］的基礎上，進一步探討硒對恩施市高硒區生長的超富硒植物恩施碎米薺（Ｃａｒｄａｍｉｎｅ ｅｎｓｈｉｅｎｓｉｓ Ｔ． Ｙ． Ｘｉａｎｇ ＆ Ｙ． Ｙ． Ｗｕ）葉片的光合色素及非酶抗氧化物如還原型谷胱甘肽（ＧＳＨ）、維生素Ｃ（ＶＣ）等的影響，為進一步了解硒對富硒植物生長發育的促進機制提供依據。

１ 材料與方法

１．１ 材料及處理

取生長在高硒區（湖北省恩施市雙河鄉魚塘壩）的恩施碎米薺種子，萌發后在植物培養室中進行液體培養［１０］，待長成一定大小的幼苗后，用含亞硒酸鈉０、１５、３０、４５、６０、７５、９０ ｍｇ／Ｌ ７個質量濃度處理的營養液培養一個月，采集各處理的葉片，用于各項生理生化指標的測定。

１．２ 主要儀器與試劑

儀器主要是ＴＵ－１８１０紫外／可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；ＧＳＨ試劑盒、ＶＣ試劑盒、丙二醛（ＭＤＡ）試劑盒均為南京建成生物工程研究所生產；其他試劑均為國產分析純；試驗用水為雙蒸水。

１．３ 光合色素的測定

取不同硒質量濃度營養液處理的恩施碎米薺相同葉序和大小的葉片各０．５００ ０ ｇ，剪碎，放入１０ ｍＬ棕色容量瓶中，加入９５％乙醇，定容。黑暗中放置２４ ｈ（中間振搖若干次），直到葉片全部變白。以９５％乙醇為空白，分別在６６５、６４９、４７０ ｎｍ下測定各處理的吸光度值，按下列公式計算各種光合色素的含量。

葉綠素ａ（ｍｇ／Ｌ），Ｃａ＝１３．９５ Ａ６６５－６．８８ Ａ６４９；

葉綠素ｂ（ｍｇ／Ｌ），Ｃｂ＝２４．９６ Ａ６４９－７．３２ Ａ６６５；

胡蘿卜素（ｍｇ／Ｌ），Ｃｘ＝（１ ０００ Ａ４７０－２．０５ Ｃａ－１１４．８ Ｃｂ）／２２９；

光合色素的質量分數（ｍｇ／ｇ）＝［光合色素的含量×提取液體積×稀釋倍數］／樣品鮮重。

１．４ 葉片中ＧＳＨ、ＶＣ和ＭＤＡ的測定

取不同硒質量濃度營養液培養的相同部位和大小的恩施碎米薺幼苗葉片各０．５００ ０ ｇ，邊研磨邊加入少量的５％三氯乙酸，研磨成勻漿后于９ ０００ ｒ／ｍｉｎ離心２５ ｍｉｎ，取上清液，用５％三氯乙酸定容至２５ ｍＬ。ＧＳＨ、ＶＣ和ＭＤＡ的測定按照試劑盒說明書進行。試驗所得數據采用ＤＰＳ ６．２ 統計軟件進行處理，應用Ｄｕｎｃａn′ｓ新復極差法進行多重比較（ｘ±ｓ，ｎ＝４）。

２ 結果與分析

２．１ 硒對恩施碎米薺葉片光合色素含量的影響

光合色素含量的多少可以影響植物的光合作用強弱，從而影響植物的生長發育，試驗中不同硒質量濃度營養液對恩施碎米薺葉片光合色素含量的影響結果見圖１。從圖１可見，硒對恩施碎米薺葉片中的葉綠素ａ、胡蘿卜素含量的影響不大，而所有硒處理的葉綠素ｂ質量分數均高于對照，其中３０～９０ ｍｇ／Ｌ硒處理與對照有顯著的差異，而各處理之間大多數無顯著的差異，并在７５ ｍｇ／Ｌ處理時達到最大值。可見，硒對植物光合色素含量的影響主要表現在促進葉綠素ｂ的合成方面。

２．２ 硒對恩施碎米薺葉片ＧＳＨ和ＶＣ含量的影響

還原型谷胱甘肽（ＧＳＨ）和維生素Ｃ（VC）是植物體內重要的非酶體系抗氧化物，考察不同硒質量濃度營養液處理的恩施碎米薺葉片中ＧＳＨ、ＶＣ含量的變化規律，可以揭示硒對恩施碎米薺的抗氧化能力影響程度。不同硒質量濃度營養液中恩施碎米薺葉片的ＧＳＨ、ＶＣ兩種物質的含量變化趨勢見圖２。由圖２可以看到，硒對恩施碎米薺葉片中的ＧＳＨ和ＶＣ含量的影響趨勢基本相同，ＧＳＨ含量的變化（圖２Ａ）在質量濃度為１５ ｍｇ／Ｌ硒營養液中與對照無顯著差異，在其他硒質量濃度營養液中的含量都比對照有顯著增加。而所有硒處理的葉片中，ＶＣ含量與對照相比，均有顯著地增加（圖２Ｂ）。兩種物質都在４５ ｍｇ／Ｌ的硒質量濃度時達到最大值，隨后增加幅度減小。說明硒質量濃度在３０～９０ ｍｇ／Ｌ時可以促進葉片ＧＳＨ和ＶＣ的生成，但當超過一定質量濃度后，促進作用會逐漸減弱，甚至可能有相反作用。這說明硒也可以通過增加非酶體系抗氧化物的合成來提高植物的抗氧化能力。

２．３ 硒對恩施碎米薺葉片ＭＤＡ含量的影響

不同硒質量濃度營養液對恩施碎米薺葉片的ＭＤＡ含量影響結果見圖３。從圖３可見，當硒的質量濃度為１５～７５ ｍｇ／Ｌ時，恩施碎米薺葉片ＭＤＡ的生成被抑制，在30~60 ｍｇ／Ｌ時，MDA的生成比對照顯著減少。實際觀測中發現，恩施碎米薺幼苗根系在硒濃度為３０ ｍｇ／Ｌ時，比對照的根數就顯著增多。當硒質量濃度增加到９０ ｍｇ／Ｌ時，恩施碎米薺葉片的ＭＤＡ顯著地增加。

３ 小結與討論

植物進行光合作用時，光合色素中只有少數的葉綠素ａ可以吸收光能并將之轉化，大多數的葉綠素ａ和所有的葉綠素ｂ都只是起傳遞光能的作用。本研究顯示，硒可以促進恩施碎米薺葉片葉綠素ｂ的合成，而葉綠素ｂ的增加有利于光能的傳遞。說明適量濃度的硒是通過提高富硒植物恩施碎米薺葉片對光能的傳遞而有利于光合作用的。

維生素Ｃ和谷胱甘肽都是植物體內重要的抗氧化物質，ＶＣ作為一種強抗氧化劑，可以通過自身的氧化而保護其他的抗氧化物。所以適量的硒通過促進ＶＣ的合成而保護其他抗氧化物如ＧＳＨ、維生素Ｅ等的還原性。ＧＳＨ是生物體內最重要的非蛋白巰基化合物，可直接或間接參與許多生物功能表達過程，提高機體解毒及增強抗氧化的能力，而且ＧＳＨ還是谷胱甘肽過氧化物酶（ＧＳＨ－Ｐｘ）的組成成分，并且是其氧化還原反應的底物；而ＧＳＨ－Ｐｘ是植物體內重要的抗氧化酶，硒是該酶的必需基團組成成分；硒進入植物體內既能促進ＧＳＨ的合成，還可以參與ＧＳＨ－Ｐｘ的合成，并保證ＧＳＨ－Ｐｘ所催化的氧化還原反應順利進行，這將有利于清除自由基。所以在適宜的硒質量濃度下，ＧＳＨ的質量分數隨硒質量濃度的提高而增加。ＧＳＨ與體內硒的質量濃度相關性可以用二次多項式進行擬合（待發表），具體為ｘ２＝４７．９２８ ６－０．０００ ９６４ｘ１＋ ０．０００ ００５ｘ１２，Ｒ２＝０．８９７ ９，Ｐ＝０．０３７ ６＜０．０５。

丙二醛是植物發生脂質過氧化生成的產物之一。植物體內的ＭＤＡ含量多少可以反映機體的脂質過氧化程度大小。恩施碎米薺是一種具有超富硒能力的植物，硒對于此種植物的生長是一種必需元素，所以一定量的硒水平提供了該富硒植物的適宜生長營養環境，使脂質過氧化的發生在減少。但隨著硒質量濃度的增加，超出了植物的耐受限度后，植物就會受到毒害，使過氧化物增加，造成ＭＤＡ生成增多。這說明硒處理液質量濃度≥９０ ｍｇ／Ｌ后，對恩施碎米薺的生長已經開始產生逆境脅迫作用。

硒對富硒植物恩施碎米薺的影響可以通過提高葉片對光能的傳遞而促進恩施碎米薺的生長，并通過促進非酶抗氧化物生成而提高恩施碎米薺的抗氧化能力，但營養液中硒質量濃度≥９０ ｍｇ／Ｌ時，硒則開始對恩施碎米薺的生長發育產生不利影響。

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