硒在烤煙中的累積、形態(tài)轉(zhuǎn)化及緩解砷毒害的機(jī)理研究.pdf

1、硒是人和動物必需的微量元素，其有益和不良作用不僅依賴于硒的劑量，還與硒的形態(tài)和生物有效性有關(guān)。目前關(guān)于植物對硒的吸收累積、硒對植物生長和品質(zhì)的影響以及硒緩解植物重金屬毒害的效果已有不少研究，然而關(guān)于不同外源硒條件下植物體內(nèi)硒的形態(tài)變化及硒對植物生長及抗逆境能力的影響與植物體內(nèi)硒形態(tài)轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系少有報道。本文通過盆栽和溶液培養(yǎng)試驗(yàn)，系統(tǒng)地研究了外源硒對烤煙生長、硒的吸收累積和形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響以及硒緩解烤煙砷毒害的機(jī)制，為硒在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的安

2、全使用和硒蛋白的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。本研究的主要結(jié)論如下:
　　1.研究了利用不同銨鹽流動相對離子交換色譜(Hamilton, PRP-X100)連接氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定植物中硒形態(tài)的效果。結(jié)果表明，60 mM(NH4)2HPO4pH6.0為最佳的流動相，可以使SeCys、Se(Ⅳ)、SeMet和Se(Ⅵ)四種硒形態(tài)在10 min內(nèi)完全分離出來、且峰型較好。用甲醇水提取植物樣品，以上四種硒形態(tài)的樣品加標(biāo)回收率分別是95

3、.7％、106.9％、93.3％和91.4％。
　　2.采用盆栽試驗(yàn)，研究了不同硒濃度（0-22.2 mg/kg Se）對烤煙生長、品質(zhì)及礦質(zhì)營養(yǎng)元素累積的影響。結(jié)果表明，低濃度硒處理（≤4.4 mg/kg Se）促進(jìn)了烤煙的生長，高濃度硒處理（≥11.1 mg/kg Se）抑制了烤煙的生長。土壤施硒（亞硒酸鈉）4.4 mg/kg時，煙葉中煙堿、蛋白和還原糖等處于最適含量，根、莖和葉中礦質(zhì)營養(yǎng)元素的含量達(dá)到最大值。低硒處理(Se≤

4、4.4 mg/kg)顯著提高了烤煙各部位對礦質(zhì)元素的吸收，尤其對N、K、Ca、Mg、Mn的影響最為顯著，提高烤煙煙葉品質(zhì);而高硒處理(≥11.1 mg/kg)則降低了烤煙各部位對礦質(zhì)元素的吸收，尤其對N、P、K的影響最顯著，降低了烤煙煙葉品質(zhì)。
　　3.研究了不同硒水平下(0-22.2 mg/kg Se)，烤煙對硒的吸收、形態(tài)分布以及硒對烤煙抗氧化系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明，土壤施硒（亞硒酸鈉）4.4 mg/kg時烤煙葉面積、葉數(shù)、生物

5、量、葉綠素含量達(dá)到最大值。低硒處理(Se≤4.4 mg/kg)提高了烤煙抗氧化脅迫的能力，使丙二醛(MDA)含量下降，而高硒處理(22.2 mg/kg)，降低了烤煙抗氧化脅迫的能力，使MDA含量增加?？緹熤仓曛形侩S土壤中硒處理濃度的增加顯著提高(P＜0.05)。對不同硒形態(tài)檢測表明，2.2 mg/kg硒處理條件下烤煙葉中只檢測到SeCys形態(tài);當(dāng)硒處理濃度≥4.4 mg/kg時，烤煙葉中檢測出SeCys、Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)三種硒

6、形態(tài)，以無機(jī)硒為主（89.8％-95.3％）。當(dāng)硒處理濃度≤11.1 mg/kg時，烤煙根中檢測出SeCys、SeMet和Se(Ⅳ)三種硒形態(tài)，且以有機(jī)態(tài)硒為主(66％-84％);22.2 mg/kg硒處理條件下四種硒形態(tài)[SeCys、SeMet、Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)]在烤煙根中均被檢出，且以無機(jī)態(tài)硒為主，其所占的比例高達(dá)60％。隨硒處理濃度的增加，烤煙根和葉中有機(jī)態(tài)硒（SeCys和SeMet）所占比例減少，無機(jī)態(tài)硒[Se(Ⅳ)和Se

7、(Ⅵ)]所占比例增加。相關(guān)分析表明，烤煙葉片中SOD酶活性、GSH及MDA含量與其Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)的含量呈顯著正相關(guān)(P＜0.01)，葉片中過量無機(jī)硒的存在可能破壞了植物體內(nèi)ROS平衡，提高了MDA含量。
　　4.通過離子耗竭溶液培養(yǎng)方法，研究了不同基因型烤煙對Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)的吸收動力學(xué)特性及不同pH值、陪伴離子和抑制劑對烤煙硒吸收動力學(xué)的影響。結(jié)果表明，烤煙對Se(Ⅵ)硒源吸收速率較快，其Km和Cmin值顯著低于S

8、e(Ⅳ)硒;云煙87較K326對硒具有更強(qiáng)的親和力，其Km和Cmin值更低。pH6時，兩種基因型烤煙的Imax值達(dá)到最大值、而Km值和Cmin值則最低。添加陪伴離子顯著降低了烤煙吸收硒的Imax值。在Se(Ⅳ)硒源條件下，添加磷酸根處理的Imax值顯著低于、Km值和Cmin則顯著高于硫酸根處理;而在Se(Ⅵ)硒源時，結(jié)果與此相反。抑制劑處理顯著降低了的兩種基因型烤煙的Imax值，并且添加CCCP處理的Imax值顯著低于、Km值和Cmin

9、則顯著高于LaCl2處理。
　　5.采用溶液培養(yǎng)法，研究了硒(0-5 mg/L Se)與砷(0-5 mg/L As)單獨(dú)和聯(lián)合處理對烤煙生長、抗氧化系統(tǒng)、硒砷含量及烤煙體內(nèi)硒和砷形態(tài)變化的影響。結(jié)果表明，低濃度的硒(≤1 mg/L)或砷(1 mg/L)處理促進(jìn)了烤煙的生長;高濃度的硒(5.0 mg/LSe)或砷處理(5.0 mg/L As)抑制了烤煙的生長。在砷脅迫下(5.0 mg/L As)的烤煙中加入適量的硒(≤1 mg/L

10、Se)，促進(jìn)烤煙生長，提高烤煙葉片抗氧化能力，降低了MDA含量。硒抑制了高濃度砷處理條件下(5 mg/L As)烤煙對砷的吸收;與此類似，砷亦使高濃度硒處理條件下(5 mg/L Se)烤煙對硒的吸收量減少。低硒(0.1 mg/L)處理條件下，烤煙葉中主要以有機(jī)硒為主，且隨砷處理濃度的增加，烤煙地上部和地下部有機(jī)硒所占百分比分別由58.2％增加到100％和由29.9％增加到68.5％;然而高硒(5mg/L)條件下，隨砷處理濃度的增加，烤煙

11、地上部和地下部有機(jī)硒所占百分比由68.2％降低至41.7％和由66.5％降到31.7％。對不同砷形態(tài)檢測表明，低濃度砷(1 mg/L)處理條件下，烤煙葉中主要以As(V)為主(63.3％-94.4％)，根中主要以As(Ⅲ)為主（36.9％-73.9％）;而高濃度砷(5 mg/L)處理條件下，烤煙葉和根中主要以As(Ⅲ)為主(68.1％-90.1％)。同一砷處理條件下，隨硒處理濃度的增加，烤煙葉中As(Ⅲ)百分比逐漸減少，As(Ⅴ)所占百