恩施碎米薺的生物學(xué)特性及葉片含硒化合物研究.pdf

1、硒是較為稀缺的生命微量元素，在營養(yǎng)支持中的作用已引起歐美發(fā)達國家的高度重視，同時在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也倍受關(guān)注。但它使用的安全劑量范圍很窄，極大地限制了它的推廣使用。不同硒化合物中以植物轉(zhuǎn)化的有機硒的生物利用度和生物學(xué)活性最高。篩選高含硒的植物資源，分析其含硒化合物的組成及相關(guān)性質(zhì)，既有利于發(fā)揮硒的生物學(xué)功能，造福于人類健康，又可促進對植物硒的代謝生理研究，服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，是當(dāng)前硒研究的熱點之一。 本文發(fā)現(xiàn)并鑒定了一可食高含硒植物新種質(zhì)

2、：恩施碎米薺(CardamineenshiensisY.Y.Wu&T.Y.Xiang)。野生條件下，整株植物的硒蓄積量高達200mg/kgDW左右。采用組織化學(xué)的相關(guān)技術(shù)研究，表明根毛是硒吸收的主要部位，硒進入根毛后立即被還原，這一還原作用在植物體的各個器官都可發(fā)生。根毛區(qū)的內(nèi)皮層細胞是控制硒吸收的主要部位，可控制硒的吸收總量。進入內(nèi)皮層的硒經(jīng)維管組織運送至各器官和組織，維管組織在植物體內(nèi)起著“硒庫”的作用，維管束鞘可能承擔(dān)著向各組織分

3、配硒的任務(wù)。吐水作用是植物排除體內(nèi)過量硒的途徑之一。 采用實驗室漂浮培養(yǎng)技術(shù)，研究了硒對該植物生長發(fā)育及相關(guān)生理生化指標(biāo)的影響，探討了該植物對硒的富集規(guī)律，發(fā)現(xiàn)恩施碎米薺對硒的耐受能力隨成熟度的增加而提高，對于成熟植株，補硒濃度在30mgSe/L(亞硒酸鈉溶液)以下，其干物質(zhì)積累量、葉綠素(a、b)含量及光合強度與硒濃度呈正相關(guān)(r=0.7765、0.9142、0.9087、0.9032)，硒濃度在30mg/L以上，各項指標(biāo)逆轉(zhuǎn)

4、。但硒對根部的作用特點與此不一致，試驗條件下其最適濃度為10mg/L。 分析硒在植物不同組織器官分布的差異性，發(fā)現(xiàn)野生狀態(tài)下，對于成熟植株，在恩施碎米薺體內(nèi)各器官中的硒濃度為種子＞莖＞根＞葉，但初生根＞次生根，中部葉＞上部葉＞下部葉，莖中皮層＞髓部，繁殖器官中雌蕊＞花被、雄蕊和花粉。在整個生育期內(nèi)，全植株的硒含量基本穩(wěn)定在200mg/kgDW左右，幼苗期的硒含量接近1000mg/kgDW，主要是由于幼苗期根的硒含量遠高于整株硒含

5、量。對于實驗室漂浮培養(yǎng)植株，在沒有外加硒的情況下仍然能富集環(huán)境中的硒，使植株達到較高的含硒水平(根、葉的含硒量分別為38.47±4.53、28.06±3.15mg/kgDW)。當(dāng)外加硒濃度在40mg/L以下時，植株根、葉的硒含量與外加硒濃度顯著正相關(guān)(r=0.9871、0.9371)，試驗條件下獲得的最大根、葉硒含量分別為847.88±39.59mg/kgDW和1075.72±37.82mg/kgDW。隨著補硒濃度的進一步升高，各器官的

6、硒含量反而下降。在高的背景硒濃度下，所有試驗植物的根硒含量均低于葉硒含量。 利用植物體內(nèi)硒化合物溶解性的差異對硒化合物進行系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)野生恩施碎米薺組織中可溶性硒化合物主要以水溶性硒化合物存在，硒含量為299.60mg/kg，占全植株含硒量的49.5％左右，其中大分子(＞8000u)化合物的硒含量為156.89mg/kg，占全植株含硒量的1.49％左右。堿溶性化合物含硒量位居第二，硒含量為335.02mg/kg，占全植株含硒量

7、的19.58％；醇溶性化合物中硒含量最低，所占比例也最低。苯酚、石油醚提取物中總硒含量為8.35±0.84mg/kg、7.94±0.47mg/kg。另外，提取殘渣中，仍然含有25％左右的硒。 采用鹽析、SephadexG-50柱層析、Sepharose6B柱層析、DEAE-陰離子纖維素柱層析等步驟，分離出了電泳和高效液相檢測都為單一物質(zhì)的未補硒恩施碎米薺的葉片主要蛋白Pck1(硒含量36.46±6.74mg/kg)和補硒組(20

8、mgSe/L)的葉片主要蛋白Pi(硒含量254.21±106.79mg/kg)，對未補硒植物總蛋白(含硒量58.37±7.67mg/kg)及純化蛋白Pck1、P1進行氨基酸分析，從中均檢出了硒代半胱氨酸(Se-C)，且含量相近，分別為0.009％、0.008％、0.011％，折合硒含量為42.3mg/kg、37.6mg/kg、51.7mg/kg；植物總蛋白、Pck1、P1的氨基酸組成中以甘氨酸G含量最高，分別為14.36％、10.61％

9、、11.06％，還含有9種人體必需氨基酸，其含量都較高，總蛋白中分別為R3.43％、H0.84％、I3.11％、L2.83％、K6.72％、M0.72％、F5.31％、T4.56％、V3.55％；純化蛋白Pck1、P1中氨基酸組成基本一致，但I、L、K的含量顯著低于總蛋白。 采用乙醇分級沉淀、SephadexG-50柱層析、SephadexG-25柱層析、纖維柱層析、聚酰胺柱層析(去雜)等步驟，純化出了葉片中主要的含硒小分子多糖

10、(硒含量為80.34mg/kg)，純白色粉末，溶于水，熔點450℃以上。紫外檢測證明該多糖無蛋白和多酚類雜質(zhì)，也不含有不飽和烴及苯環(huán)，紅外光譜分析表明該多糖結(jié)構(gòu)中有高對稱的二級醇及脂肪烴的結(jié)構(gòu)單元存在。高分辨率質(zhì)譜分析測定其分子量為1774.529。 采用SephadexG-50柱層析、丙酮沉淀去雜、聚酰胺柱層析等步驟，純化出了一種含硒棕色粉末狀多酚(硒含量為318.17±13.64mg/kg)，易溶于水，熔點170℃。紫外掃描

11、分析證明其為三羥基黃酮。其主要官能團結(jié)構(gòu)在紅外光譜中找到了歸宿。高分辨率質(zhì)譜分析顯示其分子量為1488.102，并發(fā)現(xiàn)有34S的同位素信號。 采用SephadexG-50柱層析、丙酮沉淀去雜、聚酰胺柱層析、大孔樹脂層析、硅膠逆流分配層析等步驟，純化出了一種高效液相檢測為單一物質(zhì)的黃色結(jié)晶狀固體粉末，含硒2057.05±28.55m/kg。該化合物易溶于水，熔點191℃。紫外分析顯示該化合物含有烯醛類官能團，紅外光譜顯示該化合物中

12、有α，β-不飽和酮、叔丁基及醛基的存在。高分辨率質(zhì)譜測得其分子量為658.2884。 研究表明恩施碎米薺是新發(fā)現(xiàn)的一種極具富硒能力的野生可食高含硒植物新種質(zhì)，從結(jié)構(gòu)上具有相對完善的耐受并吸收硒的調(diào)控機制；適當(dāng)補硒可促進該植物的葉綠素形成，提高其光合強度，從而促進植物生長，同時也可增加組織的硒含量；該植物組織中硒主要以低分子量的可溶性硒的形式存在，葉片中含硒化合物主要以烯醛類化合物的形式存在，蛋白、多糖、多酚中也含有較高濃度的硒；