硒在烤煙中的累積、形態(tài)轉化及緩解砷毒害的機理研究.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。目前關于植物對硒的吸收累積、硒對植物生長和品質的影響以及硒緩解植物重金屬毒害的效果已有不少研究，然而關于不同外源硒條件下植物體內硒的形態(tài)變化及硒對植物生長及抗逆境能力的影響與植物體內硒形態(tài)轉化之間的關系少有報道。本文通過盆栽和溶液培養(yǎng)試驗，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)轉化的影響以及硒緩解烤煙砷毒害的機制，為硒在農業(yè)生產(chǎn)上的安

2、全使用和硒蛋白的開發(fā)利用提供科學依據(jù)。本研究的主要結論如下:
　　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)的樣品加標回收率分別是95

3、.7％、106.9％、93.3％和91.4％。
　　2.采用盆栽試驗，研究了不同硒濃度（0-22.2 mg/kg Se）對烤煙生長、品質及礦質營養(yǎng)元素累積的影響。結果表明，低濃度硒處理（≤4.4 mg/kg Se）促進了烤煙的生長，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、莖和葉中礦質營養(yǎng)元素的含量達到最大值。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;而高硒處理(≥11.1 mg/kg)則降低了烤煙各部位對礦質元素的吸收，尤其對N、P、K的影響最顯著，降低了烤煙煙葉品質。
　　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。烤煙植株中硒含量隨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)，以無機硒為主（89.8％-95.3％）。當硒處理濃度≤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，且以無機態(tài)硒為主，其所占的比例高達60％。隨硒處理濃度的增加，烤煙根和葉中有機態(tài)硒（SeCys和SeMet）所占比例減少，無機態(tài)硒[Se(Ⅳ)和Se

7、(Ⅵ)]所占比例增加。相關分析表明，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(P＜0.01)，葉片中過量無機硒的存在可能破壞了植物體內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)的吸收動力學特性及不同pH值、陪伴離子和抑制劑對烤煙硒吸收動力學的影響。結果表明，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對硒具有更強的親和力，其Km和Cmin值更低。pH6時，兩種基因型烤煙的Imax值達到最大值、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硒和砷形態(tài)變化的影響。結果表明，低濃度的硒(≤1 mg/L)或砷(1 mg/L)處理促進了烤煙的生長;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硒為主，且隨砷處理濃度的增加，烤煙地上部和地下部有機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