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硒在水稻中的生理生化作用探讨


中国农业科学
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硒在水稻中的生理生化作用探讨
吴永尧 卢向阳 彭振坤 罗泽民
湖南农业大学理学院 长沙 湖北民族学院园艺系

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中图分类号 ≥





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文章编号
2 2 2

关键词 水稻 硒 生理生化 文献标识码

迄今为止 对硒在有机体内的生理生化作用的认识 主要来自于动物研究领域 普遍认 为 其主要作用是作为谷胱甘肽过氧化物酶
° ≥ 2°? 和磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶 ≥ 2°? 等含硒酶活性中心的必要组成这一生物活性形式发挥抗氧化作用? 薛泰麟
2

曾在大豆! 油菜! 小麦和玉米的叶片或萌发的种子中检测到了 ≥ 2°? 的活性? 然而 从量上看 这部分硒所占比例极微 硒的作用是否仅限于此 不得而知? 为此 作者以水稻为 等 样本 在系统研究其对硒的生物富集作用! 硒积累动态! 分布规律的基础上1 ? 植物体内的生理生化作用探讨?
2

1

进行了硒在

材料与方法
材料 以常规早稻湘早籼
收稿日期
2 2

号为试验材料 种子用



消毒

依次用自来水!

基金项目 湖北省教委重点资助项目 吴永尧现工作单位是湖北民族学院生物技术研究所 ?



吴永尧等 硒在水稻中的生理生化作用探讨

蒸馏水! 去离子水反复冲洗干净 养液 取样前 换加不同硒量

ε 温箱发芽 出苗 ≥

后移入以国际水稻研究所 更换一次营 叶

常规水稻营养液为基础改进的缺素营养液中培养 每日补充所失去的水分 期取样分析? 取样前用紫外光 方法 丙二醛含量!
1 2的方法测定? ? 紫外灯 距离

的全素营养液培养 以不加硒作对照 培养至 处理

? 试验中所用试剂全部为进

口或国产分析纯试剂或生化试剂 试验用水均为去离子水? 产生速率的测定 丙二醛含量按文献 1 2 产生速率参照文献

自由基含量的测定 曲至

采用日本产 ∞≥2? ∞ ÷

电子自旋共振波谱仪直接测定活体 长叶片约 磁场扫描范围 左右 弯
?

自由基的生成量? 叶片用去离子水洗净! 滤纸吸干水分 剪取 上机测定自由基的含量? 测定参数为 ÷ 2波段微波 频率 扫描时间 放大倍数 ? 线粒体活性! 叶绿体电子传递活性测定 响应时间 超微结构比较 的锇酸固定
Β

长小心放入样品管底 将样品管插入测样瓶 瓶中注满液氮 赶净气泡 旋紧瓶盖 倍?

线粒体活性参照文献1 2用 叶期水稻黄 化苗制备线粒体 氧电极法测定 叶绿体电子传递活性参照文献1 2的方法进行? 取样后用 磷酸缓冲液洗
2

的戊二醛抽气固定 次 每次 用梯度酒精脱水

磷酸缓冲液洗 树脂Β 丙酮

渗透 纯

树脂包埋

ε 烘箱中聚合 使用 ∞ 型超薄切片机切片 醋酸铀柠檬酸铅

染色后 用日立公司产

透射电镜观察! 拍照记录?

结果与分析
硒对水稻抗氧化作用的影响 紫外辐照处理后的水稻叶片 在一定的加硒浓度范围内
?

生成速率和丙二醛
# ?

?

生成量的测定 图

显示

的生成量和

的生成速率都显

著地低于缺硒处理的对照 且明显随添加硒量的增加而降低?


? ?

紫外光照硒处理水稻的 ΜΔ Α 含量和 Ο
?

产生速率
≥ 2

自由基测定显示 在本试验条件下各处理的 ∞≥

峰形与

值均无明显变化 但硒处理















浓度由 ? 自由基信号幅值明显衰减?定量测定结果表明 硒处 # # 但继续提高硒处理 理对自由基清除能力最强 与对照相比自由基的生成量下降了 浓度时 自由基信号幅值则显著上升 显而易见 高浓度硒促进了自由基的生成? 这与对
?



测定反映出的趋势完全一致? 表明 添加适量硒与缺硒处理比较 线粒体的呼吸

硒对水稻线粒体活性的影响 线粒体活性进行测定的结果 见图 度达到 以?
#

速率和氧化磷酸化效率都有明显提高 足见其具有增强线粒体活性的作用 而当其培养液浓 以上时 同样会转为抑制作用?
! #

硒对水稻叶绿体电子传递链的影响 和 ?≤ ° 分别代表亲水性和亲脂性电子受体 测定缺硒和加硒 的水稻 处理因毒害致死未测 叶绿体电子传递速率 ? # 高 和
?≤ ° 体系分别提高

体系分别提

可见硒对 ?≤ ° 体系的促进作用比对 ? 2 体系的促进作用稍强? 方差分析结果 见表 显示 加硒对电子传递速率促进作用显著?




? ∞

硒处理对水稻线粒体活性的影响
≥ √


×

不同加硒浓度的方差分析
× √
ψ ?


体系 自由度
? ? ψ ? ψ ?≤ ° 体系 ?
3 3

方差来源
≥ ∏ √

ψ ?≤ °

平方和
≥ ∏ ∏

方差

平方和
≥ ∏ ∏

自由度
? ?

方差

?
3 3

?

浓度


误差 ∞ 总和 ×

硒对植物细胞超微结构的影响 对水稻叶片超微结构的比较观察显示 在紫外光照逆境条件下 缺硒的叶绿体部分片层 解体 细胞部分内含物受破坏消失呈空腔 图版2
≥ #

处理的细胞结构完



吴永尧等 硒在水稻中的生理生化作用探讨

整 内含物丰富 叶绿体片层清晰 线粒体膜! 脊清晰可见 图版2
? 说明 ≥ #

≥ #

处理的

叶绿体被膜则完全消失 部分片层结构解体 线粒体结构遭到破坏 膜! 脊也都消失 图版2 处理具有保护细胞及其叶绿体! 线粒体的结构 抵御紫外光照导致 伤害的作用?而当硒浓度增大时 则不仅未能起到保护机体的作用 反而加重了损伤的程度 使破坏作用更加严重?

讨论
植物体内硒与抗氧化的关系 本试验对 氧化产物
? ? !

和 ∞≥

研究显示 在一定硒浓度

#

范围内 脂质过

的含量!

的产生速率和自由基的生成量均随硒浓度的增加而降低 说明

硒在植物体内清除过量自由基防止过氧化方面发挥重要作用?同时 高浓度硒又会使自由基 的生成量增加 促进过氧化作用? 植物体内硒与抗逆性的关系 当植物受到逆境伤害时总是伴随着自由基生成量的增加 适量硒能清除过量自由基?在 本研究中已观察到适量硒保护细胞超微结构免受紫外辐射的损伤 此外 笔者在相关研究中 还观察到硒能促进植物根系生长发育和根系活力的提高1 2 这些增强机体新陈代谢过程! 提 高机体生命力的作用 无疑都将提高机体抵御逆境伤害的能力? 植物体内硒与能量代谢的关系 本试验显示 线粒体呼吸速率和叶绿体电子传递速率都与硒的存在与否 及其量的多少 有显著的相关性 在一定范围内
#

以下

硒增强了线粒体呼吸速率和叶绿体

电子传递速率 而在较高浓度 ∴ 时则导致其速率降低 说明在植物体内硒可 # 能参与了能量代谢过程? 硒和硫的化学性质极为相似 其氧化数也有 等可变 价态 且更活泼 体内又有硒蛋白存在1 2?由此推测 是否在体内也有类似于铁硫蛋白中心这 样的硒蛋白结构 而在能量转换代谢过程中发挥作用
参考文献
1 2 1 2 1 2

这些都有待进一步研究?

薛泰麟 侯少范 谭见安 等 硒在高等植物体内的抗氧化作用 薛泰麟 侯少范 谭见安 等 硒在高等植物体内的抗氧化作用

1 2 科学通报 1 2 科学通报

? ?

吴永尧 罗泽民 彭振坤 不同供硒水平对水稻生长的影响及其硒集累研究 1 2 湖南农业大学学报 吴永尧 彭振坤 罗泽民 水稻对硒的生物富集作用动态研究 1 2 华中师范大学学报 吴永尧 彭振坤 罗泽民 水稻对硒的生物富集分布研究 1 2 湖南师范大学学报 张宪政主编 作物生理研究法 1 2 北京 农业出版社 王爱国 罗广华 植物的超氧物自由基与羟胺反应的定量关系 1 2 植物生理学通讯 上海植物生理学会编 植物生理学实验手册 1 2 上海 上海科学技术出版社 李功藩 蒋琬平 吴亚君 等 叶绿体结构状态与光化学活性的关系 1 2 植物生理学报
? ?

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2


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