有機(jī)硒對水稻抗氧化酶及營養(yǎng)品質(zhì)的影響

肖莎莎 文可欣 袁怡 申曉慧 姜成

收稿日期：2023-12-10

基金項目：江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目（項目編號：GJJ211627）；國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目編號：202310417011）。

作者簡介：肖莎莎（2002—），女，湖南懷化人，研究方向為植物對環(huán)境中重金屬脅迫的響應(yīng)。#通信作者：姜成（1978—），男，吉林永吉人，副教授，主要從事重金屬污染修復(fù)及植物富硒降鎘研究，E-mail：jiangcheng0508@163.com。

摘 要：選用水稻作為研究對象，研究施入有機(jī)硒對水稻抗氧化酶及營養(yǎng)品質(zhì)的影響，采用愈創(chuàng)木酚法、氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法和紫外吸收法測定水稻中過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）的活性。將稻米加工成精米測定稻米中直鏈淀粉、蛋白質(zhì)的含量及稻米的膠稠度等營養(yǎng)品質(zhì)，同時測定了稻米中硒含量。結(jié)果表明：水稻POD、SOD、CAT的活性隨著有機(jī)硒濃度的升高而增高，但過高濃度有機(jī)硒對酶活性的促進(jìn)作用減弱，POD的活性有抑制作用，當(dāng)硒濃度在1 667 mL/m2時POD和SOD的活性最高，當(dāng)硒濃度在1 334 mL/667 m2時CAT的活性最高；水稻中直鏈淀粉含量隨著硒濃度的升高而降低，蛋白質(zhì)含量和膠稠度隨著硒濃度的升高而增加，稻米中的硒含量隨著施加有機(jī)硒濃度的升高呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。由此可見，施入適量硒可以有效地提高稻米的營養(yǎng)品質(zhì)，提高水稻的硒含量。

關(guān)鍵詞：有機(jī)硒；水稻；抗氧化酶；營養(yǎng)品質(zhì)

中圖分類號：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–00-03

隨著人民生活水平的逐漸提高以及醫(yī)療衛(wèi)生水平的不斷改善，人們對健康變得更加重視，也愈加重視食用品的營養(yǎng)價值，富硒食品逐漸進(jìn)入了大眾的視野，受到了人們的青睞。自然界中存在的非金屬元素硒，是一種人與動物正常生命活動所必需的微量營養(yǎng)元素，人體許多生命活動都需要硒元素的參與[1]。同時，硒也是一種人體自身無法合成的微量元素，只能從外界獲取，硒元素是谷胱甘肽過氧化物酶的重要組成成分，可參與活性氧的解毒作用，清除人體內(nèi)產(chǎn)生的氧自由基[2]。據(jù)研究，硒具有強(qiáng)大的生理功能，人體缺硒會導(dǎo)致心腦血管、眼睛、胃腸道、甲狀腺、癌癥、肝病、大骨節(jié)病等一系列疾病[3]，人們把硒稱作“抗氧化明星”“心臟守護(hù)神”“抗癌之王”“生命之王”等[4]。適量的硒元素可以降低人體患癌癥的風(fēng)險，清除活性氧自由基，提高人體免疫力[5]。但是，過量的硒元素則會對人類造成危害，可能導(dǎo)致硒中毒，引發(fā)人體消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)等失調(diào)。因此，硒元素的合理攝入、適量攝入就至關(guān)重要。目前，人們攝取硒元素的方法中，效果最有效且顯著的是食物攝取法，通過植物作為媒介，由食物鏈將硒傳遞到人體中，以滿足人體對硒元素的需求[6]。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，我國國土面積缺硒比例為72%[7]，由于土壤中存在硒缺乏現(xiàn)象，糧食作物中的硒含量通常不足，達(dá)不到國家規(guī)定的富硒糧食標(biāo)準(zhǔn)。施用硒肥可以促進(jìn)農(nóng)作物的光合作用，促進(jìn)它的生長和發(fā)育，減少自由基，增強(qiáng)抗氧化能力、根系的活性，延緩衰老，抵制重金屬的吸收和積累，促進(jìn)農(nóng)作物對土壤營養(yǎng)成分的有效利用，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，同時還可以提升農(nóng)作物的抗逆性、抗倒伏能力和抗病蟲害能力

等[8-9]。目前，我國第一大糧食作物是水稻。水稻對硒有一定的富集效應(yīng)，提高水稻硒含量是補(bǔ)充人體硒含量的重要途徑[10]。葉面施加有機(jī)硒時，植物富硒效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于土壤基施硒肥。此外，施用有機(jī)硒可以提高水稻糙米和莖葉中的硒含量和水稻產(chǎn)量。

現(xiàn)有研究表明，在種植水稻的過程中，對缺硒土壤施入外源硒，有利于提高水稻硒含量[11]，但硒的施入量及其對水稻抗性、營養(yǎng)品質(zhì)及硒含量的影響，有待于進(jìn)一步探討和研究。通過施加有機(jī)硒從而研究其對水稻中過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）活性的影響，探索硒對稻米營養(yǎng)品質(zhì)的影響，從而找到提高水稻抗性、營養(yǎng)品質(zhì)和硒含量的最佳硒濃度，為富硒水稻的后續(xù)研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2022年5—10月在宜春學(xué)院生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院農(nóng)學(xué)試驗實踐教學(xué)基地的大棚中開展研究。因此，供試作物是水稻，試驗用土取自農(nóng)學(xué)試驗實踐教學(xué)基地稻田土壤，硒源是腐殖酸水溶性硒。

1.2 處理方法

在大棚中采用盆栽法種植水稻，每桶裝取土樣

15 kg，加水保持濕潤，使土壤保持疏松。氮肥按基肥、返青肥、分蘗肥、穗肥按4∶2.5∶1.5∶2的比例施用，磷肥作基肥一次性施入，鉀肥按基肥、分蘗肥、穗肥按4∶2∶4的比例施用。

移栽前，先用水泡土3 d，然后將肥料施入土中混勻。有機(jī)硒在水稻破口期進(jìn)行葉面噴施，處理

濃度為0（CK）、667（S1）、1 000（S2）、1 334（S3）、1 667（S4）、

2 000（S5） mL/667 m2，每個處理設(shè)置3個重復(fù)。

1.3 測定項目及方法

水稻成熟期后，將每個盆中有水稻植株收割并脫粒，分別取樣測水稻中抗氧化酶活性。POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[12]，SOD活性測定采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法[13]，CAT活性的測定采用紫外吸收法[14]。

采用直接滴定法測定直鏈淀粉含量，采用雙縮

脲[15]法測定蛋白質(zhì)含量，參照GB/T 22294—2008標(biāo)準(zhǔn)

中的方法[16]測定膠稠度。水稻樣品粉碎后過100目篩，

采用GB 5009.93—2017標(biāo)準(zhǔn)中的氫化物原子熒光光譜法[17]測定硒含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗結(jié)果均為3次重復(fù)的平均值，試驗數(shù)據(jù)采用SPPS 22.0軟件進(jìn)行方差分析，利用WPS office、Origin 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)硒處理對水稻抗氧化酶活性的影響

植物體內(nèi)的抗氧化酶是過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）等的統(tǒng)稱，抗氧化酶可將植物體內(nèi)過多的自由基（游離基）和活性氧轉(zhuǎn)化成毒害較低或無害的物質(zhì)。其中，POD可催化過氧化氫類反應(yīng)，對植物的呼吸代謝和抗性生理具有重要作用，超氧化物歧化酶可以通過催化超氧陰離子形成H2O2和O2。POD是過氧化物酶體的標(biāo)志酶，主要通過催化H2O2分解成水和分子氧的過程，達(dá)到清除活性氧而減輕其對組織的氧化傷害的目的。

從圖1可以看出，在葉面噴施有機(jī)硒情況下，水稻3種抗氧化酶活性均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。各處理組與對照組CK比較可知：除S1處理下的CAT活性與對照無顯著差異外，其他各處理抗氧化酶活性均高于對照組，說明施用有機(jī)硒可以增大水稻中POD、SOD和CAT活性。

當(dāng)硒濃度為1 667 mL/667 m2時，POD和SOD的活性達(dá)到最大，當(dāng)硒濃度為1 334 mL/667 m2時，CAT活性的活性達(dá)到最大。可見，施用有機(jī)硒對水稻的抗氧化酶活性有促進(jìn)作用，這與蔣家月等[18]的研究葉面施硒方式可提高茶樹中SOD、POD、CAT活性的結(jié)果相一致，但當(dāng)超過一定濃度時，其促進(jìn)作用減弱，這可能是一種高濃度硒產(chǎn)生抑制作用的表現(xiàn)[19]。

2.2 有機(jī)硒處理對水稻營養(yǎng)品質(zhì)的影響

圖2為有機(jī)硒處理對水稻稻米中的直鏈淀粉、粗蛋白含量及膠稠度的變化的影響。直鏈淀粉含量較低的稻米蒸煮的米飯，食味品質(zhì)較好；直鏈淀粉含量較高的稻米蒸煮的米飯，食味值較低，直鏈淀粉含量越高，口感越差，米飯的食味品質(zhì)越差[20]。稻米蛋白質(zhì)含量與稻米的食味品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)%[21-22]，稻米蛋白質(zhì)含量越高，米飯硬度越大，食味值越低[23]。

由圖2可知，在有機(jī)硒處理下，直鏈淀粉含量隨著硒濃度的增加而呈下降趨勢，與對照組相比，除S1處理外，其余各試驗組處理組直鏈淀粉含量均顯著低于對照組。稻米中蛋白質(zhì)的含量是影響稻米品質(zhì)的重要成分之一。植物吸收硒肥中的硒，可通過將其轉(zhuǎn)化成硒半胱氨酸的方式合成蛋白質(zhì)，促進(jìn)蛋白質(zhì)含量的增加[24]。

如圖2所示，有機(jī)硒的施入有利于稻米中粗蛋白含量的提升，在S1處理下，粗蛋白含量與對照相比，無顯著差異，之后隨著施加硒濃度的增加呈現(xiàn)上升趨勢，S2～S5處理的粗蛋白含量均顯著高于對照。大米淀粉經(jīng)稀堿熱糊化成為米膠，冷卻后在水平放置的試管中會延展一定的距離，所測量出的延展后的米膠長度就是該稻米的膠稠度。一般認(rèn)為膠稠度大的米飯，外觀濕潤且具有光澤，柔軟性較好，即使冷卻后仍可保持柔軟特性，具有較好的食味品質(zhì)[25]。從圖2可以看出，在硒處理下，隨著濃度的增加，膠稠度數(shù)值增大，在S1處理時，膠稠度與對照無顯著差異，隨著硒處理濃度的升高，膠稠度顯著高于對照。表明有機(jī)硒的施入提高了稻米的食味品質(zhì)。

2.3 有機(jī)硒處理對稻米硒含量的影響

研究指出，外源施硒對水稻穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量的影響作用不大，但對植物體內(nèi)硒的富集有一定影

響[23]。在硒積累方面，葉片對外源硒有較強(qiáng)吸收富集能力，葉片對硒的吸收量與施硒量呈正相關(guān)[24]。有研究表明，花生在始花期和盛花期，通過葉面噴施富硒微肥，均能顯著提高花生仁的硒含量[25]；茶葉收獲前采用施硒處理，可明顯提高茶葉硒含量，且茶葉硒含量與噴施硒肥的濃度呈正相關(guān)，說明噴施含硒有機(jī)肥可以有效提高茶葉硒含量[26]。本試驗有機(jī)硒對稻米硒含量的影響如圖3所示，隨著施加有機(jī)硒濃度的增加，稻米中硒含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在S3處理時，稻米硒含量最高，隨著有機(jī)硒施入濃度的增加，稻米硒含量有所減少，但仍顯著高于對照。施加有機(jī)硒有利于提高稻米中的硒含量，但施肥量要適當(dāng)。

3 結(jié)論

在水稻葉面施加有機(jī)硒，水稻中的POD、SOD、CAT等抗氧化酶活性均有增高，且呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，但不同硒濃度對抗氧化酶的提高效果存在差異，施加低濃度有機(jī)硒可以提高抗氧化酶活性；隨著硒濃度增加，水稻稻米的直鏈淀粉含量下降、粗蛋白質(zhì)含量和膠稠度增加，說明有機(jī)硒能提高稻米的營養(yǎng)品質(zhì)；稻米中硒含量隨著硒濃度的增加而呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，說明適量的有機(jī)硒的施入，有利于水稻稻米硒含量的增加。

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