有機硒對水稻抗氧化酶及營養品質的影響

肖莎莎 文可欣 袁怡 申曉慧 姜成

收稿日期：2023-12-10

基金項目：江西省教育廳科學技術研究項目（項目編號：GJJ211627）；國家級大學生創新創業訓練計劃項目（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境中重金屬脅迫的響應。#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，研究施入有機硒對水稻抗氧化酶及營養品質的影響，采用愈創木酚法、氮藍四唑（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、蛋白質的含量及稻米的膠稠度等營養品質，同時測定了稻米中硒含量。結果表明：水稻POD、SOD、CAT的活性隨著有機硒濃度的升高而增高，但過高濃度有機硒對酶活性的促進作用減弱，POD的活性有抑制作用，當硒濃度在1 667 mL/m2時POD和SOD的活性最高，當硒濃度在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硒濃度的升高呈現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品質，提高水稻的硒含量。

關鍵詞：有機硒；水稻；抗氧化酶；營養品質

中圖分類號：S511 文獻標志碼：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療衛生水平的不斷改善，人們對健康變得更加重視，也愈加重視食用品的營養價值，富硒食品逐漸進入了大眾的視野，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，清除人體內產生的氧自由基[2]。據研究，硒具有強大的生理功能，人體缺硒會導致心腦血管、眼睛、胃腸道、甲狀腺、癌癥、肝病、大骨節病等一系列疾病[3]，人們把硒稱作“抗氧化明星”“心臟守護神”“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，可能導致硒中毒，引發人體消化系統、呼吸系統、泌尿系統等失調。因此，硒元素的合理攝入、適量攝入就至關重要。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]。

在農業領域，我國國土面積缺硒比例為72%[7]，由于土壤中存在硒缺乏現象，糧食作物中的硒含量通常不足，達不到國家規定的富硒糧食標準。施用硒肥可以促進農作物的光合作用，促進它的生長和發育，減少自由基，增強抗氧化能力、根系的活性，延緩衰老，抵制重金屬的吸收和積累，促進農作物對土壤營養成分的有效利用，從而提高農作物的產量，同時還可以提升農作物的抗逆性、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，提高水稻硒含量是補充人體硒含量的重要途徑[10]。葉面施加有機硒時，植物富硒效果遠遠高于土壤基施硒肥。此外，施用有機硒可以提高水稻糙米和莖葉中的硒含量和水稻產量。

現有研究表明，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、營養品質及硒含量的影響，有待于進一步探討和研究。通過施加有機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，探索硒對稻米營養品質的影響，從而找到提高水稻抗性、營養品質和硒含量的最佳硒濃度，為富硒水稻的后續研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2022年5—10月在宜春學院生命科學與資源環境學院農學試驗實踐教學基地的大棚中開展研究。因此，供試作物是水稻，試驗用土取自農學試驗實踐教學基地稻田土壤，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。有機硒在水稻破口期進行葉面噴施，處理

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

2 000（S5） mL/667 m2，每個處理設置3個重復。

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活性測定采用愈創木酚法[12]，SOD活性測定采用氮藍四唑（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]法測定蛋白質含量，參照GB/T 22294—2008標準

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標準中的氫化物原子熒光光譜法[17]測定硒含量。

1.4 數據統計與分析

試驗結果均為3次重復的平均值，試驗數據采用SPPS 22.0軟件進行方差分析，利用WPS office、Origin 2019進行數據處理并制圖。

2 結果與分析

2.1 有機硒處理對水稻抗氧化酶活性的影響

植物體內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）等的統稱，抗氧化酶可將植物體內過多的自由基（游離基）和活性氧轉化成毒害較低或無害的物質。其中，POD可催化過氧化氫類反應，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志酶，主要通過催化H2O2分解成水和分子氧的過程，達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，在葉面噴施有機硒情況下，水稻3種抗氧化酶活性均呈現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，說明施用有機硒可以增大水稻中POD、SOD和CAT活性。

當硒濃度為1 667 mL/667 m2時，POD和SOD的活性達到最大，當硒濃度為1 334 mL/667 m2時，CAT活性的活性達到最大?？梢?，施用有機硒對水稻的抗氧化酶活性有促進作用，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活性的結果相一致，但當超過一定濃度時，其促進作用減弱，這可能是一種高濃度硒產生抑制作用的表現[19]。

2.2 有機硒處理對水稻營養品質的影響

圖2為有機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，米飯的食味品質越差[20]。稻米蛋白質含量與稻米的食味品質呈負相關%[21-22]，稻米蛋白質含量越高，米飯硬度越大，食味值越低[23]。

由圖2可知，在有機硒處理下，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。稻米中蛋白質的含量是影響稻米品質的重要成分之一。植物吸收硒肥中的硒，可通過將其轉化成硒半胱氨酸的方式合成蛋白質，促進蛋白質含量的增加[24]。

如圖2所示，有機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[25]。從圖2可以看出，在硒處理下，隨著濃度的增加，膠稠度數值增大，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。表明有機硒的施入提高了稻米的食味品質。

2.3 有機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、千粒重、產量的影響作用不大，但對植物體內硒的富集有一定影

響[23]。在硒積累方面，葉片對外源硒有較強吸收富集能力，葉片對硒的吸收量與施硒量呈正相關[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，說明噴施含硒有機肥可以有效提高茶葉硒含量[26]。本試驗有機硒對稻米硒含量的影響如圖3所示，隨著施加有機硒濃度的增加，稻米中硒含量呈現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。施加有機硒有利于提高稻米中的硒含量，但施肥量要適當。

3 結論

在水稻葉面施加有機硒，水稻中的POD、SOD、CAT等抗氧化酶活性均有增高，且呈現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、粗蛋白質含量和膠稠度增加，說明有機硒能提高稻米的營養品質；稻米中硒含量隨著硒濃度的增加而呈現先增加后下降的趨勢，說明適量的有機硒的施入，有利于水稻稻米硒含量的增加。

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