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硒胁迫下彩叶草主要化学组分的FTIR和PXRD分析



全 文 :第33卷第2期
2015年4月
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版)
JOURNAL OF SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY(AGRICULTURAL SCIENCE)
Vol.33No.2
  Apr.2015
文章编号:1671-9964(2015)02-0039-08  DOI:10.3969/J.ISSN.1671-9964.2015.02.006
收稿日期:2014-07-04
基金项目:国家自然科学基金项目(21407069;21367013;41001376);江西财经大学优秀青年学术人才支持计划项目(K00292025)
作者简介:袁菊红(1975-),女,博士,讲师,研究方向:园林植物资源分类及其在环境中应用,E-mail:yuanjuhong@sina.com;
胡绵好(1976-)为本文通讯作者,男,博士,副教授,研究方向:环境污染绿色修复及评价研究,E-mail:yankeu@gmail.com
硒胁迫下彩叶草主要化学组分的FTIR
和PXRD分析
袁菊红1,胡绵好2
(1.江西财经大学 艺术学院,2.江西财经大学 鄱阳湖生态经济研究院,南昌330032)
摘 要:为了阐明彩叶草(Coleus blumei Benth.)对硒(Se)胁迫的耐性机理,采用傅里叶变换红外
光谱法(FTIR)和粉末X射线衍射法(PXRD)研究在不同Se浓度(0、0.1、0.5、1.0、2.5、5.0mg/L)
处理下彩叶草根、茎、叶化学组分及其结构的变化。结果表明,不同浓度Se处理下彩叶草各器官中
化学组分的FTIR峰形基本不变,只有某些参与重金属吸收、转运及其积累的官能团如羟基(3 360
~3 906cm-1)、羧基(1 321~1 333cm-1)、酰胺基(1 611~1 646cm-1)、芳烃的C-H基(800~840
cm-1)及其C-Cl(618~706cm-1)等的透射峰发生了不同程度的位移。彩叶草各器官中与植物生
理有关的化学成分的特征峰大多数随Se浓度变化而变化。说明这些基团与Se的结合密切相关,
进一步解释了彩叶草的耐Se及其在各器官积累Se的机理。不同浓度Se处理的彩叶草各器官物
相结构主要组分以非晶体物质组分为主且均含有晶体成分,但处理浓度高低影响了其晶体物质组
分含量的多少。
关键词:彩叶草;硒胁迫;傅里叶变换红外光谱法(FTIR);粉末X射线衍射分析(PXRD)
中图分类号:X53    文献标识码:A
FTIR and PXRD Analysis on Chemical Component of
Coleus blumei to SeleniumStress
YUAN Ju-hong1,HU Mian-hao2
(1.Colege of Art,2.Institute of Poyang Lake Eco-economics,Jiangxi University of Finance
and Economics,Nanchang 330032,China)
Abstract:This study aimed to elucidate the mechanism of Coleus blumei Benth to selenium(Se)tolerance.
The changes of chemical composition and its structure in the roots,stems and leaves of C.blumei treated
with different concentrations of Se were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR)
and Powder X-ray diffraction(PXRD)technology.The peak shape of chemical constituents in each organ of
C.blumei remained invariable basicaly with different concentrations of Se treatments,except certain
transmission peak shifts of some functional groups such as hydroxy groups(3 360~3 906cm-1),carboxyl
groups(1 321~1 333cm-1),acidamide groups(1 611~1 646cm-1),C-H of aromatic hydrocarbons(800
~840cm-1),and C-Cl of aromatic hydrocarbons(618~706cm-1),which are involved in the process of
absorption,transport and accumulation of Se.The characteristic peak on each organ of C.blumei connecting
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第33卷
with the chemical constituents of plant physiology changed with Se concentration.It is suggested that these
groups were referred in binding Se,and may further explain the mechanism of C.blumei resistance to Se
and its accumulated in different organs.The phase structure in each organ of C.blumei treated with
different concentrations of Se were given priority to amorphous material components and contained crystal
composition,but the contents of crystal components were influenced by Se concentration level.
Key words:Coleus blumei Benth;selenium stress;Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR);
powder X-ray diffraction(PXRD)
  硒(Se)是人、动物和微生物的必需营养元素,也
是植物生长发育的有益元素[1]。环境中硒过量不仅
导致机体产生疾病,动物胚胎畸形发育甚至死亡[2],
还会影响植物的生长发育、产量和品质降低[3]。环
境Se污染严重威胁人类健康和环境安全,已成为全
球性的环境问题[4],因此研究Se污染土壤和水体修
复技术具有重要的意义。目前,在控制和清除环境
Se污染的众多措施中,以植物忍耐和超富集Se污
染物为理论基础的植物修复技术因其投资和维护成
本低、操作简便、不造成二次污染等优点,已成为土
壤、水体Se污染研究领域的一项新兴技术。大多数
超积累植物生长在重金属富集的土壤上,不仅具有
超积累重金属的特性,还具有重金属耐性的特征[5],
其超积累和耐性机制包括重金属的控制吸收、体内
螯合固定、细胞内分隔及生化忍耐策略等,其中以蛋
白质、有机酸等物质与重金属形成螯合物的螯合作
用是植物固定重金属离子或降低其生物毒性的主要
方式[6]。
植物在受到重金属胁迫时,除体内重金属积累
特征以及生长发育产生相应的变化外,其微观响应
机制也产生了相应的变化[7]。傅里叶红外光谱
(FTIR)和粉末 X 射线衍射分析(PXRD)是研究样
品化学成分与结构的一种有效分析技术[8]。任立民
等[9]利用FTIR 技术研究了美洲商陆(Phytolacca
americana L.)对锰毒的生理响应,认为植物化学组
分的变化有助于揭示超富集植物的锰耐性机理。豆
长明[10]用PXRD分析证实了美洲商陆中可溶性组
分中锰以草酸盐形式存在,并认为锰的液泡区室化
作用及草酸的络合作用很可能是美洲商陆锰超积累
与耐受最重要的生物机制。但国内能适用于工程化
修复的超积累植物数量十分有限,且多为野生品种
(有的还是入侵植物),虽然它们能超富集重金属或
对重金属具有较强的耐性,但应其植株矮小、生物量
低、生长缓慢、周期长等原因,使修复效率降低,因此
大大限制了其实际运用和推广价值。近年来,花卉
植物由于生物量大、抗逆性强、生长迅速、分布广等
特点,已在重金属污染土壤的修复方面显现出一定
的优势[11]。彩叶草(Coleus blumei Benth.)也称五
彩苏、五色草、锦紫苏,是唇形科(Lamiaceae)鞘蕊花
属(Coleus)多年生草本花卉植物,原产于爪哇岛,广
泛分布于非洲和亚洲,其耐热、耐寒、对光照的适应
性较强,是一种喜湿的旱生植物。彩叶草不仅能去
除富营养化水体中氮、磷等营养盐[12]和抑制水体中
藻类的繁殖[13],还对重金属镉、铝污染等具有良好
的耐受性、吸收性和累积性[14,15]。目前,国内外对
Se耐性植物不同组织器官化学组分进行 FTIR和
PXRD的研究较少,对彩叶草的相关研究也报道不
多,因此本实验用不同浓度Se处理,利用 FTIR和
PXRD技术对彩叶草根、茎、叶的化学组分及物相组
成变化进行研究,以期为花卉植物应用于Se污染的
环境修复提供科学依据。
1 材料和方法
1.1 实验材料及其设计
本试验所用的彩叶草是从南昌花鸟市场购买的
扦插幼苗。把购买的彩叶草幼苗从土壤中拔出,用
自来水把根系上的土壤洗干净(尽量少伤根系),后
用自来水培养10d左右,最后再用1/4~1/2稀释
的营养液培养14d,使其长出更多新根,以便更好地
适应水生长环境。
试验于2011年10月20日在江西财经大学生
态环境实验中心进行。选取粗度和高度基本一致,
生长健壮,无病虫害,叶片颜色一致的幼苗,将其定
植于有7个孔(直径32mm)的PVC板上,每孔定植
4株(约25±2g),将其放在盛有5L营养液的塑
料桶中培养。基础完全营养液按赵兰枝等[16]配方,
其组成成分(mmol/L):Ca(NO3)23.0,KNO34.0,
KH2PO4 1.0,MgSO4 1.0,MnCl2 3.6×10-3,
H2BO34.5×10-2,CuCl28×10-4,ZnCl21.5×
04
第2期 袁菊红,等:硒胁迫下彩叶草主要化学组分的FTIR和PXRD分析
10-3,(NH4)6Mo7O241.4×10-5,Fe-EDTANa29.0
×10-2。10月27日进行处理,硒浓度设0(对照)、
0.1、0.5、1.0、2.5、5.0mg/L 6个处理,以Na2SeO3
形式加入。每个处理重复4次,随机排列,在自然温
度、光照等条件下进行试验。每隔7d换1次营养
液,同时处理期间进行连续曝气。11月17日一次
性收获彩叶草并用不锈钢剪刀将根、茎、叶分离,称
其鲜质量,再装入信封中后放在70~75℃烘箱中烘
干,磨细后备用。
1.2 测定方法
将粉末样品分置于美国Nicolet 5700型傅里叶
变换红外扫描光谱仪采样器(OMNI)直接测定红外
光谱,光谱范围4 000~500cm-1,分辨率0.1
cm-1,扫描累加次数32次。采用 OMNIC E.S.P.
5.1智能操作软件进行谱图数据处理。每个样品测
定前均对背景进行扫描,得到的红外光谱进行基线
校正,确定峰值和吸光度。
植物粉末状样品PXRD分析在江西财经大学
新能源技术与应用研究分析测试中心进行。PXRD
分析用德国Bruker-AXS公司生产的D8Advance
X射线衍射仪,参数设置为:Cu靶,测试电压40
kV,测试电流40mA,发射狭缝1.0mm,防散射狭
缝1.0mm,索拉狭缝2°,采用Ni片滤掉Kβ峰,接
收狭缝0.2mm,闪烁计数器计数,连续扫描方式。
为了尽量提高扫描分辨率,扫描速度为1°/min,步
长0.02°,角度测试范围5°~85°。
1.3 数据分析
原始数据采用ORIGIN 8.5软件进行作图,对
不同样品的 FTIR 图谱进行分析,采用 X’Pert
HighScore Plus v3.0对不同样品的PXRD图谱进
行分析。
2 结果与讨论
2.1 硒胁迫下彩叶草根系FTIR、PXRD分析
红外光谱不仅可以判断分子中含有何种官能
团,也可以确定基本骨架,还能反映不同样品在植化
组成上的差异程度[17]。硒胁迫下彩叶草的根、茎、
叶的红外光谱特征分别见图1、图3和图5。3 619
~3 726cm-1处为羟基伸缩振动区,其中3 696
cm-1附近的羟基伸缩振动带[18]。3 140~3 425
cm-1处为典型的-OH 伸缩振动吸收峰以及蛋白
质、氨基酸、核酸、维生素等物质中N-H键的伸缩
振动吸收叠加峰,其中3 405cm-1附近的吸收峰为
-OH 和 - NH2 吸 收 的 叠 加 峰[19]。2 917~
2 927cm-1处 为 -CH2 的 不 对 称 伸 缩 振 动 峰,
2 851cm-1附近的吸收峰为-CH2的对称伸缩振动
峰[20],其主要来自于蛋白质、核酸、碳水化合物和各
种膜及细胞壁的组织等成分。2 700~2 250cm-1
处为含-NH+ 的特征吸收峰[21]。1 669~1 733
cm-1附近的吸收峰为脂肪酸-COOH 中的C=O
的伸缩振动[19]。1 610~1 654cm-1处是缔合态伯
酰胺面内弯曲振动(δN-H)的吸收带,其中1 645
cm-1附近的峰为酰胺化合物的吸收Ⅰ带[22],是蛋白
质的特征吸收峰。1 516cm-1附近为蛋白质上N-
H特征吸收峰(酰胺Ⅱ带),它通常作为半定量分析
的标准谱带[23]。1 300~1 420cm-1处为羧酸根离
子(COO-)的吸收带,是由于羧酸中C-O伸缩振
动引起的,主要来自果胶质等成分[24]。1 370~
1 390cm-1处为蛋白质、纤维素和木质素等受氧、氮
原子影响的-CH3和-CH2对称弯曲振动峰[25]。
1 321~1 333cm-1处的吸收峰是由于酸的C-O伸
缩振动产生[26]。1 200~1 275cm-1处为酯类化合
物和木质素中苯羟基吸收峰,其中1 245cm-1附近
的吸收峰为酯类化合物中C-O键的伸缩振动[27]。
1 138~1 154cm-1处为糖类物质中C-O-C吸收
带,其中1 153cm-1附近为纤维素中糖苷的C-O
-C对称伸缩振动[28]。1 032~1 058cm-1处为多
糖骨架振动吸收带,其中1 033cm-1附近是酯类C
-O单键的伸缩振动吸收带[29]。914cm-1附近的
吸收峰是羟基弯曲振动[18]。869~900cm-1处为独
立芳烃的C-H面外弯曲振动峰,800~840cm-1处
为2位相邻芳烃的C-H 面外弯曲振动峰,770~
800cm-1处为3位相邻芳烃的C-H面外弯曲振动
峰[30]。618~706cm-1处为芳环上烷基C-Cl的吸
收峰。
核酸、碳水化合物等有机物特征峰的变化可反
映植物在重金属污染下的生理情况,耐重金属毒害
的植物与重金属敏感型植物在重金属耐性上的差异
主要是由于其体内生理生化代谢存在着差异所
致[31]。对不同浓度Se处理后的彩叶草根进行红外
光谱分析(图1和表1),结果显示各组分在Se处理
后的峰形基本保持不变,只有某些参与Se吸收的官
能团的吸收峰发生了不同程度的位移或被激发或有
的甚至消失,没有参与Se吸收的官能团的吸收峰位
移均较小,如2 922~2 924cm-1、1 383~1 384
cm-1、777~782cm-1、1 033cm-1等的吸收带。变
化较明显的有羟基(3 619~3 726cm-1、3 360~
14
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第33卷
3 416cm-1、1 245~1 270cm-1、914cm-1)和酰胺
基(2 700~2 250cm-1、1 637~1 654cm-1、1 516
cm-1)、羧基(1 416cm-1、1 321~1 333cm-1)、芳烃
的C-H基(869~900cm-1)和芳烃的烷基C-Cl
(618~706cm-1)等吸收峰。原因可能是植物根系
吸收Se后,羟基、羧基与Se发生了离子交换或络
合,致使相关峰波数略有降低或被激发;酰胺峰是蛋
白质的特征谱带,其峰位置和强度发生的变化,表明
在吸收过程中蛋白质作为运输Se离子的载体或与
其螯合的大分子物质起到了重要作用[32]。同时,芳
烃C-H键和烷基C-Cl键的伸缩振动,说明了根
系对Se的吸收过程中也发生了烷基化反应,该结果
与范忠雷等[33]用PAA/SiO2材料对含铜废水的研
究结果相似。
图1 不同浓度硒处理下彩叶草根系的FTIR图谱
Fig.1 FTIR spectra of roots of Coleus blumei with
different concentration of selenium
a:0.0mg·L-1;b:0.1mg·L-1;c:0.5mg·L-1;d:1.0
mg·L-1;e:2.5mg·L-1;f:5.0mg·L-1.The same is below.
表1 不同浓度硒处理的彩叶草各器官FTIR特征峰变化
Tab.1 The changes of FTIR characteristic peaks of each organ of Coleus blumei with different concentration of selenium
峰数量
Peak
Number
根 Roots 茎Stems 叶leaves
0.0
mg·
L-1
0.1
mg·
L-1
0.5
mg·
L-1
1.0
mg·
L-1
2.5
mg·
L-1
5.0
mg·
L-1
0.0
mg·
L-1
0.1
mg·
L-1
0.5
mg·
L-1
1.0
mg·
L-1
2.5
mg·
L-1
5.0
mg·
L-1
0.0
mg·
L-1
0.1
mg·
L-1
0.5
mg·
L-1
1.0
mg·
L-1
2.5
mg·
L-1
5.0
mg·
L-1
1  3 906
2  3 855  3 856  3 856
3  3 842
4  3 823
5  3 698 3 698 3 699  3 698  3 726  3 726 3 724
6  3 416 3 413 3 410 3 416 3 414 3 360 3 425 3 410 3 420 3 412 3 418 3 423 3 406 3 387 3 389  3 415 3 412
7  3 196  3 140
8  2 922 2 922 2 923 2 922 2 922 2 924 2 927 2 926 2 925 2 924 2 925 2 924 2 920 2 920 2 919  2 919 2 920
9  2 852 2 852 2 853  2 851 2 851 2 851  2 851 2 851
10  2 352 2 351 2 351  2 352 2 351 2 351 2 349 2 353
11  1 669  1 733  1 733 1 735
12  1 645 1 644 1 646 1 637 1 654  1 625 1 618 1 627 1 617 1 626 1 630 1 616 1 611 1 616 1 628 1 626 1 618
13  1 516
14  1 416  1 401 1 403 1 402 1 423 1 404 1 403 1 403 1 415  1 400  1 403
15  1 384 1 384 1 384 1 384 1 383 1 383  1 376  1 376
16  1 333 1 321 1 321  1 322  1 322 1 322 1 321
17  1 270 1 246 1 250 1 245 1 246 12 48 1 249 1 248 1 247 1 249 1 247 1 247 1 248 1 250 1 247 1 257 1 247 1 249
18  1 154 1 138 1 156 1 154
19  1 033 1 033 1 033 1 033 1 033 1 033 1 057 1 056 1 058 1 056 1 037 1 057 1 057 1 054 1 057 1 039 1 035 1 057
20  869  914  913
21  834  842  827  834  825  825  835  835  827  836
22  782  779  779  778  778  777  779  779  778  779  778  779  777  777  776  779  776
23  695  695  695  706  669  669  669  669  705  669
24  632  618  618  618  618  618  618  643
24
第2期 袁菊红,等:硒胁迫下彩叶草主要化学组分的FTIR和PXRD分析
  不同Se浓度处理的彩叶草根系衍射谱也存在
明显的差异(图2),其中5.0mg/L Se处理的根系呈
现出由非晶体物质贡献的弥散峰叠加了较多的锐衍
射峰,而其他Se浓度处理的却呈现出较少的小锐
峰,这表明Se处理的彩叶草根系主要组分以非晶体
物质组分为主,但处理浓度高低影响了其晶体物质
组分含量的多少。通过不同浓度Se处理的彩叶草
根系的锐峰与粉末衍射标准卡片(PDF2004标准数
据库)物相对比分析,可得出不同浓度Se处理的彩
叶草根系含有不同晶体的成分,如对照处理中含有
C4H8N2O2晶体成分,0.1mg/L Se处理中含有C12
H6C12O2晶体成分,0.5mg/L-1 Se处理中含有 C2
H12N6NiO8S2·6H2O晶体成分,1.0mg/L Se处理
中含有C13H12N2O3晶体成分,2.5mg/L Se处理中
含有部分C12H6C12O2和C2H2C12N2O2晶体成分,
5.0mg/L Se处理中含有部分C10H6O3和C2H4N2
O2晶体成分。一般认为晶体是细胞代谢产生的草
酸和细胞中钙的结合产物,不仅具有调节细胞中钙
和酸碱平衡的功能,也具有植物保护和重金属解毒
功能[34]。Saathoff等[35]研究还表明,Cd不仅优先
与巯基基团结合,也与 N和O配体结合,这些基团
和含N、O配体对Cd向地上部的转运起到重要的
作用。然而,Se胁迫下彩叶草根系中这些有机晶体
成分含量的变化是否有利于彩叶草根系对Se的吸
收、运输及其耐性作用还有待进一步研究。
图2 不同浓度硒处理下彩叶草根系的PXRD图谱
Fig.2 PXRD patterns of root of Coleus blumei with
different concentration of selenium
2.2 硒胁迫下彩叶草茎FTIR、PXRD分析
对不同浓度Se处理后的彩叶草茎进行红外光
谱分析(图3和表1),结果显示各组分在Se处理后
的峰形基本保持不变,只有某些参与Se吸收的官能
团的吸收峰发生了不同程度的位移或被激发或有的
甚至消失,没有参与Se吸收的官能团的吸收峰位移
均较小,如3 410~3 425cm-1、2 922~2 927cm-1、
1 617~1 630cm-1、1 401~1 423cm-1、1 247~
1 249cm-1、1 037~1 057cm-1、777~779cm-1和
669~705cm-1等的吸收带。变化较明显的有羟基
(3 724~3 855cm-1)和酰胺基(2 349~2 353
cm-1)、羧基(1 733cm-1、1 322cm-1)、2位相邻芳
烃的C-H面外弯曲振动(825~834cm-1)和芳烃
的烷基C-Cl(618cm-1)等吸收峰,其中变化更大
是羟基(3 724~3 855cm-1)和羧基(1 733cm-1、
1 322cm-1),这可能说明了Se在茎中的运输,主要
是与羟基、羧基发生离子交换或络合,同时也有部分
运输Se离子的蛋白质载体或与其螯合的大分子物
质发挥了一定的作用。
图3 不同浓度硒处理下彩叶草茎的FTIR图谱
Fig.3 FTIR spectra of stems of Coleus blumei with
different concentration of selenium
  由图4可见,不同浓度Se处理的彩叶草茎衍射
谱差异不明显,其呈现出非晶体物质贡献的弥散峰
之上叠加少量强度较低的小锐峰,这表明Se处理的
彩叶草茎主要含非晶体物质组分,但仅含有微量的
晶体物质组分。通过不同浓度Se处理的彩叶草茎
的锐峰与粉末衍射标准卡片(PDF2004标准数据
库)物相对比分析,可得出不同浓度Se处理的彩叶
草茎含有不同的晶体成分,如对照处理中含有C8H6
O4晶体成分,0.1和5.0mg/L Se处理中含有C2H4
ClNO晶体成分,0.5mg/L Se处理中含有C13H12
N2O3晶体成分,1.0mg/L Se处理中含有C4H4N8
O3晶体成分,2.5mg/L Se处理中含有部分C6H3
ClN2O2晶体成分。研究表明,巯基基团和含 N、O
配体对 Cd向地上部的转运起到重要的作用[35]。
Wei等[36]研究也指出,油菜(Brassica campestris)
基因型木质部中主要无机、有机阴离子(氯离子、硝
酸盐、苹果酸、硫酸盐、磷酸盐和柠檬酸盐)也参与了
Cd的长距离运输,其中阴离子浓度与木质部Cd的
高效转运密切相关。本研究中所用的营养液中所含
34
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的Cl-离子浓度较高,且茎中晶体大多数与Cl结合
形成,因此,本实验溶液中Cl-是否参与了Se的长
距离运输及其形成的晶体对Se的转运作用还亟待
深入研究。
图4 不同浓度硒处理下彩叶草茎的PXRD图谱
Fig.4 PXRD patterns of stems of Coleus blumei with
different concentration of selenium
2.3 硒胁迫下彩叶草叶片FTIR、PXRD分析
对不同浓度Se处理后的彩叶草叶片进行红外
光谱分析(图5和表1),结果显示各组分在Se处理
后的峰形基本保持不变,只有某些参与Se吸收的官
能团的吸收峰发生了不同程度的位移或被激发或有
的甚至消失,没有参与Se吸收的官能团的吸收峰位
移较小,如1 247~1 250cm-1吸收带。变化较明显
的有羟基(3 387~3 906cm-1)和酰胺基(1 637~
1 654cm-1)、羧基(1 400~1 415cm-1、1 321~
1 333cm-1、1 035~1 057cm-1)、2位相邻芳烃的C
-H基(827~836cm-1)、3位相邻芳烃的C-H基
(776~779cm-1)和芳烃的烷基C-Cl(618~706
cm-1)等吸收峰,由此可能说明不同浓度Se处理的
彩叶草叶片中大多数的有机官能团(羟基、羧基、氨
基等)均参与Se在叶片中的一系列反应如离子交
换、络合、沉析及结晶,最终改变Se在植物体内的蓄
积行为[37]。
不同浓度Se处理的彩叶草叶片衍射谱差异明
显(图6),其呈现出非晶体物质贡献的弥散峰之上
叠加少量强度较低的小锐峰,这表明Se处理的彩叶
草叶片主要含非晶体物质组分,含有微量的晶体物
质组分。通过不同浓度Se处理的彩叶草叶片的锐
峰与粉末衍射标准卡片(PDF2004标准数据库)物
相对比分析,可得出不同浓度Se处理的彩叶草叶片
含有不同的晶体成分,如对照处理中含有 C10H7
NO2晶体成分,0.1mg/L Se处理中含有C12H6C12
CuN2O4晶体成分,0.5mg/L Se处理中含有C4H4
N8O3晶体成分,1.0mg/L Se处理中含有C2H7N3
O2晶体成分,2.5mg/L Se处理中含有部分C13H12
N2O3晶体成分,5.0mg/L Se处理中含有部分C10
H8O3晶体成分。研究表明,草酸钙晶体在植物重金
属解毒过程中起到作用[38],但 Jáuregui-Zùiga
等[39]研究发现,菜豆(Phaseolus vulgaris)叶片中草
酸钙晶体对铅和锌无解毒作用,由此可见,本研究中
发现的这些晶体是不是彩叶草对Se胁迫的一种耐
性响应,还有待进一步证实。
图5 不同浓度硒处理下彩叶草叶片的FTIR图谱
Fig.5 FTIR spectra of leaves of Coleus blumei with
different concentration of selenium
图6 不同浓度硒处理下彩叶草叶片的PXRD图谱
Fig.6 PXRD patterns of leaves of Coleus blumei with
different concentration of selenium
3 结论
3.1 从Se胁迫下彩叶草根、茎、叶的FTIR谱图可
以看出,Se胁迫并不改变彩叶草各器官的化学成分
组成,但对化学成分的含量有所影响,如一些参与重
金属吸收的官能团的吸收峰(3 360~3 906cm-1、
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第2期 袁菊红,等:硒胁迫下彩叶草主要化学组分的FTIR和PXRD分析
1 611~1 646cm-1、1 321~1 333cm-1等)发生了
较大的位移,表明这些基团与重金属发生了离子交
换、络合或作为运输重金属离子的载体及与其螯合
的大分子物质。
3.2 从Se胁迫下彩叶草根、茎、叶的PXRD谱图
及其物相分析可以得出,Se处理的彩叶草各器官主
要组分以非晶体物质组分为主,但处理浓度高低影
响了其晶体物质组分含量的多少。Se胁迫下,彩叶
草各器官含均有不同的均含有晶体成分,但这些晶
体的生物学特征与功能还有待深入研究,本研究结
果将为利用生物技术方法研究植物的耐Se机制提
供一条很有价值的研究线索。
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