全 文 ：收稿日期:2014 － 08 － 13;修回日期:2014 － 09 － 08
基金项目:国家自然基金资助项目(21407069，21367013，41001376) ; 国家大学生创新创业训练计划项目(201410421019)
作者简介:张 娜，硕士研究生，研究方向为环境绿色修复，E-mail:1012080797@ qq． com;
通信作者:胡绵好，博士后，副教授，研究方向为环境绿色修复及评价，E-mail:yankeu@ gmail． com。
doi∶10． 3969 / j. issn. 2095 － 1736． 2015. 02. 042
硒对紫云英的 Hormesis效应及其生理响应研究
张 娜1，袁菊红2，胡绵好1
(1． 江西财经大学 旅游与城管管理学院，南昌 330032;
2． 江西财经大学 艺术学院，南昌 330032)
摘 要 采用水培方法，研究硒(Se)不同浓度(0、0. 2、0. 5、1. 0、1. 5、2. 0、2. 5 和 5. 0 mg /L)胁迫下紫云英的生长特
征，探讨低浓度 Se对紫云英的 Hormesis效应，评价 Se胁迫下紫云英的生理响应。结果表明，低浓度 Se (≤ 0. 5 mg /
L)对紫云英根系相对伸长率、耐性指数、根系活力、叶绿素 a含量、叶绿素 b含量和类胡萝卜素含量均有显著的刺
激效应，分别比对照增加了 68. 26%，9. 00%，38. 10%，21. 6%，24. 3%和 66. 7%;对其叶片蒸腾速率和叶片含水量也
表现出一定的促进作用;Se浓度≥1. 0 mg /L对紫云英的生长有明显的抑制作用。Se浓度为 5. 0 mg /L时，紫云英地
上部 Se 含量达到(73. 03 ± 1. 151)μg /g DW，地下部 Se 含量达到(48. 427 ± 1. 525)μg /g DW。Se 对紫云英产生
Hormesis效应的剂量范围为 0. 2 ～ 0. 5 mg /L。结果还表明，根系 MDA含量、根系相对电导率、地下部分生物量、根系
耐性指数、根系活力、根系相对伸长率和地上部生物量这 7 项指标在评价紫云英幼苗耐 Se性方面比较重要。
关键词 紫云英;硒胁迫;Hormesis效应;生理特性
中图分类号 X171． 5 文献标识码 A 文章编号 2095 － 1736(2015)02 － 0042 － 06
Study of selenium on hormesis effect and physiological response
of Astragalus sinicus
ZHANG Na1，YUAN Ju-hong2，HU Mian-hao1
(1． School of Tourism and Urban management，Jiangxi University of Finance ＆ Economics，Nanchang 330032;
2． College of art，Jiangxi University of Finance＆Economics，Nanchang 330032，China)
Abstract A hydroponic experiment was conducted to investigate the growth characteristics of Astragalus sinicus under selenium (Se)
stress (0，0. 2，0. 5，1. 0，1. 5，2. 0，2. 5 and 5. 0 mg /L) ，to investigate the Hormesis effect of low concentration Se on A． sinicus，
and to evaluate the physiological response of A． sinicus to Se stress． The results showed that at low concentration of Se (≤ 0. 5 mg /L)
treatments，relative root elongation，root tolerance index，root activity，chlorophyll a contents，chlorophyll b contents，and carotenoid
contents of A． sinicus increased significantly by 68. 26%，9. 00%，38. 10%%，21. 6%，24. 3%，and 66. 7%，respectively，as com-
pared with that of the control． In addition，Se (≤ 0. 5 mg /L)treatments also had a certain role in promoting transpiration rate and rel-
ative water content of leaf． However，when the concentration of Se was greater than or equal to 1. 0 mg /L，the growth of A． sinicus was
inhibited significantly． When the Se concentration was 5. 0 mg /L，the Se contents in the shoot and root of A． sinicus reached to (73. 03
± 1. 151)μg /g DW and (73. 03 ± 1. 151)μg /g DW，respectively． The dose range of the hormesis effect of Se on A． sinicus was 0. 2 －
0. 5 mg /L． The result also showed that MDA content，relative conductivity，root biomass，root tolerance index，root activity，relative
root elongation，and shoot biomass were important indicators in Se stress evaluation of A． sinicus seedlings．
Keywords Astragalus sinicus;selenium stress;hormesis effect;physiological characteristic
硒(Se) 是动物和人类生命必需的营养元素之一，
也是植物生长所需的一种有益元素［1］，其不仅具有刺
激植物生长发育和提高作物产量与品质，促进植物新
陈代谢，增强植物生物抗氧化作用，还具有拮抗其它重
金属的作用。Se 的特殊作用及中国大部分地区缺 Se
的现状使得从食物中获取 Se成为提高人体 Se 水平的
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重要而有效的途径［2］，因此，Se 在农业生产、人畜健康
和环境保护中的重要性已越来越受到国内外的关注。
低浓度 Se可促进植株生长，提高产量及品质，但高浓
度 Se 反而对植物造成一定的毒害作用，如低浓度 Se
(＜ 3. 81 mg /kg) 可使小白菜、芥菜、生菜和菠菜的株
高、根长、根径、地上部和地下部生物量明显增加，而 Se
浓度 ＞ 29. 91 mg /kg 时对这些蔬菜根茎产生的毒害作
用［3］。低浓度 Se(≤1. 0 mg /L) 处理可明显促进花椰
菜、苜蓿和欧芹根的生长，但当 Se 处理浓度大于 1. 0
mg /L时，花椰菜、苜蓿和欧芹根的生长明显受到抑
制［4］。这种在低浓度时对植物生长表现刺激作用，而
高浓度时表现出抑制作用的现象，称为 Hormesis效应，
它广泛存在于各类生物、各类毒物及各类生命现象
中［5］。近年来，有关土壤施 Se 或叶面喷施 Se 肥对植
物富硒及其对重金属拮抗作用［6］和 Se 在不同蔬菜中
的转运、积累等方面的研究较多［3，7］，但对低浓度 Se对
植物的 Hormesis效应的研究较少。
紫云英 (Astragalus sinicus) 是豆科黄芪属一年或
越年生草本植物，是重要的冬季绿肥作物，不仅具有农
用、食用、药用价值和富硒特性等［8］，还具有改良土壤，
提升土壤肥力，增加土壤有机质含量，减少土壤重金属
含量［9］，提高种植区食物链中硒含量和保护农业生产
环境的作用。目前中国大多数地区种植的紫云英，主
要用于绿肥生产、花卉观赏及其富硒食品的开发［8］。
虽然紫云英的富硒特性［10］及其对重金属 Cu、Zn 和 Pb
的胁迫效应［11］已有报道，但有关 Hormesis 效应在紫云
英中出现的规律和特征却鲜见报道。因此，本研究通
过水培试验，研究低浓度 Se 胁迫下紫云英的生长特
性，观察其 Hormesis效应特征和规律，探讨紫云英幼苗
适应 Se 胁迫相关的生理机制，对其它牧草植物 Horme-
sis效应研究及其整体抗逆性的提高具有理论指导意
义，也为富硒紫云英在农业生态环境和预防硒缺乏促
进健康等综合开发利用方面提供理论参考。
1 材料与方法
1. 1 试验材料及预处理
紫云英 (Astragalus sinicus) 种子购自江西省南昌
市花鸟市场。试验于 2013 年 10 月在江西财经大学江
西省生态环境实验中心实验室进行。挑选大小均匀饱
满的紫云英种子 100 粒，用 0. 1%的 HClO 溶液消毒 10
min，用水洗净，均匀播种在装有沙子的育苗盘中，浇透
水，在室内条件下培养，待小苗长出第 2 片真叶时，挑
选长势一致的幼苗，移入水培装置中，每盆 4 束苗 (15
株 /束) ，先用自来水培养2 周，待长出 2 ～ 3 片营养叶
根长达到 5 cm时，挑选长势一致的幼苗，用 1 /4 Hoag-
land 营养液预培养 1 周，再在 1 /2 Hoagland 营养液中
培养 1 周，最后在全营养液中培养 2 周后再更换为含
不同浓度 Se 的培养液进行处理。
1. 2 试验设计
添加 Na2SeO3到营养液中，设置 8 个 Se浓度梯度:
0. 0 ( 对照)、0. 2、0. 5、1. 0、1. 5、2. 0、2. 5 和 5. 0 mg /L。
试验在实验室内进行，水培容器放在靠近窗边的试验
台上。每处理 24 株苗，3 次重复。试验期间每天补水
1 次，5 d换 1 次营养液，所有处理溶液的 pH 值保持在
6. 5 ± 0. 1，处理 18 d后收获并进行指标测定。
1. 3 测定项目与方法
1. 3. 1 生理指标测定方法
分别采集各处理组所有紫云英幼苗的根和叶片，
洗净后直接用于各项生理指标的测定。叶片相对含水
量采用烘干称量法测定［12］; 叶绿素含量采用丙酮提取
－紫外分光光度计法测定［12］;根系活力采用TTC法测
定［13］;根系中丙二醛(MDA) 含量采用硫代巴比妥酸法
测定［13］;根系相对电导率采用电导率仪测定［14］; 根系
脯氨酸含量采用酸性茚三酮法测定［13］; 用美国Gene
公司的 LI － 6400XT 光合仪测定紫云英幼苗叶片蒸腾
速率。根系耐性指数 = 各处理根系长度 /对照根系长
度。相对根伸长率测量用直尺直接测量紫云英幼苗根
系处理前后的长度，计算相对根系伸长率 ( 每个处理
共测 20 条幼根重复 10 次)。相对根伸长率定义为:
ＲＲE =
ＲLSet － ＲLSe0
ＲLCt － ＲLC0
× 100
式中，ＲLSet为 Se 处理 t 时间后根长;ＲLSe0为 Se 处
理前根长;ＲLCt为对照处理 t 时间后根长;ＲLC0为对照
处理前根长。
1. 3. 2 生物量及 Se含量的测定方法
用不锈钢剪刀将紫云英的地上和地下部分分离，
用自来水冲洗干净后，用去离子水冲洗多次并用滤纸
吸干表面水分，用 BS224S型千分之一电子天平称其鲜
重后放入恒温箱中先在 105℃下杀青 30 min，再在
75℃烘干至恒重，称其干重。部分样品研磨成粉后用
HNO3 － HClO4进行消化( 体积比3 ∶ 1) ，采用紫外分光
光度法测定其 Se含量［15］。
1. 4 数据处理
所有数据均为 3 次重复的平均值，采用 Origin8. 5
和 DPSv14. 50 软件进行数据统计分析及作图，采用最
小显著差异法(LSD) 进行差异显著性检验，表中数据
为平均数 ± 标准误差; 用变量的相关矩阵提取公因
子，采用最大旋转法进行主成分分析。
2 结果与分析
2. 1 Se处理对紫云英根系相对生长率、根系耐性指数
和根系活力的影响
由表 1可知，随着 Se浓度的升高，紫云英幼苗根系
相对伸长率、耐性指数和根系活力呈先上升后下降的趋
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势，且不同浓度处理间存在明显的差异。当 Se 浓度为
0. 5 mg /L时，相对伸长率、耐性指数和根系活力分别比
对照增加了 68. 26%、9. 00%和 38. 10%，表现出显著的
促进作用;当Se浓度≥1. 0 mg /L时，紫云英幼苗相对伸
长率、耐性指数和根系活力均呈明显下降趋势，分别比
对照下降了 53. 16%、30. 70%和 25. 40%。由此可见，低
浓度 Se(≤0. 5 mg /L) 促进了紫云英幼苗根系生长及其
耐性指数和根系活力的增加，而高浓度 Se (≥1. 0 mg /
L) 却明显抑制了紫云英幼苗根系生长，具有典型的
Hormesis效应特征。
表 1 不同浓度 Se处理对紫云英幼苗根系相对伸长率、
耐性指数及根系活力的影响
Table 1 Effect of different Se concentrations on
relative root elongation，tolerance index and root activity
in seedling roots of Astragalus sinicus Linn．
硒处理
(mg /L)
相对伸长率
(%)
耐性指数
根系活力
(μg TTF /g FW/h)
0. 0 100. 000 ± 0. 000b 1. 000 ± 0. 000b 105. 000 ± 6. 299b
0. 2 153. 775 ± 5. 138a 1. 071 ± 0. 035a 141. 667 ± 8. 115a
0. 5 168. 261 ± 16. 739a 1. 090 ± 0. 0412a 145. 000 ± 3. 972a
1. 0 46. 838 ± 7. 708c 0. 693 ± 0. 017c 78. 333 ± 8. 819bc
1. 5 29. 349 ± 20. 652c 0. 625 ± 0. 047d 72. 222 ± 5. 687bc
2. 0 － 14. 783 ± 4. 783d 0. 585 ± 0. 031d 63. 889 ± 3. 889c
2. 5 － 42. 273 ± 12. 273d 0. 528 ± 0. 021e 57. 222 ± 5. 879c
5. 0 － 70. 690 ± 29. 310e 0. 457 ± 0. 0328f 51. 111 ± 3. 483c
同一列中数据用 LSD检验，不同字母表示差异显著(P ＜ 0. 05) ; 下
同。
表 2 不同浓度 Se处理对紫云英幼苗根系相对电导率、
MDA和游离脯氨酸含量的影响
Table 2 Effect of different Se concentrations on relative
electrical conductivity，MDA and proline content in
seedling roots of Astragalus sinicus Linn．
硒处理
(mg /L)
MDA含量
(μmol /g FW)
相对电导率
(%)
游离脯氨酸含量
(μg /g FW)
0. 0 0. 055 ± 0. 005e 16. 600 ± 1. 600c 23. 864 ± 1. 020e
0. 2 0. 054 ± 0. 004e 16. 269 ± 1. 881c 25. 568 ± 1. 136e
0. 5 0. 066 ± 0. 003de 19. 565 ± 0. 935c 49. 148 ± 2. 398b
1. 0 0. 081 ± 0. 005d 22. 917 ± 0. 417c 70. 171 ± 1. 829a
1. 5 0. 122 ± 0. 006c 46. 808 ± 2. 192b 41. 477 ± 1. 705bc
2. 0 0. 168 ± 0. 004b 54. 773 ± 1. 727ab 33. 239 ± 1. 409cd
2. 5 0. 143 ± 0. 008c 49. 609 ± 2. 336b 41. 193 ± 1. 052bc
5. 0 0. 218 ± 0. 007a 66. 667 ± 2. 333a 28. 125 ± 1. 421de
2. 2 Se处理对紫云英根系相对电导率、MDA 和脯氨
酸含量的影响
由表 2 可知，随着 Se 浓度的升高，紫云英幼苗根
系 MDA含量、游离脯氨酸含量和相对电导率呈先上升
后下降的趋势，但均比对照高。当 Se浓度为 1. 0 mg /L
时，MDA含量、相对电导率和游离脯氨酸含量分别比
对照增加了 47. 27%、38. 05%和 194. 05%。这说明 Se
胁迫加剧了紫云英幼苗根系膜脂过氧化水平，细胞质
膜相对透性也随胁迫浓度的升高而增大，同时根系中
积累了大量游离脯氨酸，这可能是紫云英幼苗根系对
逆境胁迫的一种适应性响应。
表 3 不同浓度 Se处理对紫云英叶片光合色素含量、蒸腾速率和叶片相对含水量的影响
Table 3 Effect of different Se concentrations on the photosynthetic pigment contents，transpiration rate
and relative water contents in seedling leaves of Astragalus sinicus Linn．
硒处理
(mg /L)
叶绿素 a
(mg /g FW)
叶绿素 b
(mg /g FW)
类胡萝卜素
(mg /g FW)
蒸腾速率
(mmol /m /s)
叶片相对含水量
(%)
0. 0 0. 633 ± 0. 035bc 0. 206 ± 0. 007b 0. 045 ± 0. 001b 2. 945 ± 0. 215bc 91. 718 ± 1. 368ab
0. 2 0. 721 ± 0. 026ab 0. 247 ± 0. 004a 0. 071 ± 0. 004a 3. 505 ± 0. 305ab 94. 843 ± 2. 022a
0. 5 0. 770 ± 0. 016a 0. 256 ± 0. 000a 0. 075 ± 0. 001a 3. 645 ± 0. 085a 95. 767 ± 1. 382a
1. 0 0. 625 ± 0. 040bc 0. 193 ± 0. 011b 0. 038 ± 0. 001bc 2. 845 ± 0. 092c 90. 371 ± 0. 679bc
1. 5 0. 601 ± 0. 019c 0. 180 ± 0. 006bc 0. 022 ± 0. 000c 2. 770 ± 0. 053c 87. 153 ± 0. 651c
2. 0 0. 566 ± 0. 031c 0. 162 ± 0. 008cd 0. 016 ± 0. 000c 2. 585 ± 0. 105cd 75. 702 ± 0. 592d
2. 5 0. 444 ± 0. 023d 0. 136 ± 0. 005d 0. 015 ± 0. 001c 2. 155 ± 0. 125de 75. 436 ± 1. 190d
5. 0 0. 363 ± 0. 052d 0. 134 ± 0. 009d 0. 014 ± 0. 001c 1. 915 ± 0. 150e 74. 097 ± 1. 811d
2. 3 Se处理对紫云英叶片光合色素含量、蒸腾速率和
叶片相对含水量的影响
由表 3 可知，当 Se 浓度为 0. 2 和 0. 5 mg /L 时，与
对照相比，叶绿素 a 含量分别增加了 13. 9% 和
21. 6%;叶绿素b 含量分别增加了 19. 9%和 24. 3%;
类胡萝卜素含量分别增加了 57. 8%和 66. 7%，表明低
浓度 Se (≤ 0. 5 mg /L) 对紫云英叶片光合色素含量表
现出不同程度的促进作用; 而当Se 浓度 ≥ 1. 0 mg /L
时，叶绿素 a、b 和类胡萝卜素含量均显著降低，且 Se
浓度为 5. 0 mg /L时，叶绿素 a、b 和类胡萝卜素含量分
别比对照显著减少 42. 7%、35. 0%和 68. 9%。由此可
见，Se对紫云英幼苗表现出低剂量促进高剂量抑制的
双相剂量 －反应现象，具有明显的 Hormesis效应特征。
由表 3 还可知，低浓度 Se (≤0. 5 mg /L) 处理的紫云
英叶片蒸腾速率与对照相比呈明显上升趋势，当 Se 处
理浓度增大至 5. 0 mg /L 时，紫云英幼苗叶片蒸腾速率
与对照相比呈显著下降趋势。不同浓度 Se 处理 18d
后，低浓度 Se (≤0. 5 mg /L) 处理的紫云英幼苗叶片
相对含水量呈升高趋势，但与对照相比差异不显著，表
明低浓度 Se(≤0. 5 mg /L) 处理未造成叶片水分失调，
而表现出一定程度的促进作用;当Se浓度为 5. 0 mg /L
时，叶片相对含水量显著降低( 为对照的19. 2%) ，说
明高浓度 Se对紫云英幼苗叶片体内的水分平衡有显
著影响。
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2. 4 Se处理对紫云英幼苗 Se积累和生物量的影响
由图 1A可知，Se 浓度为 0. 5 mg /L 时，地上部和
地下部干重分别比对照增加了 17. 2%和 12. 0%，表现
出明显的促进作用; 而Se 浓度≥2. 5 mg /L 时，紫云英
幼苗地上部和地下部干重分别比对照显著减少
31. 1%和 52. 6%。可见，低浓度 Se (≤0. 5 mg /L) 处
理促进了紫云英幼苗的生长，而高浓度 Se (≥2. 5 mg /
L) 处理却抑制了其生长，也具有典型的Hormesis效应
特征。由图 1B还可知，紫云英幼苗地上部和地下部的
Se含量呈现出地上部大于地下部的分布格局，当 Se浓
度为 5. 0 mg /L时，地上部 Se 含量为(73. 03 ± 1. 151)
μg /g DW，地下部 Se 含量为(48. 427 ± 1. 525)μg /g
DW。由此可见，高浓度 Se 处理的紫云英幼苗仍有很
强的 Se积累能力。
图 1 不同浓度 Se处理对紫云英幼苗 Se积累和生物量的影响
Fig 1 Effect of different Se concentrations on Se accumulation
and seedling biomass of Astragalus sinicus Linn．
表 4 主成分分析结果
Table 4 The results of rotated principal component analysis
主成分 特征值 百分率(%) 累计百分率(%)
1 7. 283 56. 020 56. 020
2 2. 535 19. 499 75. 519
3 1. 785 13. 729 89. 248
4 0. 786 6. 042 95. 290
5 0. 354 2. 720 98. 011
6 0. 199 1. 534 99. 544
7 0. 059 0. 456 100. 000
8 2. 797 × 10 －16 2. 151 × 10 －15 100. 000
9 1. 005 × 10 －16 7. 731 × 10 －16 100. 000
10 1. 317 × 10 －17 1. 013 × 10 －16 100. 000
11 － 9. 896 × 10 －17 － 7. 612 × 10 －16 100. 000
12 － 2. 022 × 10 －16 － 1. 555 × 10 －15 100. 000
13 － 3. 981 × 10 －16 － 3. 062 × 10 －15 100. 000
2. 5 Se胁迫效应与生理指标的关系
由表 4 可知，前 3 个主成分累积百分率为
89. 248%，表明前 3 个主成分可代表全部因子
89. 248%的综合信息，后 10 个主成分在反映紫云英对
Se 胁迫的生理响应中仅为 10. 752%。因此，前 3 个主
成分反映了 Se 胁迫对紫云英幼苗生理特性的重要主
成分。由于主成分是由 13 个生理指标组成，根据计算
相关矩阵的特征向量，有表 5 可得出主成分的函数式:
Y1 = 0. 933X1 + 0. 953X2 + 0. 936X3 + 0. 657X4 －
0. 116X5 + 0. 451X6 － 0. 582X7 + 0. 469X8 － 0. 954X9 －
0. 966X 10 + 0. 087X11 + 0. 815X12 + 0. 953X13
Y1 = 0. 185X1 － 0. 005X2 － 0. 236X3 － 0. 036X4 +
0. 964X5 － 0. 756X6 + 0. 598X7 + 0. 684X8 － 0. 194X9 －
0. 198X 10 － 0. 036X11 － 0. 020X12 + 0. 199X13
Y1 = － 0. 261X1 － 0. 243X2 － 0. 204X3 + 0. 667X4 －
0. 005X5 + 0. 391X6 + 0. 300X7 + 0. 250X8 － 0. 102X9 －
0. 108X 10 + 0. 904X11 － 0. 018X12 － 0. 164X13
由以上函数式可以看出，在 3 个主成分方程中，第
1 主成分中根系 MDA含量的系数最大，其次分别是根
系相对电导率、地下部分干重、耐性指数、根系活力、根
系相对伸长率和地上部分干重，可认为是反映这些变
量的综合指标; 第2 主成分中叶绿素 b 含量的系数最
大，可认为是反映叶绿素 b含量的综合指标;第3 主成
分中根系中游离脯氨酸含量的系数最大，可以认为是
反映游离脯氨酸含量的综合指标。由表 6 还可知，根
系 MDA含量、根系相对电导率、地下部分生物量、根系
耐性指数、根系活力、根系相对伸长率和地上部生物量
等指标具有明显的相关性。由此可见，根系 MDA 含
量、根系相对电导率、地下部分生物量、根系耐性指数、
根系活力、根系相对伸长率和地上部生物量可以作为
评价紫云英幼苗耐 Se性指标。
表 5 各生理指标相关矩阵
Table 5 Correlation matrices of different physiological indexes
主成分 因子 1 因子 2 因子 3
相对伸长率 0. 933 0. 185 － 0. 261
耐性指数 0. 953 0. 005 － 0. 243
根系活力 0. 936 － 0. 236 － 0. 204
叶绿素 a含量 0. 657 － 0. 036 0. 667
叶绿素 b含量 － 0. 116 0. 964 － 0. 005
类胡萝卜素含量 0. 451 － 0. 756 0. 391
蒸腾速率 － 0. 582 0. 598 0. 300
叶片相对含水量 0. 469 0. 684 0. 250
相对电导率 － 0. 954 － 0. 194 － 0. 102
丙二醛含量 － 0. 966 － 0. 198 － 0. 108
游离脯氨酸含量 0. 087 － 0. 036 0. 904
地上部分干重 0. 815 － 0. 020 － 0. 018
地下部分干重 0. 953 0. 199 － 0. 164
3 讨论
3. 1 Se对紫云英幼苗的 Homesis效应分析
目前，有关小剂量重金属、农药残留、UV － B 辐射
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及稀土元素的兴奋效应研究已成为国际社会 Hormesis
研究的核心领域［5］。如低浓度 Cr6 +(≤0. 05 mg /L) 对
小球藻产生刺激效应，而当 Cr 浓度达到 1. 0 mg /L，在
pH值为 8 时对小球藻产生了显著的抑制作用［16］。低
浓度 Cd(≤1. 0mg /kg) 可增加小白菜干重及其叶绿素
含量，当 Cd浓度达到 5mg /kg时，其干重和叶绿素含量
明显降低; 小白菜叶绿素含量也随着酸雨的加重而降
低［17］。本研究结果表明，低浓度 Se (≤ 0. 5 mg /L) 处
理对紫云英幼苗的根长、植株生物量、叶片光合色素含
量、根系相对伸长率、蒸腾速率等均表现显著的刺激作
用，而高浓度 Se (≥ 1. 0 mg /L) 处理则表现明显的抑
制作用，这符合 Hormesis 效应的特征规律。虽然已证
实了 Hormesis效应是一种客观存在的剂量 － 反应现
象［18］，但由于环境中多种机制共同调节，致使毒物刺
激作用机制仍需进一步研究。紫云英作为一种新的富
硒植物模型，对其毒物刺激效应的潜在机制也亟待进
一步探讨。
表 6 不同浓度 Se处理下紫云英胁迫指标的相关性分析
Table 6 Stress indexes correlation analysis of Astragalus sinicus Linn． seedlings under different Se concentration treatments
相对
伸长率
耐性
指数
根系
活力
叶绿素 a 叶绿素 b
类胡萝
卜素
蒸腾
速率
叶片相对
含水量
相对电
导率
丙二醛
游离脯
氨酸
地上部
分干重
地下部
分干重
相对伸长率 1. 000
耐性指数 0. 942＊＊ 1. 000
根系活力 0. 892＊＊ 0. 951＊＊ 1. 000
叶绿素 a 0. 384 0. 455 0. 453 1. 000
叶绿素 b 0. 067 － 0. 126 － 0. 358 － 0. 069 1. 000
类胡萝卜素 0. 148 0. 363 0. 533 0. 612 － 0. 821＊＊ 1. 000
蒸腾速率 － 0. 479 － 0. 596 － 0. 722* － 0. 317 0. 544 － 0. 569 1. 000
叶片相对含水量 0. 441 0. 431 0. 257 0. 525 0. 560 － 0. 085 0. 188 1. 000
相对电导率 － 0. 903＊＊ － 0. 913＊＊ － 0. 837＊＊ － 0. 657* － 0. 070 － 0. 324 0. 392 － 0. 593 1. 000
丙二醛 － 0. 908＊＊ － 0. 894＊＊ － 0. 829＊＊ － 0. 710* － 0. 104 － 0. 311 0. 455 － 0. 593 0. 982＊＊ 1. 000
游离脯氨酸 － 0. 096 － 0. 165 － 0. 082 0. 550 － 0. 039 0. 325 0. 240 0. 066 － 0. 187 － 0. 186 1. 000
地上部分干重 0. 825＊＊ 0. 714* 0. 738* 0. 444 － 0. 118 0. 280 － 0. 377 0. 146 － 0. 725* － 0. 758* 0. 200 1. 000
地下部分干重 0. 980＊＊ 0. 932＊＊ 0. 870＊＊ 0. 497 0. 072 0. 205 － 0. 445 0. 510 － 0. 910＊＊ － 0. 928＊＊ － 0. 056 0. 859＊＊ 1. 000
“＊＊”—在 0. 01 水平上显著相关;“* ”—在 0. 05 水平上显著相关。
3. 2 紫云英幼苗对 Se不同浓度胁迫的生理响应分析
重金属胁迫下，植株将污染物通过根系再到全株
各器官、组织中，在污染物达到一定浓度下植株根系就
表现出不同程度的受害特征。根系长度是反映根系生
长发育状况的一个指标; 根系活力与根系生命活动的
强弱有直接的关系，在各种逆境胁迫下能否维持较高
的根系活力是植物抗逆性强弱的一种体现［19］。根系
耐性指数是各处理的根系长度与对照的根系长度的比
值，是用来反映植物对重金属耐性大小的重要指
标［20］。本研究结果表明，紫云英幼苗根系相对伸长
率、耐性指数和根系活力随着 Se 浓度的升高而下降，
说明随 Se 浓度逐渐增强，根系受 Se 的毒害作用加重，
根系活力明显降低。该结果与徐惠风等［20］研究结果
相一致。
MDA是膜脂质过氧化作用的产物，其含量的高低
代表膜脂质过氧化作用的程度［21］，是植物膜系统受伤
害的重要指标之一。相对电导率的变化可以反映植物
细胞膜的伤害程度，一定程度上也可以反应植物的抗
逆能力［14］。脯氨酸是细胞内重要的渗透调节物质，具
有调节细胞渗透平衡、增强细胞结构稳定性和阻止氧
自由基产生的作用，它与植物体内活性氧自由基的清
除以及膜脂过氧化作用的减轻有密切的关系［21］。本
研究结果表明，紫云英幼苗根系 MDA含量和相对电导
率随着 Se胁迫浓度的升高而增加，但游离脯氨酸含量
则呈现先上升后下降的明显趋势，说明 Se 胁迫加剧了
紫云英幼苗根系膜脂过氧化水平，细胞质膜透性也随
之增大，且随着 Se 浓度的提高，游离脯氨酸抗逆性作
用下降，这可能是紫云英幼苗根系对逆境胁迫的一种
适应性响应。该结果与 Liu等［22］人的研究结果相似。
叶绿素是含量的变化既可反映植物叶片光合作用
功能的强弱，也可反映环境胁迫对植物的损害程
度［23］。本研究结果表明，紫云英幼苗叶片中叶绿素 a、
b和类胡萝卜素含量均随 Se 浓度的增加呈先上升后
下降的趋势。低浓度 Se(≤0. 5 mg /L) 处理可提高紫
云英幼苗叶绿素的含量，这可能与 Se 对叶绿素合成过
程起调节作用的、含巯基的两个酶作用有关［24］; 而高
浓度 Se (≥1. 0 mg /L) 处理却明显降低叶绿素的含量，
这说明高浓度 Se 处理破坏了紫云英幼苗叶片的光合
能力。类胡萝卜素是一种在植物体内普遍存在的色
素，具有抑制活性氧的产生和清除活性氧的功能［25］，
可保护植物体免受活性氧的伤害，对保护光合器官免
受有毒物质破坏起重要作用。本研究结果发现，低浓
度 Se (≤ 0. 5mg /L) 对紫云英类胡萝卜素的刺激效应
较叶绿素显著; 高浓度Se (≥1. 0 mg /L) 处理则使类
胡萝卜素含量降低，但各处理间差异不显著，说明 Se
并未对类胡萝卜素的合成造成较大伤害，其所具有的
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生物学功能仍在发挥着作用。Seth 等［26］的实验结果
也证明了这一点。蒸腾作用是植物吸收水分和转运水
分的主要动力，能维持植物各部分的水分饱和，保持细
胞组织的形态，促进无机盐类在植物体内的分布，且能
将植物在光合作用和氧化代谢中产生的多余热能散
出。本研究结果表明，低浓度 Se (≤0. 5 mg /L) 处理
的紫云英叶片蒸腾速率和叶片相对含水量呈上升趋
势，但叶片相对含水量与对照相比差异不明显，这与
Lou等［27］对 Cd胁迫的研究结果相似。
紫云英属豆科黄芪属作物，黄芪属大多数植物富
硒能力较强［11］。本研究发现，紫云英幼苗地上部和地
下部的 Se含量均随着 Se 处理浓度的增加而增加，呈
现出地上部大于地下部的分布格局。当 Se浓度为 5. 0
mg /L时，地上部和地下部富集 Se含量达到最大值，表
明在高浓度 Se 胁迫下，紫云英仍有较强的积累能力，
这为紫云英富硒产品及其富硒农畜产品的研制提供可
靠的理论依据。
3. 3 紫云英幼苗生理响应指标与 Se胁迫的相关性分析
选择评价植物 Se 耐受性的方法和指标，在理论和
实践中都有重要意义。主成分分析法是近年来应用植
物耐受性评价指标选择较多的方法［28］，如通过主成分
分析表明，相对电导率、SOD 活性、MDA 含量、脯氨酸
含量、根系相对含水量 5 项指标可作为黄瓜根系对
Na2CO3耐性评价指标
［29］; 根长、株高、地上鲜重、地下
鲜重和根系耐性指数从一定程度上可反映植物对重金
属 Cu的耐性大小［30］。本研究利用主成分法对 13 个
生理指标进行综合评价分析，认为根系 MDA 含量、根
系相对电导率、地下部分生物量、根系耐性指数、根系
活力、根系相对伸长率和地上部生物量可作为评价紫
云英幼苗耐 Se 性指标，这为牧草耐 Se 性评价提供可
行的数量化鉴定指标。
4 结论
1) 低浓度Se处理(≤ 0. 5 mg /L) 对紫云英幼苗生
长有一定的刺激作用，表现出明显的毒物刺激效应，Se
对紫云英产生毒物刺激效应的剂量范围为 0. 2 ～ 0. 5
mg /L。
2) 根系MDA含量、根系相对电导率、地下部分生
物量、根系耐性指数、根系活力、根系相对伸长率和地
上部生物量可以作为评价紫云英幼苗耐 Se性指标。
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