全 文 ：施硒对紫云英生长、生理和硒积累特性的影响
刘 芳 1，周乾坤 1，周守标 1, 2 *，黄永杰 1，刘 坤 1，张丹丹 1，周 会 1
（1. 安徽师范大学 生命科学学院，安徽 芜湖241000；2. 安徽师范大学 环境科学与工程学院，安徽 芜湖241000）
摘 要：通过盆栽试验，系统地研究了紫云英生长过程中对不同土壤硒浓度（0，0.125，1.25，2.5和5 mg kg-1）处理的生理生
态响应以及不同土壤硒浓度处理下紫云英各部位硒的赋存形态，以期为紫云英的进一步综合开发利用提供科学理论依据。
研究表明，随着土壤施硒浓度的升高，紫云英各项生长指标（株高、茎粗、根长、各部分鲜重和干重）呈先升后降趋势，土壤施
硒浓度为0.125 mg kg-1时，其各项生长指标达到最大值。随着土壤施硒浓度的增加，SOD活性、POD活性、可溶性蛋白和叶
绿素含量均呈现先降后升再降的变化趋势；CAT活性呈先降后升的趋势；脯氨酸含量呈上升的趋势；可溶性糖含量则呈逐
渐下降的趋势。随着施硒培养时间的延长，各处理组SOD活性和脯氨酸含量主要表现为先降后升再降的趋势；POD活性、
可溶性糖、可溶性蛋白以及叶绿素含量主要表现为先升后降的趋势；CAT活性主要表现为先降后升的趋势。在土壤施硒浓
度为0 ~ 5 mg kg-1下，紫云英根部的硒含量为0.14 ~ 150.87 mg kg-1，地上部分硒含量为0.04 ~ 215.17 mg kg-1，其中，土壤施
硒浓度≥2.5 mg kg-1时，地上部分含硒量高于根部。硒在紫云英中主要以有机态（SeMet、MeSeCys和SeCys2）存在，占提取液
总硒的81.43%~93.05%。综合研究结果认为，紫云英适合被开发为高硒材料，实际生产中以土壤施硒浓度为2.5mgkg-1为宜。
关 键 词：紫云英；硒；生长指标；生理特性；硒形态
中图分类号：Q945.14文献标识码：A 文章编号：0564-3945(2015)06-0129-08
刘 芳，周乾坤，周守标，黄永杰，刘 坤，张丹丹，周 会.施硒对紫云英生长、生理和硒积累特性的影响[J].土壤通报，2016，
47（1）：129-136
LIUFang,ZHOU Qian-kun, ZHOU Shou-biao, HUANG Yong-jie, LIU Kun, ZHANG Dan-dan, ZHOU Hui. EffectofApplication of
SodiumSelenitetoSoilontheGrowthandPhysiologicalIndexesandSeleniumAccumulationofAstragalus sinicus [J].ChineseJournalof
SoilScience,2016,47(1):129-136
土 壤 通 报
ChineseJournalofSoilScience
收稿日期：2015-04-18；修订日期：2015-07-21
基金项目：安徽省自然科学基金（11040606M77）、安徽省高校自然科学基金重点项目（KJ2011A129）和安徽省高校生物环境和生态安全重点实验室
专项基金（2004sys003）资助
作者简介：刘 芳（1990-），女，安徽太湖人，硕士，主要从事植物生理生态学研究。E-mail：asd08lf@163.com
第 47卷第 1期
2016年 2月
Vol .47 ,No .1
Feb . , 2016
硒是人体生命活动所必需的微量元素。作为25
种硒蛋白的组成成分，硒在多种生理活动，如免疫调
节、抗氧化防御体系和甲状腺激素代谢中具有关键作
用。硒是一个典型的双功能元素，其生物功能不仅取
决于其量的多少，而且与其存在形态密切相关。缺硒
会导致人类出现肝坏死、克山病、冠心病、大骨节病等
40余种病症，硒过量又会导致硒中毒[1]，在评价硒的毒
性和生物可利用性时，其存在形态信息的获得至关重
要[2]。因此，寻找安全、高效的硒源具有重要意义。研究表
明，有机硒较无机硒更易被人畜吸收，且安全性更高[3]。
植物作为生态系统中的生产者，在硒的生物地球化学
循环中起着尤为重要的作用，是将无机硒转化为有机
硒的主要载体。
紫云英（Astragalus sinicus）隶属于豆科（Fabaceae）
黄芪属（Astragalus），是一种富硒植物[4]。目前，已有较
多利用紫云英作为绿肥[5]或饲料[6]生产富硒产品的研
究。关于其富硒特性的研究仍停留在对其硒含量及硒
蛋白含量的探讨上，然而，由于施硒方式的不同，不同
学者的研究结果差异较大[7～9]。本文通过盆栽试验，系
统地研究了紫云英生长过程中对不同土壤硒浓度处理
的生理生态响应以及不同土壤硒浓度下处理下紫云英
各部位硒的赋存形态，以期为紫云英的进一步综合开
发利用提供科学理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于2012年11月 ~ 2013年5月在安徽师范
大学校园温室大棚内进行。供试土壤采自校园内腐殖
质较多的表层土壤（0 ~ 20cm）。土壤理化性质见表1，
均按农化常规分析方法测试[10]。供试紫云英种子为安
徽主栽品种“弋江籽”，千粒重约为2.980 g，由芜湖青
弋江种业提供。
1.2 处理方法
通过目测、水选的方法，筛选出籽粒大小基本一致
且健康饱满的种子，于2012年11月播种育苗。试验以
NaSeO3为硒源，设为 5 个处理，浓度分别为：
第 47 卷土 壤 通 报
0，0.125，1.25，2.5，5（NaSeO3，mg kg-1） 以下单位简称
mg kg-1），2013年2月份，将紫云英幼苗移栽至盛有不
同施硒浓度的1.5 kg土壤的塑料花盆内（内径17 cm，
高14.5 cm）进行盆栽培养，每个处理18盆，随机区组
排列，定期浇水保持土壤湿润。分别在45，60，75，90天
测定生理指标，在120天收获未曾取样的紫云英测定
生长指标及硒含量。
1.3 试验方法和数据分析
1.3.1 生长指标的测定 采用直尺（精确度为0.1 cm）
和游标卡尺（精确度为 0.01 mm）测量株高、茎粗、根
长；采用电子天平（奥豪斯CP114，美国）（精确度为
0.0001 g）测量鲜重与干重。
植物的外伤症状被划分为4级[10]：目测不到任何
伤害症状为正常生长：叶片的中心部位失绿则为轻度
伤害；叶片中心失绿并伴随有外围不同程度失绿为中
度伤害；叶片失绿而植株矮小为重度伤害。
1.3.2 生理指标的测定 参照张清智等[11]的方法，称
取紫云英叶片0.5 g放入研钵中，加5 ml pH=7.8（0.05
mol L-1）的磷酸缓冲液，冰浴研磨，匀浆倒入离心管中，
4℃离心10 min（12000 r min-1），上清液即为酶液。置
于0 ~ 4℃下保存待用。氯化硝基四氮唑蓝（NBT）光
还原法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性，测定560 nm
下OD值；愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性，以
每分钟内A470变化0.01为1个酶活性单位；紫外吸
收法测定过氧化氢酶（CAT）活性，以每分钟内A240变
化0.1为1个酶活性单位；酸性茚三酮法测定脯氨酸含
量，测定520nm下OD值；丙酮浸提法测定叶绿素含
量，测定430、645、663nm下OD值；蒽酮比色法测定可
溶性糖含量，测定620nm下OD值；考马斯亮蓝染料结
合法测定可溶性蛋白含量，测定595nm下OD值。
以上各指标均用UV-3802型双光束紫外可见分光
光度计（尤尼柯，上海）测定，每个指标重复测定三次。
1.3.3 总硒含量测定 用剪刀将根和地上部分分开
后，先用自来水冲洗，分别再用去离子水洗涤 3 次，
滤纸吸干。在105℃下杀青30 min，然后于60℃烘干
至恒重。将烘干后的植物磨碎后，称取0.2 g的紫云
英烘干样品于 50 ml 锥形瓶中，用混酸（HNO3∶HClO4
(V∶V=4∶1)）10 ml冷消解过夜。第2天于电热板上加热
100℃ 1 h；120℃ 2 h；180℃ 1 h；210℃消解至溶液
澄清，待消解液冷却后，加入5 ml浓盐酸还原过夜，然
后定容至 25 ml 比色管中，用原子荧光光谱仪
（HG-AFS，北京）进行检测[12]。
1.3.4 硒代氨基酸形态检测 将上述烘干样品研磨过
100目筛处理，称取1 g样品溶于Tris盐酸中，加足量
蛋白酶（纤维素酶、蛋白酶P、蛋白酶XIV）水解，利用
液相色谱—原子荧光光谱仪联用(LC-UV-AFs，北京)
进行硒代氨基酸形态的测定 [13]。可检测硒代蛋氨酸
（SeMet）、硒代胱氨酸（SeCys2）、甲基硒代半胱氨酸
（MeSeCys）3种硒代氨基酸和4价硒（Se(IV)）含量。
1.3.5 数据处理与分析 硒提取率（％）=提取液中总
硒（μg）/样品中总硒（μg）×100％
吸硒量=含硒量×生物量
应用SPSS17.0软件，采用描述性分析得出测定指
标的平均值和标准差，采用单因素方差分析进行差异
显著性分析，采用 LSD 检验进行两两比较；应用
Microsoft Office Excel 2010作图。
2 结果与分析
2.1 土壤施硒对紫云英生长指标的影响
本研究显示，施硒培养120天时，土壤施硒浓度≤
2.5 mg kg-1时，紫云英未出现伤害症状；当施硒浓度达
到5 mg kg-1时，紫云英叶片有中心失绿的现象，表现
为轻度伤害。
由表2可见，当土壤施硒浓度为0.125 mg kg-1时，
紫云英各项生长指标达到最大值，除根干重外，其余生
长指标与对照相比均无显著性差异（P > 0.05）。随着土
壤施硒浓度的升高，紫云英各项生长指标呈先升后降
趋势。当土壤施硒浓度达到5 mg kg-1时，紫云英各项
生长指标均显著低于对照（P < 0.05），其中全株鲜重和
干重分别下降24.57%和30.35%。结果表明，低浓度的
硒能在一定程度上促进紫云英的生长，而高浓度的硒
会干扰紫云英正常的新陈代谢，抑制紫云英生长并产
生局部外伤症状。
2.2 土壤施硒对紫云英生理特性的影响
2.2.1 土壤施硒对紫云英脯氨酸含量的影响 图 1
结果显示，在施硒培养45天时，各处理组紫云英脯氨
酸含量均高于对照组，均未达到显著性差异（P >
0.05）。随施硒培养时间的延长，各组紫云英脯氨酸含
量呈先降再升的趋势，施硒培养60天时达到最低，其
项目Item
酸碱度
有机质 (g kg-1)
全氮 (g kg-1)
全磷 (g kg-1)
全钾 (g kg-1)
速效钾 (mg kg-1)
全硒 (mg kg-1)
电导率 (μs cm-1)
含量Content
6.65
9.69
0.24
1.47
6.68
199
0.31
1.39
表 1 供试土壤理化性质
Table1 Physicochemical properties of the tested soil
130
1 期 刘 芳等：施硒对紫云英生长、生理和硒积累特性的影响
中，施硒浓度为2.5 mg kg-1和5 mg kg-1的处理组与对
照有组显著性差异（P < 0.05）。施硒培养75天时，除
对照组和1.25 mg kg-1处理组外，其余各组脯氨酸含
量均达到最高。且施硒浓度为2.5 mg kg-1和5 mg kg-1
的处理组与对照相比有极显著差异（P < 0.01），其脯氨
酸含量分别为对照组的1.64倍和1.60倍。施硒培养
90天时，各组紫云英脯氨酸含量与对照相比均无显著
性差异（P > 0.05）。施硒浓度为2.5 mg kg-1时达到最
高，为对照组的1.20倍。
生长指标
Growth indexes
株高(cm)
茎粗 (cm)
根长 (cm)
全株鲜重(mg)
根鲜重(mg)
地上部分鲜重(mg)
全株干重(mg)
根干重(mg)
地上部分干重(mg)
0
14.96±0.19a
1.96±0.05a
16.21±0.19a
2584±18.12a
569.9±3.12a
2014±17.45a
413.5±3.56ab
87.17± .11b
326.3±2.13a
0.125
15.13±0.23a
2.09±0.08a
16.63±0.16a
2601±23.02a
579.3±4.26a
2022±16.12a
456.3±4.34a
115.1±1.20a
341.2±3.23a
1.25
14.79±0.15a
1.90± .07a
15.98±0.12a
2438±19.78b
535.1±3.56b
1903±18.11a
408.1±3.45b
85.55±1.11b
318.5±3.13a
2.5
14.28±0.16b
1.80± .03a
15.91±0.18b
2263±21.12bc
501.3±3.23c
1762±17.23b
319.7±3.34c
73.34±1.08c
246.4±2.85b
5
13.91±0.15b
1.74±0.04b
14.17±0.11b
1949±23.23c
429.7±3.47d
1520±16.21b
288.0±3.12c
72.83±1.01c
215.2±2.91b
土壤施硒浓度 Selenium content in soil (mg kg-1)
表 2 土壤施硒对紫云英生长指标的影响
Table2 The effects of selenium supply on the growth characteristics ofA. sinicus
注：“R”表示根部，“A”表示地上部分，包括茎和叶，下同；同行不同字母表示差异显著（P < 0.05）。
2.2.2 土壤施硒对紫云英叶绿素含量的影响 图 2
结果显示，随培养时间的延长，紫云英叶绿素含量均呈
现先升后降的趋势，其中0.125mgkg-1和5mgkg-1处理
组在培养60天时达到峰值，1.25 mg kg-1和2.5 mg kg-1
处理组在培养75天时达到峰值，但与对照组相比，均
无显著性差异（P > 0.05）。随施硒浓度的增加，紫云英
叶绿素含量总体呈先升后降的趋势，在施硒培养
60，75，90天时，0.125 mg kg-1处理组叶绿素含量均有
小幅下降，与对照相比差异不显著（P > 0.05）。在施硒
培养90天时，5 mg kg-1处理组叶绿素含量最低，仅为
对照组的74.39%（P < 0.05）。
2.2.3 土壤施硒对紫云英可溶性糖含量的影响 图3
结果显示，随施硒培养时间的延长，紫云英可溶性糖含
量呈先升后降的趋势，均在培养45天时最低，75天时
达到最高。在施硒培养45天时，紫云英可溶性糖含量
随施硒浓度的增加，呈现先升高后下降的趋势。其中，
在施硒浓度为1.25 mg kg-1时，紫云英可溶性糖含量达
到最大值 1.46μg g-1FW，极显著高于对照组（P <
0.01）。施硒培养60，75，90天，可溶性糖含量均随硒浓
度的增加呈现下降的趋势，这说明硒在一定程度上抑
制了紫云英可溶性糖的积累。
图 1 土壤施硒对紫云英游离脯氨酸含量的影响
Fig.1 The effects of selenium supply on free proline content ofA. inicus
图 2 土壤施硒对紫云英叶绿素含量的影响
Fig.2 The effects of selenium supply on chlorophyll content ofA. inicus
图 3 土壤施硒对紫云英可溶性糖含量的影响
Fig.3 The effects of selenium supply on soluble sugar content of A. sinicus
131
第 47 卷土 壤 通 报
2.2.4 土壤施硒对紫云英可溶性蛋白含量的影响 图
4结果显示，随施硒培养时间的延长，紫云英可溶性蛋
白含量呈先上升再下降的趋势，均在施硒培养60天时
达到最高，各处理组间无显著性差异（P > 0.05）。施硒
培养90天时，紫云英可溶性蛋白含量均降到最低，其
中0.125 mg kg-1处理组可溶性蛋白含量仅为对照组
的60.47%；1.25 mg kg-1处理组可溶性蛋白含量最高，
为17.08μg(g FW)-1，显著高于对照组（P < 0.05）。
2.2.5 土壤施硒对紫云英 SOD活性的影响 图5结
果显示，随土壤施硒浓度的增加，紫云英SOD活性呈现
先降后升再降的趋势。施硒浓度最高处理组（5mgkg-1）
在4次检测中SOD活性均低于其余各组，分别为对照
组的 62.32%，66.79%，68.03%，68.45%。施硒培养 45
天时，各处理组SOD活性均显著（P < 0.05）低于对照
组。施硒培养60天，各组紫云英SOD活性相比施硒培
养45天时均有不同程度的下降；施硒培养75天，各组
紫云英SOD活性均有大幅提高，其中，施硒浓度为2.5
mg kg-1的处理组SOD活性最高，为对照组的1.31倍。
在施硒培养90天时，各组紫云英SOD活性均呈现下
降的趋势，其中对照组和施硒浓度为1.25 mg kg-1和5
mg kg-1的处理组的SOD活性达到最低。
2.2.6 土壤施硒对紫云英 POD活性的影响 图6结
果显示，紫云英POD活性随施硒浓度的增加，呈先降
后升再降的趋势。随施硒培养时间的延长，总体上呈先
升后降的趋势，而施硒浓度为2.5 mg kg-1处理组，其
POD活性仅呈现不断下降的趋势。在施硒培养45天
时，施硒浓度为2.5 mg kg-1的处理组POD活性为对照
组的1.04倍，但与对照组无显著性差异（P > 0.05）。除
施硒浓度为2.5 mg kg-1的处理组之外，其余各组紫云
英 POD 活性均在第 60 天时达到峰值，其中 0.125
mg kg-1处理组POD活性上升最快，显著高于对照组
（P < 0.05），为对照组的1.07倍。方差分析结果表明，
在施硒培养90天时，1.25 mg kg-1和 5 m kg-1处理组
POD活性与对照组有显著性差异（P < 0.05），其余各
组均与对照组无显著性差异（P > 0.05）。
2.2.7 土壤施硒对紫云英 CAT活性的影响 图7结
果显示，随土壤施硒浓度的增加，紫云英CAT活性呈
现先降后升的趋势。处理浓度为5 mg kg-1组 CAT活
性高于其它4组，在4次检测中，分别为对照的1.06
倍，1.08倍，1.30倍，1.31倍。在施硒培养45天时，2.5
mg kg-1处理组 CAT活性最低，为 651.67 U (g min)-1，
仅为对照组的73.36%（P < 0.01）。随施硒培养时间的
延长，各组CAT活性呈下降趋势，在第75天达到最
低。其中，施硒浓度为5 mg kg-1的处理组CAT活性与
对照相比有极显著差异（P < 0.01）。在施硒培养90天
时，各组CAT活性均有大幅回升，除施硒浓度为2.5
mg kg-1的处理组与对照相比无显著性差异（P > 0.05）
外，其余各组均与对照组有极显著差异（P < 0.01）。
2.3 土壤施硒对紫云英硒积累特性的影响
从表3中可以得知，在本实验的土壤施硒范围内，
随着处理浓度的升高，紫云英根部的硒含量为0.14 ~
150.87mgkg-1，地上部分硒含量为0.04~215.17mgkg-1。
图 4 土壤施硒对紫云英可溶性蛋白含量的影响
Fig.4 TheeffectsofseleniumsupplyonsolubleproteincontentofA. sinicus
图 5 土壤施硒对紫云英 SOD活性的影响
Fig.5 The effects of selenium supply on SOD activity ofA. sinicus
图 6 土壤施硒对紫云英 POD活性的影响
Fig.6 The effects of selenium supply on POD activity of A. sinicus
132
1 期 刘 芳等：施硒对紫云英生长、生理和硒积累特性的影响
其中，土壤施硒浓度≥2.5 mg kg-1时，地上部分含硒量
高于根部。施硒处理后，紫云英根部和地上部分的硒含
量均显著高于对照组（P < 0.05），且随着施硒浓度的增
加而增大。
不同施硒浓度下，紫云英各部位的硒以四种形态
（SeCys2、MeSeCys、SeMet和Se（IV））存在，占提取液总
硒含量的90.76% ~ 99.80%。紫云英样品经过酶解后
地上部分硒的提取率高于根部提取率。图8中结果显
示，对照组未能利用液相色谱—原子荧光光谱仪联用
（LC-UV-AFs，北京）检测出硒形态含量，可能由于紫
云英硒含量低，酶解效率低所致。在施硒浓度0.125
mg kg-1时，根部提取液中SeMet、MeSeCys、Se(IV)和其
他硒形态分别为提取液总硒含量的27.09%、54.34%、
9.33%和 9.24%，SeCys2无检出。地上部分提取液中
SeMet、MeSeCys、SeCys2和其他硒形态分别为提取液总
硒含量的45.92%、36.57%、8.29%和9.22%，Se(IV)无检
出。其中根部SeMet和MeSeCys的总量大于80%，地
上部分SeMet、MeSeCys和SeCys2的总量大于90%。施
硒浓度为1.25 mg kg-1时，根部硒主要以SeMet、MeSe-
Cys和SeCys2的硒形态存在，而Se(IV)仅占提取液总硒
含量的6.71%，地上部分主要以SeMet和MeSeCys的
形态存在，SeCys2和Se(IV)未检出。施硒浓度2.5mgkg-1
时，根部硒主要以 SeMet、MeSeCys和 Se(IV)的形态存
在，而地上部分 SeMet 的含量为提取液总硒的
72.85%，MeSeCys的含量仅占提取液总硒含量1.14%。
施硒浓度为 5 mg kg-1时，根部和地上部分主要以
SeMet、MeSeCys和SeCys2形态存在。
吸硒量是一种评价植物吸硒能力的指标，吸硒量
越大，反应出该植物或该植物的某个部位硒积累能力
越强。表4结果显示，紫云英各部位吸硒量均随施硒浓
度的增加而增大，各处理组吸硒量均显著高于对照组
（P < 0.05），在施硒浓度为5 mg kg-1时达到最大。紫云
英地上部分积累硒量高于根部，并随着施硒浓度的增
加，其占总吸硒量的比例也呈上升趋势，但在 1.25
mg kg-1处理组稍有下降。
图 7 土壤施硒对紫云英 CAT活性的影响
Fig.7 The effects of selenium supply on CAT activity ofA. sinicus
图 8 不同施硒浓度下紫云英不同部位硒形态组成比
Fig. 8 The rate of selenium species in different parts ofA. sinicus under
different selenium supply
土壤施硒浓度
Application of Se
(mg kg-1)
CK
0.125
1.25
2.50
5.00
器官
Organ
R
A
R
A
R
A
R
A
R
A
硒含量
Se content
(mg kg-1)
0.14e
0.04e
1.78d
1.83d
41.03c
24.28c
90.32b
96.72b
150.87a
215.17a
提取液总硒
Se content of
extracting solution
(mg kg-1)
0.03e
0.02e
0.70d
1.19d
20.23c
17.97c
38.22b
82.52b
52.11a
153.35a
四种硒形态含量
Se content of
f ur Se species
(mg kg-1)
-
-
0.64d
1.08d
20.19c
16.56c
35.72b
79.77b
48.51a
141.27a
其他形态硒含量
Content of other Se species
(mg kg-1)
-
-
0.06c
0.11d
0.04c
1.41c
2.50b
2.75b
3.60a
12.08a
提取率
Extraction ratio
21.00%e
41.09%d
39.56%cd
65.03%c
49.32%a
74.04%b
42.32%bc
85.32%a
34.54%d
71.27%bc
表 3 紫云英不同部位的硒含量及硒形态分析
Table 3 The analysis on selenium content and selenium species of different parts ofA. sinicus
注：“-”表示未检出；同列同一部位不同字母表示差异显著（P < 0.05）。
133
第 47 卷土 壤 通 报
3 讨论与结论
（1）在适宜的施硒浓度范围内，紫云英未出现外伤
症状，当施硒浓度达到5 mg kg-1时，紫云英表现为轻
度伤害。紫云英的各项生长指标随施硒浓度的增加呈
先增大再减小的趋势，说明外源硒对植物的作用具有
剂量效应，低浓度的硒促进植物生长，而高浓度的硒抑
制植物的生长甚至产生一定的毒害作用。当施硒浓度
为0.125 mg kg-1时，各项生长指标达到最大值，施硒
浓度达到5 mg kg-1时，各项生长指标均显著低于对照
组（P < 0.05）。然而，许自成等[14]对烤烟的研究结果显
示，施硒浓度<12 mg kg-1时，烤烟地上部分和地下部
分干物质积累量均显著高于对照组，仅当施硒浓度高
达16 mg kg-1时，烤烟地上部分和地下部分干物质积
累量才显著低于对照。Owusu-Sekyere等[15]认为，不同
植物的生长指标对硒的响应情况不同，可能是由于硒
参与了植物体内多种复杂的代谢过程，不同植物对硒
的耐受性不同，从而产生了不同的结果。
（2）脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白作为渗透调节
物质，能够反映植物受伤害的程度。而叶绿素作为光合
系统的重要组成成分，亦常在逆境中被破坏[16]。随着土
壤施硒浓度的增加，紫云英可溶性蛋白含量和叶绿素
含量均呈现先下降后上升再下降的趋势，脯氨酸含量
呈上升趋势，可溶性糖含量则呈逐渐下降趋势。随着施
硒培养时间的延长，各处理组脯氨酸含量主要表现为
先下降后上升再下降的趋势，可溶性糖、可溶性蛋白以
及叶绿素含量主要表现为先上升后下降的趋势。同是
反映植物受伤害程度的指标，其变化趋势却不尽相同，
说明紫云英具有复杂的抗逆机制。
现代生物氧毒害的超氧物学说认为，逆境会使植
物产生多种活性氧，如超氧物阴离子自由基、氢氧自由
基、过氧化氢和单线氧。活性氧能够启动膜脂过氧化作
用或膜脂脱脂作用，从而对生物膜的结构和功能产生
破坏[17]。为了清除各种活性氧，植物体内存在活性氧清
除非酶促系统和酶促系统，后者主要包括SOD、POD和
CAT[18]。其中，SOD是活性氧清除酶促系统中的第一道防
线，能够清除超氧物阴离子自由基而形成过氧化氢[19]，
而过氧化氢能够被POD和CAT转化为无毒的水[20]。本
研究结果表明，随着土壤施硒浓度的增加，紫云英
SOD活性和POD活性均呈现先下降后上升再下降的
趋势，CAT活性呈现先下降后上升的趋势。较低浓度
硒处理下，SOD、POD、CAT活性低于对照组，可能因为
较低浓度的硒并未对紫云英的生长产生胁迫作用，与
此同时，硒还可能是植物体内活性氧清除非酶促系统
中某些物质的重要组成成分，这些物质在低浓度硒的
作用下，迅速清除活性氧。许多研究结果表明，大部分
SOD、POD和CAT的合成属于诱导表达型[21,22]，因此这
三种酶活性的降低可能是由于诱导其合成的底物活性
氧浓度的降低引起的。随着施硒浓度的进一步增加和
培养时间的延长，SOD、POD活性先上升后下降，然而，
各处理组SOD活性和POD活性达到峰值的时间却不
尽相同，当施硒浓度达到5 mg kg-1时，CAT活性仍未
表现出下降的趋势。这可能一方面是因为时间压力是
导致紫云英 SOD、POD 和 CAT 活性变化的一个重要
因素。紫云英体内产生并积累活性氧初期，SOD、POD
和CAT活性迅速升高，能有效清除活性氧，而随着时
间的延长，紫云英中活性氧含量过高，启动了膜脂过氧
化作用或膜脂脱脂作用，扰乱了细胞的新陈代谢，破坏
了SOD和POD的结构，从而降低了SOD和POD的活
性。另一方面，SOD、POD和CAT活性的变化可能与其
他活性氧清除酶促系统和非酶促系统有关，其具体机
制有待进一步研究。
（3）土壤中的有效硒被植物吸收同化后，在植物体
内以有机态和无机态两种形式存在[23]。目前对植物中代
谢产物MeSeCys、SeCys2和SeMet的研究报道较多[24~26]。
袁林喜等[27]发现恩施壶瓶碎米荠有高吸收积累硒的能
力，并且SeCys2是硒与氨基酸结合的主要形态。Mazej
等[28]发现以硒酸钠为硒源时，菊苣叶片中的硒形态主
要以Se（VI）的形式存在，少量SeMet和MeSeCys。
Smrkolj等[29]发现硒在苦荞麦种子中90%以上以SeMet
的形式存在。Pedrero等[30]发现花椰菜根中有机硒主要
项目
Item
根吸硒量 (μg pot-1)
比例(%)
地上部分吸硒量 (μg pot-1)
比例(%)
总吸硒量(μg pot-1)
0
0.01±0.00e
48.32
0.01±0.00e
51.68
0.03±0.00e
0.125
0.20± .01d
24.71
0.62±0.02d
75.29
0.83±0.02d
1.25
3.51±0.13c
31.22
7.73±0.76c
68.78
11.24±0.09c
2.5
6.62±0.97b
21.75
23.83±1.23b
78.25
30.46±1.67b
5
10.99±0.78a
19.18
46.3±2.12a
80.82
57.29± .01a
土壤施硒浓度Selenium content in soil (mg kg-1)
表 4 土壤施硒对紫云英硒分布的影响
Table 4 The effects of selenium supply on selenium distribution ofA. sinicus
134
1 期 刘 芳等：施硒对紫云英生长、生理和硒积累特性的影响
以 SeMet 的形态存在，而在花椰菜果实中硒以的
MeSeCys形式存在。Seppanen等[31]发现芸薹属植物
Brassica napus 和 Brassica rapa 中硒形态主要是
SeMet，约占总硒含量的85%左右。与上述研究结果相
似，硒在紫云英中主要以有机态（SeMet、MeSeCys和
SeCys2）存在，占提取液总硒的81.43% ~ 93.05%；无机
态（Se(IV)）占提取液总硒的 4.32% ~ 13.65%；其它未
知形态的硒仅占提取液总硒的0.24% ~ 9.24%。
施硒处理后，紫云英根部和地上部分的硒含量均
显著高于对照组（P < 0.05）。紫云英的地上部分是作为
牧草、蔬菜的主要可利用部分，其硒积累的能力大于根
部，然而，其硒含量在天然状态下就已接近或超过国家
关于食品中硒限量卫生标准（GB13105-1991）规定的
100μg kg-1[32]，施硒处理后，其硒含量更是远远超标，
因此，相比作为蔬菜直接食用，紫云英更适合被开发为
高硒材料，添加到饲料中，通过畜类的同化作用，转化
为更安全有效的硒为人类所用。
在本试验各浓度硒处理下，紫云英的硒含量随施
硒浓度的增加而增大，然而，高浓度的硒会导致紫云英
产量的降低，且会破坏紫云英的抗氧化酶系统而对其
产生伤害，综合考虑以上因素，认为紫云英在实际种植
中以土壤施硒浓度为2.5 mg kg-1为宜。
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135
第 47 卷土 壤 通 报
Effect of Application of Sodium Selenite to Soil on the Growth and
Physiological Indexes and Selenium Accumulation of Astragalus sinicus
LIUFang1,ZHOUQian-kun1,ZHOUShou-biao1,2*,HUANGYong-jie1,LIUKun1,
ZHANGDan-dan1,ZHOUHui1
(1.College of Life Sciences, Anhui Normal University, Anhui Wuhu, 241000, China;
2. College of Environmental Science and Engineering, Anhui Normal University, Anhui Wuhu, 241000, China)
Abstract: Growth and physiological indexes ofAstragalus sinicus in r sponse to different concentration (selenium was
added to soil at five different concentration; 0, 0.125, 1.25, 2.5 and 5 Se mg kg-1soil) and the ability of differe t parts
inA. sinicus to accumulate selenium were studied in a pot experiment. Every growth index ofA. sinicus reaches th
maximum when the concentration of selenium supply is 0.125 mg kg-1,and tu ed to be a downward trend when the
concentration >0.125 mg kg-1.In pace with selenium concentration increasing, the activities of SOD and POD and the
content of soluble protein and chlorophyll were first declined and then increased and then declined. The CAT activity
was first declined and then increased. The free proline content presented to be an upward trend while the soluble
sugar content showed a downward trend. Along with the prolongation of time, SOD activity and free proline content
first appeared declined and then increased and then declined. The content of soluble sugar, soluble protein,
chlorophyll and the activity of POD first increased and then declined. CAT activity was first declined and then
increased. The Se content in the root ofA. si icus changes f m 0.14 mg kg-1to 150.87 mg kg-1.The Se content in the
aerial parts varies from 0.04 mg kg-1to 215.17 mg kg-1.When the Se supply was larger than 2.5 mg kg-1,the Se
content of aerial parts was higher than that in root. SeMet, MeSeCys and SeCys2were de ected inA. sinicus and took
81.43% - 93.05% of the total Se content in the extract. Therefore, taking the above many factors into consideration
together,A. sinicusissuitableforbeingdevelopedashighseleniummaterials,theseleniumsupplyshouldbe2.5mgkg-1
in soil in the practical production.
Key words: Astragalus sinicus; Se; Growth characteristics; Physiological indexes; Selenium species
[责任编辑：张玉玲]
process by liquid chromatography-inductively coupled plasma
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136