全 文 ：硒对恩施碎米荠根系抗氧化的影响
雷红灵 1，2，刘林春 3，吴永尧 2
（1． 湖北民族学院，生物资源保护与利用湖北省重点实验室，湖北 恩施 445000；2. 湖南农业
大学生物科学技术学院，湖南 长沙 410128；3. 湖北大学生命科学学院，湖北 武汉 430062）
摘 要：为了探讨硒对恩施富硒植物碎米荠根系生理的影响，研究了完全营养液中 Na2SeO3的质量浓度分别为 0、15、30、45、60、
75、90 mg/L时，恩施碎米荠根系的含硒量及其抗氧化性。结果表明：施硒处理可以明显增加根系中硒的质量分数，在 60 mg/L时达
到最大值 726.78 μg/g；营养液中硒的质量浓度为 30～90 mg/L可以增强根系的 GSH-Px、CAT、POD酶的活性，在 60～75 mg/L时活
性最强；SOD的活性在硒质量浓度为 75 mg/L时，比对照有显著增强；硒质量浓度为 15～90 mg/L时，根系中的 MDA生成减少，与
对照有显著性差异。可见，全营养液培养恩施碎米荠时，硒质量浓度在 30～75 mg/L时可以促进根系抗氧化酶的活力，提高抗脂质
过氧化的能力。
关键词：碎米荠；硒；根系；抗氧化酶；丙二醛
中图分类号：Q945.14 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2011）19-0031-04
Effects of Selenium on Antioxidation of Root System of Cardamine sp. from Enshi
LEI Hong-ling1,2, LIU Lin-chun3, WU Yong- yao2
(1. Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province, Hubei University for Nationalities,
Enshi 445000, PRC; 2. College of Bioscience and Biotechnology, HNAU 410128, PRC;
3. Faculty of Life Sciences, Hubei University, Wuhan 430062, PRC)
Abstract: To determine the impact of selenium on physiology of Cardamine sp. roots, a selenium-rich plant in Enshi,
the selenium content in Cardamine sp. Roots and its antioxidantion were investigated when concentration of Na2SeO3 in
complete nutrient solution were 0, 15, 30, 45, 60, 75 or 90 mg/L, respectively. The results showed that selenium content
in roots can be significantly increased by application of selenium, which reached maximum value 726.78 μg/g when
selenium dosage was 60 mg/L. The enzymatic activity of GSH -Px, CAT and POD can be enhanced when selenium
concentration in nutrient solution was 30～90 mg/L, in which the highest activity showed at 60-75 mg/L. In comparison
with control, the enzymatic activity of SOD had a significant increase when selenium concentration was 75 mg/L. When
selenium concentration was 15～90 mg/L, the MDA production in roots decreased, and there was a significant difference
between it and control. Therefore, when Cardamine sp. is cultured in the complete nutrient solution, the antioxidant
enzyme activity and ability of anti-lipid peroxidation of roots can be improved when selenium concentration was 30～75
mg/L.
Key words: Cardamine sp.; selenium; roots; antioxidant enzyme; MDA
硒作为人和动物必需的微量元素，其生理作
用已得到深入阐释。关于硒对植物的影响，大量研
究表明，适量的硒对植物的生长发育具有促进作
用[1-3]，特别是与植物的抗氧化作用关系密切。外源
硒对植物的幼苗和叶片的抗氧化系统表现出双向
效应，即适量低硒水平提高其抗氧化能力，而高硒
则促氧化[4-7]。富硒植物对硒具有超富集能力，笔者[8]
研究了硒对恩施高硒区生长的富硒植物碎米荠叶
片的抗氧化性影响，结果也显示，硒对该植物叶片
的抗氧化酶活性表现出双向效应，但植物对硒耐受
度比一般植物高很多。
恩施碎米荠（Cardamine sp.）是十字花科碎米
荠属的一种可食性野生植物，耐硒和富硒能力强，
在食用、保健药用及环境治理领域都是一种极具开
发价值的野生植物资源。根系是植物吸收营养元素
的主要器官，研究硒对植物根系生理生化特性的影
响，可以为探讨植物对硒的吸收及转运机制提供参
考。试验探讨不同硒质量浓度的营养液中培养的恩
施碎米荠根系抗氧化特性，旨在为该植物资源的开
发利用提供依据。
收稿日期：2011-05-14
基金项目：2010 年湖北省教育厅科学研究计划重点项目
（D20101905）
作者简介：雷红灵（1967-），女，湖北鹤峰县人，副教授，博士，
主要从事植物生化及富硒生物资源的保护和利用研究。
通讯作者：吴永尧
湖南农业科学 2011，（19）：31~34 Hunan Agricultural Sciences
DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2011.19.037
5.7
5.0
4.3
3.6
2.9
2.2
1.5蛋
白
质
的
质
量
分
数
（
m
g/
g）
f
e
cd
a
b bc
d
0 15 30 45 60 75 90
硒浓度（mg/L）
图 2 根系中可溶性蛋白质量分数的变化趋势
1 000
800
600
400
200
0根
系
中
硒
的
质
量
分
数
（
μg
/g）
0 15 30 45 60 75 90
c
bc
ab a
a
a
ab
硒浓度（mg/L）
图 1 根系中硒质量分数的变化趋势
（图中的不同小写字母表示 α=0.05水平差异显著。下同。）
1 材料与方法
1.1 试验材料
挑选籽粒饱满的恩施高硒区（恩施市双河乡鱼
塘坝）的碎米荠种子，萌发后在植物培养室中进行
全营养液培养，苗下部分遮光，光照/黑暗=12/12，间
歇充气，4个重复[8]。待株高达到 15 cm左右，分别
用含亚硒酸钠 0、15、30、45、60、75、90 mg/L的营养
液继续培养，30 d后，采集根系，蒸馏水洗净，滤纸
吸干，新鲜材料用于抗氧化酶的测定，取一部分根
105℃杀青 5 min，55℃烘干，粉碎备用测硒。
1.2 试验方法
植物根系生理指标的分析包括硒含量、抗氧化
酶的活力以及脂质过氧化程度。
1.2.1 硒的测定 参考食品中硒的测定方法（GB/T
5009.93- 2003）对样品进行消解，采用氢化物发生-
原子荧光分光光度法测定含硒量[9-10]。
1.2.2 抗氧化酶活力的测定 准确称取新鲜根
2.000 g，加适量预冷的提取液（50 mmol/L PBS，pH=
7.0，内含 0.1% PVP，1 mmol/L AsA，1 mmol/L ED－
TA-Na2），冰浴研磨，4℃离心（10 000 r/min，20
min），上清液定容即为粗酶液，冰浴中保存。粗酶液
中蛋白质的定量采用 bradford法。
GSH-Px（glutathione peroxidase，谷胱甘肽过氧
化物酶）活性的测定采用 DTNB比色法，以每分钟
催化氧化 1μmol GSH为 1个酶活力单位（U）；CAT
（catalase，过氧化氢酶）、POD（peroxidase，过氧化物
酶）的活性以每分钟吸光值变化 0.01为一个酶活
力单位；SOD（superoxide dismutase，超氧化物歧化
酶）活性以抑制 NBT光化还原的 50%为一个酶活
力单位。对照均采用灭活酶液[8]。各种酶活性以各物
质的量(FW)中酶的活力单位（U/g）以及以粗酶液中
每 mg蛋白质 (FW) 所具有的酶活力单位（U/ mg
protein）两种方式来表示。
1.2.3 脂质过氧化的检测 MDA（丙二醛）可以作
为脂质过氧化指标，利用 MDA与 TBA（硫代巴比妥
酸）的反应对 MDA进行定量，操作方法参见南京建
成生物工程研究所生产的试剂盒说明书进行。
1.3 数据处理
数据处理采用 DPS6.2 统计软件，Duncar 新复
极差法多重比较，数值取 ±s，n=4。
2 结果与分析
在含硒 15～90 mg/L的全营养液中培养的恩施
碎米荠，均未见明显生长受抑制的现象，根系发育
正常。而另有试验也显示，当营养液中硒的质量浓
度增加到 120 mg/L时，碎米荠生长开始受到影响，
生长变慢，根系有变红现象。
2.1 碎米荠根系中硒的质量分数变化
不同硒浓度处理恩施碎米荠根的烘干样品，硒
的测定结果显示（图 1），施硒处理的碎米荠根中的
硒质量分数比对照有显著增加，在营养液硒质量浓
度为 60 mg/L时达到最大值 726.78 μg/g，说明碎米
荠根系具有较强的富硒能力，能有效地富集外源
硒，而在硒浓度 75～90 mg/L时，可以有效转移硒而
避免硒的毒害，使之具有较强的耐硒能力。
2.2 硒对碎米荠根系抗氧化酶的影响
不同硒处理对碎米荠根系蛋白质的质量分数
（FW）的影响见图 2。
15～90 mg/L硒处理的碎米荠根系中蛋白质的
质量分数与对照相比有显著性增加，且各处理间也
有显著差异，在硒的质量浓度为 45 mg/L时达到最
大值。可见，含 15～90 mg/L硒的营养液培养的碎米
荠根系中蛋白质的合成被促进，而含 15～60 mg/L
硒的营养液促进效应最明显。
2.2.1 GSH- Px、CAT、POD 活力的变化 营养液
中不同的硒质量浓度对恩施碎米荠根系的 GSH-Px
和 CAT的活力影响相似（表 1）。基于鲜重的根系酶
活性在硒质量浓度 15 mg/L时与对照有显著差异，
第 19期湖南农业科学32
表 1 不同硒质量浓度处理的碎米荠根的
GSH-Px、CAT、POD的活力
0
15
30
45
60
75
90
硒
（mg/L）
酶活力（U/g FW）
GSH-Px
175.77±14.23 e
360.69±37.12 d
493.22±23.61 cd
568.34±17.12 bc
919.05±155.03 a
679.52±13.47 b
618.97±130.11 bc
CAT
72.71±9.28 f
136.43±18.42 e
230.71±9.21 d
269.49±14.99 bc
359.63±27.31 a
277.78±17.72 b
247.79±8.26 cd
POD
771.67±149.38 e
2 118.41±150.51 d
2 695.04±117.37 c
3 136.99±118.54 b
3 154.39±83.19 b
3 542.97±268.36 a
3 080.05±476.80 b
表 2 不同硒质量浓度处理的根系 SOD活力
硒（mg/L）
0
15
30
45
酶活力（U/g FW）
128.25±5.36 e
183.52±34.62 d
216.04±26.35 cd
232.91±7.36 bc
硒（mg/L）
60
75
90
－
酶活力（U/g FW）
275.57±3.54 b
429.20±45.77 a
266.44±35.06 b
－
而以蛋白质计的酶活力在硒质量浓度为 30～90 mg/L
时与对照相比有明显提高，在 60 mg/L达到最大值，
但 75～90 mg/L处理间无显著差异。可见，硒促进碎
米荠 GSH-Px和 CAT活性的最适浓度在 60 mg/L。
不同硒质量浓度处理对碎米荠根系的 POD活
力的影响见表 1。硒处理根系的酶活力都与对照有
显著性差异，且基于鲜重的酶活力在 15～75 mg/L
的各个处理间也有显著提高，而以蛋白质计的酶活
力在硒质量浓度 15～60 mg/L无显著差异，这应该
与硒浓度在 30～60 mg/L时，根系中蛋白质的质量
分数较高有关，导致每 mg蛋白质所具有的酶活力
无明显变化。当硒浓度>90 mg/L，硒对植物的影响
开始转向不利，POD酶的活性也开始降低。
2.2.2 碎米荠根系中 SOD 的活力 抗氧化酶系统
中的 SOD是唯一催化 O－·转化为 H2O2 的酶，转化
的 H2O2再被 GSH-Px、CAT、POD等抗氧化酶清除。
硒对碎米荠根系中 SOD活力的影响相对于其他抗
氧化酶要小一些（表 2）。在根系中，基于鲜重的酶
活力随硒质量浓度的增加而增强，但是，以蛋白质
计的酶活力却在硒质量浓度为 60 mg/L 以下时有
所减小，在 75 mg/L时，与对照相比有显著增强，随
后又降低。这是由于在 15～60 mg/L时，蛋白质增加
幅度大于该酶活力的增强。
2.3 碎米荠根系的 MDA的变化
MDA 是植物发生脂质过氧化生成的产物之
一。不同的硒质量浓度处理对碎米荠根系的 MDA
生成的影响见图 3。
从图 3中可知，施硒处理都能使碎米荠根系中
MDA的生成被抑制，这表明，硒可以为富硒植物提
供有利的生长环境；在 30～60 mg/L的硒处理间无
显著性差异，当硒质量浓度增加到 75 mg/L时，根
系的 MDA又开始有明显的增加。这说明 30～60 mg/
L的硒处理为最适浓度。
3 讨 论
根据植物的聚硒能力可以把植物分成非聚硒
植物、聚硒植物和超聚硒植物，而硒是聚硒植物必
需的微量元素 [11]。恩施碎米荠的耐硒及富硒能力
强，幼苗期叶片含硒量可以超过 1 000 μg/g。液体
培养过程中也可观察到，硒浓度在 15～75 mg/L时，
对于其生长发育具有促进作用，长势要好于未施硒
的对照。
3.1 恩施碎米荠根系对硒的积累能力
当培养液中硒的质量浓度达到 60 mg/L时，恩
施碎米荠植株可以有效富集外源硒，且叶片的硒
（最高 1 651.22 μg/g[8]）要远远高于根部的硒（最高
726.78 μg/g），而且根系硒含量在 30～90 mg/L处理
间没有显著性差异，说明一定浓度的硒即可促进根
系硒的积累，随着浓度加大，一方面可能是根系对
硒的吸收受到抑制，另一方面也可能是根系的硒转
运加强，不断地向叶片转移，苗期硒主要在叶片积
累。这与李华芬等[12]对小麦的研究结果不太一致，
他们的研究表明，亚硒酸盐可以快速地在根部被同
化成各种有机硒形式，被限制向幼嫩芽尖转移。是
否非聚硒植物与聚硒植物在吸收和转运机制上有
不同，需要做进一步研究。
3.2 硒对恩施碎米荠根系抗氧化的影响
GSH-Px是一种含硒酶，硒位于该酶的活性中
心，硒可以促进该酶的合成而提高酶的活性，所以
硒处理以后，根系的 GSH-Px活力和叶片一样[8]，与
对照相比有显著增加，在 60 mg/L时达到最大值。
根系 CAT的活性在低硒浓度时就与对照有显著差
异，这与叶片的酶活性变化[8]有一定差异。POD是广
18
15
12
9
6
3
0M
DA
的
摩
尔
分
数
（
nm
ol
/m
g）
图 3 硒对恩施碎米荠根系 MDA的影响
0 15 30 45 60 75 90
硒浓度（mg/L）
a
c
e cde
cd
b
de
第 19期 雷红灵等：硒对恩施碎米荠根系抗氧化的影响 33
泛存在于植物细胞里一类活性较强的酶，硒可以促
进根系中 POD的活力，与对照相比，有显著性差
异，但以蛋白质计的酶活力在 15～60 mg/L处理间
无显著性差异，说明 POD活力的增加与蛋白质的
增加相关性不大。可以推测，硒对于该酶活力的影
响不是通过酶的合成，而可能是与酶的激活有关。
SOD是体内清除 O2－·的酶，而硒对植物的抗氧化作
用一方面可以通过提高抗氧化酶活力而促进，另一
方面也通过无机硒和有机硒本身清除超氧自由基
（O2－·），所以硒对 SOD的合成促进作用较小。只有
当硒超过一定浓度，甚至可能有轻微毒害效应时，
才有大量的 O2－·产生，机体通过提高 SOD活性来
减少 O2－·伤害，所以 SOD的活力在 75 mg/L时达
到最大。
生物体内各抗氧化酶之间相互影响。硒对植物
的抗氧化促进作用最直接的是通过 GSH-Px来实
现[13]。叶片中 GSH-Px在低硒浓度时即有显著升高，
所以 APX、CAT、POD、SOD酶的活性增加出现在较
高浓度（＞45 mg/L）[8]；而根系中 GSH-Px 在低硒浓
度时增加缓慢，所以其它几种抗氧化酶的活性都有
显著性增加，来提高机体的抗氧化能力。
植物体内的 MDA可以反映机体的脂质过氧化
程度。硒浓度在 30～60 mg/L，恩施碎米荠 MDA的
生成最少，这与同浓度下各种抗氧化酶活力较强是
一致的。90 mg/L处理组，各种抗氧化酶活力都在下
降，MDA的生成增多，可见，此浓度的硒对碎米荠
的生长已经开始产生逆境作用。Hartikainen H等[4]
对毒麦的研究也表明，低浓度的硒是抗氧化剂，减
少脂质过氧化物的形成，而大于一定浓度时，硒则
成了促氧化剂，使脂质过氧化物增加，所以认为硒
也可以通过促氧化造成对植物的毒害。
有研究显示，植物对硒酸盐和亚硒酸盐的吸收
机理不一样，硒酸盐在植物根部借助于高效的硫转
运蛋白被吸收[14-15]，对于亚硒酸盐的吸收，推测可能
与磷酸转运蛋白有关[16]。因此，探讨硒对植物根系
生理生化特性的影响，可以为研究富硒植物吸收和
转运硒的机制提供理论依据，有助于富硒植物的人
工富硒栽培及利用。
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（责任编辑：高国赋）
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