全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2002 , 29 (6) : 547～550
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2001 - 10 - 19 ; 修回日期 : 2002 - 06 - 12
基金项目 : 浙江省自然科学基金资助项目3 通讯作者 : zhjzhu @zju. edu. cn。
硒对菠菜抗氧化系统及过氧化氢含量的影响
李登超1 ,2 　朱祝军1 , 3 　徐志豪3
(1 浙江大学园艺系 , 杭州 310029 ;　2 浙江林学院科技处 , 临安 311300 ;　3 浙江省农业科学院园艺研究所 , 杭州 310021)
摘 　要 : 研究了不同浓度硒对菠菜的生长、超氧化物歧化酶 (SOD) 、抗坏血酸过氧化物酶 (APX) 、过
氧化氢酶 (CAT) 、脱氢抗坏血酸还原酶 (DHAR) 、谷胱甘肽过氧化物酶 ( GSH2PX) 等酶活性以及抗坏血酸
(AsA) 、过氧化氢 (H2O2) 含量的影响。结果表明 : 低浓度硒 ( ≤0. 1 mg·L - 1) 促进了菠菜的生长 , 而高浓
度硒 (1. 0 mg·L - 1) 抑制生长 ; 低浓度硒提高了 SOD、CAT及 GSH2PX活性 , 而 APX和 DHAR 活性则随硒浓
度的升高而降低 ; AsA 含量随硒浓度的增加而减少 , H2O2 含量先随硒浓度的增加而下降 , 但在高硒浓度时
又上升。总之 , 适量的硒处理能增强菠菜的抗氧化能力 , 增加产量。
关键词 : 菠菜 ; 硒 ; 抗氧化作用 ; 抗坏血酸 ; 过氧化氢
中图分类号 : S 636. 1 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2002) 0620547204
硒作为人体必需的微量元素具有多种有益的生物学功能〔1〕。自由基理论证实生物代谢产生的活性
氧 (AOS) 在体内积累是导致衰老及多病的重要原因之一〔2〕。目前硒的抗衰老作用已应用于抗衰老食
品中〔3〕。近年来已初步证实含硒的谷胱甘肽过氧化物酶 ( GSH2PX) 存在于高等植物中 , 是抗氧化及
抗衰老的保护性酶之一〔4〕。本试验以菠菜为试材 , 从产量、抗氧化系统及 H2O2 含量等方面探讨了硒
在植物体内的作用及其对抗氧化系统的影响 , 以期为合理开发富硒蔬菜等提供理论依据和科学指导。
1 　材料与方法
试材为杭州市金科种苗公司提供的圆叶菠菜 ( Spinacia oleracea L. ) 。试验于 2000 年 3～5 月在浙
江大学园艺系温室内进行。3 月 7 日将温水浸泡过的种子播于育苗盘内 , 基质为珍珠岩。4 月 2 日菠
菜幼苗第 3 片真叶初展时将其移入 10 L 的塑料箱内 , 缓苗 7 d 后 , 选大小一致的移入 5 L 的塑料桶
内 , 同时做硒处理。硒浓度分别为 0、0. 05 、0. 1 、0. 5 、1. 0 mg·L - 1。每个处理 4 盆 , 每盆 4 株 , 随
机排列。每周更换 1 次营养液 , 基础营养液按 Hoagland 配方 , 以 Na2SeO3 形式供硒。试验期间 , 日最
高光照强度为 850μmol·m - 2·s - 1 , 白天气温 20～26 ℃, 夜间气温 10～15 ℃, 整个试验过程用电动供气
泵全天供气。收获前 1 天 , 自上而下取完全展开的第 2 片功能叶分别测其酶活性及其它生理指标。4
月 29 日一次性采收 , 分别记录其鲜样质量 , 烘箱 50～55 ℃烘干后分别记录其干样质量。
SOD (超氧化物歧化酶) 活性测定参照何宇炯等〔5〕的方法 ; CAT (过氧化氢酶) 活性测定参照
Cakmak 法〔6〕; APX (抗坏血酸过氧化物酶) 及 DHAR (脱氢抗坏血酸还原酶) 参照 Nakano 方法〔7〕;
GSH2PX活性参照 Elleman 及郭静成等 DTNB 显色法〔8 ,9〕测定。AsA 含量参照 Tanaka 等人的方法〔10〕测
定 ; H2O2 含量参照陈拓等〔11〕方法测定。
2 　结果与分析
2. 1 　不同浓度硒对菠菜生长的影响
由表 1 可以看出 , 低浓度硒 ( ≤0. 1 mg·L - 1) 促进了菠菜的生长 , 增加了产量 , 其中以浓度 0. 05
mg·L - 1处理生长最佳 , 鲜样质量与干样质量分别比对照增加了 32. 90 %和 33. 20 %。高浓度硒 (1. 0
mg·L - 1) 则抑制了菠菜的生长 , 鲜样质量与干样质量分别比对照降低了 11. 90 %和 5. 77 % , 说明硒
对菠菜的生长存在剂量效应。
表 1 　不同浓度硒对菠菜生长的影响
Table 1 　The effect of different concentrations of selenium on the growth of spinach
硒浓度
Se concentration
(mg·L - 1)
单盆鲜样质量　Fresh mass
(g) 增加 Increment ( %)
单盆干样质量　Dry mass
(g) 增加 Increment ( %)
0 147. 31 ±4. 78B 　 0 10. 45 ±0. 36C 　0
0. 05 195. 71 ±12. 59A 　32. 90 13. 91 ±0. 18A 33. 20
0. 1 152. 93 ±7. 55B 　 3. 81 11. 80 ±0. 58B 12. 90
0. 5 139. 40 ±2. 08BC - 5. 37 10. 67 ±0. 16C 　2. 10
1. 0 129. 84 ±5. 69C - 11. 90 9. 85 ±0. 43C - 5. 77
　　注 : 经邓肯式新复极差法显著性测定 , 大写字母为差异达到 0. 01 极显著水平。
Note : Different capital letters in each column indicate that the values are significant difference at 0. 01 level by Duncan’s multiple range test .
2. 2 　不同浓度硒对菠菜 SOD、CAT、APX活性的影响
由图 1 可以看出 , 加硒处理均提高了 SOD 活性 , 其中以 0. 1 mg·L - 1处理为最高 , 比对照提高了
29. 9 %。加硒处理均提高了 CAT活性 , 0. 05 、0. 1、0. 5 、1. 0 mg·L - 1硒处理 CAT活性分别比对照提
图 1 　不同浓度硒对菠菜 SOD、CAT、APX、DHAR
及 GSH2PX活性的影响
Fig. 1 　The effect of different concentrations of selenium on the
activities of SOD、CAT、APX、DHAR and GSH2PX in spinach
高了 18. 4 %、10. 5 %、6. 97 %和 25. 9 %。加硒
处理明显降低了 APX的活性 , 且随着硒浓度的升
高 , 活性逐渐降低。
2. 3 　不同浓度硒对 D HAR、GSH2PX活性的影响
如图 1 所示 , 加硒处理明显降低了 DHAR 的
活性 , 0. 05 、0. 1 、0. 5 、1. 0 mg·L - 1硒处理分别
比对 照 降 低 了 25. 3 %、49. 7 %、47. 1 %、
50. 1 %。加硒处理后增强了 GSH2PX 活性 , 其中
以 0. 1 mg·L - 1处理为最高。
2. 4 　不同浓度硒对菠菜 AsA、H2O2 含量的影响
AsA 不仅是叶绿体中APX清除 H2O2 的专一性
电子供体 , 而且是一种重要的抗氧化剂 , 参多种
AOS 的清除〔12〕。由图 2 可以看出 , 与未加硒处
图 2 　不同浓度硒对菠菜抗坏血酸 ( AsA)
及过氧化氢 ( H2O2) 含量的影响
Fig. 2 　The effect of different concentrations of selenium
on the contents of AsA and H2O2 in spinach
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理相比 , 加硒后均降低了 AsA 含量 , 且随着硒浓度的升高 , AsA 含量逐渐降低 , 0. 05 、0. 1 、0. 5、
1. 0 mg·L - 1硒处理分别比对照降低了 3. 33 %、27. 7 %、33. 6 %、32. 1 %。
另外可以看出 , 在适度范围内 , 加硒处理明显降低了 H2O2 的含量 , 各加硒处理分别比对照降低
了 26. 4 %、43. 1 %、43. 7 %和 30. 7 % , 经统计分析 , 均达到极显著水平。
3 　讨论
适量浓度硒 ( ≤0. 1 mg·L - 1) 处理促进了菠菜的生长 , 而高浓度硒 (1. 0 mg·L - 1) 则抑制了植株
的生长 , 可能是由于适量硒进入体内提高了某些抗氧化酶活性 , 增强了植株体内的抗氧化能力 ; 而高
浓度硒处理 , 可能由于硒取代了 SH2 中的硫 , 影响了正常的蛋白质代谢 , 从而抑制了某些酶的生理活
性 , 表现为抑制了生长 , 降低了产量。
含硒的 GSH2PX是动物必需的酶 , 但是否为植物所必需还未定论。GSH2PX 对 GSH 具有高度的特
异性 , 能特异地催化 GSH与过氧化物 (如 H2O2 , ROOH 等) 的氧化还原反应 ( GSH + H2O2 → GSSG +
H2O ; GSH + ROOH →GSSG+ ROH + H2O)〔12〕。本试验研究结果表明 , GSH2PX活性随硒处理浓度的增加
表现为先升后降的趋势。这与小麦、水稻、丝瓜、黄瓜、大白菜等萌发种子和幼苗〔9〕以及油菜幼
苗〔16〕中的试验结果一致。说明 GSH2PX在高等植物中可能也广泛存在 , 且硒对体内该酶的活性存在剂
量效应 , 在一定的硒浓度内 , 硒促进了该酶的活性 , 而超过一定硒浓度 , 植物产生毒害 , 生长受到抑
制 , 该酶活性下降。加硒后 APX、DHAR 的活性均明显地降低。其原因可能是由于加硒激活了 GSH2
PX , 清除了较多的 H2O2 和 GSH , 使APX、DHAR 催化反应的底物减少 , 机体对APX、DHAR 的需求相
对降低 , 从而导致 APX、DHAR 活性下降。DHAR 活性下降 , 导致 AsA 的再生能力下降 , 从而使 AsA
含量明显减少。但 AsA2GSH循环不仅需要 AsA 及 GSH等电子供体 , 还需要还原力 NADPH 和 H+ , 所
以硒对该循环的影响还有待于进一步的研究。
SOD 是清除生物体内 O -·2 的唯一酶类 , GSH2PX 只能通过活性氧之间的动态平衡间接影响 O -·2 的
量 , 因此 GSH2PX活性的升高对 SOD 的影响较大。由于 GSH2PX 和 CAT 有共同的底物 H2O2 , 因此
GSH2PX活性的改变 , 直接影响了 CAT 活性。低硒时 (0. 05 mg·L - 1) , GSH2PX 的提高还不能足以清
除较多的 H2O2 , 使较多的 H2O2 进入过氧化体 , 导致 CAT活性的上升 , 随着 GSH2PX活性的进一步升
高 , 清除 H2O2 能力增强 , 进入过氧化体中的 H2O2 减少 , 导致 CAT活性下降。在高浓度硒 (1. 0 mg·
L - 1) 时 GSH2PX活性下降 , CAT活性又上升。生物体内的过氧化作用 , 主要是由 AOS 自由基及其衍
生物引起的脂质过氧化作用 , 而生物体代谢产生的 AOS 可在体内相互转化 , 而使其抗氧化系统的作
用对象之间存在动态平衡〔13〕。本试验也证明了这一点。
H2O2 是一种重要的活性氧 , 相对较稳定 , 不能直接启动膜脂过氧化 , 但它可以通过 Haber2Weiss
反应 (H2O2 + O -·2 →·OH + O2) 以及 Fenton 反应 ( H2O2 + Fe2 + →·OH + OH - + Fe3 + ) 生成极具破坏性
的 OH·, OH·可启动连续性的脂质过氧化作用 , 还可通过特异性位点攻击使 DNA 断裂〔14 ,15〕。测定体
内的 H2O2 发现 , 在一定的硒浓度范围内 , H2O2 的含量随硒浓度的升高而明显的降低。在高浓度时
H2O2 又有上升 , 可能是由于高浓度硒对植株产生毒害用 , 造成 GSH2PX 活性下降的缘故。由此可见 ,
在适度范围内 , 加硒处理能增强抗氧化酶的活性 , 降低 AOS 对机体的伤害。
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Effects of Selenium on Antioxidative System and H2O2 Content in Spinach
Li Dengchao1 ,2 , Zhu Zhujun1 , and Xu Zhihao3
(1 Department of Horticulture , Zhejiang University , Hangzhou 310029 , China ;　2 Zhejiang Forestry College , Lin’an 311300 , China ;
　3 Institute of Horticulture , Zhejiang Academy of Agricultural Sciences , Hangzhou 310021 , China)
Abstract : The effects of different concentrations of selenium on the growth , the activities of superoxide dismu2
tase (SOD) , catalase (CAT) , ascorbate peroxidase (APX) , dehydroascorbate reductase (DHAR) , glutathione
peroxidase ( GSH2PX) and the content of ascorbate (AsA) , hydrogen peroxide ( H2O2) were studied in the hy2
droponic spinach. The results showed that the growth was enhanced by selenium at the low level ( ≤0. 1 mg·
L - 1) , but inhibited at the high level (1. 0 mg·L - 1) . The activities of SOD , CAT and GSH2PX were increased
and the activities of APX and DHAR were decreased. The contents of AsA and H2O2 decreased with the increasing
selenite concentration , whereas , H2O2 content decreased firstly and then increased. From our results , we conclude
that proper selenite concentration could increase the yield and antioxidative activity of spinach.
Key words : Spinach ; Selenium ; Antioxidative activity ; Ascorbate ; Hydrogen peroxide
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