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本文采用液体培养的方法,研究了硒对黄瓜毛状根系生长的影响及其培养过程中可溶性蛋白、SOD和POD酶活性的变化以及硒在黄瓜毛状根中的吸收和转化及其影响因素。所得结果如下:
与对照(不加硒)相比,在0-20 d的培养过程中,低浓度(≤1.0 mg/L)硒(以亚硒酸钠形式加入)显著促进Ⅰ型和Ⅱ型黄瓜毛状根的生长,其中,以0.1mg/L硒促进Ⅰ型黄瓜毛状根生长的效果最佳;以1.0 mg/L硒促进Ⅱ型黄瓜毛状根生长的效果最佳;而>3.0 mg/L的高浓度硒则严重抑制Ⅰ型和Ⅱ型黄瓜毛状根的生长,且硒浓度越高其抑制作用越明显,不仅其主根和侧根变得越短而少,而且老根端越容易变红变软,在硒浓度达到5.0 mg/L时可使部分Ⅱ型黄瓜毛状根产生了毒害作用。与对照相比,高浓度硒提高Ⅰ型黄瓜毛状根可溶性蛋白含量,而低浓度硒仅在培养后期提高其可溶性蛋白含量,且硒浓度越高,其可溶性蛋白含量越高;而不同浓度硒在培养的初期和末期均提高Ⅱ型黄瓜毛状根中可溶性蛋白含量。与对照相比,不同浓度硒可提高Ⅰ型和Ⅱ型黄瓜毛状根POD和SOD活性,但随着培养时间的延长,黄瓜毛状根的POD和SOD活性则不断下降。
有关毛状根系、硒源、硒浓度、不同硫浓度以及硫饥饿时间等对黄瓜毛状根吸收和转化硒影响的实验结果表明,不论H2SeO3—Se还是Na2SeO3—Se,Ⅰ型黄瓜毛状根对Se的吸收和转化效率均比Ⅱ型黄瓜毛状根高;且Ⅰ型黄瓜毛状根对Na2SeO3—Se的吸收和生物转化效率高于对H2SeO3—Se的吸收和转化效率;在供试的不同硒浓度(5 mg/L Se,7 mg/L Se,10 mg/LSe)中,以7 mg/L Na2SeO3—Se最有利于Ⅰ型黄瓜毛状根对硒的吸收和转化和提高其有机硒含量。与对照(全硫)相比,仅低硫浓度(881.5μM)对Ⅰ型黄瓜毛状根生物转化Na2SeO3—Se有明显的促进作用,而高硫浓度(3526μM)则略微促进Ⅰ型黄瓜毛状根对Na2SeO3—Se的吸收和转化,但却严重抑制Ⅰ型黄瓜毛状根的生长;而881.5μM低硫和3526μM高硫培养仅在培养的初期和末期促进Ⅰ型黄瓜毛状根对H2SeO3—Se的转化,并以881.5μM低硫培养促进H2SeO3—Se的转化效果更明显,而缺硫培养则完全抑制Ⅰ型黄瓜毛状根对Na2SeO3—Se和H2SeO3—Se的转化;但对毛状根进行不同天数硫饥饿处理则可以显著提高Ⅰ型黄瓜毛状根对Na2SeO3—Se的吸收和转化,其中以硫饥饿4d后,再将Ⅰ型黄瓜毛状根放入7 mg/L Na2SeO3—Se的培养基中培养8d时,黄瓜毛状根对Na2SeO3—Se的转化率和吸收率提高得最为显著。
当Ⅰ型黄瓜毛状根采用1升摇瓶扩大培养时发现,毛状根对硒的最大吸收率和转化率分别达到75.59%和85.04%,其有机硒含量最高可达847.65μg/gDW,硒蛋白的分析测定表明,黄瓜毛状根硒蛋白的含量占其有机硒含量的90%以上。
该结果为今后利用可快速自主生长的黄瓜毛状根系来进行微量元素硒的生物转化,为食品行业、农业和医疗制药行业制备高效低毒或无毒的有机硒奠定了实验和技术基础和提供了可能性。