有机硒对水稻抗氧化酶及营养品质的影响

肖莎莎 文可欣 袁怡 申晓慧 姜成

收稿日期：2023-12-10

基金项目：江西省教育厅科学技术研究项目（项目编号：GJJ211627）；国家级大学生创新创业训练计划项目（项目编号：202310417011）。

作者简介：肖莎莎（2002—），女，湖南怀化人，研究方向为植物对环境中重金属胁迫的响应。#通信作者：姜成（1978—），男，吉林永吉人，副教授，主要从事重金属污染修复及植物富硒降镉研究，E-mail：jiangcheng0508@163.com。

摘 要：选用水稻作为研究对象，研究施入有机硒对水稻抗氧化酶及营养品质的影响，采用愈创木酚法、氮蓝四唑（NBT）光还原法和紫外吸收法测定水稻中过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性。将稻米加工成精米测定稻米中直链淀粉、蛋白质的含量及稻米的胶稠度等营养品质，同时测定了稻米中硒含量。结果表明：水稻POD、SOD、CAT的活性随着有机硒浓度的升高而增高，但过高浓度有机硒对酶活性的促进作用减弱，POD的活性有抑制作用，当硒浓度在1 667 mL/m2时POD和SOD的活性最高，当硒浓度在1 334 mL/667 m2时CAT的活性最高；水稻中直链淀粉含量随着硒浓度的升高而降低，蛋白质含量和胶稠度随着硒浓度的升高而增加，稻米中的硒含量随着施加有机硒浓度的升高呈现先增加后降低的趋势。由此可见，施入适量硒可以有效地提高稻米的营养品质，提高水稻的硒含量。

关键词：有机硒；水稻；抗氧化酶；营养品质

中图分类号：S511 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）03–00-03

随着人民生活水平的逐渐提高以及医疗卫生水平的不断改善，人们对健康变得更加重视，也愈加重视食用品的营养价值，富硒食品逐渐进入了大众的视野，受到了人们的青睐。自然界中存在的非金属元素硒，是一种人与动物正常生命活动所必需的微量营养元素，人体许多生命活动都需要硒元素的参与[1]。同时，硒也是一种人体自身无法合成的微量元素，只能从外界获取，硒元素是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分，可参与活性氧的解毒作用，清除人体内产生的氧自由基[2]。据研究，硒具有强大的生理功能，人体缺硒会导致心脑血管、眼睛、胃肠道、甲状腺、癌症、肝病、大骨节病等一系列疾病[3]，人们把硒称作“抗氧化明星”“心脏守护神”“抗癌之王”“生命之王”等[4]。适量的硒元素可以降低人体患癌症的风险，清除活性氧自由基，提高人体免疫力[5]。但是，过量的硒元素则会对人类造成危害，可能导致硒中毒，引发人体消化系统、呼吸系统、泌尿系统等失调。因此，硒元素的合理摄入、适量摄入就至关重要。目前，人们摄取硒元素的方法中，效果最有效且显著的是食物摄取法，通过植物作为媒介，由食物链将硒传递到人体中，以满足人体对硒元素的需求[6]。

在农业领域，我国国土面积缺硒比例为72%[7]，由于土壤中存在硒缺乏现象，粮食作物中的硒含量通常不足，达不到国家规定的富硒粮食标准。施用硒肥可以促进农作物的光合作用，促进它的生长和发育，减少自由基，增强抗氧化能力、根系的活性，延缓衰老，抵制重金属的吸收和积累，促进农作物对土壤营养成分的有效利用，从而提高农作物的产量，同时还可以提升农作物的抗逆性、抗倒伏能力和抗病虫害能力

等[8-9]。目前，我国第一大粮食作物是水稻。水稻对硒有一定的富集效应，提高水稻硒含量是补充人体硒含量的重要途径[10]。叶面施加有机硒时，植物富硒效果远远高于土壤基施硒肥。此外，施用有机硒可以提高水稻糙米和茎叶中的硒含量和水稻产量。

现有研究表明，在种植水稻的过程中，对缺硒土壤施入外源硒，有利于提高水稻硒含量[11]，但硒的施入量及其对水稻抗性、营养品质及硒含量的影响，有待于进一步探讨和研究。通过施加有机硒从而研究其对水稻中过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性的影响，探索硒对稻米营养品质的影响，从而找到提高水稻抗性、营养品质和硒含量的最佳硒浓度，为富硒水稻的后续研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

于2022年5—10月在宜春学院生命科学与资源环境学院农学试验实践教学基地的大棚中开展研究。因此，供试作物是水稻，试验用土取自农学试验实践教学基地稻田土壤，硒源是腐殖酸水溶性硒。

1.2 处理方法

在大棚中采用盆栽法种植水稻，每桶装取土样

15 kg，加水保持湿润，使土壤保持疏松。氮肥按基肥、返青肥、分蘖肥、穗肥按4∶2.5∶1.5∶2的比例施用，磷肥作基肥一次性施入，钾肥按基肥、分蘖肥、穗肥按4∶2∶4的比例施用。

移栽前，先用水泡土3 d，然后将肥料施入土中混匀。有机硒在水稻破口期进行叶面喷施，处理

浓度为0（CK）、667（S1）、1 000（S2）、1 334（S3）、1 667（S4）、

2 000（S5） mL/667 m2，每个处理设置3个重复。

1.3 测定项目及方法

水稻成熟期后，将每个盆中有水稻植株收割并脱粒，分别取样测水稻中抗氧化酶活性。POD活性测定采用愈创木酚法[12]，SOD活性测定采用氮蓝四唑（NBT）光还原法[13]，CAT活性的测定采用紫外吸收法[14]。

采用直接滴定法测定直链淀粉含量，采用双缩

脲[15]法测定蛋白质含量，参照GB/T 22294—2008标准

中的方法[16]测定胶稠度。水稻样品粉碎后过100目筛，

采用GB 5009.93—2017标准中的氢化物原子荧光光谱法[17]测定硒含量。

1.4 数据统计与分析

试验结果均为3次重复的平均值，试验数据采用SPPS 22.0软件进行方差分析，利用WPS office、Origin 2019进行数据处理并制图。

2 结果与分析

2.1 有机硒处理对水稻抗氧化酶活性的影响

植物体内的抗氧化酶是过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等的统称，抗氧化酶可将植物体内过多的自由基（游离基）和活性氧转化成毒害较低或无害的物质。其中，POD可催化过氧化氢类反应，对植物的呼吸代谢和抗性生理具有重要作用，超氧化物歧化酶可以通过催化超氧阴离子形成H2O2和O2。POD是过氧化物酶体的标志酶，主要通过催化H2O2分解成水和分子氧的过程，达到清除活性氧而减轻其对组织的氧化伤害的目的。

从图1可以看出，在叶面喷施有机硒情况下，水稻3种抗氧化酶活性均呈现先上升后下降的趋势。各处理组与对照组CK比较可知：除S1处理下的CAT活性与对照无显著差异外，其他各处理抗氧化酶活性均高于对照组，说明施用有机硒可以增大水稻中POD、SOD和CAT活性。

当硒浓度为1 667 mL/667 m2时，POD和SOD的活性达到最大，当硒浓度为1 334 mL/667 m2时，CAT活性的活性达到最大。可见，施用有机硒对水稻的抗氧化酶活性有促进作用，这与蒋家月等[18]的研究叶面施硒方式可提高茶树中SOD、POD、CAT活性的结果相一致，但当超过一定浓度时，其促进作用减弱，这可能是一种高浓度硒产生抑制作用的表现[19]。

2.2 有机硒处理对水稻营养品质的影响

图2为有机硒处理对水稻稻米中的直链淀粉、粗蛋白含量及胶稠度的变化的影响。直链淀粉含量较低的稻米蒸煮的米饭，食味品质较好；直链淀粉含量较高的稻米蒸煮的米饭，食味值较低，直链淀粉含量越高，口感越差，米饭的食味品质越差[20]。稻米蛋白质含量与稻米的食味品质呈负相关%[21-22]，稻米蛋白质含量越高，米饭硬度越大，食味值越低[23]。

由图2可知，在有机硒处理下，直链淀粉含量随着硒浓度的增加而呈下降趋势，与对照组相比，除S1处理外，其余各试验组处理组直链淀粉含量均显著低于对照组。稻米中蛋白质的含量是影响稻米品质的重要成分之一。植物吸收硒肥中的硒，可通过将其转化成硒半胱氨酸的方式合成蛋白质，促进蛋白质含量的增加[24]。

如图2所示，有机硒的施入有利于稻米中粗蛋白含量的提升，在S1处理下，粗蛋白含量与对照相比，无显著差异，之后随着施加硒浓度的增加呈现上升趋势，S2～S5处理的粗蛋白含量均显著高于对照。大米淀粉经稀碱热糊化成为米胶，冷却后在水平放置的试管中会延展一定的距离，所测量出的延展后的米胶长度就是该稻米的胶稠度。一般认为胶稠度大的米饭，外观湿润且具有光泽，柔软性较好，即使冷却后仍可保持柔软特性，具有较好的食味品质[25]。从图2可以看出，在硒处理下，随着浓度的增加，胶稠度数值增大，在S1处理时，胶稠度与对照无显著差异，随着硒处理浓度的升高，胶稠度显著高于对照。表明有机硒的施入提高了稻米的食味品质。

2.3 有机硒处理对稻米硒含量的影响

研究指出，外源施硒对水稻穗粒数、千粒重、产量的影响作用不大，但对植物体内硒的富集有一定影

响[23]。在硒积累方面，叶片对外源硒有较强吸收富集能力，叶片对硒的吸收量与施硒量呈正相关[24]。有研究表明，花生在始花期和盛花期，通过叶面喷施富硒微肥，均能显著提高花生仁的硒含量[25]；茶叶收获前采用施硒处理，可明显提高茶叶硒含量，且茶叶硒含量与喷施硒肥的浓度呈正相关，说明喷施含硒有机肥可以有效提高茶叶硒含量[26]。本试验有机硒对稻米硒含量的影响如图3所示，随着施加有机硒浓度的增加，稻米中硒含量呈现先升高后降低的趋势，在S3处理时，稻米硒含量最高，随着有机硒施入浓度的增加，稻米硒含量有所减少，但仍显著高于对照。施加有机硒有利于提高稻米中的硒含量，但施肥量要适当。

3 结论

在水稻叶面施加有机硒，水稻中的POD、SOD、CAT等抗氧化酶活性均有增高，且呈现先上升后下降的趋势，但不同硒浓度对抗氧化酶的提高效果存在差异，施加低浓度有机硒可以提高抗氧化酶活性；随着硒浓度增加，水稻稻米的直链淀粉含量下降、粗蛋白质含量和胶稠度增加，说明有机硒能提高稻米的营养品质；稻米中硒含量随着硒浓度的增加而呈现先增加后下降的趋势，说明适量的有机硒的施入，有利于水稻稻米硒含量的增加。

参考文献

[1] 王珠琳，袁莉，李建科，等.富硒植物蛋白的研究进展[J].中国粮油学报，2022，37（2）：196-202

[2] 沈乐丞，温志刚，曾秀英，等.施硒对稻米硒含量及营养品质影响的研究进展[J].江西农业学报，2023，35（6）：124-132.

[3] 马艳弘，刘安军，朱振元，等.硒精氨酸对衰老小鼠的抗氧化及免疫调节作用[J].江苏农业学报，2011，27（4）：883-887.

[4] 田敏，赵祥，韦叶娜，等.不同类型水稻品种稻米淀粉RVA谱对外源硒肥的响应[J].广东农业科学，2018，45（7）：1-7.

[5] 王雪梅，曹进，王钢力.食品中硒的有机形态分析研究进展[J].食品安全质量检测学报，2019，10（23）：7875-7881.

[6] 姜守全，谭旭生，管恩相，等.施硒对水稻产量及稻米中硒含量的影响[J].种子科技，2012，30（4）：27-28.

[7] 王茂辉，李珂清，萧洪东，等.喷施不同硒肥对水稻生长及硒富集的影响[J].南方农业，2022，16（13）：82-85.

[8] 管恩相，谭旭生，刘洪，等.叶面施硒对稻米中镉等重金属含量影响的研究初报[J].种子科技，2013，31（5）：60-61，63.

[9] 黄太庆，江泽普，黄雁飞，等.不同配方含硒叶面肥对水稻富硒降镉的影响[J].南方农业学报，2017，48（7）：1185-1189.

[10] 周鑫斌，施卫明，杨林章.叶面喷硒对水稻籽粒硒富集及分布的影响[J].土壤学报，2007，44（1）：73-78.

[11] 胡莹，黄益宗，黄艳超，等.硒对水稻吸收积累和转运锰、铁、磷和硒的影响[J].环境科学，2013，34（10）：4119-4125.

[12] 张虎国，赵文，万胜，等.叶面喷施硒肥对灰枣果实硒含量的影响[J].中国土壤与肥料，2023（10）：227-233.

[13] 宋延斌，王喜宽，夏炎，等.河南洛阳市土壤和农作物中硒分布及富集特征[J].岩矿测试，2022，41（4）：652-662.

[14] 阚学飞，胡萍，陈彬.外源硒肥对农作物生长、品质及营养元素含量的影响[J].肥料与健康，2021，48（6）：49-53.

[15] 钱锋，张晓非，郝艳茹.双缩脲法快速测定蛋白质含量[J].数理医药学杂志，2007（3）：406-407.

[16] 崔纪菡，刘猛，赵宇，等.硒的不同价态和浓度对谷子硒含量和生理指标的影响[J].山西农业科学，2019，47（7）： 1143-1148.

[17] 蒋忠愉，刘爱荣，黄守程，等.外源性施硒对太阳花生理特性的影响[J].阜阳师范大学学报（自然科学版），2020，37 （4）：51-55，65.

[18] 蒋家月，许奥迪，曾小艳，等.外源硒对茶树叶片硒含量、抗氧化酶及光合色素的影响[J].茶业通报，2023，45（1）：27-31.

[19] 秦冰，谷勋刚，王雅楠，等.外源硒肥对茶树叶中硒代氨基酸形态及含量影响的研究[J].土壤通报，2013，44（4）：956 -963.

[20] 卢毅，路兴花，张青峰，等.稻米直链淀粉与米饭物性及食味品质的关联特征研究[J].食品科技，2018，43（10）：219-223.

[21] 匡恩俊，迟凤琴，张久明，等.施硒浓度及硒锌配施对水稻硒含量及品质的影响[J].长江大学学报（自然科学版）， 2022，19（5）：98-105.

[22] 申涛.南方稻区稻米直链淀粉含量和胶稠度的近红外分析[D].长沙：湖南农业大学，2020.

[23] 马洁，王翰霖，侯晓宁，等.外源硒对水稻抗氧化酶活性、产量及其体内硒含量影响的研究[J].中国农学通报， 2021，37（6）：9-15.

[24] 王其兵，李凌浩，邢雪荣.植物叶片对硒的吸收与转运[J].植物学通报，1995（S2）：149-155.

[25] 李辉，唐建洲，游勇，等.富硒微肥对花生产量及花生仁硒含量的影响[J].吉首大学学报（自然科学版），2015，36 （2）：82-85.

[26] 冯时钦，韦鸿雁，刘南，等.叶面喷施硒肥对茶叶产量及硒·镉含量的影响[J].安徽农业科学，2022，50（24）：157-159.