恩施碎米荠的生物学特性及叶片含硒化合物研究

论文摘要

硒是较为稀缺的生命微量元素，在营养支持中的作用已引起欧美发达国家的高度重视，同时在农业生产中也倍受关注。但它使用的安全剂量范围很窄，极大地限制了它的推广使用。不同硒化合物中以植物转化的有机硒的生物利用度和生物学活性最高。筛选高含硒的植物资源，分析其含硒化合物的组成及相关性质，既有利于发挥硒的生物学功能，造福于人类健康，又可促进对植物硒的代谢生理研究，服务于农业生产，是当前硒研究的热点之一。 本文发现并鉴定了一可食高含硒植物新种质：恩施碎米荠(Cardamine enshiensis Y.Y.Wu & T.Y.Xiang)。野生条件下，整株植物的硒蓄积量高达200mg／kgDW左右。采用组织化学的相关技术研究，表明根毛是硒吸收的主要部位，硒进入根毛后立即被还原，这一还原作用在植物体的各个器官都可发生。根毛区的内皮层细胞是控制硒吸收的主要部位，可控制硒的吸收总量。进入内皮层的硒经维管组织运送至各器官和组织，维管组织在植物体内起着“硒库”的作用，维管束鞘可能承担着向各组织分配硒的任务。吐水作用是植物排除体内过量硒的途径之一。 采用实验室漂浮培养技术，研究了硒对该植物生长发育及相关生理生化指标的影响，探讨了该植物对硒的富集规律，发现恩施碎米荠对硒的耐受能力随成熟度的增加而提高，对于成熟植株，补硒浓度在30mgSe／L(亚硒酸钠溶液)以下，其干物质积累量、叶绿素(a、b)含量及光合强度与硒浓度呈正相关(r=0.7765、0.9142、0.9087、0.9032)，硒浓度在30mg／L以上，各项指标逆转。但硒对根部的作用特点与此不一致，试验条件下其最适浓度为10mg／L。 分析硒在植物不同组织器官分布的差异性，发现野生状态下，对于成熟植株，在恩施碎米荠体内各器官中的硒浓度为种子＞茎＞根＞叶，但初生根＞次生根，中部叶＞上部叶＞下部叶，茎中皮层＞髓部，繁殖器官中雌蕊＞花被、雄蕊和花粉。在整个生育期内，全植株的硒含量基本稳定在200mg／kgDW左右，幼苗期的硒含量接近1000mg／kgDW，主要是由于幼苗期根的硒含量远高于整株硒含量。对于实验室漂浮培养植株，在没有外加硒的情况下仍然能富集环境中的硒，使植株达到较高的含硒水平(根、叶的含硒量分别为38.47±4.53、28.06±3.15mg／kgDW)。当外加硒浓度在40mg／L以下时，植株根、叶的硒含量与外加硒浓度显著正相关(r=0.9871、0.9371)，试验条件下获得的最大根、叶硒含量分别为847.88±39.59mg／kgDW和1075.72±37.82mg／kgDW。随着补硒浓度的进一步升高，各器官的硒含量反而下降。在高的背景硒浓度下，所有试验植物的根硒含量均低于叶硒含量。

论文目录

• 独创性声明
• 关于论文使用授权的说明
• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1 硒的相关生物学研究
• 1.1 硒在生物学领域的基础理论研究
• 1.1.1 含硒生物大分子研究
• 1.1.2 硒的分子生物学
• 1.1.3 硒的代谢及生理
• 1.1.4 硒的生化特性
• 1.1.5 硒的毒理和药理作用
• 1.2 硒在生物学领域的应用研究
• 1.2.1 硒的生物学功能
• 1.2.2 硒在生物学领域的开发与应用
• 2 论文的选题依据
• 3 论文的研究思路
• 第二章 碎米荠属的富硒新种质—恩施碎米荠的生物学特性
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 方法与设备
• 2 结果
• 2.1 恩施碎米荠的种属特点描述
• 2.2 恩施碎米荠对硒的富集作用
• 3 讨论
• 3.1 恩施碎米荠的发现有利于植物硒资源的开发及硒的生理生化研究
• 3.2 恩施碎米荠在高硒毒害的植物复育上具有潜在的开发价值
• 第三章 恩施碎米荠的解剖学特点及对硒的吸收与调控
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 方法与设备
• 2 结果
• 2.1 恩施碎米荠的解剖学特点
• 2.1.1 恩施碎米荠根的结构
• 2.1.2 恩施碎米荠茎的结构
• 2.1.3 恩施碎米荠叶及叶柄的结构
• 2.1.4 恩施碎米荠子房的结构
• 2.2 恩施碎米荠对硒的吸收与调控
• 2.2.1 根对硒的吸收、转化及调控部位
• 2.2.2 维管束与硒的运输及分配
• 2.2.3 植株体内过量硒的排除
• 3 讨论
• 3.1 植株的蒸腾作用对硒的吸收的影响
• 3.2 硒在恩施碎米荠体内运输的可能形态
• 第四章 不同浓度硒处理对恩施碎米荠生长发育的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 方法与设备
• 2 结果
• 2.1 加硒对恩施碎米荠种子发芽的影响
• 2.2 不同浓度硒处理对恩施碎米荠一般农艺性状的影响
• 2.3 不同浓度硒处理对恩施碎米荠生长发育的影响
• 2.4 不同浓度硒处理对恩施碎米荠叶绿素含量及光合强度的影响
• 2.5 不同浓度硒处理对恩施碎米荠根系活力的影响
• 2.6 不同浓度硒处理对恩施碎米荠根系的抗逆境能力的影响
• 3 讨论
• 3.1 硒对恩施碎米荠生长的整体影响规律
• 3.2 硒对叶绿素的合成和根系活力的影响是影响植株生长的关键性因素
• 3.3 叶绿体在植物高氧化态硒被还原过程中的可能作用
• 第五章 恩施碎米荠体内硒的形态、分布及积累动态
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 方法与设备
• 1.3 数据处理
• 2 结果
• 2.1 恩施碎米荠各器官中硒的分布
• 2.2 恩施碎米荠中硒的主要存在形式
• 2.3 恩施碎米荠生长发育过程中硒的积累动态
• 2.4 不同补硒浓度对硒积累的影响
• 3 讨论
• 3.1 恩施碎米荠体内硒的分布特点及主要存在形式
• 3.2 恩施碎米荠对硒的富集规律
• 第六章 恩施碎米荠叶片中含硒蛋白的初步探讨
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 试验方法设计
• 1.2.1 一般性策略
• 1.2.2 恩施碎米荠叶蛋白的系统分析及目标硒蛋白组分的确定
• 1.2.3 目标硒蛋白组分提取条件的确定
• 1.2.4 目标硒蛋白组分的分离、纯化
• 1.2.5 目标硒蛋白的鉴定
• 2 结果
• 2.1 恩施碎米荠叶蛋白的系统分析
• 2.2 目标硒蛋白组分提取条件的确定
• 2.3 含硒叶硒蛋白的粗分离
• 2.4 含硒叶硒蛋白的柱层析分离
• 2.5 目标蛋白的分子量及氨基酸组成
• 3 讨论
• 3.1 恩施碎米荠叶蛋白中硒的主要存在形式
• 3.2 从恩施碎米荠功能蛋白中硒的存在形式推测其对高硒毒害的防止机制
• 第七章 恩施碎米荠叶片中含硒多糖的初步探讨
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 试验方法设计
• 1.2.1 检测手段
• 1.2.2 叶片中粗纤维含量及含硒量的测定
• 1.2.3 果胶含量及含硒量的测定
• 1.2.4 多糖组分提取条件的确定
• 1.2.5 叶组织中含硒多糖的分离、纯化
• 1.2.6 目标含硒多糖的结构及性质
• 2 结果
• 2.1 恩施碎米荠叶片中多糖的组成及硒含量
• 2.2 恩施碎米荠叶片中可溶性多糖提取条件的确定
• 2.3 恩施碎米荠叶片中可溶性多糖的纯化
• 2.4 恩施碎米荠纯化多糖的鉴定及理化性质
• 3 讨论
• 3.1 硒在纯化多糖中存在的可能形式
• 3.2 多糖的纯度及结构预测
• 第八章 恩施碎米荠叶片中一种含硒多酚的分离、纯化及鉴定
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 试验方法设计
• 1.2.1 检测手段
• 1.2.2 多酚组分的提取
• 1.2.3 叶组织中含硒多酚的分离、纯化
• 1.2.4 目标含硒多酚的结构及性质
• 2 结果
• 2.1 恩施碎米荠叶片中含硒多酚的Sephadex G-50纯化
• 2.2 恩施碎米荠叶片多酚中多糖的沉淀
• 2.3 恩施碎米荠叶片中含硒多酚的聚酰胺柱层析
• 2.4 恩施碎米荠叶片含硒多酚的鉴定及理化性质
• 3 讨论
• 3.1 含硒多酚中硒的可能存在形式
• 3.2 多酚的纯度及结构预测
• 第九章 恩施碎米荠叶片中一未知高含硒组分的分离、纯化及鉴定
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 试验方法设计
• 1.2.1 检测手段
• 1.2.2 提取条件
• 1.2.3 叶组织中未知高含硒组分的分离、纯化
• 1.2.4 目标含硒组分的结构及性质
• 2 结果
• 2.1 恩施碎米荠叶片中未知高含硒组分的Sephadex G-50纯化
• 2.2 恩施碎米荠叶片提取液中多糖及多酚的回收
• 2.3 恩施碎米荠叶片中高含硒组分的大孔树脂层析
• 2.4 恩施碎米荠叶片高含硒化合物的鉴定及理化性质
• 3 讨论
• 3.1 含硒醛中硒的可能存在形式
• 3.2 含硒醛的纯度及结构预测
• 研究结论
• 参考文献
• 结语
• 作者简介