芸薹属蔬菜的有机硒富集及其对生理活性成分的影响

我国东北地区向西南方向具有一条以土壤-植物-生物低硒为特征的中国低硒带，我国三分之二的人口存在不同程度的硒摄入量不足。缺硒可能导致克山病、心脏病、甲状腺机能减退，以及免疫能力减弱等症状。流行病学研究表明，成年人如果每天补充200μg硒可以使癌症的发病率和死亡率降低50％左右。但是不同来源和化学形态的硒组分的生物利用率、生理活性和安全性存在较大差异。前期研究发现，芸薹属蔬菜具有较强的吸收和转化环境中硒酸和亚硒酸盐等无机硒源的能力，蔬菜内硒主要甲基硒代半胱氨酸形式存在，抗癌活性高，且不易在人体内造成蓄积。本申请重点研究：①甘蓝、白菜和花椰菜等芸薹属蔬菜中有机硒的吸收途径、积累模式和分布机理；②硒对芸薹属蔬菜中镉、镍、砷等有毒元素的拮抗和代谢影响；③硒对芸薹属蔬菜的硫代谢和氮代谢水平的影响，以及异硫氰酸盐类和类胡萝卜素等次级代谢产物合成的影响，为深入研究植物有机硒源的营养和安全机理提供理论基础。

硒是植物的必需微量元素，含硒蛋白如谷胱甘肽酶对于调节植物生长的适应环境起到关键作用。低剂量的硒经常可以保护植物抵抗不同的环境胁迫。但硒的浓度过高也会对植物造成一定的毒性，过量的硒能够通过诱导活性氧的产生促发植物的氧化胁迫和脂质过氧化，可能会对植物产生毒害。. （1）采用荧光探针(WSP-1)技术研究内源H2S如何调控硒导致的植物毒性。Se(IV)导致根系生长受阻与抑制根尖内源H2S的产生有显著的相关性。Se(IV)胁迫抑制了Brassica rapa根部中多数LCD和DCD基因的表达。加入H2S供体NaHS可以增加内源H2S的量，从而显著缓解Se(IV)导致的活性氧ROS的过量累积、氧化损伤以及根尖细胞的死亡，进一步恢复Se(IV)胁迫处理后根系的生长。内源H2S的增加导致硒处理植株根部谷胱甘肽(GSH)提高。. （2）硒触发活性氧(ROS)产生的机制研究。本研究中组织荧光染色用于监控在Se(IV)胁迫下Brassica rapa 根部ROS和一氧化氮(NO)的动态变化。Se(IV)诱导下NO的积累速度快于ROS，NO和ROS的积累与Se(IV)导致的根部生长抑制呈正相关关系。对于NO的积累，限速酶是NR和NOS，而ROS 积累的限速酶是NADPH氧化酶。通过NR抑制剂、NOS抑制剂、以及NO清除剂除去NO，能够降低Se(IV)胁迫导致编码NADPH氧化酶的Br_Rbohs的表达以及后续的根部ROS的积累，进一步改善Se(IV)胁迫导致的氧化损伤以及生长受阻。. （3）不同浓度的硒酸钠和亚硒酸钠培养液处理后，芸薹属蔬菜种子的发芽率、生长势以及硒在不同幼苗组织分布的规律研究。. （4）不同浓度硒处理对芸薹属蔬菜净光合速率(Pn)和蒸腾速率(E)，气孔导度(Gs)，胞间CO2浓度(Ci)。叶绿素的含量硒对植株氮代谢水平、氧化酶系以及异硫氰酸盐含量的影响研究。. 这些结果为研究硒对植物影响的生物学代谢途径提供理论基础，对评价硒处理植物的营养和安全机理具有重要价值。已发表SCI 收录文章 3 篇（Plos one 2篇），中文核心期刊 2 篇，授权国家实用新型专利1项；评审和拟投稿 SCI 文章 2 篇。在读硕士2名（获得国家奖学金1名），毕业本科生6名。在国内学术会议上作报告3次。