供鋅水平對(duì)水稻精米銅、鐵、錳和氨基酸積累的影響

蔣彬 李志剛

作者簡(jiǎn)介：蔣 彬（1957-），男，學(xué)士，副教授，研究方向?yàn)槲⒘吭鼗瘜W(xué)。

摘要：通過(guò)3個(gè)不同水稻品種、5個(gè)供鋅水平處理的水培試驗(yàn)，研究供鋅水平對(duì)水稻精米銅、鐵、錳和氨基酸積累的影響。結(jié)果表明：不同供鋅水平、供試品種對(duì)微量元素鐵、錳、銅的積累存在顯著差異，鐵的積累量最大，錳次之，銅的量最??；不同的供鋅水平相比較，不供鋅條件下，3個(gè)品種對(duì)銅的積累十分明顯，80 μmol/L的供鋅水平下，3個(gè)供試品種對(duì)鐵、錳、銅的積累量最高，320 μmol/L則下降明顯；除26715品種對(duì)銅的積累量最高外，不同品種，在各個(gè)供鋅水平下，對(duì)鐵、錳的積累為：碧玉早糯﹥26715﹥浙農(nóng)921。氨基酸的含量與鋅水平呈較好的正相關(guān)，不同品種的同一供鋅水平氨基酸含量是：碧玉早糯和26715遠(yuǎn)高于浙農(nóng)921；表明鋅處理顯著提高水稻精米中氨基酸含量。

關(guān)鍵詞：供鋅水平；精米；微量元素；氨基酸；積累

中圖分類(lèi)號(hào)：S511.01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2013）06-0075-04

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)稻米的品質(zhì)要求愈來(lái)愈高。以往稻米品質(zhì)育種主要強(qiáng)調(diào)提高蛋白質(zhì)含量，越來(lái)越多的事實(shí)說(shuō)明稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的改良應(yīng)將提高蛋白質(zhì)含量和微量元素含量結(jié)合起來(lái)[1]。

稻米是人體向自然界攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微量元素的重要途徑之一，提高稻米中的微量元素濃度及其生物有效性，既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠又可持續(xù)解決人體微量元素營(yíng)養(yǎng)缺乏的難題，因此研究稻米中微量元素的變化及其影響因素具有重要意義[2]。

微量元素鐵、銅、錳、鋅與人體健康密切相關(guān)，鐵是人體內(nèi)含量最高的微量元素，參與人體內(nèi)血紅蛋白、肌紅蛋白、細(xì)胞色素、含鐵酶的合成。人體缺鐵會(huì)出現(xiàn)貧血、免疫功能損害、肌體易患感染；銅參與人體內(nèi)造血過(guò)程和鐵的代謝，銅缺乏會(huì)出現(xiàn)貧血、影響智力發(fā)育，肌體免疫功能降低，還可能是引起冠心病的病因；錳參與人體內(nèi)多種酶的合成和激活，有抗衰老功能，缺錳會(huì)導(dǎo)致男性不育，兒童反應(yīng)遲鈍、智力下降[3，4]。

李志剛等[5]的研究結(jié)果表明，在同一供鋅水平下，不同的供試品種精米中鋅的含量存在顯著的差異，但供試品種籽粒鋅含量均隨供鋅水平的提高而提高。鋅在精米中含量的提高，對(duì)微量元素鐵、錳、銅含量的影響如何，是值得關(guān)注的問(wèn)題。

1 材料與方法

11 供試材料

試驗(yàn)在浙江大學(xué)華家池校區(qū)環(huán)境與資源學(xué)院網(wǎng)室進(jìn)行。根據(jù)Yang[6]等的試驗(yàn)結(jié)果，本研究選取碧玉早糯、26715和浙農(nóng)921作為供試品種。

12 試驗(yàn)方法

采取水培法，采用國(guó)際水稻研究所的營(yíng)養(yǎng)液配方，鋅處理水平為：00、05、20、80、320 μmol/L的ZnSO4。

培養(yǎng)方法：精選的種子經(jīng)浸種催芽后播種于尼龍網(wǎng)上，先在無(wú)鋅條件下培養(yǎng)10 d，然后選擇大小一致的幼苗移植到8 L的塑料桶中，每桶16苗，4 d換一次營(yíng)養(yǎng)液，幼苗先在1/2濃度的營(yíng)養(yǎng)液中培養(yǎng)7 d，然后進(jìn)行全營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)和不同鋅處理，試驗(yàn)采取隨機(jī)排列，重復(fù)3次。

13 取樣和測(cè)定

取成熟后的籽粒，經(jīng)烘干、出糙、精白、粉粹、干燥保存，然后稱(chēng)樣、灰化，用1∶ 1的優(yōu)級(jí)純鹽酸溶解、定容。用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定Fe、Cu、Mn含量，稻米中氨基酸含量用近紅外品質(zhì)分析儀測(cè)定（FOSS NIRsystems Model5000）。

2 結(jié)果與分析

21 供鋅水平對(duì)稻米鐵含量的影響

不同的供鋅水平，稻米對(duì)鐵的吸收存在明顯差異。不供鋅條件下，3個(gè)品種的鐵積累高于05和320 μmol/L供鋅水平；而在05～80 μmol/L供鋅水平下，稻米對(duì)鐵的吸收呈明顯上升趨勢(shì)，碧玉早糯由611 mg/kg升到981 mg/kg，增加了606%；26715由519 mg/kg升到968 mg/kg，增加了865%；浙農(nóng)921由435 mg/kg升到813 mg/kg，增加869%。320 μmol/L供鋅水平，鐵含量最低，碧玉早糯為559 mg/kg，26715為458 mg/kg，浙農(nóng)921為369 mg/kg；表明適當(dāng)?shù)墓╀\水平有利于稻米對(duì)鐵的吸收，較高供鋅水平下，精米中鐵的積累反而受抑制。3個(gè)供試品種比較，不供鋅條件下，碧玉早糯的鐵積累能力最強(qiáng)，26715最弱，其余各供鋅水平，鐵的含量總是：碧玉早糯﹥26715﹥浙農(nóng)921，說(shuō)明碧糯早玉對(duì)鐵的吸收有優(yōu)勢(shì)（圖1）。

22 供鋅水平對(duì)稻米錳含量的影響

由圖2可以看出，稻米對(duì)錳的吸收，隨供鋅量的增加而增大，t檢驗(yàn)[7]表明，供鋅水平與3個(gè)品種錳吸收量的相關(guān)性顯著，相關(guān)系數(shù)：碧玉早糯為07885；26715為04663、浙農(nóng)921為07177。鋅水平由0～320 μmol/L，碧玉早糯錳含量增加4119%；26715增加3993%；浙農(nóng)921增加4762%，

其中浙農(nóng)921增加量最高。當(dāng)供鋅水平由80 μmol/L升高到320 μmol/L，26715和浙農(nóng)921的錳吸收略有下降。不同供鋅水平，3個(gè)供試品種的錳含量：碧玉早糯﹥26715﹥浙農(nóng)921。8 μmol/L供鋅水平，3個(gè)品種的錳吸收十分相近，其余各種鋅水平，碧玉早糯對(duì)錳的吸收更為明顯。

23 供鋅水平對(duì)稻米銅含量的影響

3個(gè)供試品種對(duì)銅的積累總體趨勢(shì)是先下降，而后提高再下降（圖3）。不供鋅條件下，3個(gè)供試品種的銅含量都較高，26715和浙農(nóng)921僅低于8 μmol/L供鋅水平，碧玉早糯則高于所有供鋅水平。從05～8 μmol/L，隨供鋅量的增加，3個(gè)品種的銅吸收均上升，其中26715銅積累量最大，為297 mg/kg，明顯高于另外兩個(gè)品種。32 μmol/L供鋅水平銅含量最低，三個(gè)供試品種銅含量在162～166 mg/kg之間，而且相對(duì)均衡。

24 供鋅水平對(duì)氨基酸含量的影響

稻米中富含多種氨基酸，且氨基酸含量比較均衡，特別是人體所需氨基酸比其它谷物高，常以之作為稻米的重要品質(zhì)指標(biāo)之一[8]。

圖4顯示，碧玉早糯的氨基酸含量總趨勢(shì)是隨供鋅量的增加而增大，從0～05 μmol/L和20～

80 μmol/L的兩段供鋅水平，氨基酸含量增加較少，脯氨酸在05 μmol/L供鋅水平，含量低于其它供鋅水平。20和320 μmol/L供鋅水平，氨基酸含量增加比較明顯。

隨供鋅水平的提高，浙農(nóng)921的氨基酸含量變化復(fù)雜（圖5）。在總趨勢(shì)增加的同時(shí)，0～05 μmol/L供鋅水平，亮氨酸、甘氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、組氨酸的含量維持不變，僅纈氨酸、精氨酸、苯丙氨酸含量增加，脯氨酸則呈下降趨勢(shì)。當(dāng)供鋅增加到20 μmol/L水平，除精氨酸含量下降外，多數(shù)氨基酸含量略有升高。80和320 μmol/L供鋅水平，氨基酸含量增加明顯，而且十分相近。

26715中的氨基酸含量隨供鋅水平的增加，基本是平穩(wěn)增加（圖6），甘氨酸在80 μmol/L供鋅水平含量下降，其余氨基酸含量與供鋅水平呈正相關(guān)。但與碧玉早糯和浙農(nóng)921相比，26715的氨基酸總量增加比例更為明顯，供鋅水平從0增加到320 μmol/L，碧玉早糯中氨基酸總量增加173%，浙農(nóng)921增加242%，26715則增加431%。

3 結(jié)論與討論

不同供鋅水平，供試品種對(duì)微量元素鐵、錳、銅的積累存在顯著差異。鐵的積累量最大，錳次之，銅的量最小。其中鐵、銅的積累變化形式更相近，隨供鋅水平的提高，呈先降低后升高再下降的變化趨勢(shì)。錳的積累，與供鋅水平呈正相關(guān)。研究結(jié)果顯示，不同的供鋅水平相比較，不供鋅條件下，3個(gè)品種對(duì)銅的積累十分明顯，80 μmol/L的供鋅水平下，3個(gè)供試品種對(duì)鐵、錳、銅的積累量幾乎是最高的，320 μmol/L則下降明顯。

不同品種在各個(gè)供鋅水平下對(duì)鐵、錳、銅的積累量不均衡，絕大多數(shù)是：碧玉早糯﹥26715﹥浙農(nóng)921。但26715在05、20、80 μmol/L供鋅水平對(duì)銅的積累很突出。在不同的供鋅水平下，3個(gè)品種中鐵的含量變化大，錳、銅的變化相對(duì)較小。

供試品種中，氨基酸的含量與鋅水平呈較好的正相關(guān)，僅極少數(shù)有波動(dòng)。不同品種的同一供鋅水平氨基酸含量差異顯著，碧糯早玉和26715遠(yuǎn)高于浙農(nóng)921；同一品種的不同鋅水平，氨基酸的總量提高幅度不同，26715比其它兩個(gè)品種增幅更大。不同氨基酸的增量也不一致，但都表明鋅處理顯著提高水稻精米中氨基酸含量。

植物體內(nèi)的鐵、錳、銅、鋅主要來(lái)源于土壤，而微量元素在籽粒中的積累主要受植物根細(xì)胞的吸收能力、根向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)能力及從葉組織經(jīng)由韌皮部向發(fā)育的籽粒和種子的裝載能力等因素影響[9、10]，李志剛等[5]的研究表明：水稻本身可能存在一個(gè)調(diào)節(jié)鋅在籽粒里積累的機(jī)制，使其在籽粒里的積累能夠穩(wěn)定在一定的水平。水稻對(duì)鋅的調(diào)節(jié)吸收機(jī)制可能也在鐵、錳、銅的吸收中體現(xiàn)出來(lái)。

本試驗(yàn)結(jié)果精米中的鐵、錳、銅含量均高于王光亞[11]的數(shù)據(jù)，氨基酸含量與趙則勝[12]的值總量十分接近，部分值有偏差，可能與試驗(yàn)條件與精白度有關(guān)。王學(xué)紅等（2011）[13]的研究表明，超高產(chǎn)栽培顯著提高總氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸含量，表明通過(guò)合理的栽培措施，水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)是可以協(xié)調(diào)統(tǒng)一的。段慶波[14]的研究表明，適量氮鋅配合供給能促進(jìn)Fe、Cu、Mn、Zn在稻米中的積累，這可能是氮鋅之間協(xié)同效應(yīng)所產(chǎn)生的作用。隨著磷鋅配合施用量的增加，稻米中鐵、鋅含量呈先上升后降低趨勢(shì)，銅含量隨之增加，而錳含量卻隨之降低，可見(jiàn)適量的磷鋅供給可以促進(jìn)Fe、Cu、Zn在稻米中富集。趙巍等（2011）[15]研究顯示，鎘脅迫條件下，根部鐵含量大幅度提高，而葉鞘和葉片鎘含量顯著下降，推測(cè)鎘脅迫條件下促進(jìn)了根表鐵膜的形成，而鐵膜反過(guò)來(lái)又束縛大量的鎘。而實(shí)際的天然環(huán)境中，稻米中的微量元素和氨基酸的積累，還受到諸多其它因素的影響。參 考 文 獻(xiàn)：

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