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基于LC－MS技术分析亚硒酸钠毒害对水稻根系特征及酚酸类、黄酮类化合物积累动态的影响

中图分类号：S511.01文献标志码：A文章编号：1002-1302（2025）11-0261-09

硒是人类和动物必需的微量营养元素[1]，世界卫生组织建议人类饮食中硒摄人量为50～55μg/d，长期缺硒会导致人类心脏衰弱、关节软骨组织萎缩坏死、甲状腺功能异常等[2，食用富含硒的食物能够降低这些疾病的发生。水稻是我国重要的经济作物之一，60%人群将稻米作为主食。亚硒酸钠是最常用的硒肥之一，施用硒肥能够增加稻米中的硒含量[3]，但是硒对植物的重要性存在争议，低剂量的硒可以保护植物免受各种非生物胁迫，促进植物的生长发育；然而，高浓度的硒作为促氧化剂，将诱导植物的氧化应激反应或者形成畸形硒蛋白，造成植物硒中毒。Cartes等报道，低浓度的硒降低了铝（Al）胁迫下黑麦草中过氧化氢（H2O2）含量[4]；Cupta等研究发现，适量的硒浓度可以引发生长素的生物合成和运输，刺激烟草主根的伸长和侧根的生长[5]。然而，Kapolna等研究发现，叶面喷施100mg/L亚硒酸钠造成胡萝卜叶片坏死，肉质根枯萎[;高浓度亚硒酸钠能够对甘蔗产生毒害效应，导致根系活力降低、植株矮小、叶片枯黄等现象[7]

植物次生代谢物是一系列有机化合物，不直接参与植物的生长和发育，但在特定条件下发挥特殊功能，其缺乏会导致植物的生存能力受损[8]。酚酸类、黄酮类化合物作为广泛存在于植物中的两大类次生代谢产物，对于植物的生长发育具有重要的作用。暴露于不同的环境（干旱、重金属、低温/高温、强光等）胁迫下，通过激活抗氧化防御系统，抑制产生活性氧（ROS）的酶活性，从而减少ROS的含量，保护植物的正常代谢活动[9-10]。干旱胁迫能够调节酚酸和黄酮的生物合成途径，导致这些化合物的积累增强，而这些物质的增加可以防止植物免受缺水条件的不利影响[]。干旱胁迫增强了苋菜中酚酸含量，抗氧化能力增加[12]。Yang等证明，干旱胁迫诱导黄酮类化合物的积累，从而促进干旱驯化[13]。在重金属胁迫下，酚酸类和黄酮类化合物可以增强金属螯合过程，降低植物细胞中有害的羟基自由基水平[14-15]。Chen等研究发现，酚酸（绿原酸、阿魏酸、咖啡酸）通过清除自由基和参与镉（Cd）、锌（Zn?）的吸收过程，对缓解重金属胁迫具有重要的地位[16]。铝胁迫诱导山茶花中类黄酮代谢物（儿茶素、槲皮素等）显著积累，进而增强其铝解毒能力[17]

尽管硒在调控植物的生长发育方面具有重要作用，但是水稻根系中酚酸类、黄酮类化合物对过量亚硒酸钠的响应机制鲜有报道。本试验以哈育粳十一号为试验材料，采用不同浓度的亚硒酸钠（0，40，80，400mg/L）进行叶片喷施处理;通过对水稻根系参数测定，筛选出对亚硒酸钠胁迫处理反应最显著的样品;同时，将0mg/L处理与其进行广泛靶向代谢组分析，比较2组样品在亚硒酸钠胁迫下酚酸类、黄酮类化合物含量的变化，以期为亚硒酸钠在水稻分子育种中的应用提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试水稻品种为哈育粳十一号，由哈尔滨市农业科学院水稻研究室提供。

于2023年4月在农业农村部甜菜品质检验测试中心采用水培试验。用5%次氯酸钠（NaCIO）溶液给种子表面消毒，10min后用蒸馏水清洗3次，将沥干水分的种子均匀放入发芽盒（长18cm×宽12cm×高6cm）中，每个发芽盒内放置100粒种子，3次重复。发芽盒放置于恒温培养箱（温度：25°C，相对湿度：40%）中进行培育。7d后，将生长大小均匀一致的幼苗移入水培盒（长30cm×宽20cm×高10cm）中，每盆水培盒中移人30株幼苗，每盆重复3次，每周更换1次霍格兰植物培养液（Hoaglands）。水稻幼苗生长条件为光一暗周期16h-8h，温度22‰。待幼苗长至4叶期时，参照饶玲的方法[18]对水稻幼苗叶片喷施不同浓度亚硒酸钠溶液［0（CK）、40、，共喷施3次，水稻苗开始出现表型上的差异时收取样品，每个处理挑选10株大小相同的水稻苗根部，收集的样品立即放于-80°C冰箱保存。每个处理重复3次。

1.2根系参数测定

根长：用直尺测量茎秆基部至整株根尖的距离；

根部鲜、干重：将整株根部表面的水分用滤纸吸干，称量鲜重；然后于105C恒温箱中杀青30min，后将温度降至80°C烘干至恒重，再称量干重；

根系活力：采用氯化三苯基四氮唑（TTC）还原法测定水稻根系活力[19]

1.3代谢物的检测

将水稻根部样品放置于LGJ-12A型冻干机（北京四环起航科技有限公司）中真空冷冻干燥，使用KZ-III-FP型高速低温组织研磨仪（武汉塞维尔生物科技有限公司）将样品研磨成粉末（粒径?