几种芸薹属蔬菜富硒能力及硒关键基因表达差异

【作者】 冯德玉； 谢文文； 徐卫红； 周鑫斌； 柴友荣；

【机构】 西南大学资源环境学院； 西南大学农学与生物科技学院；

【摘要】 硒（selenium）是人体必需的营养元素之一,十字花科作物富硒水平较高。本研究以芸薹属（Brassica）主要蔬菜作物[普通白菜（瓢儿白、青菜）、大白菜、茎瘤芥、紫菜薹、芥菜、甘蓝]为材料,比较其对硒的吸收富集差异,研究外源硒对作物的生长、硒吸收、转化和转运的影响,并利用PCR分析技术检测了硒代谢相关基因的表达水平,以期为富硒蔬菜的科学生产提供理论依据。供试土壤pH 5.92,有机质24.77 g·kg^-1,碱解氮138.6 mg·kg^-1,有效磷64.68 mg·kg^-1,速效钾116.7 mg·kg^-1,阳离子交换量24.9 cmol·kg^-1,全硒0.47 mg·kg^-1,有效硒0.032 mg·kg^-1。土培试验在西南大学资源环境学院玻璃温室内进行。设5个硒水平(0、0.5、1.0、2.5和5 mg·kg^-1),亚硒酸钠以营养液的形式加入土壤。每盆（直径25 cm,高17 cm）装入过5 mm筛风干土5 kg,瓢儿白种植4株,甘蓝2株,青菜、芥菜、紫菜薹、大白菜和茎瘤芥分别种3株,氮肥（硝酸铵）总施用量为180 mg·kg^-1、磷肥（磷酸二氢钾）100 mg·kg^-1、钾肥（硫酸钾）150 mg·kg^-1,每个处理3次重复,随机排列。瓢儿白生长45d收获;青菜、紫菜薹和大白菜生长65d收获;芥菜、甘蓝生长85 d收获;茎瘤芥生长100 d收获。培养期间用纯水保持土壤含水量为田间最大持水量的60%～80%。本试验主要研究APR、APS、SMT、MMT、CysD、SAT等6种硒代谢关键基因。通过对芸薹属（Brassica）作物基因家族成员序列的BLAST和多重比对（Vector NTI Advance 11）设计6种基因的RT-PCR特异引物,设计内参基因25S rRNA引物,南京金斯瑞生物科技有限公司合成。使用TaKaRa公司SYBR Premix Ex TaqTM II（Perfect Real Time）试剂盒,采用qRT-PCR检测其特异性。土壤施硒(<5 mg·kg^-1)促进了芸薹属蔬菜的生长,总生物量（干样质量计）较对照（未施硒处理）增加了8.22%～101.22%,但高浓度硒(≥5 mg·kg^-1)对蔬菜有毒害作用。硒(≥1 mg·kg^-1)增强了芸薹属蔬菜叶片和根系GSH-px活性。供试蔬菜中以甘蓝GSH-px活性最强。外源硒显著增加了芸薹属蔬菜可食部位全硒及有机硒含量,各器官硒含量与外源硒浓度呈显著正相关。相同土壤硒浓度下,以紫菜薹对硒的吸收能力最强,甘蓝最弱。供试蔬菜可食部位,以芥菜硒富集系数最高,其次为瓢儿白,甘蓝最低,但芥菜TF值小于瓢儿白,且瓢儿白有机硒转化率最高。瓢儿白是供试蔬菜中富硒效果最佳的作物。本试验研究的APR、APS、SMT、MMT、CysD、SAT等6种硒代谢关键基因,当土壤硒浓度≤2.5 mg·kg^-1时,供试蔬菜中以甘蓝叶片基因表达总水平最高,大白菜最低;在最高硒浓度下(5 mg·kg^-1),以大白菜叶片基因表达总水平最高（CysD除外）。更多还原