供锌水平对水稻精米铜、铁、锰和氨基酸积累的影响

蒋彬 李志刚

作者简介：蒋 彬（1957-），男，学士，副教授，研究方向为微量元素化学。

摘要：通过3个不同水稻品种、5个供锌水平处理的水培试验，研究供锌水平对水稻精米铜、铁、锰和氨基酸积累的影响。结果表明：不同供锌水平、供试品种对微量元素铁、锰、铜的积累存在显著差异，铁的积累量最大，锰次之，铜的量最小；不同的供锌水平相比较，不供锌条件下，3个品种对铜的积累十分明显，80 μmol/L的供锌水平下，3个供试品种对铁、锰、铜的积累量最高，320 μmol/L则下降明显；除26715品种对铜的积累量最高外，不同品种，在各个供锌水平下，对铁、锰的积累为：碧玉早糯﹥26715﹥浙农921。氨基酸的含量与锌水平呈较好的正相关，不同品种的同一供锌水平氨基酸含量是：碧玉早糯和26715远高于浙农921；表明锌处理显著提高水稻精米中氨基酸含量。

关键词：供锌水平；精米；微量元素；氨基酸；积累

中图分类号：S511.01 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2013）06-0075-04

随着市场经济的发展和生活水平的提高，人们对稻米的品质要求愈来愈高。以往稻米品质育种主要强调提高蛋白质含量，越来越多的事实说明稻米营养品质的改良应将提高蛋白质含量和微量元素含量结合起来[1]。

稻米是人体向自然界摄取营养物质和微量元素的重要途径之一，提高稻米中的微量元素浓度及其生物有效性，既经济实惠又可持续解决人体微量元素营养缺乏的难题，因此研究稻米中微量元素的变化及其影响因素具有重要意义[2]。

微量元素铁、铜、锰、锌与人体健康密切相关，铁是人体内含量最高的微量元素，参与人体内血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、含铁酶的合成。人体缺铁会出现贫血、免疫功能损害、肌体易患感染；铜参与人体内造血过程和铁的代谢，铜缺乏会出现贫血、影响智力发育，肌体免疫功能降低，还可能是引起冠心病的病因；锰参与人体内多种酶的合成和激活，有抗衰老功能，缺锰会导致男性不育，儿童反应迟钝、智力下降[3，4]。

李志刚等[5]的研究结果表明，在同一供锌水平下，不同的供试品种精米中锌的含量存在显著的差异，但供试品种籽粒锌含量均随供锌水平的提高而提高。锌在精米中含量的提高，对微量元素铁、锰、铜含量的影响如何，是值得关注的问题。

1 材料与方法

11 供试材料

试验在浙江大学华家池校区环境与资源学院网室进行。根据Yang[6]等的试验结果，本研究选取碧玉早糯、26715和浙农921作为供试品种。

12 试验方法

采取水培法，采用国际水稻研究所的营养液配方，锌处理水平为：00、05、20、80、320 μmol/L的ZnSO4。

培养方法：精选的种子经浸种催芽后播种于尼龙网上，先在无锌条件下培养10 d，然后选择大小一致的幼苗移植到8 L的塑料桶中，每桶16苗，4 d换一次营养液，幼苗先在1/2浓度的营养液中培养7 d，然后进行全营养液培养和不同锌处理，试验采取随机排列，重复3次。

13 取样和测定

取成熟后的籽粒，经烘干、出糙、精白、粉粹、干燥保存，然后称样、灰化，用1∶ 1的优级纯盐酸溶解、定容。用原子吸收分光光度计测定Fe、Cu、Mn含量，稻米中氨基酸含量用近红外品质分析仪测定（FOSS NIRsystems Model5000）。

2 结果与分析

21 供锌水平对稻米铁含量的影响

不同的供锌水平，稻米对铁的吸收存在明显差异。不供锌条件下，3个品种的铁积累高于05和320 μmol/L供锌水平；而在05～80 μmol/L供锌水平下，稻米对铁的吸收呈明显上升趋势，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%；浙农921由435 mg/kg升到813 mg/kg，增加869%。320 μmol/L供锌水平，铁含量最低，碧玉早糯为559 mg/kg，26715为458 mg/kg，浙农921为369 mg/kg；表明适当的供锌水平有利于稻米对铁的吸收，较高供锌水平下，精米中铁的积累反而受抑制。3个供试品种比较，不供锌条件下，碧玉早糯的铁积累能力最强，26715最弱，其余各供锌水平，铁的含量总是：碧玉早糯﹥26715﹥浙农921，说明碧糯早玉对铁的吸收有优势（图1）。

22 供锌水平对稻米锰含量的影响

由图2可以看出，稻米对锰的吸收，随供锌量的增加而增大，t检验[7]表明，供锌水平与3个品种锰吸收量的相关性显著，相关系数：碧玉早糯为07885；26715为04663、浙农921为07177。锌水平由0～320 μmol/L，碧玉早糯锰含量增加4119%；26715增加3993%；浙农921增加4762%，

其中浙农921增加量最高。当供锌水平由80 μmol/L升高到320 μmol/L，26715和浙农921的锰吸收略有下降。不同供锌水平，3个供试品种的锰含量：碧玉早糯﹥26715﹥浙农921。8 μmol/L供锌水平，3个品种的锰吸收十分相近，其余各种锌水平，碧玉早糯对锰的吸收更为明显。

23 供锌水平对稻米铜含量的影响

3个供试品种对铜的积累总体趋势是先下降，而后提高再下降（图3）。不供锌条件下，3个供试品种的铜含量都较高，26715和浙农921仅低于8 μmol/L供锌水平，碧玉早糯则高于所有供锌水平。从05～8 μmol/L，随供锌量的增加，3个品种的铜吸收均上升，其中26715铜积累量最大，为297 mg/kg，明显高于另外两个品种。32 μmol/L供锌水平铜含量最低，三个供试品种铜含量在162～166 mg/kg之间，而且相对均衡。

24 供锌水平对氨基酸含量的影响

稻米中富含多种氨基酸，且氨基酸含量比较均衡，特别是人体所需氨基酸比其它谷物高，常以之作为稻米的重要品质指标之一[8]。

图4显示，碧玉早糯的氨基酸含量总趋势是随供锌量的增加而增大，从0～05 μmol/L和20～

80 μmol/L的两段供锌水平，氨基酸含量增加较少，脯氨酸在05 μmol/L供锌水平，含量低于其它供锌水平。20和320 μmol/L供锌水平，氨基酸含量增加比较明显。

随供锌水平的提高，浙农921的氨基酸含量变化复杂（图5）。在总趋势增加的同时，0～05 μmol/L供锌水平，亮氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、组氨酸的含量维持不变，仅缬氨酸、精氨酸、苯丙氨酸含量增加，脯氨酸则呈下降趋势。当供锌增加到20 μmol/L水平，除精氨酸含量下降外，多数氨基酸含量略有升高。80和320 μmol/L供锌水平，氨基酸含量增加明显，而且十分相近。

26715中的氨基酸含量随供锌水平的增加，基本是平稳增加（图6），甘氨酸在80 μmol/L供锌水平含量下降，其余氨基酸含量与供锌水平呈正相关。但与碧玉早糯和浙农921相比，26715的氨基酸总量增加比例更为明显，供锌水平从0增加到320 μmol/L，碧玉早糯中氨基酸总量增加173%，浙农921增加242%，26715则增加431%。

3 结论与讨论

不同供锌水平，供试品种对微量元素铁、锰、铜的积累存在显著差异。铁的积累量最大，锰次之，铜的量最小。其中铁、铜的积累变化形式更相近，随供锌水平的提高，呈先降低后升高再下降的变化趋势。锰的积累，与供锌水平呈正相关。研究结果显示，不同的供锌水平相比较，不供锌条件下，3个品种对铜的积累十分明显，80 μmol/L的供锌水平下，3个供试品种对铁、锰、铜的积累量几乎是最高的，320 μmol/L则下降明显。

不同品种在各个供锌水平下对铁、锰、铜的积累量不均衡，绝大多数是：碧玉早糯﹥26715﹥浙农921。但26715在05、20、80 μmol/L供锌水平对铜的积累很突出。在不同的供锌水平下，3个品种中铁的含量变化大，锰、铜的变化相对较小。

供试品种中，氨基酸的含量与锌水平呈较好的正相关，仅极少数有波动。不同品种的同一供锌水平氨基酸含量差异显著，碧糯早玉和26715远高于浙农921；同一品种的不同锌水平，氨基酸的总量提高幅度不同，26715比其它两个品种增幅更大。不同氨基酸的增量也不一致，但都表明锌处理显著提高水稻精米中氨基酸含量。

植物体内的铁、锰、铜、锌主要来源于土壤，而微量元素在籽粒中的积累主要受植物根细胞的吸收能力、根向地上部的转运能力及从叶组织经由韧皮部向发育的籽粒和种子的装载能力等因素影响[9、10]，李志刚等[5]的研究表明：水稻本身可能存在一个调节锌在籽粒里积累的机制，使其在籽粒里的积累能够稳定在一定的水平。水稻对锌的调节吸收机制可能也在铁、锰、铜的吸收中体现出来。

本试验结果精米中的铁、锰、铜含量均高于王光亚[11]的数据，氨基酸含量与赵则胜[12]的值总量十分接近，部分值有偏差，可能与试验条件与精白度有关。王学红等（2011）[13]的研究表明，超高产栽培显著提高总氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸含量，表明通过合理的栽培措施，水稻高产优质是可以协调统一的。段庆波[14]的研究表明，适量氮锌配合供给能促进Fe、Cu、Mn、Zn在稻米中的积累，这可能是氮锌之间协同效应所产生的作用。随着磷锌配合施用量的增加，稻米中铁、锌含量呈先上升后降低趋势，铜含量随之增加，而锰含量却随之降低，可见适量的磷锌供给可以促进Fe、Cu、Zn在稻米中富集。赵巍等（2011）[15]研究显示，镉胁迫条件下，根部铁含量大幅度提高，而叶鞘和叶片镉含量显著下降，推测镉胁迫条件下促进了根表铁膜的形成，而铁膜反过来又束缚大量的镉。而实际的天然环境中，稻米中的微量元素和氨基酸的积累，还受到诸多其它因素的影响。参 考 文 献：

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