硒纳米颗粒施用对马齿苋（Portulaca oleracea L.）理化特性及抗氧化系统的影响

《Next Nanotechnology》：Effects of the application of selenium nanoparticles on the physicochemical characteristics and the antioxidant system of purslane (Portulaca oleracea L.)

　　

研究人员评估了在不同浓度（0、5、25、50、250和500?mg?L^?1）下叶面喷施硒纳米颗粒（Se?NPs）对温室栽培马齿苋（Portulaca oleracea L.）理化特性和抗氧化反应的影响。叶面喷施5?mg?L^?1的Se?NPs与光合色素和生物活性化合物（包括总酚、类黄酮和抗坏血酸）水平的升高、体外抗氧化活性的增强，以及氧化应激标志物（包括丙二醛（MDA）和多酚氧化酶（PPO）活性）的降低相关。相反，较高浓度的Se?NPs（250和500?mg?L^?1）与生长抑制和应激相关反应（包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APx）和过氧化物酶（POD）活性升高）有关，表明存在剂量依赖性响应。总体而言，结果确定5?mg?L^?1是改善温室栽培马齿苋营养和抗氧化品质的有效生物刺激剂剂量，同时记录了在浓度≥250?mg?L^?1时产生的植物毒性效应。

硒纳米颗粒（Se?NPs）对温室马齿苋理化特性及抗氧化系统影响的解读文章

研究背景：马齿苋（Portulaca oleracea L.）是一种富含不饱和脂肪酸、酚酸、类黄酮、抗坏血酸、类胡萝卜素等多种生物活性化合物的叶菜，具有抗炎、抗氧化、抗糖尿病等多种生物活性，被视为功能性食品。然而，温室栽培方式往往导致其植物化学含量显著低于野生种质，这限制了其营养品质的提升。硒（Se）补充被认为是一种有效的农艺策略，可促进植物生长、提高对非生物胁迫的耐受性并增强抗氧化代谢。但传统无机硒源（如硒酸钠Na₂SeO₄、亚硒酸钠Na₂SeO₃）在高浓度下具有毒性，易引起硒中毒。硒纳米颗粒（Se?NPs）因其独特的理化性质（如高比表面积和低毒性）而成为更优的硒补充剂。目前，关于Se?NPs对温室马齿苋理化特性和抗氧化系统影响的研究尚不足。为此，研究人员开展了本项研究，旨在评估不同浓度Se?NPs叶面喷施对马齿苋的形态、品质、光合色素、生物活性化合物、抗氧化酶活性及氧化应激标志物的影响。该论文发表在《Next Nanotechnology》。

关键技术与方法：本研究使用由应用化学研究中心（墨西哥萨尔蒂约）提供的硒纳米颗粒（Se?NPs），粒径2–20?nm，zeta电位?29.4?mV，以壳聚糖?聚乙烯醇（Cs?PVA）稳定。实验在温室条件下进行，采用随机完全区组设计，设置3个区组（温室入口、中央、远端），共6个处理：0、5、25、50、250和500?mg?L^?1 Se?NPs。每处理重复3次（每个区组1盘）。Se?NPs悬浮液于播种后35天和50天进行两次叶面喷施，每次每盘约50?mL。播种后60天收获植株。关键技术方法包括：（1）形态和理化参数测定：使用数字卡尺测量株长和茎直径，数字天平测量鲜重，数字折光仪测定总可溶性固形物（TSS，°Brix），pH计和滴定法测定pH和可滴定酸度（TA，以柠檬酸计），色差计测定颜色参数（L*、a*、b*）并计算色调角（°h）和色度（C）。（2）光合色素测定：按Yaghoubian等方法测定叶绿素a、b和总叶绿素，按Hornero?Méndez & Mínguez?Mosquera方法测定总类胡萝卜素（β?胡萝卜素、β?隐黄质、玉米黄质）。（3）生物活性化合物测定：抗坏血酸含量按Dürüst等方法以3%偏磷酸提取后测定；总酚和总黄酮以80%乙醇提取，分别采用Folin?Ciocalteu法和氯化铝比色法测定，结果以没食子酸当量（GAE）和槲皮素当量（QE）表示。（4）体外抗氧化活性测定：采用DPPH和ABTS自由基清除实验，结果以Trolox当量（TE）表示。（5）抗氧化酶活性和氧化应激标志物测定：超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APx）、愈创木酚过氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）活性分别按Balois?Morales、Vanegas等方法测定，丙二醛（MDA）含量按Pasquariello方法测定，过氧化氢（H₂O₂）浓度按Junglee方法测定。数据采用SAS软件进行单因素方差分析（ANOVA），Tukey HSD检验（p?
研究结果：

**3.1 形态参数**：通过测量株长、茎直径和鲜重发现，马齿苋生长呈现剂量依赖性响应。500?mg?L^?1 Se?NPs处理使鲜重降低38.77%，株长降低30.56%，茎直径降低5.90%，而对照（0?mg?L^?1）各指标最高。这表明高浓度Se?NPs产生植物毒性，抑制植物生长。

**3.2 理化品质参数**：通过测定TSS、pH、TA及计算风味指数（TI）发现，5?mg?L^?1 Se?NPs处理显著提高TSS（5.70?°Brix），降低TA，提升pH，从而获得最高风味指数（1.34）。色调角（°h）测定显示，5、250和500?mg?L^?1处理使色调角显著升高（105–106°），表明颜色更绿；色度和亮度无显著差异。说明低浓度Se?NPs改善风味和色泽，而高浓度对绿色保持也有一定作用。

**3.3 光合色素（叶绿素和类胡萝卜素）**：通过测定叶绿素a、b、总叶绿素和类胡萝卜素含量发现，所有Se?NPs处理均提高叶绿素水平，其中250?mg?L^?1处理总叶绿素最高（33.53?mg?g^?1 DW），较对照增加71.17%，但研究人员认为该增加与应激诱导的适应性机制有关。5?mg?L^?1处理总叶绿素增加38.78%，体现生物刺激效应。类胡萝卜素（β?胡萝卜素、β?隐黄质、玉米黄质）含量随Se?NPs浓度增加而升高，500?mg?L^?1处理最大（799.21?μg?g^?1 DW）。说明低浓度Se?NPs促进光合色素合成，高浓度通过应激反应进一步刺激色素积累。

**3.4 抗坏血酸和酚类化合物**：通过测定抗坏血酸、总酚和总黄酮发现，250?mg?L^?1 Se?NPs处理抗坏血酸含量最高（3.51?mg?g^?1 DW），5?mg?L^?1处理次之。总酚仅在5?mg?L^?1处理显著增加（6.16?mg GAE?g^?1），更高浓度无促进作用。总黄酮在大多数Se?NPs处理（除50?mg?L^?1）中均增加，500?mg?L^?1处理最高（7.80?mg QE?g^?1）。说明低浓度Se?NPs选择性促进总酚积累，而高浓度诱导类黄酮合成作为应激适应。

**3.5 体外抗氧化活性**：通过DPPH和ABTS实验测定发现，5?mg?L^?1 Se?NPs处理DPPH活性最高（26.43?μmol TE?g^?1），500?mg?L^?1处理ABTS活性最高（68.84?μmol TE?g^?1）。整体趋势与酚类化合物和类黄酮含量的变化一致，表明酚类物质是抗氧化活性的主要贡献者。

**3.6 抗氧化酶和氧化应激标志物**：通过测定SOD、CAT、APx、POD、PPO活性及MDA、H₂O₂含量发现，5?mg?L^?1 Se?NPs处理组SOD、CAT、APx、POD活性与对照相当或更低，但MDA含量最低（5.214?mmol?g^?1，较对照降低41.9%），PPO活性最低（0.040?U?mg^?1蛋白），同时H₂O₂水平（66.846?nmol?g^?1）高于对照（5.885?nmol?g^?1）。对照处理MDA和PPO活性高，但H₂O₂低，研究人员解释为H₂O₂可能经Fenton反应转化为羟自由基（•OH）导致更强氧化损伤。高浓度（250、500?mg?L^?1）处理显著诱导所有抗氧化酶活性升高，MDA和H2O2也升高，表明存在氧化应激。说明低剂量Se?NPs减少氧化损伤并维持细胞完整性，高剂量则引发应激防御。

讨论与结论：讨论部分指出，Se?NPs对温室马齿苋呈现剂量依赖性双重效应：低浓度（5?mg?L^?1）作为生物刺激剂，通过促进光合色素和次生代谢物合成、降低氧化损伤标志物，显著提升营养和风味品质；高浓度（≥250?mg?L^?1）则诱导抗氧化酶系统激活并伴随生长抑制，表现出植物毒性。研究人员还指出，高浓度下类黄酮的优先积累可能反映酚类代谢向应激防御途径的转向。此外，马齿苋在高浓度Se?NPs下仍能存活并维持抗氧化防御，提示其具有用于硒污染土壤植物修复的潜力。研究结论为：叶面喷施5?mg?L^?1 Se?NPs可有效改善温室马齿苋的营养和抗氧化品质，而250和500?mg?L^?1浓度不建议用于农业生产。未来研究应开展田间尺度验证，并阐明纳米颗粒与离子态硒对观察效应的相对贡献。