水稻品种籽粒中铁生物有效性差异及机制

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1、浙江大学环境与资源学院博士学位论文水稻品种籽粒中铁生物有效性差异及机制姓名：何万领申请学位级别：博士专业：环境修复与资源再生指导教师：杨肖娥20090301摘要摘要铁是人体必需的微量矿物元素之一，主要参与氧的运输和能量代谢。铁缺乏是个世界性营养失调问题，占世界总人口的1／3人群面临着铁缺乏的威胁。稻米是主要粮食作物，为世界上一半人口提供能量和营养的需要，提高稻米铁含量及铁生物有效性可有效改善人体铁营养状况。本研究利用体外消化／Caco．2细胞模型研究了稻米籽粒铁生物有效性差异，以及叶面铁肥、土壤类型、种植地点和年份

2、对稻米铁生物有效性的影响。结果如下：Caco．2细胞接种于Transwell细胞转运培养槽的聚碳酯微孔滤膜上，在37℃和5％二氧化碳浓度培养条件下，培养21d，细胞跨膜电阻值稳定在590Ohms·cm2；甘露醇透过率低于0．07％·h～·cm～：肠腔侧(AP)碱性磷酸酶活性显著高于基底侧(BL)。表明，在本实验室条件下，Caco一2细胞模型能够形成与小肠上皮细胞相似的形态学结构，细胞间己形成紧密连接，并产生极化状态，可作为肠道吸收的体外模型。在不同铁浓度和pH下，研究Caco．2细胞吸收转运模型(模型I)和细胞吸收

3、转化模型(模型II)对铁的吸收性能。结果表明，两种模型铁吸收均与pH呈负相关，铁吸收随铁浓度增加而增加；当铁浓度25P-mol／L以上时，模型II铁吸收增加趋势显著低于模型I。表明，在高铁浓度时，模型II有一定局限性。因此，本研究以下试验均采用模型I。对Caco．2细胞铁吸收影响因素表明，草酸盐对二价铁抑制作用大于三价铁，随草酸盐／铁摩尔比，对二价铁抑制逐渐增加，5：1时有最大抑制；仅摩尔比为3：1以上时，草酸盐对三价铁有抑制作用。随硅酸盐／铁摩尔比增加，二价铁生物有效性逐渐降低，摩尔比为3：1时，铁生物有效性最低

4、；硅酸盐对三价铁无影响。植酸对二价铁抑制作用大于三价铁。随着钙和锌水平增加，二价铁生物有效性出现不同程度的降低，最大的抑制分别出现在钙／铁摩尔比为1：1时和锌／铁摩尔比为3：1时。半胱氨酸、胱氨酸和抗坏血酸对细胞铁吸收有促进作用，且随浓度增加而增加。不同铁化合物生物有效性比较表明，柠檬酸亚铁和血红素铁铁生物有效性最高，元素铁粉最低，但减小其粒径可显著提高铁生物有效性，与其他铁化合物相比，元素铁粉受食物因子影响最小。铁对Caco．2细胞毒性研究表明，当铁浓度大于1．5mM时，二价铁对细胞的毒性大于三价铁，细胞的生存能

5、力明显降低。LDH释放量测定表明，二价铁的氧化破坏使细胞膜的稳定性降低。Caco．2细胞SOD和GPx活性均随着铁处理水平增加而增加，且二价铁处理组两种酶活性增加幅度高于三价铁组，提示在高铁水平下，二价铁和三价铁均能诱导细胞抗氧化酶基因表达的作用。利用比色法和ICP—MS技术对“长三角”972个水稻基因型糙米铁含量分析表明，比色法测定铁含量最低值为15．74mg／kg，最高为54．68mg／kg，平均值35．01mg／kg；ICP—MS法测得最低值为5．25mg／kg，最高20．55mg／kg，平均值13．49mg

6、／kg。两种方法显著相关，相关系数达0．7699。最终筛选出的13个水稻基因型，精米铁含量具有较大差异，其中II浙江大学博士学位论文水稻品种籽粒中铁生物有效性差异及机制铁含量最低为3．7mg／kg，最高达9．9mg／kg。利用Caco．2细胞模型进行铁生物有效性分析表明，基因型Gpei55、guangN66、HB075、TN7I89显著高于其他基因型，而铁含量较高的JiaXingZD、HESQ57和GuangD50基因型，其铁生物有效性并不高，相反，铁含量最低的guangN66基因型却表现出最高的铁生物有效性。水稻

7、精米籽粒铁生物有效性与半胱氨酸(尸<0．01)、硫(尸<0．01)含量呈极显著正相关；与磷(尸<0．05)含量呈显著负相关。添加抗坏血酸能够显著提高稻米铁生物有效性。土壤类型对糙米营养品质影响表明，种植在小粉土和青紫泥的水稻铁富集量高于黄红壤(尸>0．05；P>0．05)；钙、铜、锌、蛋白质及直链淀粉含量受土壤类型影响不大；植酸(尸0．05)含量黄红壤低于其他土壤；硫(尸

8、其他16种氨基酸含量青紫泥均显著高于小粉土(尸