土壤增施蛋氨酸硒對厚皮甜瓜生理特性和品質(zhì)的影響

張楊楊, 焦自高, 艾希珍, 肖守華, 王崇啟, 董玉梅, 馬榮金

(1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東泰安 271018;2山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所,山東省設(shè)施蔬菜生物學(xué)重點實驗室，山東濟南 250100)

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土壤增施蛋氨酸硒對厚皮甜瓜生理特性和品質(zhì)的影響

張楊楊1, 焦自高2*, 艾希珍1, 肖守華2, 王崇啟2, 董玉梅2, 馬榮金1

(1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東泰安 271018;2山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所,山東省設(shè)施蔬菜生物學(xué)重點實驗室，山東濟南 250100)

【目的】本研究探究了蛋氨酸硒對厚皮甜瓜生長與生理特性的調(diào)控作用，硒在厚皮甜瓜中的富集效益，以及硒在土壤中的變化趨勢?！痉椒ā恳浴甅135’厚皮甜瓜為試材，蛋氨酸硒為硒源，采用盆栽試驗，以土壤本底硒為對照，通過向土壤中增施蛋氨酸硒使土壤中的總硒含量分別增加4、10和16mg/kg，研究了蛋氨酸硒對厚皮甜瓜生長、產(chǎn)量、光合特性、產(chǎn)品品質(zhì)及果肉硒含量的影響，對厚皮甜瓜不同組織器官中總硒含量的影響，以及對土壤中不同形態(tài)硒含量變化的影響。【結(jié)果】施硒4、10和16mg/kg均可顯著提高甜瓜葉片光合色素含量、葉片光合速率、植株生長量以及甜瓜產(chǎn)量; 另外，不同濃度施硒處理還顯著提高了果肉中有機硒、無機硒、可溶性糖、可溶性蛋白、游離氨基酸和維生素C的含量，并以10mg/kg施硒處理的效果最佳。10mg/kg施硒處理的單株產(chǎn)量比對照提高了19.53%，果肉中的可溶性糖、可溶性蛋白、游離氨基酸和維生素C的含量比對照分別提高了14.82%、49.88%、23.42%和25.03%，果肉中硒的總含量為44.74μg/kg，其中有機硒含量36.87μg/kg，占到總硒含量的82.91%，達到富硒標(biāo)準(zhǔn)。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，雖然果肉中硝酸還原酶活力、硝酸鹽和亞硝酸鹽含量均隨施硒濃度的增加而增加，但4、10和16mg/kg施硒處理后的亞硝酸鹽含量分別為1.499、1.907和2.131mg/kg，均遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)的上限(20mg/kg)。對施硒后厚皮甜瓜不同組織器官中硒含量的研究發(fā)現(xiàn)，厚皮甜瓜各組織器官(根、莖、葉柄、葉、果皮、果肉和種子)的總硒含量也隨施硒濃度的增加而增加。對根、莖、葉柄和葉的比較發(fā)現(xiàn)，在未增施蛋氨酸硒時葉中的硒含量最高，其次為根、莖和葉柄; 而增施蛋氨酸硒后則表現(xiàn)為根中最多，其次為莖、葉和葉柄。對果皮、果肉和種子的比較發(fā)現(xiàn)，各處理果實內(nèi)各組織的總硒含量均表現(xiàn)為種子中最多，其次為果肉和果皮。對施硒后土壤中不同形態(tài)硒含量的研究發(fā)現(xiàn)，定植后未施蛋氨酸硒的上層土壤中總硒、無機態(tài)Se6+的含量均呈下降趨勢，土壤中有機硒和無機態(tài)Se4+的含量變化不大; 4、10和16mg/kg施硒處理的土壤中有機硒、總硒以及無機態(tài)Se4+含量都呈先下降后趨于平緩的趨勢，而無機態(tài)Se6+的含量則呈先上升后下降的趨勢?！窘Y(jié)論】土壤增施蛋氨酸硒后提高了厚皮甜瓜果肉的硒含量，增強了光合能力，促進了厚皮甜瓜植株的生長，從而提高了產(chǎn)量和綜合品質(zhì)，其適宜的土壤施硒濃度為10mg/kg。

厚皮甜瓜; 蛋氨酸硒; 生理特性; 產(chǎn)量; 品質(zhì); 硒含量

硒代蛋氨酸是蛋氨酸中的S被Se所取代的一種含硒氨基酸，它對維持人體的生理功能，預(yù)防和治療某些疾病起著重要作用[1]。研究表明，硒代蛋氨酸毒性低于亞硒酸鈉[2-3]，吸收利用率高，在滿足生物生長發(fā)育所需的添加量范圍內(nèi)對環(huán)境基本沒有污染[4]。用硒代蛋氨酸替代亞硒酸鈉作為外源硒源，可降低外源施硒對環(huán)境的污染。

1　材料與方法

1.1供試材料

供試硒源為蛋氨酸硒，系成都施普諾生物科技有限公司產(chǎn)品(硒含量≥0.72%，硒元素的主要成分為硒代蛋氨酸C5H11NO2Se，蛋氨酸含量≥10%，與賦形劑構(gòu)成類白色粉末，易溶于水)。本品通過蛋氨酸途徑的胞飲式吸收進入植物細胞，減少其與其他微量元素間的競爭拮抗，提高作物對硒元素的生物吸收利用率。

1.2試驗設(shè)計

本試驗以營養(yǎng)土本底硒為對照，營養(yǎng)土施硒濃度為0mg/kg; 3個蛋氨酸硒處理的營養(yǎng)土施硒濃度分別為4、10和16mg/kg，共4個硒濃度水平，試驗設(shè)3次重復(fù)，各取樣組重復(fù)3次。

1.3試驗方法

于2013年7月16日育苗。試驗用營養(yǎng)土于7月31日按有機肥、沙子、壤土體積比0.2 ∶1 ∶7混合而成。營養(yǎng)土的pH7.62，有機質(zhì)含量為37.38g/kg，速效氮、磷、鉀含量分別為80.6、193.5和237.8mg/kg，基礎(chǔ)硒含量為0.376mg/kg。

于8月1日，每14kg營養(yǎng)土分別增施8g、19g和31g蛋氨酸硒，使土壤硒濃度分別增加4mg/kg、 10mg/kg和16mg/kg(增施蛋氨酸硒后營養(yǎng)土的初始硒含量分別為4.215mg/kg、10.225mg/kg和16.029mg/kg)，將混合好的14kg營養(yǎng)土分別裝入對應(yīng)處理的盆缽(內(nèi)徑35cm、深25cm)中。

將試驗地自西向東平均分成12個小區(qū)，自西向東各個小區(qū)依次為0、4、10和16mg/kg施硒處理，重復(fù)3次。每個小區(qū)放置12個盆缽，將盆缽的五分之四埋入地下。

1.4樣品采集與測定

1.4.1 總硒和無機態(tài)Se6+的測定:稱取0.500g植物干樣2份于100mL三角瓶中，在通風(fēng)櫥內(nèi)加10mL濃硫酸，半小時后加20mL混酸(VHClO4∶VHNO3= 1 ∶9)，封口放置過夜，消煮前去掉封口膜，加上小漏斗(用于冷凝回流)，在恒溫沙浴鍋上200 ℃加熱30min后去掉小漏斗，反應(yīng)至溶液顏色變?yōu)榈S色，立即取下，冷卻后溶液顏色變?yōu)闊o色(此過程將有機硒轉(zhuǎn)化成無機態(tài)Se4+，試樣中包含無機態(tài)Se4+和無機態(tài)Se6+)。土樣的操作與植物樣的一致，待三角瓶中的液體顏色變?yōu)榛野咨∠隆?/p>

取上述試樣一份，加入6mol/L鹽酸10mL在恒溫沙浴鍋上200 ℃繼續(xù)加熱(以完全將Se6+還原為Se4+)，至溶液顏色再次變?yōu)榈S色，取下冷卻至室溫，加蒸餾水定容至100mL，過濾，取20mL濾液，采用2,3-二氨基萘熒光分光光度法測定。植物樣參考《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中硒的測定》[9])，土樣參考《土壤中全硒的測定》[10])。

取上述的另一份試樣加蒸餾水定容至100mL，過濾，取20mL濾液，采用2,3-二氨基萘熒光分光光度法[9-10]測定試樣中無機態(tài)Se4+硒含量。

用總硒含量減去上述試樣中無機態(tài)Se4+硒含量即為試樣的無機態(tài)Se6+含量。

1.4.2 無機態(tài)Se4+測定稱取0.500g樣品于100mL三角瓶中，加4mol/L鹽酸30mL，封口靜置12h，在恒溫震蕩箱中220r/min室溫震蕩 30min，加蒸餾水定容至100mL，過濾，取濾液20mL，先加入10mL濃硫酸，再加入20mL混酸(VHClO4∶VHNO3= 1 ∶9)，再在恒溫沙浴鍋上200 ℃加熱，反應(yīng)至溶液呈無色，繼續(xù)加熱至溶液顏色變?yōu)榈S色，立即取下，溶液冷卻后又變?yōu)闊o色，采用2,3-二氨基萘熒光分光光度法測定Se4+含量[9-10]。

有機硒含量 = 總硒-無機硒

無機硒=無機態(tài)Se6++無機態(tài)Se4+。

1.5數(shù)據(jù)處理

采用Excel2003和SAS9.0進行數(shù)據(jù)分析，SigmaPlot10.0作圖。

2　結(jié)果與分析

2.1土壤增施蛋氨酸硒對厚皮甜瓜生長和產(chǎn)量的影響

由定植后厚皮甜瓜株高、莖粗和葉面積的變化曲線可見(圖1)，定植21d后土壤增施蛋氨酸硒處理的株高、莖粗和葉面積均極顯著高于對照，隨時間的推移，差距增大。施硒濃度為4、10和16mg/kg處理的單株產(chǎn)量極顯著高于對照，分別比對照提高了11.16%、19.53%和10.38%。說明在盆栽條件下，土壤增施蛋氨酸硒可以促進厚皮甜瓜的生長，提高產(chǎn)量，其中施硒濃度為10mg/kg的增產(chǎn)效果最佳。

圖1　土壤增施蛋氨酸硒對厚皮甜瓜株高、莖粗、單株葉面積及單株產(chǎn)量的影響Fig.1　Plant height, stem diameter, leaf area and yield of individual plant added with different Met-Se in soil

2.2土壤增施蛋氨酸硒對厚皮甜瓜光合作用的影響

表1表明，9月7日施硒濃度為4、10 和16mg/kg的厚皮甜瓜葉片的葉綠素a、葉綠素b及葉綠素(a+b)的含量均極顯著高于對照; 4mg/kg施硒處理的各種色素含量均極顯著高于16mg/kg。9月25日，各處理的葉綠素b含量差異不顯著，葉綠素a的含量，表現(xiàn)為4和10mg/kg施硒處理的極顯著高于對照，葉綠素a+b的含量各施硒處理均顯著高于對照。說明在盆栽條件下，土壤增施蛋氨酸硒可以促進厚皮甜瓜葉片光合色素的合成。

由表2表明，9月7日，施硒濃度為4、10和16mg/kg的厚皮甜瓜葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率均極顯著高于對照。9月25日，4和10mg/kg施硒處理的各項指標(biāo)均極顯著高于對照，16mg/kg施硒處理的凈光合速率與對照差異不顯著。說明在盆栽條件下，土壤增施蛋氨酸硒可以促進厚皮甜瓜葉片的光合作用。

表1　土壤增施蛋氨酸硒對厚皮甜瓜葉片光合色素含量的影響

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示同一測定時間不同處理間數(shù)據(jù)在1%水平差異顯著Valuesfollowedbydifferentcapitallettersaresignificantat1%levelamongtreatmentsatthesamemeasuringdate.

表2增施蛋氨酸硒土壤厚皮甜瓜葉片氣孔的交換參數(shù)

Table2GasexchangeparametersofmuskmelonleavesinsoilsaddedwithdifferentMet-Se

日期Date(m/d)施硒濃度Seaddition(mg/kg)凈光合速率Pn[μmol/(m2·s)]氣孔導(dǎo)度Gs[mol/(m2·s)]胞間CO2濃度Ci(μmol/mol)蒸騰速率Tr[mmol/(m2·s)]9/7035.60±1.30B0.207±0.011C34.64±3.55D6.28±0.93B439.92±1.18A0.323±0.015A99.40±1.48A9.62±0.58A1039.78±0.90A0.304±0.017AB87.29±5.42B8.85±0.42A1638.56±1.48A0.279±0.014B78.56±6.16C8.57±0.66A9/25016.35±0.93B0.147±0.013B176.89±10.82B4.66±0.21C418.44±0.67A0.235±0.021A213.98±11.67A7.19±0.56A1018.46±0.61A0.216±0.017A206.54±9.98A6.66±0.45AB1617.66±0.77AB0.174±0.007A181.76±5.61B6.11±0.80B

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示同一測定時間不同處理間數(shù)據(jù)在1%水平差異顯著Valuesfollowedbydifferentcapitallettersaresignificantat1%levelamongtreatmentsatthesamemeasuringdate.

2.3土壤增施蛋氨酸硒對厚皮甜瓜果實品質(zhì)的影響

由表3表明，4、10和16mg/kg土壤施硒處理的果肉中的可溶性糖、可溶性蛋白、游離氨基酸的含量均極顯著高于對照。其中可溶性糖含量分別比對照提高了7.48%、14.82%和12.42%; 可溶性蛋白分別提高了22.22%、49.88%和38.89%; 游離氨基酸分別提高了20.96%、23.42%和13.23%。4和10mg/kg施硒處理維生素C的含量極顯著高于對照，16mg/kg施硒處理與對照差異不顯著，各處理比對照分別提高了19.90%、25.03%和7.25%。果肉中的可溶性糖、可溶性蛋白、游離氨基酸和維生素C的含量以10mg/kg土壤施硒處理增幅最大。說明在盆栽條件下，施硒濃度為10mg/kg的蛋氨酸硒處理可顯著提高厚皮甜瓜果實品質(zhì)。2.4土壤增施蛋氨酸硒對甜瓜果肉硝酸鹽、亞硝酸鹽含量及硝酸還原酶活性的影響

由表4可見， 4、10和16mg/kg土壤施硒處理果肉中的亞硝酸鹽和硝酸鹽含量均顯著高于對照，但所有處理亞硝酸鹽含量均低于20mg/kg，未超標(biāo)(GB2762-2012)。硝酸還原酶活性表現(xiàn)為施硒處理16mg/kg> 10mg/kg> 4mg/kg>對照。說明土壤增施蛋氨酸硒，硝酸還原酶活性隨土壤增施蛋氨酸硒量的增加而升高，導(dǎo)致果肉中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的升高。

表3　土壤增施不同蛋氨酸硒厚皮甜瓜果實品質(zhì)

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示不同處理間數(shù)據(jù)在1%水平差異顯著Valuesfollowedbydifferentcapitallettersaresignificantat1%levelamongtreatments.

表4　土壤不同增硒量甜瓜果肉中亞硝酸鹽、硝酸鹽含量及硝酸還原酶酶活性

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示不同處理間數(shù)據(jù)在1%水平差異顯著Valuesfollowedbydifferentcapitallettersaresignificantat1%levelamongtreatments.

2.5土壤增施蛋氨酸硒對厚皮甜瓜果肉硒含量及其形態(tài)的影響

厚皮甜瓜各組織器官(根、莖、葉柄、葉、果皮、果肉和種子)的總硒含量均表現(xiàn)為施硒處理16mg/kg> 10mg/kg> 4mg/kg>對照(圖2)，隨土壤施硒濃度的增加而增加。對照各營養(yǎng)器官的硒含量表現(xiàn)為葉>根>莖，葉柄，說明未增施蛋氨酸硒時，硒元素被厚皮甜瓜根部吸收后，經(jīng)莖部和葉柄運輸?shù)饺~，在葉片中積累;施硒4mg/kg處理各營養(yǎng)器官的硒含量表現(xiàn)為根>莖>葉>葉柄; 施硒10和16mg/kg處理均表現(xiàn)為根>莖，葉>葉柄; 說明土壤增施蛋氨酸硒后，根部吸收的硒元素，除部分運往葉片，在葉片中積累，大量滯留在輸導(dǎo)組織中，尤其是根部。各處理果實內(nèi)各組織的總硒含量均表現(xiàn)為種子>果肉和果皮，說明在果實中硒元素更容易在種子中積累。

2.7土壤硒含量的變化

由圖3可見，定植后對照的上層土壤中的總硒、無機硒、無機態(tài)Se6+的含量均呈下降趨勢，土壤中有機硒和無機態(tài)Se4+的含量變化不大，說明厚皮甜瓜在不施加外源硒時，主要通過根部吸收土壤中的無機態(tài)Se6+來獲取硒元素。土壤中的無機態(tài)Se6+與無機硒總量差異不顯著，說明無機態(tài)硒在土壤中主要以硒酸鹽的形式存在。4、10和16mg/kg施硒處理的土壤中有機硒變化趨勢與總硒變化趨勢一致，都是先急劇下降后趨于平緩; 有機硒的含量極顯著高于無機硒總量; 說明定植后土壤中的硒元素以有機態(tài)為主。無機態(tài)Se6+的含量均呈先上升后下降的趨勢，定植47d后與土壤中無機硒總量差異不顯著; 而無機態(tài)Se4+定植后的前26d呈下降趨勢，后趨于平緩; 說明土壤中的硒酸鹽是由亞硒酸鹽轉(zhuǎn)化而來，厚皮甜瓜根部吸收的無機硒可能以硒酸鹽為主。

表5　土壤增施蛋氨酸硒厚皮甜瓜果肉不同形態(tài)的硒含量(μg/kg, FW)

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母不同處理間數(shù)據(jù)在1%水平差異顯著Valuesfollowedbydifferentcapitallettersaresignificantat1%levelamongtreatments.

圖2　土壤施蛋氨酸硒對厚皮甜瓜各組織硒含量的影響Fig.2　Effects of Met-Se added in soil on selenium content of different tissues and organs of muskmelon

定植后各處理間的有機硒總量和無機硒總量均表現(xiàn)為施硒16mg/kg> 10mg/kg> 4mg/kg>對照，差異極顯著(圖3)。說明土壤增施蛋氨酸硒后，硒元素并不能被厚皮甜瓜完全吸收利用，土壤中殘留的硒元素隨施硒濃度的增加而增加。

3　討論

3.1土壤增施蛋氨酸硒對厚皮甜瓜生理作用、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

土壤增施蛋氨酸硒可以提高厚皮甜瓜葉片中葉綠素的含量，提高凈光合速率。夏永香等[12]在大蒜葉面上噴施亞硒酸鈉也得到了相似結(jié)論。蛋氨酸硒對厚皮甜瓜生長的影響，可能是通過對葉綠素和光合的促進作用產(chǎn)生的。此外，土壤增施蛋氨酸硒，還為厚皮甜瓜提供了大量的氮素，蛋氨酸硒中的蛋氨酸和硒代蛋氨酸除了直接被厚皮甜瓜根系吸收外，部分被土壤中的微生物轉(zhuǎn)化為銨鹽或硝酸鹽供厚皮甜瓜吸收利用，促進了厚皮甜瓜的生長。

適量施硒可以促進植株生長，提高產(chǎn)量及品質(zhì)，但過量硒對植株有毒害作用，這在白菜[13]、芥菜[14]和萵苣[15]等蔬菜作物上已得到證實。本試驗中，施硒濃度為16mg/kg的單株產(chǎn)量、可溶性蛋白、游離氨基酸及維生素C的含量都極顯著低于10mg/kg施硒處理。根據(jù)牟維鵬[16]分析，tRNAMet不能區(qū)分蛋氨酸和硒代蛋氨酸，過量攝入硒代蛋氨酸，會使部分硒代蛋氨酸代替蛋氨酸參與酶的合成，可能會降低酶的活性，進而導(dǎo)致了相關(guān)物質(zhì)的合成代謝速率的降低，影響了果實膨大，導(dǎo)致產(chǎn)量下降; 相關(guān)酶活性的降低也影響了果肉中的蛋白質(zhì)、氨基酸及維生素C的合成代謝。

3.2土壤增施蛋氨酸硒對厚皮甜瓜果肉硝酸鹽、亞硝酸鹽及硝酸還原酶活性的影響

本試驗結(jié)果表明，土壤中增施蛋氨酸硒的厚皮甜瓜果肉中亞硝酸鹽和硝酸鹽含量均顯著高于對照，16mg/kg施硒處理的含量最高。硝酸鹽在硝酸還原酶的作用下轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，經(jīng)亞硝酸還原酶的催化轉(zhuǎn)化為氨鹽，再經(jīng)一系列酶促反應(yīng)被植物吸收利用。當(dāng)吸收量大于同化量時會造成硝酸鹽在細胞的液泡中積累，亞硝酸鹽在原生質(zhì)中積累[17]。

圖3　不同硒濃度處理定植后土壤硒含量的變化Fig.3　The change of different forms of Se content in the soil after muskmelon planting

增施蛋氨酸硒之后，土壤中部分蛋氨酸和硒代蛋氨酸，在微生物的作用下，先轉(zhuǎn)化為銨鹽，再經(jīng)硝化細菌的作用轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，硝酸鹽的含量隨蛋氨酸硒施用量的增加而增加。土壤增施蛋氨酸硒促進了植株的生長，促進了根系對土壤中的硝酸鹽的吸收，大量的硝酸鹽運送到果肉原生質(zhì)中，誘導(dǎo)了硝酸還原酶的合成。然而隨著施硒濃度的增加替代蛋氨酸參與硝酸還原酶活性部位的合成的硒代蛋氨酸的量也會增加，這可能導(dǎo)致該硝酸還原酶活力降低甚至失活。盡管硝酸還原酶合成量增加，但是部分硝酸還原酶活力下降或失活，會導(dǎo)致進入果肉原生質(zhì)中的硝酸鹽不能及時轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，而在果肉液泡中積累。

亞硝酸鹽含量的增加，可能與根部吸收的銨鹽，蛋氨酸及硒代蛋氨酸代謝產(chǎn)生的游離態(tài)氨基有關(guān)，大量的游離態(tài)氨基可能會抑制果肉中亞硝酸還原酶的合成，降低亞硝酸還原酶的酶活，亞硝酸鹽不能及時轉(zhuǎn)化為氨基離子，而硝酸鹽在硝酸還原酶的作用下不斷地生成亞硝酸鹽，造成亞硝酸鹽在果肉細胞的原生質(zhì)中積累。關(guān)于蛋氨酸硒對亞硝還原酶活性的影響有待進一步研究。

3.3土壤中硒的遷移和轉(zhuǎn)化

根據(jù)硒的原子價態(tài)將硒的賦存形態(tài)分為元素態(tài)硒(0)、硒化物(-Ⅱ)、亞硒酸鹽(+Ⅳ)、硒酸鹽(+Ⅵ)、有機態(tài)硒和揮發(fā)態(tài)硒。土壤中各種形態(tài)硒通過氧化作用、還原作用、生化作用和甲基化作用可以相互轉(zhuǎn)化。土壤中有效硒的含量很低，主要取決于土壤水溶性硒的含量，主要包括亞硒酸鹽、可溶性有機硒和硒酸鹽[18]。當(dāng)土壤中的硒以有機大分子形式被土壤吸附和固定，或被微生物利用合成蛋白質(zhì)時，這部分硒將不能被厚皮甜瓜吸收利用; 本試驗對照的土壤中的有機硒可能是大分子有機態(tài)硒; 各增施蛋氨酸硒處理的土壤中的微生物利用硒代蛋氨酸合成蛋白質(zhì)，也會造成硒元素的固定。

造成上層土壤中硒含量下降的原因有3個: 厚皮甜瓜吸收、淋溶與遷移及以氣態(tài)形式揮發(fā)[19]。厚皮甜瓜通過根系吸收土壤中的可溶性的硒，是造成土壤中硒含量下降的直接原因，但厚皮甜瓜對土壤中硒的吸收利用率很低，4、10和16mg/kg各施硒處理的厚皮甜瓜植株果實的總硒含量(果肉硒含量×單株產(chǎn)量)分別只占各土壤施硒總量的0.44‰、0.34‰和0.28‰，即使以各處理根部的總硒含量來計算整株甜瓜的總硒含量仍低于其土壤施硒總量的1%。淋溶作用可能是造成前期各施硒處理土壤中有機硒含量的急劇下降的主要原因，硒代蛋氨酸隨著澆水遷移到底層的土壤中，造成上層土壤中硒含量的下降; 淋溶作用對無機態(tài)硒的影響不顯著，這可能與土壤中無機硒的含量較低有關(guān)。此外，Zawislansk等[20]研究發(fā)現(xiàn)，黑曲霉在還原無機硒化合物時，形成具有揮發(fā)性的二甲基硒化合物。Zayed等[21]發(fā)現(xiàn)，硒的揮發(fā)與硒的形態(tài)密切相關(guān)，當(dāng)以亞硒酸鹽或硒代蛋氨酸的形態(tài)處理土壤時，硒的揮發(fā)量明顯高于硒酸鹽處理; 試驗中可能有微量的硒代蛋氨酸在微生物的作用下形成揮發(fā)性的烷基化合物，進入到大氣中。

定植前施硒處理的土壤中亞硒酸鹽的含量高于硒酸鹽，隨施硒濃度的增加差異逐漸明顯，這可能與蛋氨酸硒中含有微量的無機硒(亞硒酸鹽的含量>硒酸鹽)有關(guān); 然而土壤中硒酸鹽和亞硒酸鹽的含量較低，受淋溶作用效果不明顯，蛋氨酸硒施入后，在土壤微生物的作用下亞硒酸鹽逐步被轉(zhuǎn)化為硒酸鹽，造成土壤中無機態(tài)Se6+含量的上升。

3.4硒在厚皮甜瓜體內(nèi)的轉(zhuǎn)化和運輸

關(guān)于硒在植株體內(nèi)的運輸形式，Asher等[11]用75Se標(biāo)識的亞硒酸鹽，采用示蹤法和色譜法在番茄上證實硒以Se6+硒酸根形態(tài)轉(zhuǎn)移。土壤增施蛋氨酸硒后，硒代蛋氨酸通過蛋氨酸途徑的胞飲式吸收進入根部，在根部轉(zhuǎn)化為硒酸鹽，然后轉(zhuǎn)運到厚皮甜瓜的各組織器官中去。本試驗中隨著土壤施硒濃度的增加，果肉中的硒酸鹽、亞硒酸鹽和有機硒的含量都極顯著增加，這與杜振宇等[22]在茄子上的研究結(jié)果一致。硒酸鹽在果肉中可能先轉(zhuǎn)化為亞硒酸鹽再轉(zhuǎn)化為硒代氨基酸，以硒蛋白的形式積累; 當(dāng)果肉中的硒酸鹽的吸收量大于同化量，亞硒酸鹽在果肉中的生成量大于同化量時，會造成硒酸鹽和亞硒酸鹽的積累; 硒酸鹽的含量比亞硒酸鹽含量高得多，可能是硒酸鹽的代謝速率比亞硒酸鹽的代謝速率低造成的。

4　結(jié)論

本研究表明，土壤增施蛋氨酸硒提高了葉片中光合色素的含量，促進了光合作用，促進了植株的生長，提高了產(chǎn)量，并顯著提高了果實品質(zhì)和果肉中有機硒的含量。盡管4mg/kg施硒處理的蛋氨酸硒成本要顯著低于10mg/kg施硒處理，但10mg/kg施硒處理比4mg/kg增產(chǎn)效果顯著，且補硒效果和果實品質(zhì)明顯優(yōu)于4mg/kg施硒處理，生產(chǎn)中建議土壤增施蛋氨酸硒的施硒濃度為10mg/kg。

綜上所述，土壤增施蛋氨酸硒的施硒濃度為10mg/kg可使厚皮甜瓜有效富硒，品質(zhì)改善，產(chǎn)量提高。本試驗初步探究了硒在厚皮甜瓜各組織中的分布和積累規(guī)律，然而對于硒在厚皮甜瓜體內(nèi)的代謝機理，如何提高厚皮甜瓜對硒的吸收利用率，降低富硒甜瓜的生產(chǎn)成本，有待深入探索。

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Effectsofmethionine-seleniumaddedinsoilonphysiologicalcharacteristicsandqualityofmuskmelon

ZHANGYang-yang1,JIAOZi-gao2*,AIXi-zhen1，XIAOShou-hua2,WANGChong-xi2,DONGYu-mei2,MARong-jin1

(1 College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai’an, Shandong 271018, China;2 Institute of Vegetables and Flowers, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Shandong Province Key Laboratory of Greenhouse Vegetable, Jinan, Shandong 250100, China)

【Objectives】Thispaperexploredtheregulationfunctionsonthegrowthandphysiologicalcharacteristicsandtheenrichmenteffectofselenium(Se)inmuskmelon(Cucumis melo)withmethionine-selenium(Met-Se)treatment,aswellasthevariationtrendofsoilSe. 【Methods】Inthisstudy，theeffectsofMet-Seonthegrowth,yield,photosynthesischaracteristics,qualityandSecontentofthemuskmelon‘M135’,aswellastheeffectsoftotalSecontentindifferenttissuesandorgans,andthevariationtrendofdifferentformsofSeinsoilweredeterminedbythemethodofaddingMet-SeintothesoiltomakesoilSecontentto4, 10and16mg/kgrespectively,withapotexperiment,soilwithoutMet-Seascontrol. 【Results】Thetreatmentswith4, 10and16mg/kgSeallcouldleadtoanobviousincreaseinpigmentcontent,photosyntheticrate,growthandyield,andthecontentsoforganicandinorganicSe,solublesugar,protein,freeanomicacidandvitaminCinfruit.Especially, 10mg/kgSetreatmenthasthebesteffectonthequalityofmuskmelonfruit.Forexample,theyieldofperplantof10mg/kgSetreatmentwasincreasedby19.53%comparedwithcontrol,andthecontentsofsolublesugar,protein,freeanomicacidandvitaminCintreatmentfruitincreasedby14.82%, 49.88%, 23.42%and25.03%,respectively.Additionally,thecontentoforganicSeinmuskmelonsarcocarpwas36.87μg/kg,whichwasabout82.91%oftotalSe(44.74μg/kg)andmettheselenium-richstandard.Furtherstudyfoundthat,althoughtheactivityofnitratereductase,thecontentofnitrateandnitriteinsarcocarpwereraisedwiththeincreasingofsoilSeconcentration,thecontentofnitritein4, 10and16mg/kgSetreatmentssarcocarpwere1.499, 1.907and2.131mg/kg,respectively,andwerefarbelowthenationalstandardlimit(20mg/kg).Inthisstudy,thecontentsofSeindifferenttissuesandorgans,includingroot,stem,petiole,leaf,pericarp,sarcocarpandseedwereraisedwiththeincreasingofsoilSeconcentration.Inaddition,theSeconcentrationinleafwashigherthaninroot,stemandpetiolewhensoilwithoutMet-Seadded.WhiletheroothasthehighestSecontentwhenaddingMet-Seintothesoil,followingwasstem,leafandpetiole.Furthermore,theseedhashigherSeconcentrationthansarcocarpandpericarpwithorwithoutMet-Setreatment.Intheuppersoil,thecontentoftotalSeandinorganicSe6+wasdecreasedafterplantingwithoutapplicationofMet-Se,whilethecontentsoforganicSeandinorganicSe4+hasnosignificantchanging.Inthesoilwithadding4, 10and16mg/kgMet-Se,thecontentsoforganicSe,totalSeandinorganicSe4+wereallreducedafterplanting,whilethecontentofinorganicSe6+wasfirstlyincreased,andthendecreased. 【Conclusions】TheSeutilizationrateofmuskmelonwaslowerbyaddingMet-Seintosoil,butithadimprovedtheSecontentofthemuskmelonsarcocarp,enhancedthephotosyntheticcapacity,promotedthegrowth,aswellasimprovedtheyieldandintegratedquality,andtheoptimumconcentrationofSeforsoilwas10mg/kg.

muskmelon;methionine-selenium;physiologicalcharacteristics;yield;quality;seleniumcontent

2014-07-25接受日期: 2014-12-25網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2015-07-02

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金項目(CARS-26-32)資助。

張楊楊(1988—)，男，山東青島人，碩士研究生，主要從事蔬菜栽培生物學(xué)研究。E-mail:kelisijian@163.com

E-mail:zigaojiao5@163.com

S652.06;S143.7+9

A

1008-505X(2016)02-0476-10