葉面噴硒對糯玉米生理特性及籽粒中糖、硒含量的影響

龔 芮,杜天慶,翟紅梅,李宇航,史雅涵,崔福柱,孫 敏,高志強

(山西農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，山西 太谷 030801)

硒是植物體谷胱甘肽過氧化物酶( GSH-Px) 的主要成分，是人體和動物必需的有益元素之一[1-2]，在人體內(nèi)具有抗氧化、延緩衰老、維持正常免疫功能、抗腫瘤等作用[3-4]。人類硒的主要來源之一是植物性食物[5]，而我國有72%的地區(qū)土壤都存在缺硒或者少硒的狀況[6]。中國營養(yǎng)協(xié)會推薦的成人每日硒攝入量為50～300 μg，而目前我國居民每天的硒攝入量僅有28～40 μg，整體攝硒水平較低。

在生產(chǎn)應(yīng)用中，葉面噴硒是讓作物富硒的最普遍且行之有效的方法[7]。黃麗美等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在葉面噴施亞硒酸鈉30 g/hm2時，玉米的營養(yǎng)品質(zhì)、安全品質(zhì)以及籽粒硒含量均有所提高。玉米籽粒硒含量與噴硒量呈正相關(guān)，隨噴硒量的增大，玉米籽粒硒含量較不噴硒處理增加67%～2 141%，籽粒中可溶性糖含量增加3.68%～40.49%[9]。劉玉花等[10]研究發(fā)現(xiàn)，可溶性糖含量是影響糯玉米籽粒品質(zhì)最重要的因素之一，其中糯玉米甜度取決于籽粒蔗糖含量[11]。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，對糯玉米的需求也在不斷增大，富硒糯玉米在我國的發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｒ虼?，開發(fā)富硒糯玉米具有重要意義[12]。

當前有關(guān)普通玉米的富硒研究較多[8-10,13-15],但對糯玉米富硒效應(yīng)的研究較少[16]，都是通過土施硒肥研究硒肥用量對玉米富硒效果的影響。關(guān)于葉面噴硒量對糯玉米生長影響的生理調(diào)節(jié)機制以及提高籽粒中糖、硒含量的研究尚未見報道。為此，以當前生產(chǎn)中主推的糯玉米品種為試驗材料，明確葉面噴硒對糯玉米生理特性及籽粒中糖、硒含量的影響，并參照人體攝硒安全范圍，探索糯玉米補硒上限，明確最佳噴硒量，為富硒糯玉米的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地點及供試材料

試驗于2019年5—8月在山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)作站(112°48′E、37°36′N)進行，土壤基礎(chǔ)肥力：有機質(zhì)含量15.59 mg/kg、堿解氮含量73.85 mg/kg、速效磷含量22.86 mg/kg、速效鉀含量120.71 mg/kg、硒含量42 μg/kg。

供試糯玉米品種為彩甜糯1965(CTN1965)、晉糯20(JN20)，是山西省內(nèi)主推糯玉米品種。試驗所用的硒源為亞硒酸鈉(Na2SeO3)(分析純，97%)。

1.2 試驗設(shè)計

采用二因素裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為品種：CTN1965、JN20，副區(qū)為葉面噴施亞硒酸鈉量：0 (Se0，對照)、11.25(Se11.25)、22.5(Se22.5)、45(Se45)、90(Se90)g/hm2，共10個處理組合，3次重復，30個小區(qū)，小區(qū)面積12 m2。于2019年5月15日播種，種植密度為54 000株/hm2，分別在玉米的拔節(jié)期(6月17日)、大喇叭口期(7月12日)和抽雄期(7月23日)噴施亞硒酸鈉溶液于葉片表面，每次噴施量為總量的1/3。于晴天17:00左右進行葉面噴施，噴施前后2 d天氣晴朗無降雨。其余田間管理與大田生產(chǎn)相同。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 葉片生理指標 于葉面噴施亞硒酸鈉溶液(7月23日)7 d后，對不同處理分別選取有代表性的植株穗位葉進行生理指標測定。過氧化物酶(Peroxidase，POD)活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法，還原型谷胱甘肽(Reduced glutathione，GSH)含量的測定采用二硫代二硝基苯甲酸(DTNB)與GSH 顯色方法，丙二醛(Malondialdehyde，MDA)含量的測定采用硫代巴比妥酸(TBA)法，葉綠素含量的測定采用丙酮-乙醇混合浸提法[17]。

1.3.2 籽?？扇苄蕴?、蔗糖、硒含量 在糯玉米授粉后25 d(采收期)，從每個小區(qū)中隨機抽取5穗脫粒，將籽粒粉碎、過0.18 mm篩，制成干粉備用。籽粒中可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法，蔗糖含量的測定采用間苯二酚法，硒含量采用ICP-MS測定[18]。

1.4 不同噴硒量處理糯玉米的綜合評價

應(yīng)用隸屬函數(shù)值法對不同噴硒量處理糯玉米進行綜合評價。

正相關(guān)指標隸屬函數(shù)值計算公式：

Uij=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

負相關(guān)指標隸屬函數(shù)值計算公式：

Uij=1-(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

其中，Uij為i噴硒量下j指標的隸屬函數(shù)值，Uij∈[0，1]；Xij為i噴硒量下j指標的測定值，Xjmin為j指標的最小測定值，Xjmax為j指標的最大測定值。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用Excel 2010對數(shù)據(jù)進行整理與制圖，使用SPSS 16.0分析軟件的Duncan’s新復極差法進行顯著性分析比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面噴硒對糯玉米葉片生理特性的影響

2.1.1 POD活性 由圖1可知，隨噴硒量的增加，2個糯玉米品種POD活性均呈先增加后下降的趨勢，CTN1965在Se11.25—Se45處理下POD活性較對照提高了2.49%～47.94%，在Se45處理下POD活性最高，是對照的1.5倍；JN20在Se11.25—Se45處理下POD活性分別較對照提高12.97%、27.91%、49.16%，在Se45處理下POD活性最高；CTN1965、JN20在Se90處理下POD活性均較對照降低，分別降低了9.14%、7.89%?？梢姼邍娢恳种屏伺从衩椎腜OD活性；除Se90處理外，其余各噴硒量處理下JN20的POD活性均顯著高于CTN1965。

不同小寫字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著，下同

2.1.2 GSH含量 如圖2所示，2個糯玉米品種葉片的GSH含量均隨著噴硒量的增加先升高后降低，2個品種在Se11.25—Se90處理下GSH含量均高于對照，在Se45處理下達到峰值，且與對照差異顯著，但與其余噴硒處理差異不顯著。Se11.25—Se90處理下CTN1965的GSH含量分別較對照提高了64.49%、116.19%、149.80%、90.07%，JN20的GSH含量分別較對照提高了46.13%、87.33%、115.35%、60.02%。各噴硒處理下JN20的GSH含量高于CTN1965，但差異不顯著。

2.1.3 MDA含量 由圖3可知，隨著噴硒量的增加2個糯玉米品種MDA含量呈先逐漸降低后又略微升高的趨勢，均在Se45處理最低，此處理下CTN1965、JN20的MDA含量分別較對照顯著降低了41.51%、40.96%；2個糯玉米品種Se90處理的MDA含量均較Se45處理略微升高，但仍低于對照。除Se90處理外，其余各噴硒處理下JN20的MDA含量均低于CTN1965，但差異不顯著。

圖2 葉面噴硒對糯玉米葉片GSH含量的影響

圖3 葉面噴硒對糯玉米葉片MDA含量的影響

2.1.4 葉綠素含量 如圖4所示，隨噴硒量的增加CTN1965、JN20葉片葉綠素含量呈先升高后降低的趨勢，均在Se45處理最高，分別為2.774、3.253 mg/g，較對照顯著提高49.86%、73.12%；2個糯玉米品種Se90處理葉片葉綠素含量均低于對照，但差異不顯著。除Se45處理外，CTN1965其余各噴硒處理葉綠素含量與對照相比均無顯著差異。除Se22.5、Se45處理外，JN20其余各噴硒處理葉綠素含量與對照均無顯著差異?？梢姼邍娢繒档腿~片的葉綠素含量，進而造成糯玉米葉片加速衰老。除Se90處理外，其余各噴硒處理下JN20 葉綠素含量均高于CTN1965，但差異不顯著。

圖4 葉面噴硒對糯玉米葉片葉綠素含量的影響

2.2 葉面噴硒對糯玉米籽粒中糖含量的影響

2.2.1 可溶性糖含量 可溶性糖含量可以直接反映糯玉米的甜度，而甜度正是影響糯玉米口感最重要的營養(yǎng)品質(zhì)之一[19]。由圖5可知，隨著葉面噴硒量的增加，2個糯玉米品種的籽?？扇苄蕴呛烤氏仍黾雍蠼档偷内厔?，所有噴硒處理均高于對照，以Se45處理最高，顯著高于對照。CTN1965在Se11.25—Se90處理下的可溶性糖含量分別較對照提高了4.82%、15.11%、30.81%、22.90%，除Se45處理外，其余噴硒處理與對照均無顯著差異。JN20的Se45處理籽?？扇苄蕴呛孔罡?，為124.87 mg/g，較對照顯著提高28.09%，其余噴硒處理均與對照無顯著差異。所有處理可溶性糖含量均表現(xiàn)為JN20高于CTN1965，但差異不顯著。

2.2.2 蔗糖含量 由圖6可知，隨著葉面噴硒量的增加，CTN1965、JN20的籽粒蔗糖含量均呈先增加后降低的趨勢，所有噴硒處理均高于對照，以Se45處理最高，分別較對照顯著提高29.33%、21.5%。所有處理蔗糖含量總體上均表現(xiàn)為JN20高于CTN1965，但差異不顯著。

2.3 葉面噴硒對糯玉米籽粒中硒含量的影響

由表1可知，不同品種的糯玉米，籽粒硒含量均隨著葉面施硒量的增加而增加。與對照相比，噴硒處理CTN1965籽粒硒含量顯著提高150.62%～1 046.06%，Se90處理最高；噴硒處理JN20籽粒硒含量總體上較對照顯著提高47.32%～908.76%，Se90處理最高。CTN1965籽粒硒含量高于JN20，不噴硒條件下差異不顯著；噴硒條件下差異顯著。說明CTN1965的富硒能力明顯高于JN20。

表1 葉面噴硒對糯玉米籽粒硒含量的影響

由表1可知，當葉面噴硒量為90 g/hm2時，CTN1965、JN20籽粒硒含量分別達到了419.52、301.85 μg/kg，超出了富硒玉米的安全標準(40～300 μg/kg)[20]，超過了人體攝硒的安全范圍。

為了明確本試驗條件下不同糯玉米品種的最佳噴硒量和人體攝硒的安全上限值，以葉面噴硒量為自變量(X)，籽粒硒平均含量為應(yīng)變量(Y)，對表1中數(shù)據(jù)進行擬合得到以下方程：

YCTN1965=0.005 8X2+3.595 8X+46.249，

R2=0.992 1;

YJN20=0.027 9X2+0.515 2X+30.23，

R2=0.998 4。

對上面擬合方程進行計算得出，CTN1965、JN20葉面噴硒量的安全上限值分別為63.96、89.53 g/hm2，在該噴硒量下，2個品種籽粒硒平均含量可以達到安全富硒玉米標準的上限。

2.4 不同噴硒量處理糯玉米的綜合評價

應(yīng)用隸屬函數(shù)值法對不同噴硒量處理糯玉米進行綜合評價(表2)，CTN1965在Se45處理下隸屬函數(shù)平均值最高，為0.919 7；而JN20同樣在Se45處理下隸屬函數(shù)平均值最高，為0.900 9?？梢姡?個糯玉米品種在噴硒量45 g/hm2條件下生理特性及籽粒中糖、硒含量的綜合評價均最好。

表2 不同噴硒量處理糯玉米各個指標的隸屬函數(shù)值

3 結(jié)論與討論

不同糯玉米品種的POD活性、GSH含量、MDA含量以及葉綠素含量等生理指標可以反映葉面噴硒對糯玉米生長發(fā)育的一系列影響。穆婷婷等[21]研究結(jié)果顯示，葉面噴施亞硒酸鈉67.84 g/hm2時谷子的POD活性、GSH含量顯著提高。宋家永等[22]研究結(jié)果表明，對小麥進行葉面噴硒后，小麥MDA含量顯著降低。此外，林匡飛等[23]研究發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的亞硒酸鈉可以促進小麥葉綠素的合成，當硒濃度過高時葉綠素的合成受到抑制。本研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施亞硒酸鈉45 g/hm2時，2個糯玉米品種的POD活性、GSH含量、葉綠素含量均較對照顯著提高， MDA含量顯著降低，這與前人[21-23]研究結(jié)果相似。

糖含量是影響糯玉米食味品質(zhì)的主要因素之一。本研究發(fā)現(xiàn)，噴硒量45 g/hm2能夠促進糯玉米籽?？扇苄蕴呛驼崽呛康脑黾?說明適量噴硒對改善糯玉米籽粒品質(zhì)具有一定的促進作用。這與王永會等[24]研究發(fā)現(xiàn)的外源硒在30 g/hm2時能夠使谷子可溶性糖含量顯著提高的結(jié)論相似。

諸多作物富硒研究結(jié)果表明，噴硒可以顯著提高作物體內(nèi)的硒含量[25-26]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著葉面噴硒量的逐漸提高，2個糯玉米品種籽粒硒含量總體上較對照顯著提高，但增加幅度有所不同，這與糯玉米品種類型有關(guān)，該結(jié)論與鄒成林等[27]研究結(jié)果趨于一致。因此，在噴施外源硒肥時需掌握好噴硒量，防止糯玉米硒含量超標。需要說明的是，本試驗中2個糯玉米的葉面噴硒量的安全上限值分別為63.96、89.53 g/hm2，較楊舒添等[28]研究的安全上限值(61.55、78.88 g/hm2)偏高，原因可能與本試驗中土壤本底硒含量偏低有關(guān)。綜合生理特性及籽粒中糖與硒含量，確定糯玉米品種CTN1965和JN20的最佳噴硒量均為45 g/hm2。