不同濃度硒酸鈉對茶樹的生長和生理指標(biāo)的影響

王丹丹 黃妍 周中政 李婷婷 吳發(fā)明 姚秋陽

摘要：該文以一年生扦插苗為材料，采用水培試驗(yàn)，研究不同濃度的硒酸鈉（0、0.15、0.3、1.5、3、5、8 mg·L1）對茶苗的硒積累、植株生長、生理指標(biāo)和根尖顯微結(jié)構(gòu)等參數(shù)的影響。結(jié)果表明：茶苗的根和新梢中的硒含量與營養(yǎng)液中的硒濃度正相關(guān);隨著硒濃度升高，茶苗的鮮重、側(cè)根數(shù)量、根系生物量、光合色素含量、根系活力等生長指標(biāo)，茶多酚、可溶性蛋白、可溶性糖等茶葉質(zhì)量指標(biāo)均呈現(xiàn)先升后降趨勢;而丙二醛、過氧化氫、脯氨酸含量等抗逆生理指標(biāo)則呈現(xiàn)先降后升趨勢。顯微結(jié)構(gòu)分析顯示在不同硒濃度處理?xiàng)l件下根尖的顯微構(gòu)造存在差異。低硒濃度（0.15、0.3、1.5 mg·L1）處理的茶苗根尖的皮層薄壁細(xì)胞飽滿、完好，表皮細(xì)胞較小;高硒濃度（Se≥3 mg·L1）處理的茶苗根尖的皮層薄壁細(xì)胞變形或受損，表皮細(xì)胞增厚，表現(xiàn)出脅迫反應(yīng)。上述結(jié)果說明硒對茶樹具有雙重效應(yīng)，合適濃度（0.3 mg·L1）硒對茶樹生長和茶葉品質(zhì)有益，表現(xiàn)為光合作用和根系活力增強(qiáng)，過氧化物和脯氨酸含量降低，生物量增加，茶葉茶多酚含量增加;硒濃度過高（≥3 mg·L1）對茶苗的生長和茶葉品質(zhì)有害，表現(xiàn)為茶苗出現(xiàn)脅迫反應(yīng)，茶多酚降低。該研究結(jié)果為進(jìn)一步研究硒對茶樹的雙重作用機(jī)制和富硒茶的栽培提供參考。

關(guān)鍵詞： 富硒茶， 茶多酚， 根系活力， 顯微結(jié)構(gòu)， 雙重效應(yīng)

中圖分類號：Q945

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：10003142（2021）02018312

Abstract：Using hydroponic experiments with oneyearold cutting seedlings， we investigated the effects of sodium selenate （Se concentration of 0， 0.15， 0.3， 1.5， 3， 5 and 8 mg·L1） on selenium accumulation， plant growth， physiological index， and microscopic structure of tea tree. The results were as follows： The selenium contents in the roots and shoot of tea seedlings were positively correlated with the selenium level in the nutrient solution; With the increase of selenium level， the plant growth indexes including the fresh weight of tea seedling， the number of lateral roots， the root biomass， the contents of photosynthetic pigments， and root activity tended to increase initially and then decrease， and the tea quality indexes such as tea polyphenols， soluble protein and soluble sugar contents also presented the similar trend; However， the contents of malondialdehyde， hydrogen peroxide， and proline decreased in treatments of low selenium levels， and then increased in treatments of high selenium levels. Anatomical analysis of the root tips revealed different effects on the microscopic structure of roots under low and high selenium concentration. The cortex parenchyma cells of root treated with the low Se concentration （0.15， 0.3 and 1.5 mg·L1） were intact and wellshaped， and the root epidermal cells were smaller; Treatments at high selenium level （Se≥3 mg·L1） demonstrated larger root epidermal cells and damaged parenchyma cells with irregular shape， which showed stress responses. All together， the findings revealed that Se （IV） induced dual effects on tea seedlings. Sesupplementation with appropriate level （0.3 mg·L1） showed beneficial effects on plant growth and tea quality by improving root activity and photosynthetic efficiency， minimizing the accumulation of peroxide and proline， and increasing both of the biomass and tea polyphenols contents. While excessiveSe （especially at 8 mg·L1 Se） showed opposite effects on the parameters mentioned above and led to the reduction of plant growth and tea quality. These data might be helpful to explore the mechanism of dual effects of selenate on the growth of tea tree and provide reference for cultivation of Seenriched tea.

Key words： Seenriched tea， tea polyphenols， root activity， microscopic structure， dual effect

早期，硒（Selenium，Se）被認(rèn)為是有毒元素，在它被發(fā)現(xiàn)的一百多年后硒的重要性才逐漸被人們認(rèn)識（Schwarz & Foltz， 1957）。人體缺硒會提高克山病、大骨節(jié)病等疾病的發(fā)病率（Fleet， 2009;Loscalzo， 2014）;合理攝入硒元素則有增強(qiáng)免疫力、延緩衰老、預(yù)防癌癥、預(yù)防心血管疾病等有益作用（Rayman et al.， 2000）。中國衛(wèi)計(jì)委建議正常成人每天攝入硒元素的范圍為50～400 μg（中國衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WS/T 578.32017）。硒是稀缺分散元素，硒資源貧瘠是世界性問題（Zhu et al.， 2009）。目前科學(xué)界還沒有充分證據(jù)證明硒是高等植物所必需的（Lobanov et al.， 2007）。硒作為一種微量元素，在根際土壤中硒濃度過高時(shí)會對植物產(chǎn)生毒害作用。近年來，低濃度的硒對植物生長有益的證據(jù)日趨增多，如在水稻（Yin et al.， 2019）、玉米（Shanker et al.， 1996）、油菜（Ulhassan et al.， 2019）、芥菜（Naz et al.， 2015）、煙草（Jiang et al.， 2015）中的報(bào)道。

Hawrylaknowak et al.（2015）將硒元素對植物生長的毒害作用和有益作用稱為雙重效應(yīng)。目前，硒對植物產(chǎn)生的雙重效應(yīng)機(jī)制尚未完全清晰，由于該機(jī)制的解析對富硒農(nóng)作物的種植、人體健康、生態(tài)平衡有重要而長遠(yuǎn)的意義，因此該領(lǐng)域越來越受到科學(xué)界的關(guān)注。

茶葉是世界三大無醇飲料之一，消費(fèi)群體龐大。近年來，越來越多的研究表明茶葉及茶多酚在減少肥胖、延緩衰老、防治心腦血管疾病和某些癌癥等方面存在醫(yī)療保健價(jià)值（Shen et al.， 2011;Khan & Mukhtar， 2013;Henning et al.， 2015）。茶樹（Camellia sinensis）是一種富硒能力較強(qiáng)的作物（艾春月等，2019），現(xiàn)行富硒茶的硒含量標(biāo)準(zhǔn)（0.25～4 mg·kg1，NY/T 6002002）比富硒稻米的硒含量高出許多（0.04～0.3 mg·kg1，GB/T 224992008）。

Molan et al.（2009）認(rèn)為硒與茶多酚、茶多糖等組份對茶葉的抗氧化功效有協(xié)同增效作用。土壤的硒含量是決定植物體含硒量的主要因素之一，外源施加硒肥被認(rèn)為是生產(chǎn)富硒茶的主要有效途徑，但高濃度的硒對植物和人類是有害的，因此探究硒濃度對茶的生長和生理的影響，對于系統(tǒng)闡明硒元素對茶樹的生物學(xué)效應(yīng)及科學(xué)施加硒肥生產(chǎn)富硒茶有現(xiàn)實(shí)意義。Hu et al.（2003）報(bào)道了在葉片噴灑硒肥（75 g·hm2）可以增加產(chǎn)量，同時(shí)茶葉的茶多酚含量明顯降低。Xu et al. （2003）發(fā)現(xiàn)在葉片噴灑硒肥（50 g·hm2）后茶葉中的茶多酚含量明顯增加。這兩個(gè)報(bào)道證實(shí)硒能影響茶葉的產(chǎn)量和茶多酚含量，但由于硒濃度處理數(shù)目過少，無法解釋為何不同的硒濃度作用效果存在差異。曹丹等（2019）在硒濃度為0～1 mmol·L1（即0～80 mg·L1）范圍研究沙培茶樹的根、莖、葉的硒含量均得到先升后降再升的雙峰走勢，此結(jié)果與許多其他植物中的報(bào)道不同。尚慶茂等（1997）通過水培生菜的研究發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)液中的硒濃度與生菜的硒含量正相關(guān)?？傊?，相關(guān)研究在茶樹中報(bào)道極少，關(guān)于硒元素對茶的生長和生理的影響人們還缺乏系統(tǒng)了解，從而阻礙了富硒茶栽培的基礎(chǔ)研究和推廣。以下科學(xué)問題亟需系統(tǒng)解決：（1）需要明確硒元素對茶樹是否存在雙重效應(yīng)，應(yīng)該利用水培或組織培養(yǎng)的方式開展單因素試驗(yàn)以便減少其他營養(yǎng)元素和環(huán)境因素的干擾，初步確定產(chǎn)生毒害作用和有益作用的硒濃度閾值;（2）需增加評價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)探究硒濃度與茶樹生長、茶葉品質(zhì)的關(guān)系，為研究植物的硒毒性和硒活性機(jī)制奠定基礎(chǔ);（3）硒對茶樹的顯微結(jié)構(gòu)和抗逆生理指標(biāo)的影響未見報(bào)道，應(yīng)進(jìn)一步搜集相關(guān)證據(jù)。鑒于此，本研究采用水培試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，從植物生長、植物生理、顯微結(jié)構(gòu)等方面較系統(tǒng)地探討了不同硒濃度對茶樹的硒累積、生長和生理特性的影響，為研究硒元素對茶樹的雙重效應(yīng)機(jī)制和富硒茶的栽培提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試茶苗為黔茶601，材料來自遵義市湄潭縣核桃壩御鼎茶業(yè)種植基地一年生扦插苗。試驗(yàn)開始前選取長勢良好且相對一致的茶苗為材料。

試驗(yàn)采用水培方式培養(yǎng)，以小西茂毅營養(yǎng)液（Shigeki， 1995）培育茶苗，元素組成為N 2 850 μmol·L1、K 1 000 μmol·L1、Ca 750 μmol·L1、P 100 μmol·L1、S 2 130 μmol·L1、Mg 1 040 μmol·L1、Al 400 μmol·L1、Fe 6 μmol·L1、B 9 μmol·L1、Mn 18 μmol·L1、Zn 1.5 μmol·L1、Cu 0.4 μmol·L1、Mo 0.5 μmol·L1，營養(yǎng)液pH調(diào)至5.5。將上述茶苗移植到通氣水培箱（41 cm × 24 cm × 14 cm）中，每箱裝有6 L營養(yǎng)液，培育6株茶苗。以Na2SeO4為硒源，設(shè)置硒濃度為0（CK）、0.15、0.3、1.5、3、5、8 mg·L1共7個(gè)處理，分別記為Se0、Se0.15、Se0.3、Se1.5、Se3、Se5、Se8，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)于2019年6月在遵義醫(yī)科大學(xué)室內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)條件是光照12 h，黑暗12 h，溫度25 ℃。每周更換一次營養(yǎng)液，培養(yǎng)30 d后進(jìn)行形態(tài)觀察和相關(guān)指標(biāo)的測量。

1.2 測定方法

1.2.1 茶樹生長和茶葉品質(zhì)指標(biāo)的測定茶苗培養(yǎng)30 d后，用卷尺（精度0.1 cm）測量每處理組茶苗的株高，重復(fù)測定3次取均值。硒處理前后均用電子天平準(zhǔn)確稱量茶苗鮮重，二者相減得到鮮重增量。采集各組茶苗根系，用蒸餾水清洗后將根系分為新根和老根，將其放入烘箱設(shè)定65 ℃分別烘至恒重，用分析天平稱量。總根干重為新根與老根的干重之和。

采集不同處理組相同部位的成熟茶苗葉片測定葉綠素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量等各項(xiàng)指標(biāo)。葉綠素含量測定：取鮮葉0.2 g剪碎至均勻的細(xì)條，共3份，用10 mL 95%（V/V）乙醇在弱光下研磨至組織全部變白濾入25 mL棕色容量瓶中，最后在波長為665、649、470 nm下測量吸光度值（李和生，2000）。

可溶性糖含量測定：取鮮葉0.3 g，共三份，加入蒸餾水，于沸水中提取30 min，共提取兩次，提取液過濾后加入25 mL容量瓶中，在630 nm處測量吸光度值（李和生，2000）。

可溶性蛋白含量：取鮮葉0.5 g，共三份，加蒸餾水研磨后離心10 min，提取和收集上清液。取上清液1.0 mL加入考馬斯藍(lán)G250溶液5 mL。在波長為595 nm下測量吸光度值（李和生，2000）。

茶多酚含量參照GB/T 83132008茶葉中的檢測方法，取0.2 g烘干磨碎后的試樣于離心管中，加入70%甲醇溶液，水浴浸提，離心后將上清液轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶，移取1.0 mL茶樣提取液于用水定容至100 mL，再移取茶樣溶液1.0 mL加入5 mL的福林酚試劑，反應(yīng)時(shí)間在5 min左右，加入7.5% Na2CO3溶液。在波長為765 nm下測量吸光度值。

1.2.2 茶苗抗逆生理指標(biāo)的測定硒處理30 d后，取采集不同處理組茶苗的先端一芽三葉測定丙二醛（MDA）、脯氨酸含量、過氧化氫（H2O2）等指標(biāo)。丙二醛（MDA）：取鮮葉0.5 g用5 mL三氯乙酸 [TCA，5%（W/V）]研磨，取上清液與0.67%硫代巴比妥酸混合后，在波長為532、450、600 nm下測量吸光度值（李和生，2000）。

根系活力：取根尖樣品0.5 g，加人0.4%TTC溶液和磷酸緩沖液的等量混合液10 mL，反應(yīng)后根取出，與乙酸乙酯和少量石英砂一起在研缽內(nèi)磨碎，提出甲臜。在波長為485 nm下測量吸光度值（李和生，2000）。

脯氨酸含量：取鮮葉0.5 g，加人3%的磺基水楊酸溶液，在沸水浴中提取濾液即為脯氨酸的提取液。吸取2 mL提取液于另一干凈的帶玻塞試管中，加入冰醋酸及酸性茚三酮試劑，后加入4 mL甲苯，吸取上層脯氨酸淡紅色甲苯溶液在波長為520 nm下測量吸光度值（李和生，2000）。

過氧化氫（H2O2）含量：取0.1 g鮮葉，在冰浴中加入三氯乙酸 [0.1%（W/V）]、KI和磷酸鉀緩沖液研磨，勻漿離心后取上清液在波長為390 nm下測量吸光度值（Velikova et al.， 2000）。

1.2.3 茶苗硒含量的測定硒含量測定采用石墨爐原子分光光度法（潘虹等，2017）。分別采集不同處理組茶苗的先端一芽三葉和根系，共三份，先用去離子水沖洗鮮葉和根表面，再用去離子水反復(fù)沖洗以去除鮮葉和根表面吸附的離子。將鮮葉和根分別烘干并研磨成粉，取0.2 g后加入10 mL 硝酸-高氯酸（5∶1）于電熱板上消解，將消解后溶液定容至25 mL。利用石墨爐原子分光光度計(jì)測定樣品的原子熒光強(qiáng)度，結(jié)合硒標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算總硒含量。

1.2.4 茶苗根尖顯微特征取新生根尖0.5～1 cm根段，使用番紅、固綠染色法制備石蠟組織切片（鄒江斌等，2013），顯微鏡鏡檢，采集圖像分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件計(jì)算各指標(biāo)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤，使用LSD與Dunnett檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析，所得統(tǒng)計(jì)結(jié)果使用Graphpad Prism 7.0進(jìn)行圖形繪制。

2結(jié)果分析

2.1 不同硒濃度處理對茶苗硒積累的影響

以黔茶601茶苗為試驗(yàn)材料實(shí)施單因素水培試驗(yàn)，采用石墨爐原子分光光度法研究了硒酸鈉濃度（Se 0～8 mg·kg1）對茶苗的硒積累的影響。圖1顯示，在水培條件下隨著硒濃度的增加，茶苗根部和新梢部分的總硒含量均明顯增加。地上部分的硒積累曲線與根部高度相似，但是比根部積累更多的硒元素。

2.2 不同硒濃度下茶苗生長和光合色素含量的變化情況

圖2和圖3結(jié)果顯示，合適的硒濃度處理對茶苗根部和莖葉部分的生長有利，隨著硒濃度升高茶苗的生長逐漸受到抑制并不斷加重。與對照組Se0相比（圖2），Se0.3組茶苗生長較好，葉片翠綠，根系顏色較白，新生側(cè)根數(shù)量較多，Se5、Se8組茶苗的成熟葉片出現(xiàn)枯斑，根系顏色逐漸褐黃，新生側(cè)根減少。Se0.3、Se1.5組茶苗的鮮重與Se0相比顯著增加，Se3、Se5、Se8組茶苗的鮮重則顯著減少（圖3：A）。Se0.15、Se0.3、Se1.5組的株高增長量與Se0無顯著差異，Se3、Se5、Se8組茶苗的株高增長量則顯著減小 （圖3：C）。對于茶苗根系生物量而言，Se0.3組茶苗根系總干重以及新根干重與Se0組相比顯著增長;而其他硒濃度處理組的新根根系生物量都比Se0低，但無顯著差異（圖3：B）。

2.3 不同硒濃度對茶葉品質(zhì)生理特性的影響

由圖5可知，茶苗新梢中的可溶性糖、可溶性蛋白和茶多酚含量變化規(guī)律相近，均隨硒酸鈉濃度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。Se0.3組與Se0相比可溶性糖含量顯著增加;Se3、Se5、Se8組可溶性糖含量均顯著減少（圖5：A）。與Se0相比，Se0.3組時(shí)可溶性蛋白含量增加明顯;而Se8組可溶性蛋白則顯著減少（圖5：B）。Se0.3組茶多酚含量最高;Se3、Se5和Se8組則顯著減少（圖5：C）。這表明硒對茶苗葉品質(zhì)生理特性的影響有兩面性，在低濃度時(shí)有一定的促進(jìn)作用，而在高濃度時(shí)有損害作用。

2.4 不同硒濃度對茶苗抗逆生理特性的影響

圖6：A顯示，茶苗的MDA含量會隨硒酸鈉濃度的增加呈現(xiàn)先降后升的趨勢。與Se0相比，Se0.15、Se0.3組MDA含量顯著減少;Se1.5、Se3、Se5和Se8組MDA含量則逐漸上升，其中Se8組達(dá)到顯著差異水平（圖6：A）。圖6：B和6：C顯示，茶苗的脯氨酸和過氧化氫含量的變化規(guī)律一致，均隨硒濃度的增加呈現(xiàn)先降后升的趨勢。與Se0對照組相比，Se0.3、Se1.5組茶苗的脯氨酸顯著減少;Se3、Se5、Se8組則顯著增加 （圖6：B）。與Se0對照組相比，Se0.3、Se1.5組葉片的H2O2含量顯著減少;Se3、Se5和Se8組的過氧化氫則顯著增加（圖6：C）。此外，硒濃度對茶苗根系活力也有顯著影響，隨著硒濃度的增加根系活力呈先升后降的趨勢（圖6：D）。Se0.15、Se0.3、Se1.5組的根系活力比對照Se0均有所增加，其中Se0.3組達(dá)到最大值，比Se0增加了78.19%（圖6：D）。Se3、Se5、Se8組根系活力逐步降低。

2.5 不同硒濃度處理下茶苗根尖顯微特征的變化

通過根尖橫切片的顯微觀察可知，茶樹根尖成熟區(qū)的初生結(jié)構(gòu)由表皮、皮層、維管柱組成，其中皮層由外皮層、皮層薄壁組織、內(nèi)皮層構(gòu)成（圖7：A-G）。內(nèi)皮層的絕大部分細(xì)胞能被番紅染色，為全面增厚、木栓化的凱氏帶;少部分被固綠染色，推測為通道細(xì)胞（圖7：A，C，E，G）。維管柱中的初生木質(zhì)部和初生韌皮部相間排列，初生木質(zhì)部在橫切面上呈星角狀排列，可觀察到三原型（圖7：A，D）、四原型（圖7：B，C，E，F(xiàn)，G）兩種。

圖7：A-G顯示，硒濃度能影響茶苗根尖成熟區(qū)的顯微特征。在對照組Se0中，表皮層細(xì)胞較小，不規(guī)則排列于外周;皮層細(xì)胞的大小由外向內(nèi)細(xì)胞大小逐漸變小，內(nèi)皮層凱氏帶明顯，外皮層細(xì)胞外側(cè)番紅染色的圈帶隱約可見;維管柱的木質(zhì)部較明顯，由外往里細(xì)胞逐漸增大（圖7：A）。Se0.15、Se0.3、Se1.5組的顯微結(jié)構(gòu)相似：表皮層細(xì)胞比Se0增大，排列較規(guī)則、整齊;外皮層細(xì)胞外側(cè)的番紅染色帶比Se0清晰;皮層薄壁細(xì)胞比Se0更圓潤飽滿（圖7：B，C，D）。隨著硒酸鈉濃度的增加，Se3、Se5和Se8組根尖的初生結(jié)構(gòu)及內(nèi)部細(xì)胞形態(tài)的變化更明顯。根尖表皮細(xì)胞更大、排列更整齊;外皮層細(xì)胞變大，形態(tài)排列與表皮細(xì)胞接近，番紅染色帶更明顯;皮層薄壁細(xì)胞變形、干癟受損;內(nèi)皮層凱氏帶結(jié)構(gòu)有所變化，被染成綠色的細(xì)胞增加;維管柱也隨著發(fā)生形變，維管柱與根徑的比例比Se0有所減小，中央薄壁細(xì)胞變小、變形甚至受損（圖7：E，F(xiàn)，G）。值得一提的是，上述表征在Se8時(shí)最為明顯，表明該濃度下細(xì)胞受到嚴(yán)重的硒脅迫作用。

3討論

3.1 硒濃度與茶苗硒含量、硒分布的關(guān)系

硒酸鈉是可被植物直接利用的硒源的主要形式之一。植物根尖從土壤吸收硒元素后， 轉(zhuǎn)移至A-G分別代表Se0、Se0.15、Se0.3、Se1.5、Se3、Se5、Se8處理的茶苗根尖橫切片。epi. 表皮; exo. 外皮層; par. 皮層薄壁細(xì)胞; xyl. 木質(zhì)部; phl. 韌皮部; end. 內(nèi)皮層; pas. 通道細(xì)胞。

A-G represent the transverse section of the root tip of tea seedlings treated with Se0， Se0.15， Se0.3， Se1.5， Se3， Se5 and Se8， respectively. epi. Epidermis; exo. Outer cortex; par. Cortical parenchyma cells; xyl. Xylem; phl. Phloem; end. Endodermis; pas. Passage cell.

地上部分，在葉綠體和細(xì)胞質(zhì)中轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒后轉(zhuǎn)移并積累于不同的器官或組織中（White， 2018）。植物種類和器官類型不同，硒元素的積累能力及其在器官或組織中的分布樣式通常也會有所差異。生產(chǎn)富硒農(nóng)產(chǎn)品的本質(zhì)是在食用或藥用部位富集硒元素。因此，了解培養(yǎng)基質(zhì)中的硒濃度與植物硒含量的關(guān)系以及硒元素在植物體內(nèi)的分布非常必要。茶苗在多個(gè)濃度的硒處理下茶葉的含硒量均比根部高，說明茶葉對硒的蓄積能力比根部強(qiáng)，硒酸鈉被茶苗吸收后，更多的硒元素轉(zhuǎn)移到植株的地上部分。這既有利于減少硒在根積累產(chǎn)生的毒害作用，也可為外源添加硒肥生產(chǎn)富硒茶葉提供有利條件。生長基質(zhì)的硒含量是富硒茶生產(chǎn)的主要限制因素。我國大部分地區(qū)的土壤硒含量的背景值很低，全國均值只有0.29 mg·L1（魏復(fù)盛等， 1991），因此許多地區(qū)生產(chǎn)的茶葉含硒無法滿足富硒茶的硒含量標(biāo)準(zhǔn)，例如廣東茶區(qū)所抽取的35個(gè)天然茶葉樣品的硒含量為0.124 mg·kg1（梁春燕等， 2014）。本研究基于水培試驗(yàn)證實(shí)，茶葉硒積累與營養(yǎng)液的硒酸鈉濃度呈正相關(guān)。曹丹等（2019）在硒濃度為0～1 mmol·L1（即0～80 mg·L1）范圍研究沙培茶樹的根、莖、葉的硒含量均得到先升后降再升的雙峰走勢，這與本研究結(jié)果不同。我們推測栽培方式和濃度范圍不同可能是造成二者差異原因。尚慶茂等（1997）研究了不同濃度下水培生菜的硒含量情況也證實(shí)硒積累與營養(yǎng)液的硒濃度呈正相關(guān)。由此可見，在土壤或培養(yǎng)基質(zhì)中加入足量的硒元素即可達(dá)到富硒茶所需的硒標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)圖1測算，約需加入超過0.3 mg·L1（Se）的硒酸鈉，才可能生產(chǎn)出符合農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)的富硒茶（0.25 mg·kg1）。外源添加硒肥作為低硒地區(qū)富硒茶栽培的有效途徑，并非意味著硒肥多多益善。高濃度的硒會對植物產(chǎn)生毒害作用，因此添加硒肥生產(chǎn)富硒茶有必要繼續(xù)探討硒濃度對茶樹的生長和生理的影響。

3.2 硒濃度對茶苗生長的影響

高等植物沒有類似動物特異性合成硒蛋白的機(jī)制，因此隨著體內(nèi)硒濃度的積累，許多植物在蛋白質(zhì)合成過程中會非特異性引入硒代氨基酸，從而造成植物體內(nèi)原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變或功能失活（Terry et al.， 2000），情況嚴(yán)重即會表現(xiàn)出硒毒性。我們發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)液中的硒濃度在3 mg·L1以上時(shí)對茶苗生長會有抑制作用，表現(xiàn)為株高降低，鮮重減少，光合色素a和類胡蘿卜素顯著下降。這表明高濃度的硒酸鈉能抑制葉片的光合作用，硒濃度能通過影響光合作用而改變植物多糖等有機(jī)物的積累，從而影響植物生長。

與上述高濃度對茶苗生長的抑制作用不同，低濃度的硒可以促進(jìn)茶苗的生長。茶苗在硒濃度為0.3 mg·L1營養(yǎng)液中生長最好，此硒濃度對地上部分和根部的生長都有明顯的促進(jìn)作用。這些結(jié)果與在豌豆、小麥等植物中的報(bào)道相似 （Guerrero et al. ， 2014;Lehotai et al.， 2016）。胡玉榮（2016） 基于轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)添加0.5 mg·L1硒酸鈉的茶苗與對照相比能增加光合作用途徑相關(guān)基因的表達(dá)使之呈現(xiàn)富集狀態(tài)。由此可見，調(diào)控茶樹光合色素的生物合成是硒酸鈉影響茶苗生物量和生長狀態(tài)的重要途徑，此途徑是硒濃度敏感的。在硒促進(jìn)茶苗生長的過程中，硒脅迫的補(bǔ)償效應(yīng)可能發(fā)生重要作用。在受到輕度脅迫時(shí)，機(jī)體或細(xì)胞能產(chǎn)生補(bǔ)償效應(yīng)，用以減小或抵消環(huán)境脅迫帶來的不利影響，這是生物界普遍存在的一種適應(yīng)能力（袁昌洪等，2020）。植物吸收硒元素后轉(zhuǎn)化形成的硒代氨基酸能使體內(nèi)部分原有的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變或功能失活，這種脅迫作用是濃度敏感型的，在低濃度下可控的，植物通過合成更多蛋白質(zhì)表現(xiàn)補(bǔ)償效應(yīng)。茶苗在硒濃度為0.3 mg·L1營養(yǎng)液中，其可溶性蛋白顯著增加，從而表現(xiàn)出適應(yīng)性生長、生物量增加。綜上所述，硒酸鈉對茶樹的生長表現(xiàn)出硒濃度敏感型的雙重作用，高硒濃度具有抑制甚至毒害作用，合適濃度下具有有益作用。我們推測調(diào)控茶樹光合色素的生物合成和硒脅迫的補(bǔ)償效應(yīng)是硒酸鈉濃度影響茶苗生長的重要生理機(jī)制。

3.3 硒濃度對茶苗抗逆生理特性的影響

硒與植物的互作起始于根部，根的生長對硒濃度較為敏感。在低硒濃度（Se0.15、Se0.3、Se1.5）下茶苗的根系活力比對照Se0均有所增加，而在高硒濃度（Se3、Se5、Se8）下茶苗的根系活力明顯降低。該結(jié)果與根尖解剖的顯微觀察結(jié)果相吻合。在低硒濃度下（小于1.5 mg·kg1），皮層薄壁細(xì)胞更圓潤飽滿、排列更規(guī)則整齊，表皮層相對較薄;而在高硒濃度（大于3 mg·kg1）下出現(xiàn)脅迫表征，皮層薄壁細(xì)胞變形、干癟，表皮層加厚，中柱細(xì)胞受損。這證實(shí)了硒對根的形態(tài)和功能有雙重作用，在高濃度時(shí)表現(xiàn)為毒害作用，在低硒濃度時(shí)表現(xiàn)有益作用。

H2O2和MDA是脂質(zhì)過氧化和多種細(xì)胞損傷的重要生化標(biāo)志物，被廣泛作為植物抗逆生理的重要指標(biāo)。正常情況下生物體內(nèi)過氧化物ROS（如活性氧、過氧化氫等）的生成與清除處于動態(tài)平衡狀態(tài)，當(dāng)病理、脅迫等因素打破該平衡致使ROS濃度超過生理限度時(shí)就會損傷生物大分子，包括脂質(zhì)過氧化、蛋白質(zhì)的氧化和DNA的氧化損傷等。低硒濃度培養(yǎng)時(shí)，茶苗的MDA和H2O2含量顯著降低;高硒濃度培養(yǎng)時(shí)，茶苗的MDA和H2O2含量顯著增加。此變化模式與水稻、萵苣等植物在不同硒濃度培養(yǎng)下的結(jié)果一致 （Rios et al.， 2009;Luo et al.， 2019）。許多學(xué)者認(rèn)為硒對植物的有益作用與其抗氧化作用有關(guān)，理由是硒使CAT等抗氧化酶活性增強(qiáng) （Ulhassan et al.， 2019）。Hartikainen et al.（2000）則認(rèn)為高濃度的硒元素是促氧化劑，理由是高濃度下硒引發(fā)ROS大量積累，使抗氧化酶活性受損，造成細(xì)胞損傷或細(xì)胞凋亡。硒的促氧化作用從根本上可能是由硒脅迫引起的，細(xì)胞硒濃度高時(shí)在蛋白質(zhì)合成過程中會非特異性引入大量硒代氨基酸而造成原有抗氧化酶結(jié)構(gòu)改變或功能失活，從而促發(fā)了ROS大量積累。綜上所述，不同硒濃度培養(yǎng)可以影響茶樹細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中的H2O2和MDA的平衡，從而影響植物的適應(yīng)性。

脯氨酸過去一直被認(rèn)為是一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)它具有多種生理功能，在多種脅迫條件下對植物起到調(diào)節(jié)和保護(hù)作用（Kishor et al.， 2005;Szabados & Savoure， 2010）。在本研究中，茶苗的脯氨酸含量隨硒濃度的增加呈現(xiàn)先降后升的趨勢，這與Ulhassan et al.（2019）在油菜研究中的結(jié)果一致。結(jié)合可溶性糖和可溶性蛋白含量在低硒濃度培養(yǎng)條件下增加而在高硒濃度條件下降低的變化模式，我們認(rèn)為不同硒濃度會激發(fā)茶樹對細(xì)胞滲透性的調(diào)節(jié)。由此可推測，在低硒濃度下由于補(bǔ)償效應(yīng)，細(xì)胞增加了可溶性蛋白和可溶性糖積累，同時(shí)為了平衡內(nèi)外的滲透平衡而減少了脯氨酸的積累;在高硒濃度下則相反，細(xì)胞受到嚴(yán)重硒脅迫，光合作用降低，可溶性蛋白和可溶性糖的合成受到抑制打破了細(xì)胞原有的滲透平衡，此時(shí)需要促進(jìn)脯氨酸的積累而提高茶苗的抗逆性。胡玉榮（2016）利用轉(zhuǎn)錄組測序研究了茶苗對硒酸鈉的吸收代謝情況，通過組間比較發(fā)現(xiàn)脯氨酸代謝基因在硒酸鈉處理組顯著富集。這些證據(jù)表明植物可以通過調(diào)節(jié)脯氨酸的合成與代謝來實(shí)現(xiàn)對硒酸鹽的響應(yīng)，在硒脅迫條件下可以提高脯氨酸含量增加植物的耐受性。

3.4 硒濃度對茶葉品質(zhì)生理特性的影響

茶葉含有茶多酚、茶多糖、蛋白質(zhì)、茶氨酸、礦質(zhì)元素等多種功能組份，被認(rèn)為具有養(yǎng)生、保健、防癌等功效。其中，茶多酚主要為黃酮類物質(zhì)，具有抗氧化、防衰老、防輻射和助消化等多種保健功能而被認(rèn)為是茶葉的核心品質(zhì)指標(biāo)（Khan & Mukhtar，2007）。胡玉榮（2016）利用轉(zhuǎn)錄組測序研究了茶苗對硒酸鈉的吸收代謝情況，通過組間比較發(fā)現(xiàn)黃酮類生物合成基因在硒酸鈉處理組顯著富集。該結(jié)果表明硒酸鈉能影響黃酮類的生物合成。Hu的研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了在葉片噴灑硒肥（75 g·hm2）后茶葉中的茶多酚含量顯著降低（Hu et al.， 2003）。Xu et al. （2003）報(bào)道了，在葉片噴灑硒肥（50 g·hm2）后茶葉中的茶多酚含量明顯增加。這表明葉片施加硒肥，采用不同濃度時(shí)，茶葉中的茶多酚含量不同。本研究在水培營養(yǎng)液中添加施肥，結(jié)果顯示茶苗新梢中的可溶性糖、可溶性蛋白和茶多酚含量均隨硒濃度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。這些證據(jù)表明添加硒肥料對茶葉的品質(zhì)也具有雙重效應(yīng)，在合適濃度時(shí)能增加茶多酚、茶多糖、茶蛋白等品質(zhì)指標(biāo)，濃度過高可降低茶葉品質(zhì)。

4結(jié)論

本研究考察了硒濃度（0～8 mg·L1）對茶苗硒積累、生長、生理特性和顯微特征的影響。結(jié)果顯示，茶苗的根和新梢中的硒含量與營養(yǎng)液中的硒濃度與正相關(guān)，茶苗的多個(gè)生長和生理指標(biāo)對硒濃度的敏感性差異明顯。在合適硒濃度（0.3 mg·L1）時(shí)硒酸鈉對茶樹有益，有利于植物生長，能增強(qiáng)根系活力，提高茶葉茶多酚含量，降低過氧化物和脯氨酸含量;在硒濃度過高時(shí)（≥3 mg·L1），硒酸鈉對茶苗有害，使茶苗出現(xiàn)脅迫反應(yīng)，抑制植物生長，降低茶葉品質(zhì)。根尖橫切片顯微特征也支持上述觀點(diǎn)，低硒濃度（0.15、0.3、1.5 mg·L1）處理的茶苗根尖的皮層薄壁細(xì)胞飽滿、完好，表皮細(xì)胞較小;高硒濃度（3、5、8 mg·L1）處理的茶苗根尖的皮層薄壁細(xì)胞變形或受損，表皮細(xì)胞增厚，表現(xiàn)出脅迫反應(yīng)。上述結(jié)果表明，硒對茶苗的生長具有雙重效應(yīng)。硒的有益作用可能是由低硒濃度培養(yǎng)時(shí)產(chǎn)生的補(bǔ)償效應(yīng)、光合作用和抗氧化作用增強(qiáng)等因素引起的;而硒的毒害作用主要與硒脅迫效應(yīng)有關(guān)，高濃度的硒能降低光合作用，激發(fā)ROS和滲透性失衡。總之，本研究初步明確了水培茶苗在硒濃度為0.3～1.5 mg·L1時(shí)對生長和茶葉品質(zhì)有益，并能獲得含硒量符合富硒茶標(biāo)準(zhǔn)的茶葉;在硒濃度≥3 mg·L1時(shí)顯現(xiàn)脅迫效應(yīng)，能抑制生長和降低茶葉品質(zhì)。本研究結(jié)果可為進(jìn)一步研究硒對茶樹的雙重作用機(jī)制和富硒茶栽培技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

AI CY， ZHANG BJ， YUAN P， et al.， 2019. Characteristics of organic selenium contents in natural tea of china and discussion on the quality standard[J]. Food Nutr Sci， 8（2）： 155-166.[艾春月， 張寶軍， 袁萍， 等， 2019. 中國天然茶葉硒的含量特征及其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)探討 [J]. 食品與營養(yǎng)科學(xué)， 8（2）：155-166. ]

CAO D， MA LL， LIU YL， et al.， 2020. Absorption and accumulation characteristics of selenium in tea plant （Camellia sinensis） and expression analysis of genes related to selenium regulation[J]. J Tea Sci， 40（1）： 77-84.[曹丹， 馬林龍， 劉艷麗， 等， 2020. 茶樹對硒吸收累積特性及其硒調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)分析 [J]. 茶葉科學(xué)， 40（1）：77-84.]

FLEET JC， 2009. Dietary selenium repletion may reduce cancer incidence in people at high risk who live in areas with low soil selenium[J]. Nutr Rev， 55 （7）： 277-279.

GUERRERO B， LLUGANY M， PALACIOS O， et al.， 2014. Dual effects of different selenium species on wheat[J]. Plant Physiol Biochem， 83： 300-307.

HAWRYLAKNOWAK B， MATRASZEK R， POGORZELEC M，et al.， 2015. The dual effects of two inorganic selenium forms on the growth， selected physiological parameters and macronutrients accumulation in cucumber plants[J]. Acta Physiol Plant， 37（2）.

HARTIKAINEN H， XUE T， PIIRONEN V， et al.， 2000. Selenium as an antioxidant and prooxidant in ryegrass [J]. Plant Soil， 225（2）： 193-200.

HENNING SM， WANG P， SAID JW， et al.， 2015. Randomized clinical trial of brewed green and black tea in men with prostate cancer prior to prostatectomy[J]. Prostate， 75（5）： 550-559.

HU Q， XU J， PANG G， et al.， 2003. Effect of selenium on the yield and quality of green tea leaves harvested in early spring[J]. J Agric Food Chem， 51（11）： 3379-3381.

HU YR， 2016. Identification and analysis of genes related to selenium assimilation and metabolism in tea plant roots[D]. Beijing： Chinese Academy of Agricultural Aciences.[胡玉榮， 2016. 茶樹根系硒吸收和代謝的關(guān)鍵基因發(fā)掘與分析[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院.]

JIANG CQ， ZU CL， SHEN J， et al.， 2015. Effects of selenium on the growth and photosynthetic characteristics of fluecured tobacco （Nicotiana tabacum L.）[J]. Acta Soc Bot Pol， 84（1）： 71-77.

KHAN N， MUKHTAR H， 2013. Tea and health： studies in humans[J]. Curr Pharm Design， 19（34）： 6141-6147.

KISHOR PB， SANGAM S， AMRUTHA RN， et al.， 2005. Regulation of proline biosynthesis， degradation， uptake and transport in higher plants： Its implications in plant growth and abiotic stress tolerance[J]. Curr Sci， 88（3）： 424-438.

KHAN N， MUKHTAR H， 2007. Tea polyphenols for health promotion Khan[J]. Life Sci， 81（7）： 519-533.

LIANG CY， TANG H， LUO YF， 2014. Preliminary investigation and analysis on tea selenium content in Guangdong tea area[J]. Guangdong Agric Sci， 41（8）：43-46.[梁春燕， 唐顥， 羅一帆， 2014. 廣東茶區(qū)茶葉含硒量初步調(diào)查分析 [J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 41（8）：43-46. ]

LI HS， 2000. Principle and technology of plant physiology and biochemical experiments [M]. Beijing： Higher Education Press： 350-550.[李合生， 2000. 植物生理生化試驗(yàn)原理和技術(shù) [M]. 北京：高等教育出版社：350-550.]

LEHOTAI N， LYUBENOVA L， SCHRODER P， et al.， 2016. Nitrooxidative stress contributes to selenite toxicity in pea （Pisum sativum L.）[J]. Plant Soil： 107-122.

LOBANOV AV， FOMENKO DE， ZHANG Y， et al.， 2007. Evolutionary dynamics of eukaryotic selenoproteomes： large selenoproteomes may associate with aquatic life and small with terrestrial life[J]. Genome Biol， 8（9）： 1-16.

LOSCALZO J， 2014. Keshan disease， selenium deficiency， and the selenoproteome[J]. N Engl J Med， 370（18）： 1756-1760.

LUO HW， DU B， HE LX， et al.， 2019. Foliar application of sodium selenate induces regulation in yield formation， grain quality characters and 2acetyl1pyrroline biosynthesis in fragrant rice[J]. Bmc Plant Biol， 19（1）： 1-12.

SHANG QM， LI PL， GAO LH， 1997. Selenium uptake and inversion by hydroponic lettuce[J]. Acta Hortic Sin， 24（3）：255-258.[尚慶茂， 李平蘭， 高麗紅， 1997. 水培生菜對硒的吸收和轉(zhuǎn)化 [J]. 園藝學(xué)報(bào)， 24（3）：255-258.]

MOLAN AL， FLANAGAN J， WEI W， et al.， 2009. Seleniumcontaining green tea has higher antioxidant and prebiotic activities than regular green tea[J]. Food Chem， 114（3）： 829-835.

NAZ FS， YUSUF M， KHAN TA， et al.， 2015. Low level of selenium increases the efficacy of 24epibrassinolide through altered physiological and biochemical traits of Brassica juncea plants[J]. Food Chem， 185： 441-448.

PAN H， HUANG YL， LI Y， et al.， 2017. Determination of selenium in rat tissues after oral administration of seleniumenriched green tea by graphite furnace atomic absorption spectrometry[J]. Mod Food Sci Technol， 33（7）： 231-237.[潘虹， 黃琳艷， 李義， 等， 2017. 石墨爐原子吸收法測定大鼠飲用富硒綠茶后硒元素在大鼠組織中的含量 [J]. 現(xiàn)代食品科技， 33（7）：231-237.]

RAYMAN MP， 2000. The importance of selenium to human health[J]. Lancet， 356（9225）： 233-241.

RIOS JJ， BLASCO B， CERVILLA LM， et al.， 2009. Production and detoxification of H2O2 in lettuce plants exposed to selenium[J]. Ann Appl Biol， 154 （1）： 107-116.

SCHWARZ K， FOLTZ CM， 1957. Selenium as an integral part of Factor 3 against dietary necrotic liver degeneration[J]. J Am Chem Soc， 79（12）： 3292-3293.

SHEN CL， YEH JK， CAO JJ， et al.， 2011. Green tea and bone health： evidence from laboratory studies[J]. Pharmacol Res， 64（2）： 155-161.

SHANKER K， MISHRA S， SRIVASTAVA S， et al.， 1996. Effect of selenite and selenate on plant uptake of cadmium by maize （Zea mays）[J]. Bull Environ Contam Toxicol， 56（3）： 419-424.

SZABADOS L， SAVOURE A， 2010. Proline： A multifunctional amino acid[J]. Trends Plant Sci， 15（2）： 89-97.

TERRY N， ZAYED AM， DE SOUZA MP， et al.， 2000. Selenium in higher plants[J]. Ann Rev Plant Physiol Plant Mol Biol， 51：401-432.

ULHASSAN Z， GILL RA， ALI S， et al.， 2019. Dual behavior of selenium： Insights into physiobiochemical， anatomical and molecular analyses of four Brassica napus cultivars[J]. Chemosphere， 225： 329-341.

VELIKOVA V， YORDANOV I， EDREVA A， et al.， 2000. Oxidative stress and some antioxidant systems in acid raintreated bean plants protective role of exogenous polyamines[J]. Plant Sci， 151 （1）： 59-66.

WEI FS， CHEN JS， WU YY， et al.， 1991. Study on the backeground contents on elements of soils in China[J]. Environ Sci， 12（4）：12-19.[魏復(fù)盛， 陳靜生， 吳艷云， 等， 1991. 中國土壤環(huán)境背景值研究 [J]. 環(huán)境科學(xué)， 12（4）：12-19. ]

WHITEPJ， 2018. Selenium metabolism in plants [J]. Biochim Biophys Acta， 1862（11）： 2333-2342

SHIGEKI K， 1995. Promotional effect of aluminum on the growth of tea trees[J]. J Tea， 21（3）：18-22. [小西茂毅， 1995. 鋁對茶樹生長的促進(jìn)作用 [J]. 茶葉， 21（3）：18-22.]

XU J， ZHU SG， YANG FM， et al.， 2003. The influence of selenium on the antioxidant activity of green tea[J]. J Sci Food Agric， 83（5）： 451-455.

YUAN CH， YANG ZQ， ZHAO HL， 2020. Compensatory growth of tomato after high temperature and high humidity stress[J]. J Ecol， 39（2）：487-496.[袁昌洪， 楊再強(qiáng)， 趙和麗， 2020. 番茄高溫高濕脅迫后的補(bǔ)償生長 [J]. 生態(tài)學(xué)雜志， 39（2）：487-496. ]

YIN HQ， QI ZY， LI MQ， et al.， 2019. Selenium forms and methods of application differentially modulate plant growth， photosynthesis， stress tolerance， selenium content and speciation in Oryza sativa L. [J]. Ecotoxicol Environ Safety， （169）： 911-917.

ZOU JB， LU JZ， ZHANG JJ， 2013. Precautions and method improvement of paraffin section in traditional Chinese medicine preparation[J]. Jiangxi J Trad Chin Med， 44（12）： 71-72. [鄒江斌， 盧建中， 張娟娟， 2013. 石蠟切片在中藥制片中注意事項(xiàng)及方法改良 [J]. 江西中醫(yī)藥， 44（12）：71-72.]

ZHU YG， PILONSMITS EA， ZHAO FJ， et al.， 2009. Selenium in higher plants： Understanding mechanisms for biofortification and phytoremediation[J]. Trends Plant Sci， 14（8）： 436-442.

（責(zé)任編輯李莉）