不同濃度外源硒對白菜品質及生理特性的調控

劉 磊 呂令華 尉菊萍 王連祥

（菏澤市農業(yè)科學院 山東菏澤274000）

硒（selenium，Se）是生物體內必不可少的微量元素之一，在人體抗衰老、抗氧化、抗癌、提高免疫力等方面功效顯著[1-2]。中國72%的地區(qū)是低硒地區(qū)，約有2/3的人口處于缺硒的狀態(tài)，硒缺乏會引起大骨節(jié)病、克山病等病癥[3]。適當補硒對增強免疫力、預防疾病、延長壽命有良好的作用[4]。由于人體自身無法合成或儲存硒，因此食用富硒產品如富硒蔬菜、富硒水果等是補充硒的有效途徑[5]。

白菜在我國有著悠久的栽培歷史，種植面積較大[6-7]。由于口感好、營養(yǎng)價值高等特點，白菜備受老百姓的青睞，已經成為餐桌上最大眾化的蔬菜之一。白菜不僅具有較高的干物質量和蛋白質含量，粗纖維、維生素C、可溶性糖、礦物質等營養(yǎng)物質含量也較高[8]。隨著生活水平的提高，人們對白菜的品質要求逐漸提高。有研究表明，外源硒對改善白菜的品質和生長發(fā)育有一定的促進作用，Wu等研究表明，葉面施用硒可選擇性地誘導白菜組織中的谷胱甘肽還原酶（GR）和脫氫抗壞血酸還原酶（DHAR）的產生，從而減輕鎘的毒性[9]；Dai等通過盆栽和田間試驗研究發(fā)現(xiàn)，土壤施用硒和鋅能改善白菜的品質，增強抗氧化作用[10]；Farooq等研究發(fā)現(xiàn)，白菜施硒后微量元素利用率增加，且葉面施硒的效果遠大于土壤施硒[11]。為研究外源硒對白菜品質及生理特性的影響，本試驗采用葉噴不同濃度亞硒酸鈉溶液的方法進行大田試驗，分析了亞硒酸鈉對白菜生長發(fā)育、抗氧化系統(tǒng)、滲透調節(jié)系統(tǒng)及硒、鐵、鋅等營養(yǎng)元素含量的作用效果，以促進硒在白菜生產中的應用，增加白菜富硒量，改善品質，增強其市場競爭力。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試白菜品種為秦白2號（陜西省蔬菜研究所培育），供試試劑為亞硒酸鈉（荊州市長農農業(yè)科技有限公司生產）。

1.2 試驗設計

試驗于2019年在菏澤市農科院試驗田進行。試驗土壤為沙壤土，pH 6.7，全氮25.99 g/kg，速效磷2.44 g/kg，速效鉀16.90 mg/kg。白菜于8月13日播種，壟距60 cm，壟高15 cm，在壟背上按50 cm株距開穴，每穴播2～3粒種子，6葉時定苗，每穴留1株壯苗。試驗設置4個亞硒酸鈉濃度，分別為CK（0）、Se1（50 mg/L）、Se2（150 mg/L）、Se3（250 mg/L），3次重復，共12個處理，每處理設為一個小區(qū)，小區(qū)面積6 m2，完全隨機區(qū)組設計。分別于蓮座期和結球期葉面噴施亞硒酸鈉溶液，每株30 mL。生育期內進行常規(guī)田間管理。收獲前一天在各小區(qū)內選取長勢均勻一致的3株白菜，取具有代表性的葉片，測定各項指標。

1.3 項目測定

1.3.1 干鮮重和葉綠素含量的測定 收獲時，每小區(qū)隨機取5株白菜，測定其干鮮重，取平均數(shù)。用He等方法[12]測定葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量。

1.3.2 抗氧化酶活性、丙二醛含量的測定 采用Luo等的方法[13]測定過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）的活性和丙二醛（MDA）含量。參考Dai等方法[14]測定抗壞血酸過氧化物酶（APX）和谷胱甘肽還原酶（GR）的活性。

1.3.3 滲透調節(jié)物質和維生素C含量的測定 可溶性蛋白和脯氨酸含量參考Li等方法[15]，分別采用考馬斯亮藍G-250和茚三酮比色法測定。根據(jù)Ma[16]和張健偉等[17]的方法，用滴定法測定維生素C含量，用蒽酮法測定可溶性糖含量。

1.3.4 硒、鐵、鋅含量的測定 將樣品磨成粉末，取0.1 g，用1.5 mL濃硝酸和0.5 mL 30% H2O2在180℃的消化爐中消化1.5 h，用原子吸收光譜法測定總硒、鐵、鋅含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Statistix 8.1進行數(shù)據(jù)分析，用LSD法進行數(shù)據(jù)差異顯著性檢驗（P＜0.05），通過Sigma Plot 14.0進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 外源亞硒酸鈉對白菜生物量的影響

葉面施用亞硒酸鈉對白菜干鮮重有一定的影響（圖1）。與對照相比，Se1處理的單株鮮重和干重分別提高了36.26%和28.07%，而Se2和Se3處理下的單株鮮重和干重與對照差異不顯著。

圖1 外源亞硒酸鈉對白菜干鮮重的影響

2.2 外源亞硒酸鈉對白菜抗氧化酶和脂質過氧化作用的影響

從圖2可知，葉面施用亞硒酸鈉可以調節(jié)白菜的POD、SOD、CAT、GR、APX的活性和MDA含量。在POD活性方面，與對照相比，Se1、Se2和Se3處理的POD活性顯著提高，分別為103.36%、56.83%和16.63%；Se1和Se2處理的SOD活性分別比CK高31.86%和12.67%，而Se3和CK差異不顯著；CAT活性方面，與對照相比，Se1、Se2、Se3處理分別提高了104.32%、51.57%、13.10%；在APX活性方面，Se1、Se2和Se3處理分別比對照高190.78%、101.59%和39.15%；對于GR，與CK相比，Se1、Se2和Se3處理增加了GR活性，分別提高120.71%、63.71%和20.95%。從各個抗氧化酶活性來看，不同濃度的外源硒均可在一定程度上增加抗氧化能力，且增加程度順序為Se1＞Se2＞Se3。外源硒在MDA含量方面，Se1、Se2和Se3處理顯著提高了MDA含量，而3個處理間的MDA含量差異不顯著。

2.3 外源亞硒酸鈉對白菜葉綠素含量的影響

圖2 外源亞硒酸鈉對白菜POD、SOD、CAT、GR、APX活性及MDA含量的影響

圖3 外源亞硒酸鈉對白菜葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量的影響

從圖3可知，葉面施用亞硒酸鈉顯著影響了白菜葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量。與對照相比，Se1、Se2和Se3處理均顯著提高了葉綠素a含量，Se1處理的葉綠素a含量最高，達到10.45 mg/g·FW。葉綠素b和類胡蘿卜素含量的變化趨勢同葉綠素a含量一致，也表現(xiàn)為Se1處理的增加幅度最大。

2.4 外源亞硒酸鈉對白菜滲透調節(jié)物質和維生素C含量的影響

葉面施用亞硒酸鈉可調節(jié)白菜滲透調節(jié)物質（脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖）及維生素C的含量（圖4），并且作用效果隨著硒濃度的增大而降低。與對照相比，Se1和Se2的脯氨酸含量顯著提高，分別增加了40.16%和26.18%；Se1、Se2和Se3的可溶性蛋白含量與對照相比增加了48.43%、31.08%和18.12%；在可溶性糖含量方面，Se1、Se2和Se3的可溶性糖含量分別比對照提高65.97%、45.00%和25.44%，3個處理均達顯著水平。維生素C含量同滲透調節(jié)物質含量一樣，在外源硒處理下均顯著增加，Se1、Se2和Se3分別比CK提高27.07%、17.56%和10.46%。隨著亞硒酸鈉濃度的增加，各物質含量逐漸減少，說明濃度為50 mg/L的亞硒酸鈉溶液處理效果最佳。

2.5 外源亞硒酸鈉對白菜硒、鐵、鋅含量的影響

從圖5可知，葉面施用亞硒酸鈉對白菜中硒、鐵、鋅的濃度有一定的影響。白菜硒含量隨施硒濃度的增加而增加，Se3處理最高。與硒相比，鐵和鋅的含量呈現(xiàn)出不同的趨勢，外源硒處理能夠增加白菜鐵和鋅的含量，作用效果為Se1＞Se2＞Se3，低濃度的處理效果較好。

2.6 方差分析

從附表可以看出，葉面施用外源硒對白菜POD、SOD、CAT、APX、GR活性及MDA含量均有極顯著影響，對2種葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響也達到了極顯著水平。此外，施用硒對脯氨酸、蛋白質、糖、維生素C含量及硒、鐵、鋅含量均有極顯著影響，而葉面施硒對白菜鮮重和干重的影響不顯著。

3 結論與討論

圖4 外源亞硒酸鈉對白菜脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C含量的影響

圖5 外源亞硒酸鈉對白菜硒、鐵、鋅含量的影響

附表 硒對白菜品質及生理指標影響的方差分析

近年來，研究發(fā)現(xiàn)通過食用富硒蔬菜能夠滿足人體對硒的一定量需求，因此富硒蔬菜的研究逐漸受到廣大研究人員的關注。外源硒能夠增加番茄、生菜、芥菜、西蘭花等蔬菜的生物量，且表現(xiàn)出“低濃度促進、高濃度抑制”的劑量效應[17-20]。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，Se1、Se2、Se3 3個濃度的亞硒酸鈉均可以促進白菜生物量的積累，增加干鮮重，且Se1（50 mg/L）的促進效果最顯著。說明低濃度的外源硒能夠有效增加白菜的生物量，隨著濃度的增大，作用效果下降，預測超過一定的閾值后就會表現(xiàn)出抑制作用，這與前人的研究結果一致。

葉綠素和類胡蘿卜素是植物進行光合作用的重要色素，葉綠素含量的高低決定光合作用速率的快慢，Lai等研究發(fā)現(xiàn)，葉面施硒可通過增加葉片葉綠素含量從而增強光合作用、促進水稻產量[21]；夏永香等研究發(fā)現(xiàn)，適量的硒可以通過促進對葉綠素合成有益的元素如K、Ca、Mg等的吸收來增加其含量，從而提高大蒜葉片的光合速率，促進干物質積累，最終增加產量[22]。本研究結果發(fā)現(xiàn)，Se1處理下的白菜葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素等光合色素的含量顯著增加，因此白菜具有較高的鮮重和干重，本研究結果與前人的一致。

除了產量外，蔬菜的品質也是決定農民經濟效益的因素。侯天榮等研究發(fā)現(xiàn)，可通過葉面噴施硒肥來改善生姜的可溶性糖、可溶性蛋白等內在品質，從而提高其商品性[23]。白菜品質受可溶性蛋白、脯氨酸、可溶性糖和維生素C等營養(yǎng)物質及硒、鐵、鋅等礦質元素含量的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，葉面施用亞硒酸鈉會顯著增加白菜脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖和維生素C的含量，并且以濃度為50 mg/L的亞硒酸鈉作用效果最好。另外，葉面噴施亞硒酸鈉能夠增加白菜硒的含量，硒含量隨施用量的增加而增加，同時顯著提高了鋅和鐵的含量，以Se1處理的鋅和鐵含量最高，說明50 mg/L的亞硒酸鈉溶液能促進白菜對鋅和鐵的吸收，這與Dai和吳永堯等的研究 結果一致[10，24]。

硒元素可以保護生物體免受不同類型氧化脅迫的傷害，在動植物的免疫調節(jié)和抗氧化系統(tǒng)中起著重要作用[25-26]。Dai等研究發(fā)現(xiàn)，硒的應用對機體抗氧化酶活性和脂質過氧化有促進作用[10]；曹麗華等研究鹽脅迫下外源硒對小白菜的影響時同樣發(fā)現(xiàn)，低濃度的亞硒酸鈉能夠通過增加抗氧化酶的活性來減少鹽脅迫下細胞膜的膜脂過氧化傷害[27]。本研究結果顯示，外源亞硒酸鹽對白菜POD、SOD、CAT、APX和GR等抗氧化酶的活性有一定的增加作用，同時可以增加MD含量，并且以濃度為50 mg/L的亞硒酸鈉溶液表現(xiàn)最優(yōu)。

綜上所述，葉面施用亞硒酸鈉不僅能顯著提高白菜的生物量（鮮重、干重），增加光合色素（葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素）的含量，還能提高白菜的維生素C、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖和硒、鐵、鋅等微量元素的含量。此外，葉面施用硒顯著增強了白菜的抗氧化能力，在POD、SOD、CAT、APX和GR方面均顯著增強。生產中可以通過對白菜噴施亞硒酸鈉溶液來促進硒在白菜上的應用，增加白菜的富硒量，改善其品質，同時增加市場競爭力。為了揭示硒對白菜的影響機制，還需要在生理和分子水平上進行進一步的研究。