野菜少花龍葵的硒富集特性研究

吳彩芳，鮑榮粉，廖慧蘋，劉 飄，孫 靜，廖明安，林立金*，任 緯

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，成都 611130；2.馬龍縣經(jīng)濟(jì)作物技術(shù)推廣站，云南曲靖 655199；3.四川華勝農(nóng)業(yè)股份有限公司，四川綿竹 618200；4.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬研究所，成都 611130；5.四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，四川內(nèi)江 641000）

硒是一種微量元素，在人體的機(jī)能中發(fā)揮著極其重要的作用[1]，它具有抗癌、抵御多種疾?。ㄈ绶乐剐哪X血管疾病、肝病、克山病）、延緩衰老、解毒、排毒、增強(qiáng)機(jī)體免疫等多種功能[1-2]。硒能在人體內(nèi)合成，必須從食物中攝取，其中海鮮和動(dòng)物肝臟的硒含量較高，肉類和谷物的硒含量較低，水果和蔬菜的硒含量很低[3-4]。長(zhǎng)期食用硒含量較高的魚、肉會(huì)對(duì)人體消化帶來負(fù)擔(dān)，也會(huì)給一些家庭帶來一定的經(jīng)濟(jì)壓力，而補(bǔ)硒過度也會(huì)造成硒中毒[5-6]。因此，廉價(jià)、新鮮美味的富硒蔬菜成了人體補(bǔ)充硒元素的重要途徑[7]。有關(guān)蔬菜對(duì)硒的富集特性研究已有相關(guān)報(bào)道，但目前篩選出的含硒量較高的蔬菜較少[7-9]。因此，進(jìn)一步篩選含硒量較高的蔬菜對(duì)人體補(bǔ)充硒元素具有重要意義。

野菜是具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健價(jià)值的一類蔬菜，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外備受歡迎的食品，常見的有少花龍葵[10]、養(yǎng)心菜[11]、灰灰菜[12]、馬齒莧[13]和馬蘭[14]等。近年來，野菜資源的開發(fā)利用及深加工技術(shù)逐漸受到學(xué)者的關(guān)注和重視[10-14]。鑒于此，本試驗(yàn)對(duì)5種常見的野菜（養(yǎng)心菜、灰灰菜、馬齒莧、馬蘭和少花龍葵）的硒富集特性進(jìn)行了初步研究，再對(duì)篩選出的硒富集量較高的野菜進(jìn)行進(jìn)一步的硒富集特性鑒定，以期能發(fā)現(xiàn)硒富集量較高的野菜，進(jìn)而也為富硒野菜生產(chǎn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 篩選試驗(yàn)

篩選試驗(yàn)于2016年3月—7月在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)成都校區(qū)進(jìn)行。供試土壤為潮土，取自成都市溫江區(qū)農(nóng)田，其基本理化特性為：pH 7.09，全氮 1.50 g/kg，全磷 0.76 g/kg，全鉀 18.02 g/kg，堿解氮 94.82 mg/kg，速效磷 6.30 mg/kg，速效鉀 149.59 mg/kg，硒全量0.41 mg/kg。2016年 3月，將土壤風(fēng)干、壓碎，裝入用21 cm×20 cm（直徑×高）塑料盆，每盆裝土 4.0 kg。以Na2SeO3溶液形式將硒加入土壤中，使土壤的硒含量為50 mg/kg，混勻，使土壤田間持水量保持在80%左右。2個(gè)月后（2016年5月），將采自成都市溫江區(qū)農(nóng)田的大小一致的5種野菜（表1）幼苗（5片真葉展開）移栽至盆中，每種野菜種植1盆，每盆種植4株，每天澆水使土壤田間持水量保持在80%左右，并去除其他雜草。待野菜幼苗生長(zhǎng)2個(gè)月后，將其采收，用自來水沖洗干凈，之后再用去離子水反復(fù)沖洗，于105℃下殺青15 min，70℃烘至恒重，粉碎。按照氫化物發(fā)生-原子熒光光譜測(cè)定方法[15]測(cè)定野菜的硒含量，并計(jì)算地上部分富集系數(shù)（BCF）=植物地上部分硒含量/土壤硒濃度、轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（TF）=植物地上部分硒含量/根系硒含量[16]。

從表1可以看出，在土壤硒濃度為50 mg/kg的條件下，5種野菜均未表現(xiàn)出明顯的毒害癥狀，說明這5種野菜對(duì)硒脅迫的耐性較強(qiáng)。在5種野菜中，少花龍葵的根系及地上部分硒含量均最大，分別為195.21和83.83 mg/kg。除少花龍葵地上部分富集系數(shù)大于1外，其余野菜的地上部分富集系數(shù)均小于1，5種野菜的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于1。因此，少花龍葵可能是一種富硒量較高的植物。

1.2 濃度梯度試驗(yàn)

濃度梯度試驗(yàn)于2017年3月—7月在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)成都校區(qū)進(jìn)行。供試土壤與篩選試驗(yàn)相同，且前期處理的方式也相同。添加Na2SeO3后，土壤的硒濃度分別為 0、5、10、25、50、75、100 mg/kg。2017 年 5月，將采自成都市溫江區(qū)農(nóng)田的生長(zhǎng)一致的5片真葉展開的少花龍葵幼苗移栽至盆中，每盆種植4株，每個(gè)處理重復(fù)3次，每天澆水使土壤田間持水量保持在80%左右，并去除其他雜草。待少花龍葵生長(zhǎng)2個(gè)月后（盛花期），選取生長(zhǎng)位置一致的成熟葉片，采用LI-6400 便攜式光合測(cè)定儀（LI-COR Inc.，USA）測(cè)定其光合作用，人工控制CO2濃度為400 μmol/mol、溫度25℃、光照強(qiáng)度為1 000 μmol/（m2·s），測(cè)定葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間 CO2濃度（Ci）和葉表面蒸汽壓虧缺（Vpdl），每個(gè)處理重復(fù)3次，于每日上午10：00開始測(cè)定（0.5 h內(nèi)測(cè)完），連續(xù)測(cè)定3 d。之后，選取生長(zhǎng)位置一致的成熟葉片測(cè)定光合色素含量（葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量及類胡蘿卜素）及抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性[17]。最后，將少花龍葵整株采收，用自來水沖洗干凈，之后再用去離子水反復(fù)沖洗，于105℃下殺青15 min，70℃烘至恒重，稱重，粉碎。按照氫化物發(fā)生-原子熒光光譜測(cè)定方法[15]測(cè)定少花龍葵的硒含量，并計(jì)算地上部分富集系數(shù)、轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)、硒積累量（植物生物量×硒含量）、轉(zhuǎn)運(yùn)量系數(shù)（TAF）（植物地上部分硒積累量/根系硒積累量）[18]。

表1 篩選試驗(yàn)的野菜情況Table 1 The wild vegetables in screening experiment

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

采用SPSS17.0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 少花龍葵的生物量

由表2可知，隨著土壤硒濃度的增加，少花龍葵根系、莖稈、葉片及地上部分生物量呈降低的趨勢(shì)，但未表現(xiàn)出明顯的毒害癥狀。與對(duì)照相比，土壤硒濃度為5、10、25、50、75和100mg/kg時(shí)，少花龍葵的根系生物量分別下降了 0.15%（P＞0.05）、17.89%（P＜0.05）、35.04%（P＜0.05）、40.90%（P＜0.05）、63.31%（P＜0.05）和 67.82%（P＜0.05），地上部分生物量分別下降了 1.51%（P＞0.05）、22.84%（P＜0.05）、39.75%（P＜0.05）、53.61%（P＜0.05）、74.38%（P＜0.05）和 84.01%（P＜0.05）。隨著土壤硒濃度的增加，少花龍葵的根冠比呈升高的趨勢(shì)，最大值為0.361（土壤硒濃度為100 mg/kg）。

表2 少花龍葵的生物量Table 2 Biomass of S.photeinocarpum

2.2 少花龍葵的硒含量

少花龍葵各器官的硒含量大小順序?yàn)椋焊担救~片＞莖稈＞地上部分（表3）。隨著土壤硒濃度的增加而增加，少花龍葵的根系、莖稈、葉片及地上部分的硒含量均呈增加的趨勢(shì)。當(dāng)土壤硒濃度為5、10、25、50、75和100 mg/kg時(shí)，少花龍葵的根系硒含量分別是對(duì)照的 6.29、14.71、54.37、76.42、124.66 和 148.40倍，地上部分硒含量分別為對(duì)照的 5.08、10.80、25.32、31.34、50.96 和 60.44 倍。就轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)而言，隨著土壤硒濃度的增加，少花龍葵轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)呈降低的趨勢(shì)。

表3 少花龍葵的硒含量Table 3 Se content in S.photeinocarpum

2.3 少花龍葵的硒積累量

在不同濃度的硒處理下，少花龍葵各器官的硒積累量大小順序?yàn)椋旱厣喜糠郑救~片＞根系＞莖稈（表4）。隨著土壤硒濃度的增加，少花龍葵的根系硒積累量呈增加的趨勢(shì)，在土壤硒濃度為100 mg/kg時(shí)達(dá)到最大值。與根系硒積累量不同，隨著土壤硒濃度的增加，少花龍葵的莖稈、葉片及地上部分硒積累量呈先增后降的趨勢(shì)，其最大值均出現(xiàn)在土壤硒濃度為 25 mg/kg時(shí)。當(dāng)土壤硒濃度為 5、10、25、50、75和100 mg/kg時(shí)，少花龍葵的根系硒積累量分別是對(duì)照的 6.26、12.04、35.23、45.05、45.63 和 47.63 倍，地上部分硒積累量分別是對(duì)照的 5.01、8.34、15.27、14.55、13.07 和 9.68 倍。少花龍葵的轉(zhuǎn)運(yùn)量系數(shù)均大于1，隨土壤硒濃度增加呈下降趨勢(shì)。

表4 少花龍葵的硒積累量Table 4 Se accumulation amount of S.photeinocarpum

2.4 少花龍葵的光合色素含量

由表5可知，與對(duì)照相比，濃度為5、10和25 mg/kg的土壤硒對(duì)少花龍葵葉綠素a含量的影響不顯著（P＞0.05），而濃度為 50、75 和 100 mg/kg的土壤硒顯著（P＜0.05）降低了少花龍葵葉綠素a含量。與對(duì)照相比，濃度為5和10 mg/kg的土壤硒對(duì)少花龍葵葉綠素b含量及葉綠素總量的影響不顯著（P＞0.05），而 25、50、75 和 100 mg/kg 的土壤硒顯著（P＜0.05）降低了葉綠素b含量及葉綠素總量。隨著土壤硒濃度的增加，葉綠素a/b呈先升后降的趨勢(shì)。就類胡蘿卜素而言，只有75和100 mg/kg的土壤硒顯著（P＜0.05）降低了少花龍葵類胡蘿卜素含量，其余濃度的土壤硒對(duì)類胡蘿卜素含量的影響不顯著（P＞0.05）。

表5 少花龍葵的光合色素含量Table 5 Photosynthetic pigment content in S.photeinocarpum

2.5 少花龍葵的光合作用

與對(duì)照相比，不同濃度的土壤硒均顯著（P＜0.05）降低了少花龍葵的凈光合速率，且凈光合速率隨土壤硒濃度的增加而呈降低的趨勢(shì)（表6）。與對(duì)照相比，濃度為 5 mg/kg的土壤硒顯著（P＜0.05）提高了少花龍葵的氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率，但濃度大于 10 mg/kg的土壤硒顯著（P＜0.05）降低了這些指標(biāo)。就葉表面蒸汽壓虧缺而言，不同濃度的土壤硒均顯著提高了少花龍葵的葉表面蒸汽壓虧缺。

表6 少花龍葵的光合作用Table 6 Photosynthesis of S.photeinocarpum

2.6 少花龍葵的抗氧化酶活性

由表7知，與對(duì)照相比，在土壤硒濃度為5 mg/kg時(shí)，對(duì)少花龍葵可溶性蛋白含量、POD活性的影響不顯著（P＞0.05），但濃度為 10、25、50、75 和 100 mg/kg的土壤硒顯著（P＜0.05）降低了少花龍葵的可溶性蛋白含量、POD活性，且這2項(xiàng)指標(biāo)均隨著土壤硒濃度的增加而呈降低的趨勢(shì)。隨著土壤硒濃度的增加，少花龍葵SOD和CAT活性呈先增后降的趨勢(shì)，其中濃度為5、10 mg/kg的土壤硒提高了SOD活性，濃度為5、10和25 mg/kg的土壤硒提高了CAT活性，其余硒濃度則降低了SOD、CAT活性或沒有顯著影響。

表7 少花龍葵的抗氧化酶活性Table 7 Antioxidant enzyme activity of S.photeinocarpum

3 討論與結(jié)論

低濃度的硒處理對(duì)植物的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用[19-20]，而在高濃度硒處理?xiàng)l件下時(shí)，植物生長(zhǎng)受到抑制，會(huì)表現(xiàn)出葉片卷曲、變黃等毒害癥狀[21-22]，說明過高濃度的硒對(duì)植物有毒害作用。本試驗(yàn)研究表明，當(dāng)土壤硒濃度大于5 mg/kg時(shí)，少花龍葵的生長(zhǎng)受到抑制，其生物量隨土壤硒濃度的增加而呈降低的趨勢(shì)，但根冠比表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)，表明高濃度硒對(duì)少花龍葵地上部分的抑制作用大于地下部分。

硒在普通植物體內(nèi)的含量為 0.02～1.5 mg/kg[19-20]，而非硒富集植物的硒含量一般小于25 mg/kg[23-24]。本試驗(yàn)研究表明，少花龍葵各器官的硒含量大小順序?yàn)椋旱厣喜糠郑救~片＞根系＞莖稈。隨土壤硒濃度的增加，少花龍葵根系、莖稈、葉片及地上部分硒含量呈增加的趨勢(shì)，硒積累量呈先增后降的趨勢(shì)，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)及轉(zhuǎn)運(yùn)量系數(shù)則呈減小的趨勢(shì)，表明少花龍葵將硒從根系轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分的能力逐漸降低。在土壤硒濃度為75 mg/kg時(shí)，少花龍葵地上部分硒含量為136.06 mg/kg，大于非硒富集植物的臨界值（100 mg/kg）[23-24]，說明少花龍葵不是非硒富集植物。因此，少花龍葵是一種富硒量較高的野菜[25]。

植物體內(nèi)可能存在著類似于硫氧還蛋白和鐵硫蛋白的硒蛋白結(jié)構(gòu)，可調(diào)控葉綠素的合成和光合作用[19，26]。本試驗(yàn)研究表明，小于 50 mg/kg的土壤硒對(duì)少花龍葵葉綠素a含量沒有顯著影響，大于等于此濃度則顯著降低了少花龍葵葉綠素a含量。大于10 mg/kg的土壤硒顯著降低了少花龍葵葉綠素b含量及葉綠素總量，其余處理濃度則無顯著影響。對(duì)類胡蘿卜素而言，只有75和100 mg/kg的土壤硒顯著降低其含量，其余濃度處理則無顯著影響?？赡苁且?yàn)樵谳^高濃度的硒處理?xiàng)l件下，硒取代了葉綠素合成過程的肽鏈SH-的部分硫，抑制了葉綠素的合成[27]。氣孔導(dǎo)度和葉肉細(xì)胞光合活性是影響植物光合速率的自身因素，氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度同時(shí)下降則表明光合作用受氣孔限制[27-28]。本試驗(yàn)研究表明，隨著土壤硒濃度的增加，少花龍葵凈光合速率呈降低的趨勢(shì)，氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率呈先增后降的趨勢(shì)，說明較高濃度的土壤硒在減弱少花龍葵的凈光合速率的同時(shí)，也減弱了其氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率的發(fā)生，這些結(jié)果說明光合速率下降的原因是以氣孔限制為主[29]。就葉表面蒸汽壓虧缺而言，不同濃度的土壤硒均顯著提高了少花龍葵的葉表面蒸汽壓虧缺，進(jìn)一步說明少花龍葵可以通過調(diào)節(jié)氣孔開閉來調(diào)節(jié)CO2和水汽交換，以維持光合作用與水分散失之間的平衡[28]。

在環(huán)境脅迫條件下，植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的游離自由基，這些自由基可被抗氧化酶（SOD、POD和CAT）所清除，并使其維持在較低水平[30]?？寡趸富钚缘母叩团c植物抗逆性大小有一定的相關(guān)性，在適度逆境誘導(dǎo)下，抗氧化酶活性會(huì)升高，從而提高植物對(duì)逆境的適應(yīng)能力[27]。本試驗(yàn)研究表明，在土壤硒濃度為5 mg/kg時(shí)，少花龍葵的抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性及可溶性蛋白含量沒有顯著變化。在土壤硒濃度大于5 mg/kg時(shí)，這些指標(biāo)隨土壤硒濃度的增加呈下降的趨勢(shì)。這些結(jié)果說明低濃度硒提高了少花龍葵對(duì)逆境的適應(yīng)能力，高濃度硒則降低了其抗逆性[28]。

綜上所述，隨土壤硒含量的增加，少花龍葵的生物量呈降低的趨勢(shì)，各器官的硒含量呈增加的趨勢(shì)。在土壤硒濃度為75 mg/kg時(shí)，少花龍葵地上部分硒含量為136.06 mg/kg，大于非硒富集植物的臨界值（100 mg/kg）。因此，少花龍葵是一種硒富集量較高的野菜。