亞硒酸鈉脅迫對(duì)小麥種子萌發(fā)和硒富集性能的影響

李秀啟　尹國(guó)紅　賈寶華　郝浩浩

摘要 [目的]探討小麥富硒性能和萌發(fā)特性。[方法]研究不同亞硒酸鈉濃度對(duì)小麥種子萌發(fā)特性及硒富集量的影響，分析不同小麥品種的硒富集能力差異。[結(jié)果]高濃度亞硒酸鈉脅迫小麥種子的萌發(fā)，降低種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù);隨著Na2SeO3濃度的升高，小麥的含硒量升高。綜合考慮發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化比率等指標(biāo)，以Na2SeO3濃度200 mg/L處理比較適合富硒麥芽的生產(chǎn);不同品種小麥對(duì)硒的富集轉(zhuǎn)化差異達(dá)極顯著水平，以蛋白質(zhì)含量高的品種更有利于硒的吸收和轉(zhuǎn)化。[結(jié)論]該研究為硒營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化小麥芽的應(yīng)用和生產(chǎn)提供參考。

關(guān)鍵詞 亞硒酸鈉;小麥;萌發(fā);硒富集

中圖分類號(hào) S512.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2020）11-0161-03

Abstract [ Objective]To explore the Se enrichment and germination characteristics of wheat. [Method]Effect of sodium selenite stress on germination characteristics and Se enrichment of wheat seeds were studied，and the difference of Se enrichment ability of different wheat varieties was analyzed.[Result]High concentration of sodium selenite stressed germination of wheat seed，reduced the germination rate， germination potential， germination index and vigor index of seeds;with the increase of sodium selenite concentration， the selenium content of wheat increased;considering the indexes of germination rate， germination potential， germination index， vigor index and organic selenium conversion rate， the results showed that the treatment of sodium selenite concentration 200 mg/L was more suitable for the production of selenium rich malt;different varieties of wheat had a significant effect on the enrichment and transformation ability of selenium. The varieties with high protein content were more conducive to the absorption and transformation of selenium.[Conclusion]This research can provide reference for the application and production of selenium fortified malt.

Key words Sodium Selenite;Wheat;Germination;Se enrichment

硒是一種稀有分散性元素，1817年發(fā)現(xiàn)迄今已有200多年的歷史。1957年，我國(guó)科學(xué)家首先提出克山病與硒缺乏有關(guān)，現(xiàn)已證實(shí)，硒是生物體多種酶和蛋白質(zhì)的重要組成成分，肯定了硒是人體必需的微量元素之一[1-2]。研究表明，硒與人體健康關(guān)系密切，在人體內(nèi)發(fā)揮著抗氧化、增強(qiáng)免疫力等功能[3]。土壤硒缺乏在世界范圍內(nèi)都很普遍，我國(guó)約72%的地區(qū)處于嚴(yán)重缺硒或低硒狀態(tài)，這嚴(yán)重影響人類通過(guò)食物鏈攝入硒的量[4-5]。通過(guò)人工的方法將無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒生產(chǎn)富硒食品是補(bǔ)硒的有效手段之一。植物種子發(fā)芽轉(zhuǎn)化法是通過(guò)植物種子的發(fā)芽將無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒，具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。筆者以普通小麥為對(duì)象，探討了亞硒酸鈉脅迫小麥種子萌發(fā)特性及硒富集效果，旨在為富硒麥芽粉的生產(chǎn)應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為鄭麥366和鄭麥004，均為濟(jì)源市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)地繁育材料，Na2SeO3購(gòu)自濟(jì)源市宏月物質(zhì)有限責(zé)任公司，智能人工氣候箱（常州儀器有限公司），CANVLION/燦獅牌芽苗盤（長(zhǎng)寬高34.0 cm×25.0 cm×4.5 cm）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不同硒濃度對(duì)小麥種子萌芽特性的影響。

采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，小麥品種為鄭麥366，設(shè)置6個(gè)Na2SeO3濃度水平，分別為0（CK）、100、200、300、400、500 mg/L，3次重復(fù)，挑選大小均勻一致、籽粒飽滿、無(wú)霉變、無(wú)病蟲害種子，用 2.0%的次氯酸鈉消毒15 min后用蒸餾水反復(fù)沖洗干凈。隨后將100粒種子放置于墊有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，保持種子間距基本一樣，避免堆疊，擺放完成后，將培養(yǎng)皿置于智能人工氣候箱，每天用不同濃度硒溶液噴灑3次，濕度保持70%，溫度25 ℃光照培養(yǎng)，每天觀察種子萌發(fā)情況并記錄發(fā)芽情況。

1.2.2 不同硒濃度對(duì)小麥麥芽硒富集能力的影響。

小麥品種為鄭麥366，設(shè)置5個(gè)Na2SeO3濃度水平，分別為0（CK）、100、200、300、400 mg/L，單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，挑選大小均勻一致、籽粒飽滿、無(wú)霉變、無(wú)病蟲害種子，用 2.0%的次氯酸鈉消毒15 min后用蒸餾水反復(fù)沖洗干凈。隨后將100 g種子放置在芽苗盤中，將芽苗盤置于智能人工氣候箱，每天用不同濃度硒溶液噴灑3次，濕度保持70%，溫度25 ℃光照培養(yǎng)7 d，最后1 d用蒸餾水噴灑，麥芽培養(yǎng)結(jié)束用蒸餾水淘洗干凈，麥芽置于70 ℃烘箱中烘干，粉碎。

1.2.3 不同小麥品種對(duì)硒富集能力的影響。

小麥品種選擇鄭麥004和鄭麥366，設(shè)置Na2SeO3濃度水平為200 mg/L，單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，挑選大小均勻一致、籽粒飽滿、無(wú)霉變、無(wú)病蟲害種子，用 2.0%的次氯酸鈉消毒15 min后用蒸餾水反復(fù)沖洗干凈。隨后將100 g種子放置芽苗盤中，將芽苗盤置于智能人工氣候箱，每天噴灑硒溶液3次，濕度保持70%，溫度25 ℃，光照培養(yǎng)7 d，最后1 d用蒸餾水噴灑，麥芽培養(yǎng)結(jié)束用蒸餾水淘洗干凈，麥芽置于70 ℃烘箱中烘干，粉碎。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 種子發(fā)芽指標(biāo)。

以種子露白作為發(fā)芽標(biāo)志，每天定時(shí)觀察、記錄種子萌發(fā)數(shù)量，測(cè)量根生長(zhǎng)長(zhǎng)度，根長(zhǎng)單位為mm。根據(jù)每天種子發(fā)芽數(shù)量計(jì)算發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)。

發(fā)芽率（GP）=（第7天發(fā)芽種子數(shù)/測(cè)試種子總數(shù)）×100%

發(fā)芽勢(shì)（GE）=（第4天發(fā)芽種子數(shù)/測(cè)試種子總數(shù)）×100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt/Dt）

式中，Dt是指相應(yīng)發(fā)芽天（Dt）數(shù)，Gt是指在不同發(fā)芽天（t天）的發(fā)芽種子數(shù)。

活力指數(shù)（VI）=GI×根長(zhǎng)[6]

1.3.2 小麥及麥芽指標(biāo)檢測(cè)。

小麥蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法檢測(cè)（GB 5009.5—2016）;麥芽總硒檢測(cè)采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（GB 5009.93—2017）;有機(jī)硒含量采用差減法，即總硒含量減去無(wú)機(jī)硒含量等于有機(jī)硒含量（DBS 42/002—2014）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用IBM SPSS Statistics 20及Microsoft Excel 2003進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硒濃度對(duì)小麥種子萌芽特性的影響

適量的硒促進(jìn)植物生長(zhǎng)，過(guò)量的硒抑制或毒害植物生長(zhǎng)，表現(xiàn)為植物正常生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制[7]。由表1可知，不同硒濃度處理小麥種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)與對(duì)照差異達(dá)極顯著水平，說(shuō)明Na2SeO3濃度大于100 mg/L對(duì)小麥種子的萌發(fā)產(chǎn)生脅迫作用，特別是Na2SeO3濃度大于300 mg/L時(shí)脅迫作用更為明顯。Na2SeO3濃度100 mg/L處理與200 mg/L處理小麥種子4項(xiàng)萌芽指標(biāo)差異達(dá)顯著水平，未達(dá)極顯著水平，Na2SeO3濃度200 mg/L時(shí)小麥種子發(fā)芽率大于80%，種子萌發(fā)雖然受到脅迫，但整體發(fā)芽率未明顯下降，與Na2SeO3濃度300 mg/L相比小麥種子活力指數(shù)下降了45%，表明Na2SeO3濃度大于200 mg/L對(duì)麥芽生長(zhǎng)的抑制作用更大。

2.2 不同硒濃度對(duì)小麥麥芽硒富集能力的影響

由圖1可知，隨著Na2SeO3濃度的升高，小麥麥芽中總硒含量、有機(jī)硒含量呈相同的變化規(guī)律。低于300 mg/L時(shí)，隨著Na2SeO3濃度的升高，小麥麥芽中的含硒量直線升高;高于300 mg/L時(shí)，小麥的含硒量升高不明顯;小麥發(fā)芽時(shí)總硒含量和有機(jī)硒含量基本相當(dāng)，說(shuō)明小麥在發(fā)芽過(guò)程中利用無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化有機(jī)硒效率高，是轉(zhuǎn)化有機(jī)硒的一條有效途徑。

2.3 不同小麥品種對(duì)硒富集能力的影響

鄭麥004為弱筋品種，經(jīng)檢測(cè)蛋白質(zhì)含量為119 g/kg，鄭麥366為強(qiáng)筋小麥，經(jīng)檢測(cè)蛋白質(zhì)含量為137 g/kg。由表2可知，不同小麥品種硒富集能力差別較大，鄭麥366較鄭麥004總硒和有機(jī)硒提高54.88%和54.84%，經(jīng)t檢驗(yàn)分析，鄭麥366和鄭麥004總硒含量和有機(jī)硒含量差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）。

3 結(jié)論與討論

植物芽生長(zhǎng)代謝旺盛，利用其生理代謝將吸收的無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒的方法具有營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化快、轉(zhuǎn)化率高的特點(diǎn)，且該種方法產(chǎn)生的有機(jī)硒含量占總硒量的比例高，補(bǔ)硒效果好。因此，國(guó)內(nèi)有不少關(guān)于富硒麥芽的研究[8-10]。種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)是評(píng)價(jià)種子發(fā)芽常用的指標(biāo)，反映了種子發(fā)芽速度、發(fā)芽整齊度和幼苗健壯的潛勢(shì)[11]。該試驗(yàn)結(jié)果表明，不同硒濃度處理小麥種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與對(duì)照相比差異都達(dá)極顯著水平，高濃度的Na2SeO3對(duì)小麥種子的萌發(fā)產(chǎn)生脅迫作用，特別是Na2SeO3濃度大于300 mg/L時(shí)脅迫作用更明顯。不同硒濃度處理麥芽試驗(yàn)中，低于300 mg/L時(shí)，隨著Na2SeO3濃度的升高，小麥的含硒量直線升高;高于300 mg/L時(shí)，小麥的含硒量升高不明顯。綜合考慮發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化比率等指標(biāo)，以Na2SeO3濃度200 mg/L處理比較適合富硒麥芽的生產(chǎn)。硒處理后小麥籽粒中的硒主要以有機(jī)態(tài)形式存在，其中硒代蛋氨酸所占總硒含量的比例最高，其次為甲基硒半胱氨酸和硒代半胱氨酸[12]。不同品種小麥對(duì)硒的富集轉(zhuǎn)化能力影響極為顯著，以蛋白質(zhì)含量高的品種更為有利于硒的吸收和轉(zhuǎn)化。

總之，通過(guò)種子萌發(fā)過(guò)程進(jìn)行硒營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化，可以滿足人們對(duì)富硒產(chǎn)品的需求，最終有助于人體健康和功能農(nóng)業(yè)的發(fā)展。如何通過(guò)種子發(fā)芽萌發(fā)工藝開發(fā)更多硒營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化小麥制品等有待更為深入的研究。

參考文獻(xiàn)

[1] CHEN J S.An original discovery：Selenium deficiency and keshan sisease（an endemic heart disease）[J].Asia Pacific journal of clinical nutrition，2012，21（3）：320-326.

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

[3] 熊詠民，楊曉莉，張丹丹，等.硒的生物學(xué)效應(yīng)與環(huán)境相關(guān)性疾病的研究進(jìn)展[J].土壤，2018，50（6）：1105-1112.

[4] 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.中國(guó)土壤元素背景值[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1990.

[5] 李日邦，譚見安，王五一，等.提高食物鏈硒通量防治大骨節(jié)病和克山病示范研究[J].地理學(xué)報(bào)，1999，54（2）：158-164.

[6] 顏啟傳，胡偉民，宋文堅(jiān).種子活力測(cè)定的原理和方法[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2006.

[7] 李秀啟，尹國(guó)紅，郝浩浩，等.植物對(duì)硒的吸收利用及主要農(nóng)作物硒生物強(qiáng)化研究進(jìn)展[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技，2019（4）：65-71.

[8] 蔣士龍.硒素營(yíng)養(yǎng)對(duì)麥芽生理生化特性的影響研究[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2002.

[9] 李麗彩，王亞婷，趙建宏，等.富硒麥芽的生產(chǎn)工藝研究[J].食品科技，2016，41（1）：64-67.

[10] 張歡歡，張?zhí)鹛?，姜迎，?富硒麥芽對(duì)小鼠體內(nèi)抗氧化能力的影響[J].環(huán)境與健康雜志，2019，36（3）：202-205.

[11] 王激清，劉社平，白曉瑛.鹽脅迫對(duì)不同品種甜菜種子萌發(fā)特性的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（3）：96-98.

[12] 孫發(fā)宇，楊亮，李磊，等.小麥硒強(qiáng)化研究進(jìn)展[J].生物技術(shù)進(jìn)展，2017，7（5）：433-438.