不同品種紫花苜蓿種子耐硒能力研究

程貝 韓如冰 劉家齊

摘要：研究不同品種苜蓿在硒溶液處理條件下的發(fā)芽特性，比較其耐硒性，為富硒紫花苜蓿的栽植利用提供依據(jù)。試驗采用水培法，以WL343HQ、WL353LH、WL363HQ、WL903、勁能5010、拉迪諾、甘農(nóng)5號等7種苜蓿種子為研究對象，設(shè)置5個亞硒酸鈉梯度，分別為0、8.647、17.294、25.941、34.588 mg/L。試驗使用人工培養(yǎng)箱，以濾紙作為發(fā)芽床，每個品種3次重復(fù)試驗，單因素分析。根據(jù)發(fā)芽率、苗長、鮮質(zhì)量、活力指數(shù)等指標(biāo)來評判各個品種的耐硒能力以及分析隨著硒濃度的增加各個指標(biāo)的變化。結(jié)果表明，隨著硒濃度的增加，發(fā)芽率、苗長、鮮質(zhì)量、活力指數(shù)都呈現(xiàn)減小的趨勢，各個濃度之間差異顯著（P<0.05）;通過綜合比較7種紫花苜蓿品種的各個指標(biāo)，耐硒能力表現(xiàn)為甘農(nóng)5號>WL343HQ=WL903>勁能5010>WL363HQ>拉迪諾>WL353LH。

關(guān)鍵詞：紫花苜蓿;發(fā)芽勢;發(fā)芽率;耐硒能力;活力指數(shù)

硒 （selenium） 為半金屬元素，最先被瑞典科學(xué)家Berzelius于1817年發(fā)現(xiàn)，并被命名為“月亮女神”[1]。微量元素硒有著自身特殊的生化特性，在動植物的生理過程中起著重要作用[2]，對人畜健康有著重要影響，例如硒有抗氧化、抗癌、調(diào)節(jié)免疫力等作用，人體和動物體不能自發(fā)合成硒，且硒在人體內(nèi)易排泄，因此人體必須每天攝入一定量的硒來保證機體正常的代謝[3]。但是我國大部分土壤中缺乏微量元素硒，所以僅靠自然生長的植物很難滿足動植物對硒的生長需要。對作物施硒可提高食物鏈中的硒水平[4]，牧草施用硒肥對解決低硒地區(qū)的人畜補硒問題有著重要意義[5]。已經(jīng)證明植物在硒的生態(tài)鏈中可以更有效地將無機硒轉(zhuǎn)化為有機硒，而人和動物對有機硒的吸收與利用遠(yuǎn)大于無機硒，我國屬于缺硒國家，但仍發(fā)現(xiàn)有少量富硒地區(qū)，并根據(jù)各地區(qū)特點，在這些典型區(qū)域內(nèi)開發(fā)了多種富硒農(nóng)牧產(chǎn)品，如湖北恩施和陜西紫陽的富硒茶，可見富硒植物開發(fā)潛力巨大[6-7]。

紫花苜蓿 （Medicago sativa L.）簡稱苜蓿，是古老的牧草，原產(chǎn)于伊朗，現(xiàn)分布于世界各國[8]，是世界上分布最廣、種植面積最大的深根多年生豆科牧草，具有“牧草之王”的稱號[9]，是我國分布最廣泛和栽培最早及利用效益最高的豆科類牧草之一[10]，含有豐富的粗蛋白質(zhì)、無機鹽和氨基酸[11]，配比合理，堪稱畜禽最好的牧草[12]。同時，它能保持水土、培肥地力、增加飼料[13]，兼有菜用、藥用、保健等多種功能，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及食品、飲料、醫(yī)藥生產(chǎn)等各個行業(yè)[14-19]。紫花苜蓿有著強烈的蒸騰作用和根系吸水能力[20]，目前對不同品種紫花苜蓿的耐鹽性[21]、耐鎘性[22]已經(jīng)有很多研究，但對紫花苜蓿耐硒性的研究較少。

本試驗以紫花苜蓿為研究對象，使亞硒酸鈉溶液作用于紫花苜蓿種子，比較不同紫花苜蓿對硒的耐受性，以期為富硒紫花苜蓿的栽植利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗種子 試驗材料為7種不同品種的苜蓿種子，分別為WL343HQ、WL353LH、WL363HQ、WL903、勁能5010、拉迪諾、甘農(nóng)5號，詳見表1。

1.1.2 試驗試劑 亞硒酸鈉配制溶液。

1.1.3 試驗儀器 人工氣候培養(yǎng)箱、1 L容量瓶、100 mL容量瓶、培養(yǎng)皿（直徑為9 mm）、濾紙、萬分之一天平、燒杯、玻璃棒、游標(biāo)卡尺等。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗采用水培法。每個品種3次重復(fù)，以蒸餾水作為對照。

1.2.1 配制溶液 本試驗共設(shè)置5個亞硒酸鈉的濃度梯度，分別為0、8.647、17.294、25.941、34.588 mg/L。準(zhǔn)確稱量1.729 4 g Na2SeO3，用蒸餾水定容至1 L，得到1 729.4 mg/L硒標(biāo)準(zhǔn)溶液。0 mg/L：取蒸餾水定容到100 mL的容量瓶中;8.647 mg/L：取0.5 mL的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液用蒸餾水定容到100 mL容量瓶;17.294 mg/L：取1 mL硒標(biāo)準(zhǔn)溶液用蒸餾水定容到100 mL容量瓶;25.941 mg/L：取1.5 mL硒標(biāo)準(zhǔn)溶液用蒸餾水定容到100 mL容量瓶;34.588 mg/L：取2 mL的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液用蒸餾水定容到100 mL容量瓶。

1.2.2 整理種子 挑選顆粒大小均勻且飽滿的種子，將選取的苜蓿種子均勻地平鋪于鋪有雙層濾紙的9 mm玻璃培養(yǎng)皿中，每皿50粒，3次重復(fù)。相應(yīng)的不同品種做好標(biāo)記;在放入人工培養(yǎng)箱前對應(yīng)不同品種分別滴入等量相應(yīng)濃度梯度的硒溶液并做好標(biāo)記，保持基質(zhì)濕潤。

1.2.3 調(diào)節(jié)人工培養(yǎng)箱 分別調(diào)節(jié)光照時間為 18 h、黑暗時間為6 h，光照時溫度為25 ℃，黑暗時溫度為 22 ℃，人工培養(yǎng)箱內(nèi)相對濕度為70%，光照度為 8 000 lx。放入人工培養(yǎng)箱時室內(nèi)的光照度須與人工培養(yǎng)箱內(nèi)的光照度保持一致。每天定時觀察培養(yǎng)皿中基質(zhì)的狀態(tài)，使濾紙保持浸潤狀態(tài)。

1.2.4 測量指標(biāo) 根據(jù)GB/T 3543—1995《農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程》中的試驗要求，從種子放入培養(yǎng)箱中的第2天開始，每天定時察看并記錄種子發(fā)芽和幼苗生長的情況（當(dāng)胚根伸出種皮時即為發(fā)芽），確保種子處于正常的試驗運作之中，試驗于4 d后統(tǒng)計發(fā)芽勢，于10 d后計算發(fā)芽率，對種子的鮮質(zhì)量、苗長進(jìn)行測定和記錄，試驗數(shù)據(jù)的計算公式如下：

式中：Gt為10 d內(nèi)的發(fā)芽個數(shù)，個;T為培養(yǎng)皿中的種子個數(shù)，此試驗為50個;Gt′為4 d內(nèi)種子萌發(fā)的個數(shù)，個;Dt為在數(shù)發(fā)芽率當(dāng)天到放種子那天的天數(shù)，d，本試驗為10 d;S為單株幼苗的平均鮮質(zhì)量，g。

苗長：種子發(fā)芽10 d后，從每個培養(yǎng)皿中隨機取出10株，用游標(biāo)卡尺測定并記錄苗長，計算單株平均值。

鮮質(zhì)量：種子發(fā)芽10 d后，從每個培養(yǎng)皿中隨機取出10株，測量并記錄10株幼苗的鮮質(zhì)量，計算單株平均值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016畫圖和整理計算數(shù)據(jù)，采用SPSS 21.0作方差分析。在分析中，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 硒脅迫對不同品種紫花苜蓿種子發(fā)芽勢的影響

由表2可知，在硒脅迫處理下，不同品種紫花苜蓿的發(fā)芽勢受到不同影響。當(dāng)硒濃度為0 mg/L時，WL353LH、勁能5010的發(fā)芽勢較其他品種的發(fā)芽勢低，差異顯著（P<0.05）;當(dāng)硒濃度為8.647 mg/L時，WL343HQ、WL353LH、勁能5010的發(fā)芽勢較其他品種的發(fā)芽勢低，差異顯著（P<0.05）;當(dāng)硒濃度為17.294 mg/L時，WL353LH、WL363HQ、甘農(nóng)5號的發(fā)芽勢較其他品種高，差異顯著（P<0.05）;當(dāng)硒濃度為25.941 mg/L時，WL363HQ、拉迪諾、甘農(nóng)5號的發(fā)芽勢較其他品種的高，差異顯著（P<0.05）;當(dāng)硒濃度為34.588 mg/L時，WL343HQ、勁能5010的發(fā)芽勢較其他品種的發(fā)芽勢低，差異顯著（P<0.05）。

2.2 硒脅迫對不同品種紫花苜蓿種子發(fā)芽率的影響

由表3可知，當(dāng)硒濃度為0 mg/L時，WL363HQ、WL903、甘農(nóng)5號的發(fā)芽率較其他品種的高，差異顯著（P<0.05）;當(dāng)硒濃度為8.647 mg/L時，拉迪諾、甘農(nóng)5號的發(fā)芽率較其他品種的高，差異顯著（P<0.05）;當(dāng)硒濃度為17.294 mg/L時，WL363HQ、勁能5010、甘農(nóng)5號的發(fā)芽率較其他品種的高，差異顯著（P<0.05）;當(dāng)硒濃度為25.941 mg/L時，WL363HQ、甘農(nóng)5號的發(fā)芽率較其他品種的高，差異顯著（P<0.05）;當(dāng)硒濃度為 34.588 mg/L 時，WL903、拉迪諾、甘農(nóng)5號的發(fā)芽率較其他品種的高，差異顯著（P<0.05）。當(dāng)硒濃度為0～34.588 mg/L范圍內(nèi)，WL343HQ、WL353LH與甘農(nóng)5號的發(fā)芽率均存在顯著差異（P<0.05），三者中甘農(nóng)5號的品種發(fā)芽率最高，WL343HQ、WL353LH的發(fā)芽率較低。

2.3 硒脅迫對不同品種紫花苜蓿苗長的影響

由表4可知，當(dāng)硒濃度為0～17.294 mg/L時，不同品種紫花苜蓿間苗長差異不顯著;當(dāng)硒濃度為25.941 mg/L時，WL363HQ、勁能5010、拉迪諾較其他品種苗長短，差異顯著（P<0.05）;當(dāng)硒濃度為34.588 mg/L時，WL343HQ較其他品種苗長短，差異顯著（P<0.05）。勁能5010和拉迪諾的苗長在5個硒濃度處理下差異均不顯著，WL353LH、WL903和甘農(nóng)5號的苗長在5個硒濃度下差異的不顯著。當(dāng)硒濃度為0～17.294 mg/L時，對不同品種紫花苜蓿的生長沒有顯著性影響;當(dāng)硒濃度≥25.941 mg/L時，苗長出現(xiàn)顯著差異（P<0.05），硒溶液對苗長有了抑制作用;當(dāng)硒濃度為34.588 mg/L時，甘農(nóng)5號的苗長最長，WL343HQ的苗長最短，且差異顯著（P<0.05），說明甘農(nóng)5號的耐硒性最好，WL343HQ的耐硒性最差。

2.4 硒脅迫對不同品種紫花苜蓿鮮質(zhì)量的影響

由表5可知，當(dāng)硒濃度為0 mg/L時，勁能5010和拉迪諾的鮮質(zhì)量較其他品種的小，差異顯著（P<0.05）;當(dāng)硒濃度為8.647 mg/L時，各品種的鮮質(zhì)量均差異不顯著;當(dāng)硒濃度為17.294 mg/L時，WL363HQ和拉迪諾的鮮質(zhì)量較其他品種的小，差異顯著（P<0.05）;當(dāng)硒濃度為25.941 mg/L時，WL343HQ、WL903和甘農(nóng)5號的鮮質(zhì)量較其他品種的大，差異顯著（P<0.05）;當(dāng)硒濃度為34.588 mg/L 時，WL903和拉迪諾的鮮質(zhì)量較其他品種的小，差異顯著（P<0.05）。

2.5 硒脅迫對不同品種紫花苜蓿發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖1可知，在不同程度硒脅迫下，不同品種紫花苜蓿種子的發(fā)芽指數(shù)受到不同程度的影響。當(dāng)硒濃度為34.588 mg/L時，紫花苜蓿種子的發(fā)芽指數(shù)全部明顯降低，在此濃度下，紫花苜蓿種子的萌發(fā)受到抑制作用;當(dāng)硒濃度為0～25.941 mg/L時，發(fā)芽指數(shù)折線圖比較平緩，在此濃度范圍內(nèi)，紫花苜蓿種子能夠正常發(fā)芽。還可以看出，當(dāng)硒濃度為34.588 mg/L時，紫花苜蓿種子的萌發(fā)受到抑制，但甘農(nóng)5號的發(fā)芽指數(shù)優(yōu)于其他品種，說明甘農(nóng)5號的耐硒性優(yōu)于其他品種。

2.6 硒脅迫對不同品種紫花苜?；盍χ笖?shù)的影響

由圖2可知，在不同程度硒脅迫下，不同品種紫花苜蓿的活力指數(shù)受到不同程度的影響?？傮w來看，活力指數(shù)隨著硒濃度的增加而降低。當(dāng)硒濃度為34.588 mg/L時，活力指數(shù)明顯降低，驗證了高濃度的硒溶液對紫花苜蓿生長有抑制作用;當(dāng)硒溶液濃度為8.647～25.941 mg/L時，活力指數(shù)的折線圖比較平緩，在此范圍內(nèi)紫花苜蓿能夠正常生長;當(dāng)硒溶液濃度為34.588 mg/L時，紫花苜蓿的活力指數(shù)受到抑制，但甘農(nóng)5號的活力指數(shù)較高，說明甘農(nóng)5號的耐硒性優(yōu)于其他品種。

2.7 不同品種綜合耐硒性系數(shù)比較

為了消除品種間固有的生物學(xué)特性差異，在分析過程中均采用相對值。某一指標(biāo)的相對值在不同品種下，大小順序是不一樣的，因此不能單憑某一指標(biāo)下的相對值大小來評價品種的耐硒能力，而應(yīng)從整體上進(jìn)行分析。本試驗中根據(jù)每個苜蓿品種不同濃度硒脅迫下各個發(fā)芽指標(biāo)（發(fā)芽勢、發(fā)芽率、活力指數(shù)、苗長、鮮質(zhì)量）相對值的平均值，從小到大分別賦值為1～7來計算不同苜蓿品種的耐硒性系數(shù)，綜合評價7個苜蓿品種的耐硒能力差異[23]。

由表6可以推斷，各品種的耐硒能力表現(xiàn)為甘農(nóng)5號>WL343HQ=WL903>勁能5010>WL363HQ>拉迪諾>WL353LH。

3 討論

紫花苜蓿種子的發(fā)芽和生長指標(biāo)是衡量紫花苜蓿種子品質(zhì)的關(guān)鍵，在亞硒酸鈉溶液脅迫試驗中，紫花苜蓿不同品種在相同溶液中種子發(fā)芽率的差異表明它們對硒耐受性的不同。

參照世界其他國家居民硒攝入量在250 μg/d 以下的情況，建議我國居民膳食硒供給量為 50 μg/d，生理需要量適宜范圍為 50～250 μg/d，最高安全量為 400 μg/d，高硒區(qū)最大安全攝入量為 550 μg/d[24]。我國72%的土壤缺硒，生產(chǎn)的牧草、飼料不能滿足動物對硒的營養(yǎng)需求，添加富硒牧草可以顯著提高蛋雞糞硒含量，糞硒含量與添加富硒牧草硒含量呈顯著正相關(guān)[25]。紫花苜蓿對硒的吸收和貯存能力不容小覷，它是將無機硒進(jìn)行有機化的優(yōu)良載體。但北方牧區(qū)作為我國重要的苜蓿生產(chǎn)基地，土壤中硒的含量并不高，易造成苜蓿的硒缺乏[26]。因此本試驗采用7種紫花苜蓿品種為試驗材料，比較其對硒的耐受性，為紫花苜蓿的富硒研究提供依據(jù)。

紫花苜蓿種子的發(fā)芽和生長指標(biāo)是衡量紫花苜蓿種子的關(guān)鍵，在亞硒酸鈉溶液脅迫試驗中，不同品種紫花苜蓿在相同溶液中種子發(fā)芽率的差異表示其對硒的耐受性。

張弛等研究發(fā)現(xiàn)，植物吸收硒的形態(tài)以硒酸鹽、亞硒酸鹽和有機硒為主，硒以硒酸鹽、亞硒酸鹽或有機硒的形式被植物吸收，植物的根和葉都具有一定的吸收能力，吸收硒的主要形態(tài)是 Se4+和 Se6+2種價態(tài)，Se6+被吸收需要能量，Se4+被吸收為主動吸收過程[6]，因此本試驗采用亞硒酸鈉溶液為紫花苜蓿的營養(yǎng)液。郭秋菊等研究發(fā)現(xiàn)，硒能促進(jìn)種子萌發(fā)，如硒酸鈉溶液可促進(jìn)蕎麥（Fagopyrum esculentum） 、大豆（Glycine max）、花生（Arachis hypogaea） 、蕓豆（Phaseolus vulgaris） 等種子的發(fā)芽，但這種促進(jìn)作用與硒濃度有密切關(guān)系[27];高揚等研究發(fā)現(xiàn)，硒元素具有二重性[28];陳利云等的研究表明，單獨施加5 mg/kg的硒元素能促進(jìn)紫花苜蓿的生長，單株株高增高0.73 cm，但與對照間差異不顯著，鮮質(zhì)量和干質(zhì)量分別增加15.31%、19.8%，與對照間差異顯著（P<0.05）[29]。翁伯琦等研究發(fā)現(xiàn)，硒肥用量低于150 g/hm2時，圓葉決明（Chamaecrista rotundifolia）的株高、莖葉干質(zhì)量及總生物量隨著施硒量的提高而逐漸提高，在 150 g/hm2 時，產(chǎn)量增幅下降，隨著施硒量的增加，紫花苜蓿草產(chǎn)量呈先升高后降低的趨勢[30]。劉芳等研究發(fā)現(xiàn)，以施硒量為0.45 kg/hm2效果最好，分枝期、現(xiàn)蕾期、初花期施硒處理的產(chǎn)草量分別比對照高540.93、670.43、243.99 kg/hm2，施硒量高于此劑量時，產(chǎn)量增幅下降[5]。本試驗中，有些品種在硒濃度為8.647 mg/L時的發(fā)芽率比以蒸餾水為營養(yǎng)液時的發(fā)芽率高，說明低濃度的硒溶液對紫花苜蓿的發(fā)芽是有促進(jìn)作用的，在34.588 mg/L時，各個品種所有指標(biāo)都明顯降低，說明高濃度硒溶液對紫花苜蓿品種種子的生長產(chǎn)生抑制作用，這與田春麗的試驗中適量施硒可對農(nóng)作物的生長起促進(jìn)作用，過量則會抑制植物生長，甚至產(chǎn)生毒害作用的結(jié)論[24]是一致的。

4 結(jié)論

各個苜蓿的品種在低濃度硒溶液中能夠生長，高濃度的硒溶液會抑制紫花苜蓿生長;7種紫花苜蓿種子的耐硒能力表現(xiàn)為甘農(nóng)5號>WL343HQ=WL903>勁能5010>WL363HQ>拉迪諾>WL353LH;7種紫花苜蓿中甘農(nóng)5號的耐硒能力最強。

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