亞硒酸鈉對(duì)不同類型生菜生長和硒累積的影響

肖怡然，李 巖，佟海林，韓瑩琰，郝敬虹，劉超杰*，范雙喜

(1.北京農(nóng)學(xué)院 植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102206；2.北京市昌平區(qū)植保植檢站，北京 102200)

硒(Se)是動(dòng)物機(jī)體必需的營養(yǎng)元素之一，人體缺硒會(huì)引起一系列的疾病[1]。中國有2/3 的人口嚴(yán)重缺硒[2]。補(bǔ)充硒可以提高人體的免疫力，具有增強(qiáng)免疫力，延緩衰老，防癌抗癌等作用。人體主要通過食用亞硒酸鈉片及其強(qiáng)化食鹽等無機(jī)藥劑補(bǔ)充硒[3]。已有的研究表明，無機(jī)硒對(duì)人體的毒性較高，不易被轉(zhuǎn)化，吸收和利用，且過量食用會(huì)在體內(nèi)積累，當(dāng)累計(jì)到一定程度時(shí)，對(duì)人體有一定的毒害，有機(jī)硒富集農(nóng)產(chǎn)品是經(jīng)植物體代謝轉(zhuǎn)化后形成，對(duì)人體相對(duì)更安全[4]?？梢酝ㄟ^食用富硒蔬菜的方式攝取。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤施硒和葉面施硒，解決缺硒地區(qū)居民飲食結(jié)構(gòu)中硒攝入量不足的問題，但這種方法存在一定的改進(jìn)空間。如硒的有效利用率低，不能使有機(jī)硒均勻分布在植物體內(nèi)，無機(jī)硒殘留量大；硒的殘留會(huì)使硒在土壤中逐漸積累，達(dá)到一定指標(biāo)就會(huì)造成污染[5]?，F(xiàn)代社會(huì)對(duì)于蔬菜的要求越來越高，如干凈，高效，口感好，所以水培生菜成為一種新的選擇，在銷售市場上備受青睞。

利用生菜進(jìn)行富硒的生物強(qiáng)化，是一個(gè)有效途徑。生菜(LactucasativaL.)是屬菊科萵苣屬萵苣種，學(xué)名葉用萵苣，是水培蔬菜的經(jīng)典植物。由于口感爽脆，營養(yǎng)價(jià)值高，可以直接食用或充當(dāng)日常飲食中的配菜而廣受人們的喜愛[6]。適宜濃度的硒可以促進(jìn)生菜的生長和品質(zhì)，目前現(xiàn)有的報(bào)道研究得較多的富硒蔬菜為小白菜和花生[7]，在胡蘿卜、番茄和大蒜等蔬菜方面也有研究，大多研究偏向于尋找最適的硒濃度及其對(duì)硒的轉(zhuǎn)化與吸收；在生菜上的大多數(shù)研究集中在硒對(duì)生菜生長和品質(zhì)及硒轉(zhuǎn)化吸收上[8]。由于不同類型生菜對(duì)硒的吸收具有較大差異，常見的生菜類型有散葉、結(jié)球和奶油生菜，目前關(guān)于不同類型生菜對(duì)硒的吸收的研究鮮有報(bào)道。因此以常見的3種類型生菜為材料，通過控制硒的濃度，分析成熟期生菜硒的含量以及生理指標(biāo)，篩選出對(duì)硒吸收特性最強(qiáng)的生菜類型，為生產(chǎn)上富硒生菜類型的選擇提供依據(jù)，促進(jìn)富硒水培生菜的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用奶油生菜、和散葉生菜和結(jié)球生菜子由北京農(nóng)學(xué)院生菜團(tuán)隊(duì)提供，散葉生菜品種為‘北散生1號(hào)’,結(jié)球生菜品種為‘北生1號(hào)’,奶油生菜品種為‘北生4號(hào)’。于2021年4月至9月在北京農(nóng)學(xué)院智慧農(nóng)業(yè)試驗(yàn)溫室進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)方案

選取3種不同類型飽滿完整無病蟲害的生菜種子各100粒左右，浸泡30 min后均勻擺放在內(nèi)有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿轉(zhuǎn)移至光照培養(yǎng)箱進(jìn)行催芽，催芽時(shí)間約為2 d。育苗海綿充分濕潤后放在31.8 cm×21.8 cm×3.5 cm的育苗盤上，選取健康萌芽種子的放入育苗海綿中，在晝夜溫度為20 ℃/15 ℃，相對(duì)濕度為70%～75%，光周期為12 h/12 h的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。待幼苗長到3葉1心時(shí)，選擇生長健壯整齊的植株進(jìn)行移栽，移入北京農(nóng)學(xué)院智慧農(nóng)業(yè)試驗(yàn)溫室10 L的水培設(shè)備中，使用Hoagland營養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)。添加0.5 mg/L亞硒酸鈉(Na2SeO3)處理，以不添加Na2SeO3為對(duì)照(CK)。培養(yǎng)至生菜成熟期進(jìn)行采收，并分析相關(guān)指標(biāo)。每個(gè)處理6株，重復(fù)6次。

1.3 指標(biāo)的測定

結(jié)球生菜培養(yǎng)40 d進(jìn)行采收取樣[9]，散葉生菜與奶油生菜培養(yǎng)30 d進(jìn)行采收取樣[10]。生菜鮮質(zhì)量采用用千分之一的電子天平測定。使用直尺測量生菜的根長。根系活力測定方法為氯化三苯基四氮唑(TTC)法。硒含量采用氫化物原子熒光光譜法進(jìn)行測定[11]。單株硒積累量(mg)=硒含量×鮮質(zhì)量計(jì)算。

凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2和氣孔導(dǎo)度采用CIRAS-3光合儀測定[12]。選取生菜成熟期間晴天的10:00～12:00測定光合指標(biāo)，隨機(jī)選取有代表性且健康，生長一致的生菜葉片，測定時(shí)每組葉片重復(fù)3次。葉綠素a、b，總?cè)~綠素含量使用紫外分光光度法測定。

數(shù)據(jù)處理和顯著性差異分析采用Excel和SPSS Stastics17(IBM，美國)等軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 硒對(duì)不同類型生菜生長的影響

如圖1所示，施用硒后，與未使用硒的CK相比，外源添加硒的奶油生菜、散葉生菜和結(jié)球生菜的根長分別升高了18.95%、9.48%和25.21%；地下部鮮質(zhì)量分別升高了19.41%、49.26%和88.74%；地上部鮮質(zhì)量分別升高了16.75%、16.9%和6.39%。從根長看，奶油生菜和結(jié)球生菜的差異顯著，散葉生菜的差異不顯著；從地下部鮮質(zhì)量看，施用硒后，散葉生菜和結(jié)球生菜的差異顯著，奶油生菜的差異性不顯著；從地上部鮮質(zhì)量看，3種類型生菜差異均不顯著。添加亞硒酸鈉促進(jìn)3種類型生菜的生長。綜上所述，結(jié)球生菜的根長，地下部鮮質(zhì)量漲幅最大，散葉生菜的地上部鮮質(zhì)量為最高，漲幅也為最高，奶油生菜的地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量以及根長均漲幅較小。

圖1 硒對(duì)不同類型生菜生長的影響Fig.1 Effect of selenium on the growth of different types of lettuce

2.2 硒對(duì)不同類型生菜葉綠素含量的影響

如圖2所示，葉綠素a濃度顯著性均有差異，施用硒后奶油生菜、散葉生菜和結(jié)球生菜分別為未施用硒的CK組的的1.25倍、1.24倍和1.37倍，與其他組相比，結(jié)球生菜的葉綠素a濃度上升更多。與對(duì)照相比，奶油生菜、散葉生菜與結(jié)球生菜顯著性均有差異，三種類型生菜添加亞硒酸鈉后分別比對(duì)照提高了1.23倍、1.59倍和1.53倍，各組相比之下，散葉生菜的葉綠素b濃度上升更多。從類胡蘿卜素看，3種類型生菜均有顯著性差異。三種類型生菜添加亞硒酸鈉后分別比對(duì)照提高了1.62倍，1.29倍，1.98倍，與其他組相比結(jié)球類型生菜類胡蘿卜素濃度上升更多?？梢缘贸鎏砑觼單徕c硒溶液能夠顯著影響三種不同類型生菜葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量，3種類型的差異為添加亞硒酸鈉后，葉綠素a,葉綠素b，類胡蘿卜素均高于對(duì)照。綜上所述，結(jié)球生菜的葉綠素a含量和類胡蘿卜素含量漲幅最大，散葉生菜的葉綠素b含量上升最多。

圖2 硒對(duì)不同生菜類型葉綠素的影響Fig.2 Effect of selenium on chlorophyll of different lettuce

2.3 硒對(duì)不同類型生菜根系活力的影響

如圖3所示，同一品種添加亞硒酸鈉后與對(duì)照相比，奶油生菜和結(jié)球生菜的根系活力差異性顯著，散葉生菜的根系活力差異性不顯著。3種類型生菜添加亞硒酸鈉的處理根系活力均高于對(duì)照，與未施用硒的CK相比分別升高了1.99倍，1.38倍，1.44倍，奶油類型生菜的根系活力漲幅高于其他處理。結(jié)球類型生菜根系活力高于其他處理。綜上所述，奶油生菜根系活力提高最多，根系活力提高最少的為散葉生菜。

圖3 硒處理對(duì)不同生菜品種根系活力的影響Fig.3 Effect of selenium treatment on the root viability of different lettuce varieties

2.4 硒對(duì)不同類型生菜光合參數(shù)的影響

如圖4所示，三種不同類型的生菜凈光合速率的指標(biāo)添加亞硒酸鈉的處理均高于對(duì)照，奶油生菜差異性不顯著，散葉生菜和結(jié)球生菜差異性顯著，結(jié)球生菜的亞硒酸鈉處理與對(duì)照差異高于其他兩組，凈光合速率高于對(duì)照1.72倍。奶油生菜、散葉生菜和結(jié)球生菜氣孔導(dǎo)度的指標(biāo)差異性均顯著，奶油生菜的亞硒酸鈉的處理與對(duì)照的差異明顯高于其他兩組，氣孔導(dǎo)度高于對(duì)照1.53倍。胞間CO2濃度的均以添加亞硒酸鈉的處理低于對(duì)照，其中結(jié)球生菜的對(duì)比更明顯，胞間CO2濃度低于對(duì)照1.21倍，奶油生菜差異性不顯著，散葉生菜和結(jié)球生菜差異性顯著。奶油生菜和結(jié)球生菜蒸騰速率指標(biāo)差異性顯著，散葉生菜差異性不顯著，且添加亞硒酸鈉的處理組明顯高于對(duì)照組，其中奶油生菜的添加亞硒酸鈉處理與對(duì)照組差異。

圖4 硒對(duì)不同類型生菜光合參數(shù)的影響Fig.4 Effect of selenium on the photosynthetic parameters of different types of lettuce

最大，蒸騰速率高于對(duì)照組1.63倍。添加亞硒酸鈉降低了生菜凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、提高氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率。綜上所述，結(jié)球生菜凈光合速率升高最多，胞間CO2濃度下降最多。奶油生菜氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率增效最高。散葉生菜雖有變化，但都不為最值。

3.5 不同類型生菜硒的含量及積累量

如圖5所示，外源添加硒后，不同類型的生菜地上部和地下部的硒含量均顯著高于未添加硒的對(duì)照，其地上部硒含量增幅從大到小依次為散葉生菜、奶油生菜和結(jié)球生菜，其中散葉生菜地上部硒含量最高，其值為0.5mg/kg，分別是奶油生菜和結(jié)球生菜地上部的1.72和2.38倍。地下部硒含量最高的為結(jié)球生菜，其值為9.66 mg/kg，為奶油生菜的1.52倍，為散葉生菜的3.06倍，硒含量增效從高到低依次為結(jié)球生菜、奶油生菜和散葉生菜。3種不同類型生菜相比，均有顯著性差異。散葉生菜的地上部硒積累量更多，為奶油生菜的1.82倍，結(jié)球生菜的2.06倍，結(jié)球生菜相較而言硒積累量為最低。從地下部硒積累量來看，結(jié)球生菜的地下部硒積累量達(dá)到最高，為奶油生菜的1.27倍，散葉生菜的2.49倍，散葉生菜根部的硒積累量為最低。3種類型生菜只有散葉生菜的地上部硒積累量高于地下部硒積累量。

圖5 不同類型生菜硒的含量及積累量Fig.5 Selenium content and accumulation of different types of lettuce

3 討 論

蔬菜是最重要的膳食，生菜是日常食用的蔬菜，由于其口感爽脆而廣受人們喜愛。蔬菜具有將無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒的能力，增施外源硒可以有效提高蔬菜體內(nèi)有機(jī)硒的含量[13]。適量濃度硒處理促進(jìn)了生菜的生長，這在小白菜、大蒜、薺菜、菠菜等作物上已得到證實(shí)[14]，在本試驗(yàn)中亞硒酸鈉促進(jìn)了生菜的生長，與前人結(jié)論一致[15]。本研究結(jié)果表明散葉生菜的漲幅最大，地上部鮮質(zhì)量順序?yàn)樯⑷~生菜，奶油生菜和結(jié)球生菜，地下部鮮質(zhì)量奶油生菜和結(jié)球生菜漲幅更為顯著。

葉綠素是恒量植物對(duì)于光能利用的重要指標(biāo)，在添加亞硒酸鈉后，硒通過促進(jìn)呼吸速率和呼吸鏈的電子傳遞速率進(jìn)一步加速光合色素的生物合成，光合作用離不開葉綠素，它參與光合作用中光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化。在前人的實(shí)驗(yàn)中施加適當(dāng)濃度的亞硒酸鈉可以提高生菜的葉綠素a，葉綠素b，類胡蘿卜素。在本試驗(yàn)中，不同類型生菜葉片葉綠素a，葉綠素b，類胡蘿卜素含量均上升，表明硒可以促進(jìn)光合色素的合成，這與前人結(jié)論一致[16]。三種類型生菜的葉綠素a濃度與類胡蘿卜素指標(biāo)均有顯著性差異。

從根系活力看，添加適當(dāng)濃度的亞硒酸鈉后會(huì)使根系活力提高，3個(gè)類型生菜都有較好的生長勢，根系活力活躍，前人研究的結(jié)果也得到了添加硒肥后會(huì)增加根系活力的結(jié)果，本試驗(yàn)與前人研究結(jié)果一致[17]。根系活力添加亞硒酸鈉后根系活力都有增長，順序?yàn)榻Y(jié)球生菜，散葉生菜和奶油生菜，且證明亞硒酸鈉對(duì)生菜根系活力有促進(jìn)作用，其中對(duì)結(jié)球生菜的影響程度最高。

施加亞硒酸鈉有利于生菜葉片葉綠素的增長，葉綠素含量與光合指標(biāo)聯(lián)系密切。凈光合速率反映了植物在單位時(shí)間內(nèi)積累有機(jī)物的能力，是衡量植物光合速率的重要指標(biāo)。氣孔導(dǎo)度反映氣孔張開的大小程度，其越大，植物光合作用的能力就越高。胞間 CO2濃度是衡量光合作用過程中植物葉片對(duì) CO2同化力的指標(biāo)，當(dāng)較多 CO2進(jìn)入到葉綠體中，胞間 CO2濃度就會(huì)降低。蒸騰作用的強(qiáng)弱是反映植物水分代謝的一個(gè)重要指標(biāo)是植物水分代謝極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。本研究表明，添加亞硒酸鈉可以影響其光合作用，使凈光合速率上升，上升最多的為結(jié)球生菜。氣孔導(dǎo)度上升，上升最多的為奶油生菜。胞間CO2濃度下降，下降最多的種類為結(jié)球生菜。蒸騰速率上升，上升最多的為奶油生菜。在先前對(duì)茶樹葉片的研究中也得到了類似的結(jié)果[18]，硒可以提高提高凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，降低胞間CO2濃度。添加亞硒酸鈉使葉綠素含量提高，增強(qiáng)了光合作用，促進(jìn)了凈光合速率提升，進(jìn)而提高光合效率；另一方面很多研究表明[19]，適量施硒可以提高凈光合速率，因?yàn)樘岣吡酥参锏臍饪讓?dǎo)度，減少氣孔阻力，提高氣孔CO2通量，增強(qiáng)CO2的交換和同化能力，從而降低胞間CO2濃度，提高了蒸騰速率。

在前人的研究中，散葉生菜經(jīng)常被用作硒研究的實(shí)驗(yàn)材料，添加適當(dāng)濃度亞硒酸鈉后，生菜中無機(jī)硒，有機(jī)硒，總硒含量都有所提高。在本研究中3種類型生菜的地下部硒含量最多的為結(jié)球生菜，地上部硒含量最多的為散葉生菜。硒積累量在地上部分最多的為散葉生菜，地下部硒積累量最多的為結(jié)球生菜。散葉類型生菜地上葉部即為散葉類型生菜可食用部分，此部分的硒含量均大于0.02 mg/kg[20],說明生菜達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)，適宜作為富硒蔬菜的篩選研究材料。地上部和地下部的差異性都很顯著。在對(duì)硒的吸收方面來看，散葉生菜的地上部硒含量與硒單株積累量都為最高，地下部硒含量最高的為結(jié)球生菜。

綜上所述，外源添加硒后，散葉類型生菜葉重漲幅最大，對(duì)產(chǎn)量增加明顯；且散葉類型生菜地上部對(duì)硒的吸收更為明顯，葉片硒含量和硒積累量均為最高，建議采用散葉類型生菜進(jìn)行富硒生產(chǎn)。