納米硒對草莓葉片光合特性及葉綠素熒光參數(shù)的影響

張雪潔， 周 夢， 趙世宇， 仝璐遙， 楊天佑， 張 浩， 單長卷

(1.河南科技學院，河南新鄉(xiāng) 453003； 2.長江大學，湖北荊州 434023)

草莓是廣受歡迎的小漿果之一，其果實營養(yǎng)豐富，口味甜美，具有較高的經濟價值和廣闊的商業(yè)前景。提升草莓果實品質及產量以達到經濟效益最大化，已成為近年來國內外研究的重點。光合作用是植物體內最重要的生理活動，植物體內絕大多數(shù)碳源均來源于光合作用。同時，大量研究表明，植物葉片光合作用的強弱程度，對植物果實的產量及品質起到至關重要的作用。因此，提升植物葉片光合能力，對提高果實產量及改善品質具有重要意義。

硒元素對植物生長發(fā)育，特別是在葉片光合作用方面，同樣可以起到促進作用。馮濤等研究表明，通過根施硒肥，梨樹葉片凈光合速率、胞間CO濃度、蒸騰速率以及氣孔導度均得到顯著提升，同時，果實中可溶性糖、維生素C等含量也隨之提升。鐘松臻等研究表明，適宜濃度的亞硒酸鈉(NaSeO) 顯著提升了水稻葉片中光合色素含量及凈光合速率。郭美俊等通過對谷子葉片噴施NaSeO發(fā)現(xiàn)，其葉片葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導度、PSⅡ實際光化學效率以及表觀電子傳遞速率等指標均得到顯著提升，最終提升了谷子產量。筆者前期研究也表明，對草莓植株進行氨基酸硒處理，草莓葉片光合色素含量、凈光合速率等指標均顯著上升，進而提高草莓果實產量和改善品質。近年來，紅色零價態(tài)納米硒(SeNPs)的出現(xiàn)，在食品及醫(yī)療領域備受關注，由于納米硒活性高、無毒害、易吸收等優(yōu)勢，現(xiàn)已成為生物強化富硒的最佳選擇。目前，有關于硒元素調控植物葉片光合特性的研究已有相關報道，但有關于新型納米硒與草莓植株葉片光合生理特性的研究尚屬空白。因此，探究SeNPs對草莓葉片光合特性的影響，對其應用于農業(yè)生產具有指導意義。

本研究2021年3—5月采用盆栽試驗，以不同濃度納米硒(SeNPs)溶液對草莓植株進行葉面噴施處理，測定果實生長發(fā)育3個時期(大果期、轉色期、成熟期)葉片光合生理參數(shù)、葉綠素熒光參數(shù)及葉綠素含量相對值(SPAD值)，同時測定果實糖度、單果質量和植株總生物量，最終篩選合適的濃度，以期為SeNPs提升草莓光合能力和在農業(yè)生產中的應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗所用材料為我國主栽品種章姬草莓幼苗，將幼苗定植于塑料盆內，塑料盆規(guī)格為 14 cm×15 cm，容積約為2 L，每盆裝培養(yǎng)土2 kg。試驗所用納米硒購買自上海四通納米技術港有限公司，納米硒粒子顆粒直徑在20～60 nm之間。

1.2 試驗設計

幼苗定植后，每盆澆水400 mL，置于室內進行緩苗處理。3 d后，選取長勢良好的幼苗置于人工物候箱中進行培養(yǎng)。培養(yǎng)期間，利用稱質量法控制持水量在70%～75%之間。本研究共設置4個處理，即T1(10 mg/L)、T2(20 mg/L)、T3(40 mg/L) 3個濃度梯度SeNPs溶液處理以及對照組(CK)，其中對照組僅采用等量清水進行處理。待草莓現(xiàn)蕾期開始，每8 d噴施1次，以葉面噴施的形式對草莓植株葉片進行SeNPs處理，共噴施3次，每次每盆噴施溶液10 mL。每個處理15個重復，共計60盆。

1.3 測定項目與方法

分別在大果期(花后18 d)、轉色期(花后 23 d)、成熟期(花后28 d)，選取葉片大小、葉齡相近，無損傷、病蟲害且完全展開的葉片進行測定。

1.3.1 SPAD值 SPAD值以SPAD-502葉綠素含量測定儀進行測定。

1.3.2 光合生理參數(shù) 采用Li-6800便攜式光合儀進行測定，時間選在天氣晴朗的08：00—12：00。測定指標包括凈光合速率()、蒸騰速率()、胞間CO濃度()、CO總導度(Gtc)、氣孔限制值()以及水分利用效率(WUE)。

1.3.3 葉綠素熒光參數(shù) 采用PAM-2500便攜式調制熒光儀進行測定，所測定指標包括PSⅡ實際光化學效率[Y(Ⅱ)]、PSⅡ最大光化學量子產額(/)、PSⅡ有效光化學量子產額(′/′)、表觀電子傳遞速率(ETR)、非光化學淬滅系數(shù)(NPQ)、光化學淬滅系數(shù)()、快速光曲線初始斜率(alpha)以及最大電子傳遞速率(ETR)。

1.3.4 果實糖度、單果質量、總生物量 果實糖度采用手持折光儀進行測定，單果質量采用電子天平進行測定，植株總生物量以烘干法進行測定。

2 結果與分析

2.1 不同濃度Se0NPs溶液對不同生育時期草莓葉片相對葉綠素含量的影響

如圖1所示，不同濃度SeNPs對不同時期草莓葉片SPAD值的影響呈現(xiàn)相似的變化趨勢。在大果期，T1、T2、T3處理使SPAD值分別較對照組提升0.6%、2.3%、1.9%；在轉色期，T1、T2、T3處理使SPAD值分別較對照組提升1.8%、3.6%、1.4%；在成熟期，T1、T2、T3處理使SPAD值分別較對照組提升1.1%、3.5%、0.8%。各時期SPAD值均隨SeNPs濃度的升高呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢，均以T2處理提升最為顯著。表明SeNPs顯著提升葉片的SPAD值。

2.2 不同濃度Se0NPs溶液對不同生育時期草莓葉片光合生理參數(shù)的影響

如圖2-A所示，在大果期，不同濃度SeNPs處理下葉片均較對照組顯著提升，T1、T2、T3處理分別提升19.2%、30.0%、23.5%，其中以T2處理提升最為顯著；在轉色期，不同濃度處理下葉片亦顯著高于對照，T1、T2、T3處理分別較對照組提升7.7%、15.4%、3.6%，其中以T2處理提升最為顯著，T1和T3處理間差異并不明顯；在成熟期，T1、T2處理均顯著高于對照組22.5%、39.9%，而T3處理則顯著低于對照組16.9%。表明SeNPs顯著提升大果期、轉色期草莓葉片，但在轉色期這種提升趨勢則會相對放緩，而在成熟期T1、T2處理下則顯著提升，而T3處理卻顯著下降。

如圖2-B所示，在大果期，各濃度SeNPs處理下葉片均較對照組顯著提升，T1、T2、T3處理分別較對照組提升23.0%、38.8%、26.1%，其中以T2處理提升最為顯著；在轉色期，各濃度處理葉片亦均顯著高于對照，T1、T2、T3處理分別較對照組提升26.3%、43.5%、6.2%，其中以T2處理提升最為顯著；而在成熟期，僅T1、T2處理顯著高于對照組29.4%、61.7%，而T3處理則顯著低于對照10.8%。表明SeNPs在大果期、轉色期顯著提升，而在成熟期僅提升T1、T2處理的，并顯著降低T3處理的。

如圖2-C所示，在大果期，各濃度SeNPs處理下葉片均較對照組顯著提升，T1、T2、T3處理分別較對照組提升3.3%、7.0%、5.5%，其中以T2處理提升最為顯著；而在轉色期，各濃度處理則較對照組顯著下降，T1、T2、T3處理分別較對照組下降13.7%、16.9%、10.1%，其中以T2處理下降最為顯著；在成熟期，各濃度處理下變化不一，T1、T2處理分別顯著高于對照組5.6%、10.6%，T3處理則顯著低于對照14.1%。表明SeNPs顯著提升大果期草莓葉片，以T2處理最為顯著，同時顯著降低轉色期的，以T2處理下降最為顯著，而在成熟期，T1、T2處理下顯著提升，而T3處理下該值則顯著降低。

如圖2-D所示，在大果期，各濃度SeNPs處理下葉片Gtc均得到顯著上升，T1、T2、T3處理分別較對照組提升33.9%、65.6%、48.9%，其中以T2處理上升最為顯著；在轉色期，不同濃度處理下該值則會顯著低于對照組，T1、T2、T3處理分別較對照組降低17.6%、28.1%、17.9%，其中亦以T2處理下降最為顯著；而在成熟期，各濃度處理下該值亦均顯著高于對照組，T1、T2、T3處理Gtc較對照組分別顯著提升36.7%、53.0%、17.9%。表明SeNPs能夠顯著提升草莓大果期和成熟期Gtc值，且均以T2處理提升最為顯著；SeNPs顯著降低轉色期的Gtc值。

如圖2-E所示，在大果期，各濃度SeNPs處理下葉片均出現(xiàn)顯著降低，T1、T2、T3處理分別較對照組降低11.9%、24.4%、17.8%，其中以T2處理下降最為顯著；在轉色期，各濃度處理下葉片值則出現(xiàn)顯著上升的趨勢，T1、T2、T3處理分別較對照組提升49.3%、68.8%、32.8%，其中以T2處理上升最為顯著；在成熟期，各濃度處理下的亦呈顯著下降趨勢，T1、T2、T3處理分別較對照組顯著降低18.1%、23.1%、5.1%，其中以T2處理下降最為顯著。表明SeNPs顯著降低大果期和成熟期草莓葉片值，均以T2處理最為顯著；顯著提升轉色期的值，且亦以T2處理最為顯著。

如圖2-F所示，不同濃度SeNPs對草莓葉片WUE產生較為相似的影響，各時期均呈單峰變化趨勢，即在T2處理達到峰值，隨之開始下降。在大果期，T1、T2、T3處理分別較對照組提升3.2%、6.3%、1.9%；在轉色期，T1、T2、T3處理分別較對照組提升17.3%、20.8%、1.9%；在成熟期，T1、T2、T3處理分別較對照組提升5.7%、14.7%、6.3%。表明SeNPs能夠顯著提升植株水分利用效率。

2.3 不同濃度Se0NPs溶液對不同生育時期草莓葉片葉綠素熒光參數(shù)的影響

如圖3-A所示，在大果期，各濃度SeNPs處理下Y(Ⅱ)均得到顯著提升，T1、T2、T3處理分別較對照組提升23.4%、30.3%、26.1%，其中以T2處理提升最為顯著；在轉色期，不同濃度處理下Y(Ⅱ)變化不一，T1、T2處理分別高于對照3.0%、7.1%，其中T2處理顯著高于對照組，T1處理則僅略高于對照，而T3處理卻顯著低于對照組8.6%；在成熟期，不同濃度處理下Y(Ⅱ)值均較對照組有所提升，T1、T2、T3處理分別較對照組提升4.6%、17.1%、2.3%，其中T2處理顯著高于對照組，T1、T3處理則僅略高于對照組。表明SeNPs提升了大果期、成熟期的Y(Ⅱ)值，且均以T2處理提升最為顯著，而在轉色期，T1、T2處理下該值會提升，以T2處理上升最為顯著，T3處理該值則會顯著降低。

如圖3-B所示，在大果期，各濃度SeNPs均顯著提升了/，T1、T2、T3處理下該值分別較對照組提升0.1%、1.0%、0.7%，其中以T2處理提升最為顯著；在轉色期，不同濃度處理下/變化不一，T1、T2處理分別較對照組提升0.3%、0.8%，而T3處理則顯著低于對照組0.7%；在成熟期，各處理變化趨勢與轉色期相似，T1、T2處理顯著高于對照組0.9%、0.5%，而T3處理則略低于對照組。表明SeNPs能夠提升大果期的/，而在轉色期、成熟期，T1、T2處理下該值顯著上升，T3處理則下降。

如圖3-C所示，在大果期，各濃度SeNPs處理下葉片′/′均得到顯著提升， T1、T2、T3處理分別較對照組顯著提升2.1%、2.7%、1.5%，其中以T2處理提升最為顯著；在轉色期，僅T1、T2處理下該值高于對照組6.7%、11.8%，其中以T2處理提升最為顯著，而T3處理則略低于對照組0.2%；在成熟期，各濃度處理下該值則呈現(xiàn)隨硒濃度上升而逐漸上升的趨勢，T1、T2、T3處理分別顯著高于對照組3.3%、4.2%、6.1%，其中以T3處理提升最為顯著。表明SeNPs提升了大果期、成熟期的′/′值，且這2個時期分別以T2、T3處理提升最為顯著，而在轉色期，僅T1、T2處理下該值得到提升，以T2處理最為顯著，T3處理下該值則會出現(xiàn)小幅度下降。

如圖3-D所示，在草莓大果期，各濃度SeNPs溶液處理下葉片ETR值會出現(xiàn)隨硒濃度提升不斷下降的變化趨勢，T1、T2、T3處理分別較對照組顯著降低1.7%、7.2%、10.2%，其中以T3處理下降最為顯著；在草莓轉色期，不同濃度處理下該值則會較對照組顯著提升，T1、T2、T3處理分別提升2.4%、9.6%、5.1%，其中以T2處理提升最為顯著；在草莓成熟期，不同濃度處理下該值亦較對照組有所提升，T1、T2、T3處理分別較對照組提升4.4%、17.1%、2.3%，其中T2處理顯著高于對照組，其他處理僅略高于對照組。表明SeNPs溶液處理會顯著降低大果期草莓葉片ETR值，以T3處理最為顯著，同時提升轉色期、成熟期葉片ETR值，且該2個時期均以T2處理提升最為顯著。

如圖3-E所示，在草莓大果期，各濃度SeNPs溶液處理下葉片NPQ值均較對照組顯著降低，T1、T2、T3處理分別降低17.8%、27.3%、23.4%，其中以T2處理下降最為顯著； 在草莓轉色期，不同處理葉片該值亦顯著低于對照，T1、T2、T3處理分別較對照組降低16.4%、22.4%、1.2%，亦以T2處理下降最為顯著；在草莓成熟期，T1、T2、T3處理葉片該值分別低于對照組10.7%、33.2%、25.7%，其中以T2處理下降最為顯著。表明SeNPs溶液處理會顯著降低各時期草莓葉片ETR值，且各時期均以T2處理下降最為顯著。

如圖3-F所示，在大果期，各濃度SeNPs處理下值均顯著高于對照組，T1、T2、T3處理分別較對照組提升19.5%、29.3%、22.7%，其中以T2處理提升最為顯著；在轉色期，T1、T2處理值均顯著高于對照，分別較對照組提升4.0%、9.7%，以T2處理提升最為顯著，而T3處理則較對照組顯著降低8.3%；在成熟期，不同濃度處理下該值變化趨勢與轉色期相似，即T1、T2處理較對照組顯著提升10.1%、16.2%，而T3處理則顯著低于對照組5.4%。表明SeNPs能夠提升大果期值，同時T1、T2處理會提升轉色期、成熟期的，而T3處理值在這2個時期則顯著下降，且均以T2處理提升最為顯著。

如圖3-G所示，草莓各時期各濃度SeNPs處理下葉片alpha值均較對照組有顯著提升。在大果期，T1、T2、T3處理分別較對照組提升8.7%、27.1%、17.0%；在轉色期，T1、T2、T3處理分別較對照組提升10.6%、23.6%、10.2%；在成熟期，T1、T2、T3處理分別較對照組提升7.1%、13.8%、28.9%，且各時期均以T2處理提升最為顯著。表明SeNPs能顯著提升各時期草莓葉片alpha值。

如圖3-H所示，草莓各時期各濃度SeNPs處理下葉片ETR值亦均較對照組有顯著提升。在大果期，T1、T2、T3處理分別較對照組提升10.8%、28.1%、23.8%；在轉色期，T1、T2、T3處理分別較對照組提升22.7%、28.7%、8.9%；在成熟期，T1、T2、T3處理分別較對照組提升42.8%、50.6%、10.9%，且各時期均以T2處理提升最為顯著。表明SeNPs能夠提升各時期草莓葉片ETR值。

2.4 不同濃度Se0NPs溶液對不同生育時期草莓果實單果質量、糖度及植株總生物量的影響

相比對照組，SeNPs顯著提升各時期果實單果質量，且各個時期均以T2處理提升最為顯著，T3處理次之，T1處理提升幅度最小(圖4-A)。此外，SeNPs處理下，各時期糖度及植株總生物量均呈現(xiàn)與單果質量相似的變化趨勢，即先升高后降低，且均以T2處理效果最佳(圖4-B、圖4-C)。表明SeNPs能夠顯著提升不同生育時期草莓果實單果質量、糖度及植株總生物量。

3 討論與結論

光合作用是植物有機物質形成的基礎，與植物果實品質和產量的形成存在密切關系。因此，研究納米硒溶液對草莓葉片光合特性的影響，對進一步探究其促進草莓果實品質及產量提升的成因具有重要意義。目前，有關于納米態(tài)硒對植物光合特性影響的研究較少，關于納米硒調控草莓葉片光合特性的研究尚未見報道。本研究結果表明，葉面噴施SeNPs溶液處理能夠對不同生育時期草莓葉片不同光合指標起到積極作用，從而提升草莓光合效率，進而促進植株干物質、果實糖度的積累以及單果質量的提升。

史麗娟等研究表明，亞硒酸鈉能夠提升各時期谷子葉片SPAD值，這與本研究結果基本一致。然而，趙雙玲等在水稻上的研究卻出現(xiàn)了相反的結果，這可能是由于硒的形態(tài)以及供試材料差異導致的。迄今有關于硒對草莓葉片SPAD影響的研究仍鮮有見報道，本研究結果表明，SeNPs能夠對不同生育時期草莓葉片的SPAD值起到顯著的提升作用，說明SeNPs能夠提升草莓葉片相對葉綠素含量，同時意味著SeNPs對植物氮素的吸收起到了一定促進作用。有研究曾經發(fā)現(xiàn)，有機態(tài)硒(SeMet)能夠顯著提升不同生育時期草莓葉片中各種光合色素的含量，這也進一步證實了硒對草莓葉片光合色素含量提升的有效性。造成這種現(xiàn)象的原因可能是由于硒的抗氧化作用延緩了葉綠體的衰老，同時亦有研究表明，硒能夠促進植物對多個有益于葉綠素合成的微量元素的吸收。在這些生理作用下，草莓SPAD值得以提升，這也為草莓葉片光合效率的提升提供了基礎。

郭美俊等研究表明，硒能夠提升各時期谷子葉片Y(Ⅱ)、ETR、和的值；高尚等的研究中也曾經發(fā)現(xiàn)，有機態(tài)硒能夠顯著提升不同生育時期草莓葉片Y(Ⅱ)、′/′、/、ETR以及的值，同時顯著降低葉片NPQ值。本研究結果表明，除高濃度SeNPs處理外，適量濃度SeNPs處理能夠提升不同生育時期草莓葉片Y(Ⅱ)、/、′/′以及值，同時顯著降低不同生育時期葉片NPQ的值，這與先前的研究結果基本一致。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，SeNPs處理下轉色期、成熟期的草莓葉片ETR均有所提升，這與前人研究結果一致，但大果期葉片ETR值卻呈現(xiàn)隨硒濃度提升逐漸下降的變化趨勢，有關這種現(xiàn)象的原因還有待進一步研究闡明。另外，本研究還發(fā)現(xiàn)，SeNPs處理能夠提升各時期葉片alpha和ETR的值，該2個指標分別反映了葉片光能利用效率和最大電子傳遞速率，該2個指標的提升進一步證實了硒對葉片光能利用及電子傳遞能力的提升作用。上述現(xiàn)象說明SeNPs不僅提升了草莓葉片中光能及電子傳遞的能力及效率，同時還減少了能量損耗，從而達到提升葉片光合效率的目的。閆帥等研究表明，硒能夠改善植物葉片組織結構，進而提升其光合能力，硒還會提升葉片光合色素的含量，保護光合系統(tǒng)不受傷害。這些都是本研究中葉片光合熒光參數(shù)指標得到提升的原因。

蔡天革等研究表明，通過噴施適量的硒顯著提升了蕎麥葉片以及。本研究結果表明，經過SeNPs處理后草莓葉片的及總體上呈現(xiàn)上升趨勢，這與前人研究結果基本一致，但在草莓成熟期，40 mg/L濃度SeNP處理草莓果實葉片的上述2個指標則出現(xiàn)了顯著下降，這可能是由于過量的硒對草莓葉片造成了毒害，導致其光合系統(tǒng)受到損害，進而導致光合能力的下降。此外，本研究結果發(fā)現(xiàn)，除高濃度處理外，草莓大果期、成熟期，硒對葉片光合能力的提升主要是依靠調控氣孔因素所導致的，而在轉色期則是由于非氣孔因素導致的，類似的現(xiàn)象在我們之前的研究中也有發(fā)現(xiàn)。造成這種現(xiàn)象的原因，很可能是由于草莓葉片在不同生育時期固有的生理活動差異導致的。武林楠等研究表明，硒能夠提升葡萄水分利用率，本研究表明SeNPs顯著提升不同生育時期草莓植株水分利用率，這與相關研究結果基本一致，造成這種現(xiàn)象的原因可能是因為SeNPs對氣孔開放程度的提升，增加了CO通量，同時提升了葉片光合能力，最終導致更多干物質的合成。