外源硒處理?xiàng)l件下紅甜菜苗期礦物質(zhì)積累特性分析

王佳琦，張子萱，劉乃新

（黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150080）

0 引言

紅甜菜(Beta vulgarisL)，屬莧科甜菜屬二年生作物，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值。有研究表明，紅甜菜中含有豐富的Mg、鐵、鈷、碘等礦物質(zhì)元素?？梢灶A(yù)防血管緊張度、預(yù)防血栓[1]，預(yù)防貧血，促進(jìn)血紅素的合成，治療甲狀腺腫和動(dòng)脈粥樣硬化等疾病[2]。除此之外，紅甜菜還含有如萜類、皂苷、生物堿、多酚等生物活性成分，具有較強(qiáng)的抗氧化性[2]及抗癌抗腫瘤的作用[3-4]，因此進(jìn)一步增強(qiáng)和豐富紅甜菜的營(yíng)養(yǎng)成分，對(duì)豐富人們的餐桌具有一定的社會(huì)價(jià)值。

硒是一種非金屬元素，化學(xué)符號(hào)為Se，是人體中的硒蛋白和谷胱甘肽過氧化物酶的重要組成部分[5]，也是人體不可缺少的元素[6]。缺乏Se元素會(huì)造成大骨節(jié)病和克山病[7]。在農(nóng)作物生長(zhǎng)過程中加入含有微量Se元素的肥料，以此來增加農(nóng)作物的Se含量，可以改善人體的免疫力[8]。食用富Se食品，可以提高身體素質(zhì)[9]。通過食用富含Se元素的農(nóng)作物也可以起到對(duì)自身補(bǔ)充Se元素的效果[10]。近年來，越來越多的發(fā)達(dá)國(guó)家在Se元素與人體健康的領(lǐng)域開展了大量研究。于榮[11]在2015年黃土高原典型缺Se區(qū)不同價(jià)態(tài)Se和施Se方式對(duì)小麥產(chǎn)量和Se含量的影響的研究中發(fā)現(xiàn)：施用Se肥對(duì)小麥產(chǎn)量和生物量均無顯著影響，但顯著提高籽粒、莖葉、穎殼中的Se含量。元素Se可以讓人們體內(nèi)原有的免疫功能刺激體內(nèi)蛋白和對(duì)應(yīng)的抗體產(chǎn)生，加強(qiáng)人體免疫力，預(yù)防生理疾病的發(fā)生[12]。不僅如此，Se元素被醫(yī)學(xué)界普遍公認(rèn)能夠預(yù)防癌癥[13]。因此，研究納米Se對(duì)甜菜礦質(zhì)元素積累的影響尤為重要，可以被植物吸收和利用的Se元素主要含有Na2SeO4與Na2SeO3[14]。外源Se處理能降低重金屬對(duì)作物的脅迫[15-16]，不僅如此，外源Se的添加還可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量[17-18]。研究表明，適量Se可有效促進(jìn)白術(shù)的生長(zhǎng)，過量Se則會(huì)抑制其生長(zhǎng)甚至產(chǎn)生毒害作用[19]。亞硒酸鈉溶液由低到高濃度(0、1.0、2.5、5.0、10.0 mg/L)處理甜瓜后，發(fā)芽率、出苗率及幼苗株高、莖粗、根長(zhǎng)、鮮重、干重、抗氧化酶活性基本都呈先升后降的趨勢(shì)[20]，外源Se處理對(duì)水稻抗氧化酶活性也表現(xiàn)出了相同的趨勢(shì)[21]。因此，本研究對(duì)紅甜菜進(jìn)行外源Se處理，探究外源Se對(duì)紅甜菜礦物質(zhì)積累特性的規(guī)律。通過紅甜菜苗期Se處理后對(duì)各種礦物質(zhì)吸收情況的分析，了解在紅甜菜中Se和各種礦物質(zhì)之間的促進(jìn)和抑制吸收的關(guān)系。以期為未來有目的性的創(chuàng)建新功能型食用甜菜提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究以荷蘭紅甜菜品種‘必久’為研究材料。試驗(yàn)用主要儀器包括：電子天平（AB265-S，瑞士，感量范圍：0.01 mg/0.1 mg）；賽默飛(thermo fisher)X2 ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜；微波消解儀（MARS5，美國(guó)，控溫范圍：50～200℃）等

1.2 試驗(yàn)方法

本研究分別用不同濃度的亞硒酸鈉(Na2SeO3)、硒酸鈉(Na2SeO4)對(duì)荷蘭紅甜菜品種‘必久’進(jìn)行處理，在30℃恒溫培養(yǎng)箱中催芽萌發(fā)，以不施Se為對(duì)照(CK)對(duì)種子進(jìn)行處理。處理3天后培養(yǎng)至第4片真葉展開后用超純水洗凈幼苗，烘干，待測(cè)定。

1.3 參數(shù)測(cè)定方法

參照GB 5009.268—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素測(cè)定》測(cè)定礦質(zhì)元素的含量。ICP-MS設(shè)定參數(shù)見表1，甜菜試樣微波消解參考條件見表2。

表1 ICP-MS工作參數(shù)

表2 甜菜試樣微波消解參考條件

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算、繪圖及相關(guān)分析。

2 結(jié)果分析

2.1 外源Se對(duì)紅甜菜幼苗吸收Na元素的影響

由圖1可知，經(jīng)過Na2SeO4和Na2SeO3處理的紅甜菜幼苗，對(duì)鈉元素的吸收有相同的趨勢(shì)。在0.5 mol/L外源Se處理情況下，與對(duì)照相比沒有明顯差異，當(dāng)外源Se濃度達(dá)到5 mol/L時(shí)，紅甜菜幼苗對(duì)Na的吸收明顯增加，且Na2SeO4處理?xiàng)l件下，紅甜菜對(duì)Na的吸收略高于Na2SeO3處理下紅甜菜對(duì)Na的吸收效果。當(dāng)外源Se濃度達(dá)到10 mol/L時(shí)，紅甜菜幼苗對(duì)Na的吸收量降低。

圖1 不同濃度外源Se對(duì)紅甜菜吸收Na元素的影響

2.2 外源Se對(duì)紅甜菜幼苗吸收Mg元素的影響

由圖2可知，研究測(cè)定結(jié)果表明：經(jīng)過Na2SeO4和Na2SeO3處理的紅甜菜幼苗，對(duì)Mg元素的吸收有相同的趨勢(shì)。在0.5 mol/L外源Se處理情況下，與對(duì)照相比沒有明顯差異，當(dāng)外源Se濃度達(dá)到5 mol/L時(shí)，紅甜菜幼苗對(duì)Mg的吸收略有增加，且Na2SeO4處理?xiàng)l件下，紅甜菜對(duì)Mg的吸收略低于Na2SeO3處理下紅甜菜對(duì)Mg的吸收效果。當(dāng)外源Se濃度達(dá)到10 mol/L時(shí)，紅甜菜幼苗對(duì)Mg的吸收量降低。說明高濃度的Se酸鹽抑制紅甜菜對(duì)Mg的吸收。

圖2 不同濃度外源Se對(duì)Mg吸收的影響

2.3 外源Se對(duì)紅甜菜幼苗吸收Ca元素的影響

由圖3可知，經(jīng)過Na2SeO4和Na2SeO3處理的紅甜菜幼苗，對(duì)Ca元素的吸收有相同的趨勢(shì)。在0.5 mol/L外源Se處理情況下，與對(duì)照相比沒有明顯差異，當(dāng)外源Se濃度達(dá)到5 mol/L時(shí)，紅甜菜幼苗對(duì)Ca的吸收明顯增加，且Na2SeO4處理?xiàng)l件下，紅甜菜對(duì)Ca的吸收略高于Na2SeO3處理下紅甜菜對(duì)Ca的吸收效果。當(dāng)外源Se濃度達(dá)到10 mol/L時(shí)，紅甜菜幼苗對(duì)Ca的吸收量降低。

圖3 不同濃度外源Se對(duì)Ca吸收的影響

根據(jù)樣品測(cè)定結(jié)果表明：被Na2SeO3處理過的試驗(yàn)材料在Na2SeO3濃度為0.5 mol/L時(shí)其Ca元素含量呈微微上升趨勢(shì)，當(dāng)Na2SeO3濃度為5 mol/L時(shí)Ca元素含量大量上升，相對(duì)于對(duì)照對(duì)Ca的吸收量提高19.89%，而當(dāng)Na2SeO3濃度過高達(dá)到10 mol/L時(shí)，紅甜菜吸收Ca能力減弱。

當(dāng)Na2SeO4濃度為0.5 mol/L時(shí)其Ca元素吸收略有提高。但和對(duì)照比較差異不顯著。在Na2SeO4濃度5 mol/L時(shí)Ca元素含量大量上升，相對(duì)于對(duì)照對(duì)Ca的吸收量提高24.42%。當(dāng)Na2SeO4濃度達(dá)到10 mol/L時(shí)Ca元素含量呈下降狀態(tài)。但整體Ca元素含量較對(duì)照組均是上升狀態(tài)。

對(duì)比Na2SeO3處理和Na2SeO4處理?xiàng)l件下的Ca元素含量，經(jīng)過Na2SeO4處理后，紅甜菜吸收Ca的量高于Na2SeO3處理之后紅甜菜吸收的Ca含量。

2.4 外源Se對(duì)紅甜菜幼苗吸收Mn元素的影響

由圖4可知，經(jīng)過Na2SeO4和Na2SeO3處理的紅甜菜幼苗，對(duì)Mn元素的吸收有相同的趨勢(shì)。在0.5 mol/L外源Se處理情況下，與對(duì)照相比沒有明顯差異，當(dāng)外源Se濃度達(dá)到5 mol/L時(shí)，紅甜菜幼苗對(duì)Mn的吸收明顯增加，且Na2SeO4處理?xiàng)l件下，紅甜菜對(duì)Mn的吸收略高于Na2SeO3處理下紅甜菜對(duì)Mn的吸收效果。當(dāng)外源Se濃度達(dá)到10 mol/L時(shí)，紅甜菜幼苗對(duì)Mn的吸收量降低。Na2SeO3在10 mol/L抑制紅甜菜對(duì)Mn的吸收，而10 mol/L Na2SeO4對(duì)紅甜菜吸收Mn的影響不大。

圖4 不同濃度外源Se對(duì)Mn吸收的影響

2.5 外源Se對(duì)紅甜菜幼苗吸收Fe元素的影響

由圖5可知，根據(jù)樣品測(cè)定結(jié)果表明：Na2SeO3處理過的紅甜菜在Na2SeO3濃度為0.5 mol/L時(shí)其Fe元素吸收量呈上升趨勢(shì)，但相對(duì)對(duì)照差異不顯著。當(dāng)Na2SeO3濃度為5 mol/L時(shí)，相對(duì)對(duì)照提高18.61%，而當(dāng)Na2SeO3濃度達(dá)到10 mol/L時(shí)，F(xiàn)e元素吸收量下降，但仍然高于對(duì)照組及0.5 mol/L處理，說明10 mol/L Na2SeO3處理同樣可以促進(jìn)紅甜菜對(duì)Fe的吸收。

圖5 不同濃度外源Se對(duì)Fe吸收的影響

被Na2SeO4處理過的紅甜菜在Se酸鈉濃度為0.5 mol/L時(shí)，其Fe元素含量呈上升趨勢(shì)，且上升趨勢(shì)較其他元素高。在Na2SeO4濃度5 mol/L時(shí)，紅甜菜吸收Fe元素量較對(duì)照17.49%，當(dāng)Na2SeO4濃度達(dá)到10 mol/L時(shí)Fe元素含量呈下降狀態(tài)。但仍高于對(duì)照，說明10 mol/LSe酸鹽處理紅甜菜還沒有對(duì)紅甜菜吸收Fe起到抑制作用。

3 討論

缺Se會(huì)對(duì)人身體健康造成影響，然而在缺乏Se的地區(qū)，富Se食品的開發(fā)主要是通過外源Se施用這一途徑[22]。在不同濃度外源Se處理下，5 mol/L外源Se處理的礦質(zhì)元素含量最高；而10 mol/L外源Se抑制了Mg元素的吸收，同時(shí)其他元素吸收量均略高于對(duì)照，但吸收促進(jìn)作用減弱。這與楊海濤對(duì)小白菜進(jìn)行的研究表現(xiàn)趨勢(shì)一致[23]：根施亞硒酸鈉可增加小白菜地上部P、Ca、Mg、Fe等元素的吸收；葉面噴施亞硒酸鈉可增加小白菜地上部N、P、K、Mg、Na等元素的吸收，增加小白菜地下部N、P、Ca、Fe、Na等元素的吸收。張慶社等[24]對(duì)南瓜進(jìn)行外源Se噴施處理表明，南瓜產(chǎn)量，果實(shí)中Se含量顯著提高；Pb和Cd含量顯著降低，南瓜果實(shí)中β-胡蘿卜素和抗壞血酸含量也有提高。李婷等[25]試驗(yàn)證明施用外源Se肥可明顯提高鐵皮石斛鮮條的Se含量，且鐵皮石斛苗齡越小，其吸收外源Se的能力也越強(qiáng)。董石峰等[18]對(duì)小麥進(jìn)行的試驗(yàn)表明，拔節(jié)期噴施亞硒酸鈉利于增加干物質(zhì)積累、籽粒產(chǎn)量和籽粒Se含量。葉青等[26]也證明外源施用可提高貢水白柚Se含量以及改善其品質(zhì)。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)以荷蘭紅甜菜品種‘必久’為研究材料，對(duì)其施用不同種類不同濃度的外源Se，探究Se元素對(duì)紅甜菜苗期各礦物質(zhì)累積的影響。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出以下試驗(yàn)結(jié)論。

Na2SeO4和Na2SeO3在0.5 mol/L時(shí)，對(duì)紅甜菜吸收Na、Mg、Ca、Mn、Fe影響差異不大。和 Na2SeO3在5 mol/L時(shí)均能夠促進(jìn)紅甜菜對(duì)Na、Mg、Ca、Mn、Fe的吸收，Na2SeO4和Na2SeO3在10 mol/L時(shí)，除對(duì)Mg元素吸收起到抑制作用外，紅甜菜吸收Na、Ca、Mn、Fe量均略高于對(duì)照。但吸收促進(jìn)作用將會(huì)減弱。最后得出，在紅甜菜苗期施用適當(dāng)濃度的外源Se會(huì)提高紅甜菜對(duì)Na、Mg、Ca、Mn、Fe的吸收。