土壤施硒对不同基因型水稻硒的影响

赵 敏 涂书新 闫加力

1 硒概述

硒是一种重要的生命元素，对人和动物的健康有着重大的影响[1]，缺硒会诱发心脏病、肝炎等多种疾病，但人体并不能自身合成硒，所以只能通过膳食补充。自然界硒主要存在于土壤表层，而我国72%的土壤属于低硒或缺硒土壤，这就表明：土壤中所种植的作物植被等硒的含量较低，人体不能通过它们满足身体对于硒的需要。因此，需要对这些作物额外施加含有硒的肥料以达到增加其硒含量的目的。作为世界主要粮食作物的水稻，也是我国人民主要的粮食之一，水稻中硒的含量在很大程度上影响人们的身体状况[2]。因此，培育累积硒能力较强的水稻品种成为当下十分重要的研究方向，其也具有明显的现实意义。罗杰等人认为：为了有效地改善和补充人畜硒含量，可以在农业生产土地中给予施用硒肥[3]。但是，对农业土壤直接施用硒肥的成本较高，因此，选用和培育富集、吸收硒能力较强的水稻品种是提高人畜体内硒含量的最佳途径[4]。周鑫斌等人经过研究，得出富硒水稻品种籽粒的硒含量是非富硒水稻品种籽粒的硒含量的3倍的结论[5]，因此，应选择富硒的水稻品种以满足人们对于硒的需求[6]。

此次研究方式主要为：采用土壤盆栽为试验目标，对种植21个不同基因型品种的水稻土壤盆栽施以相同含量的硒，观察21个不同基因型品种的水稻品种对于土壤中硒的吸收情况。依据稻米硒含量这个关键因素筛选出稻米富集硒能力强的水稻品种，用于补充和改善人体硒营养水平。

2 材料与方法

2.1 供试材料 供试材料为湖北省和江西省广泛种植的21个水稻品种。试验土壤为华中农业大学试验基地水稻土。经检测，试验土壤的pH为6．12，有机质16．30 g/kg，碱解氮94．53 mg/kg，速效磷20．66 mg/kg，速效钾168．46 mg/kg，总硒0．288 mg/kg。选取试验以后，去除土壤中的石头、植物碎屑等杂物，并过3 mm筛后以备用。

2.2 试验设计 本试验在华中农业大学盆栽场进行。试验材料和方法：本实验使用63个相同规格（30 cm×35 cm）的手提塑料桶，统一使用黑色塑料袋进行套用，同时装入相同重量（5 kg）和土质的土壤。按照（N∶P2O5∶K2O=4∶2∶5）的比例对试验土壤添加和施用亚硒酸钠（Na2SeO3）3 mg，尿素、过磷酸钙和氯化钾，以补充基础营养。土壤和肥料混匀后淹水，过20 d无浮水后播种。21个不同基因水稻试验品种重复选用3次，即进行试验的土壤盆栽共计63盆，每盆播种20粒，对其进行催芽直播，此后7～14 d水稻扎根，21～28 d定苗为长势均匀的6株。生育期土壤保持水分充足，当处于温度较高之时，采用对地面洒水方式，确保盆栽处于低温度环境。根据水稻长势适时追肥，成熟期前调查株高和分蘖数，成熟期调查实粒重、有效穗数、干物重等相关性状。在水稻的分蘖期、孕穗期和成熟期，分别对21个不同基因水稻进行采样，成熟期需要采集水稻的茎叶、谷壳和稻米，并对茎叶进行杀青烘干后记录干物重。成熟期穗部样品要自然晒干，脱粒，脱壳，然后分别磨细过80目筛，混匀待测。

2.3 分析方法 土壤背景值测定方法为常规方法，使用氢化物发生-原子荧光光度法（AFS-8220，北京吉天仪器有限公司）对水稻样品中的硒含量进行测定，硒标准物质(GSV-1，GSV-2)进行分析质量控制。

3 结果分析

3.1 不同基因型水稻对土壤硒的吸收利用 在施硒土壤上种植21种不同基因型水稻，经观察分析表明，不同基因的水稻品种在不同阶段，其各部位硒的含量相差较大。此次试验主要是对成熟期样品硒含量进行分析，辅助分蘖期和孕穗期样品调查分析。试验选用的21种水稻品种的分蘖期，其茎叶的硒含量较高的品种为：两优287、金科优741、五优308和金科优 651以及黄华占，硒含量分别为 0．806、0．684、0．474、0．458 mg/kg和0．423 mg/kg。孕穗期植株硒含量范围为0．095～2．904 mg/kg。硒含量较高的5个品种是丰两优香1号、新两优6号、金科优651、金科优741、华两优2890，硒含量分别是2．904、2．807、1．840、1．466 mg/kg 和1．311 mg/kg，珍珠糯硒含量最低。硒含量顺序发生变化，分蘖期硒含量最低的丰两优香1号成为孕穗期最高的品种，而分蘖期硒含量最高的两优287在孕穗期的硒含量则有一个较为明显的降低。说明水稻品种在不同生育阶段，期富硒能力是不同的。主要是由于不同品种水稻的根系对于吸收离子的能力不尽相同，而硒主要是集中在水稻的生命较为旺盛的器官上面，相同水稻品种的不同器官，以及在不同生长阶段，硒的富集程度存在较大的差异[7]。由此可见，21种基因水稻品种在各自的整个生育生长阶段吸收富集硒的能力并非恒定的。成熟期不同水稻品种各部位硒含量不同。五优308、珍珠糯、广两优558呈现的是米粒＞茎叶＞谷壳的趋势，除金科优651和荣优225的硒含量是谷壳＞茎叶＞米粒外，其他品种都呈现出茎叶硒含量最高的趋势。说明同一生育期不同的水稻品种各部位硒含量差别很大，富集硒的能力也各有差异。成熟期茎叶硒含量范围是0．207～0．833 mg/kg，最低和最高分别是珍珠糯和金科优741；谷壳硒含量范围是0．102～0．794 mg/kg，最低和最高分别是E福丰优11和金科优741。可以看到在成熟期，金科优741的谷壳和茎叶种的硒含量相比其余水稻品种，其硒含量均是最高的。经检测，21种不同品种水稻在成熟期的稻米中硒含量的平均含量为0．240 mg/kg，是富硒稻谷（GBT22499-2008富硒稻谷）含量0．04 mg/kg的6倍，是我国当前普遍发展种植的水稻品种水稻成熟期硒的含量（平均值0．03 mg/kg）的8倍。本试验稻米中总硒含量最高的为五优308，其总硒含量达到0．577 mg/kg，平均硒含量为0．337 mg/kg；稻米中总硒含量最低的为E福丰优11，总硒含量为0．123 mg/kg。21类试验水稻的稻米所含硒的含量最高的5个品种为珍珠糯、五优308、金科优651、广两优558、荣优225。成熟期不同水稻品种各部位硒含量平均值趋势为茎叶（0．378 mg/kg）＞谷壳（0．281 mg/kg）＞稻米（0．240 mg/kg）；硒含量变异系数分别是茎叶42．86%、谷壳总65．12%、稻米43．75%，谷壳中变异系数最大，表明相同水稻的品种不同部位的硒含量有较大的差别，水稻的品种不同部位富集硒的能力不同。本试验中的富硒筛选依据确定为稻米硒含量，根据成熟期稻米硒含量及水稻的长势发展情况，确定富硒最优的水稻品种为五优308。各时期筛选出的富硒基因型可以得知：水稻由于品种基因差异以及其不同的生育期阶段，对于相同硒的富集能力不同。根据粮食卫生标准GB/T 22499-2008，稻谷含硒量应在0．04～0．30 mg/kg，试验中所选用的21个水稻品种的稻谷的硒含量均达到了这一标准。上述内容可以得知：广两优558、五优308、珍珠糯的稻米硒含量相比于其他水稻品种的稻米硒含量均较高，其稻米硒含量均高于0．30 mg/kg，表现出了高效的硒吸收累积能力，也表明添加相等质量和相同硒的情况下，这三个品种稻米富集硒的能力比较强。根据富硒基因型筛选的主要目的筛选稻米富硒能力强的品种，五优308是稻米硒含量最高的品种，成为土壤施硒筛选出的最佳水稻富硒基因型。

3.2 施硒土壤上不同基因型水稻的生长和发育 对21种试验水稻品种的分蘖数、植株干重等进行测定和分析，确定所选用的21种不同水稻品种的长势，根据长势情况确定水稻是否为良好基因型。分蘖期植株干重含量较高的5个品种分别是Q优6号、广两优558、金科优651、珍珠糯、五优308；分蘖数较多的试验水稻品种为E福丰优11、金科优741、金科优651、五优308和Q优6号，分蘖期长势较好的品种是五优308、金科优651、Q优6号。孕穗期植株干重含量较高的5个水稻品种为天优华占、五优308、丰两优香1号和Y两优1号以及深两优5814；分蘖数较多的5个水稻品种为金科优651、金科优741、五优308和扬两优6号以及华两优2890，孕穗期时植株长势较好水稻品是五优308。成熟期有效穗数较多的水稻品种为深两优5814、金科优741、五优308和天优华占以及扬两优6号；实粒重较高的水稻品种为新两优6号、华两优2890、荣优华占、五优308和两优287，成熟期长势较好的水稻品种是五优308。结合分蘖期和孕穗期的农艺性状数据，得出五优308在整个生育期内都表现了良好的生育优势。

4 结论

同一水稻品种的不同生育期富集硒的能力不同，不同水稻品种同一生育期富集硒的能力不同。对土壤添加外源硒时，试验中21种水稻品种在不同时期的硒含量差异较大，不同水稻品种之间的硒含量差距也较大。此次试验的结果表明：试验中的21种不同基因水稻品种中，珍珠糯、五优308和广两优558 3个品种对于富集和吸收硒的能力强，结合各时期农艺性状数据，确定五优308为筛选出的富硒品种。