不同品种紫花苜蓿种子耐硒能力研究

2020-07-20程贝韩如冰刘家齐

江苏农业科学 2020年12期

程贝韩如冰刘家齐

摘要：研究不同品种苜蓿在硒溶液处理条件下的发芽特性，比较其耐硒性，为富硒紫花苜蓿的栽植利用提供依据。试验采用水培法，以WL343HQ、WL353LH、WL363HQ、WL903、劲能5010、拉迪诺、甘农5号等7种苜蓿种子为研究对象，设置5个亚硒酸钠梯度，分别为0、8.647、17.294、25.941、34.588 mg/L。试验使用人工培养箱，以滤纸作为发芽床，每个品种3次重复试验，单因素分析。根据发芽率、苗长、鲜质量、活力指数等指标来评判各个品种的耐硒能力以及分析随着硒浓度的增加各个指标的变化。结果表明，随着硒浓度的增加，发芽率、苗长、鲜质量、活力指数都呈现减小的趋势，各个浓度之间差异显著（P<0.05）;通过综合比较7种紫花苜蓿品种的各个指标，耐硒能力表現为甘农5号>WL343HQ=WL903>劲能5010>WL363HQ>拉迪诺>WL353LH。

关键词：紫花苜蓿;发芽势;发芽率;耐硒能力;活力指数

硒（selenium）为半金属元素，最先被瑞典科学家Berzelius于1817年发现，并被命名为“月亮女神”[1]。微量元素硒有着自身特殊的生化特性，在动植物的生理过程中起着重要作用[2]，对人畜健康有着重要影响，例如硒有抗氧化、抗癌、调节免疫力等作用，人体和动物体不能自发合成硒，且硒在人体内易排泄，因此人体必须每天摄入一定量的硒来保证机体正常的代谢[3]。但是我国大部分土壤中缺乏微量元素硒，所以仅靠自然生长的植物很难满足动植物对硒的生长需要。对作物施硒可提高食物链中的硒水平[4]，牧草施用硒肥对解决低硒地区的人畜补硒问题有着重要意义[5]。已经证明植物在硒的生态链中可以更有效地将无机硒转化为有机硒，而人和动物对有机硒的吸收与利用远大于无机硒，我国属于缺硒国家，但仍发现有少量富硒地区，并根据各地区特点，在这些典型区域内开发了多种富硒农牧产品，如湖北恩施和陕西紫阳的富硒茶，可见富硒植物开发潜力巨大[6-7]。

紫花苜蓿（Medicago sativa L.）简称苜蓿，是古老的牧草，原产于伊朗，现分布于世界各国[8]，是世界上分布最广、种植面积最大的深根多年生豆科牧草，具有“牧草之王”的称号[9]，是我国分布最广泛和栽培最早及利用效益最高的豆科类牧草之一[10]，含有丰富的粗蛋白质、无机盐和氨基酸[11]，配比合理，堪称畜禽最好的牧草[12]。同时，它能保持水土、培肥地力、增加饲料[13]，兼有菜用、药用、保健等多种功能，其应用领域涉及食品、饮料、医药生产等各个行业[14-19]。紫花苜蓿有着强烈的蒸腾作用和根系吸水能力[20]，目前对不同品种紫花苜蓿的耐盐性[21]、耐镉性[22]已经有很多研究，但对紫花苜蓿耐硒性的研究较少。

本试验以紫花苜蓿为研究对象，使亚硒酸钠溶液作用于紫花苜蓿种子，比较不同紫花苜蓿对硒的耐受性，以期为富硒紫花苜蓿的栽植利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验种子试验材料为7种不同品种的苜蓿种子，分别为WL343HQ、WL353LH、WL363HQ、WL903、劲能5010、拉迪诺、甘农5号，详见表1。

1.1.2 试验试剂亚硒酸钠配制溶液。

1.1.3 试验仪器人工气候培养箱、1 L容量瓶、100 mL容量瓶、培养皿（直径为9 mm）、滤纸、万分之一天平、烧杯、玻璃棒、游标卡尺等。

1.2 试验设计

本试验采用水培法。每个品种3次重复，以蒸馏水作为对照。

1.2.1 配制溶液本试验共设置5个亚硒酸钠的浓度梯度，分别为0、8.647、17.294、25.941、34.588 mg/L。准确称量1.729 4 g Na2SeO3，用蒸馏水定容至1 L，得到1 729.4 mg/L硒标准溶液。0 mg/L：取蒸馏水定容到100 mL的容量瓶中;8.647 mg/L：取0.5 mL的硒标准溶液用蒸馏水定容到100 mL容量瓶;17.294 mg/L：取1 mL硒标准溶液用蒸馏水定容到100 mL容量瓶;25.941 mg/L：取1.5 mL硒标准溶液用蒸馏水定容到100 mL容量瓶;34.588 mg/L：取2 mL的硒标准溶液用蒸馏水定容到100 mL容量瓶。

1.2.2 整理种子挑选颗粒大小均匀且饱满的种子，将选取的苜蓿种子均匀地平铺于铺有双层滤纸的9 mm玻璃培养皿中，每皿50粒，3次重复。相应的不同品种做好标记;在放入人工培养箱前对应不同品种分别滴入等量相应浓度梯度的硒溶液并做好标记，保持基质湿润。

1.2.3 调节人工培养箱分别调节光照时间为 18 h、黑暗时间为6 h，光照时温度为25 ℃，黑暗时温度为 22 ℃，人工培养箱内相对湿度为70%，光照度为 8 000 lx。放入人工培养箱时室内的光照度须与人工培养箱内的光照度保持一致。每天定时观察培养皿中基质的状态，使滤纸保持浸润状态。

1.2.4 测量指标根据GB/T 3543—1995《农作物种子检验规程》中的试验要求，从种子放入培养箱中的第2天开始，每天定时察看并记录种子发芽和幼苗生长的情况（当胚根伸出种皮时即为发芽），确保种子处于正常的试验运作之中，试验于4 d后统计发芽势，于10 d后计算发芽率，对种子的鲜质量、苗长进行测定和记录，试验数据的计算公式如下：

式中：Gt为10 d内的发芽个数，个;T为培养皿中的种子个数，此试验为50个;Gt′为4 d内种子萌发的个数，个;Dt为在数发芽率当天到放种子那天的天数，d，本试验为10 d;S为单株幼苗的平均鲜质量，g。

苗长：种子发芽10 d后，从每个培养皿中随机取出10株，用游标卡尺测定并记录苗长，计算单株平均值。

鲜质量：种子发芽10 d后，从每个培养皿中随机取出10株，测量并记录10株幼苗的鲜质量，计算单株平均值。

1.3 数据分析

采用Excel 2016画图和整理计算数据，采用SPSS 21.0作方差分析。在分析中，P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 硒胁迫对不同品种紫花苜蓿种子发芽势的影响

由表2可知，在硒胁迫处理下，不同品种紫花苜蓿的发芽势受到不同影响。当硒浓度为0 mg/L时，WL353LH、劲能5010的发芽势较其他品种的发芽势低，差异显著（P<0.05）;当硒浓度为8.647 mg/L时，WL343HQ、WL353LH、劲能5010的发芽势较其他品种的发芽势低，差异显著（P<0.05）;当硒浓度为17.294 mg/L时，WL353LH、WL363HQ、甘农5号的发芽势较其他品种高，差异显著（P<0.05）;当硒浓度为25.941 mg/L时，WL363HQ、拉迪诺、甘农5号的发芽势较其他品种的高，差异显著（P<0.05）;当硒浓度为34.588 mg/L时，WL343HQ、劲能5010的发芽势较其他品种的发芽势低，差异显著（P<0.05）。

2.2 硒胁迫对不同品种紫花苜蓿种子发芽率的影响

由表3可知，当硒浓度为0 mg/L时，WL363HQ、WL903、甘农5号的发芽率较其他品种的高，差异显著（P<0.05）;当硒浓度为8.647 mg/L时，拉迪诺、甘农5号的发芽率较其他品种的高，差异显著（P<0.05）;当硒浓度为17.294 mg/L时，WL363HQ、劲能5010、甘农5号的发芽率较其他品种的高，差异显著（P<0.05）;当硒浓度为25.941 mg/L时，WL363HQ、甘农5号的发芽率较其他品种的高，差异显著（P<0.05）;当硒浓度为 34.588 mg/L 时，WL903、拉迪诺、甘农5号的发芽率较其他品种的高，差异显著（P<0.05）。当硒浓度为0～34.588 mg/L范围内，WL343HQ、WL353LH与甘农5号的发芽率均存在显著差异（P<0.05），三者中甘农5号的品种发芽率最高，WL343HQ、WL353LH的发芽率较低。

2.3 硒胁迫对不同品种紫花苜蓿苗长的影响

由表4可知，当硒浓度为0～17.294 mg/L时，不同品种紫花苜蓿间苗长差异不显著;当硒浓度为25.941 mg/L时，WL363HQ、劲能5010、拉迪诺较其他品种苗长短，差异显著（P<0.05）;当硒浓度为34.588 mg/L时，WL343HQ较其他品种苗长短，差异显著（P<0.05）。劲能5010和拉迪诺的苗长在5个硒浓度处理下差异均不显著，WL353LH、WL903和甘农5號的苗长在5个硒浓度下差异的不显著。当硒浓度为0～17.294 mg/L时，对不同品种紫花苜蓿的生长没有显著性影响;当硒浓度≥25.941 mg/L时，苗长出现显著差异（P<0.05），硒溶液对苗长有了抑制作用;当硒浓度为34.588 mg/L时，甘农5号的苗长最长，WL343HQ的苗长最短，且差异显著（P<0.05），说明甘农5号的耐硒性最好，WL343HQ的耐硒性最差。

2.4 硒胁迫对不同品种紫花苜蓿鲜质量的影响

由表5可知，当硒浓度为0 mg/L时，劲能5010和拉迪诺的鲜质量较其他品种的小，差异显著（P<0.05）;当硒浓度为8.647 mg/L时，各品种的鲜质量均差异不显著;当硒浓度为17.294 mg/L时，WL363HQ和拉迪诺的鲜质量较其他品种的小，差异显著（P<0.05）;当硒浓度为25.941 mg/L时，WL343HQ、WL903和甘农5号的鲜质量较其他品种的大，差异显著（P<0.05）;当硒浓度为34.588 mg/L 时，WL903和拉迪诺的鲜质量较其他品种的小，差异显著（P<0.05）。

2.5 硒胁迫对不同品种紫花苜蓿发芽指数的影响

由图1可知，在不同程度硒胁迫下，不同品种紫花苜蓿种子的发芽指数受到不同程度的影响。当硒浓度为34.588 mg/L时，紫花苜蓿种子的发芽指数全部明显降低，在此浓度下，紫花苜蓿种子的萌发受到抑制作用;当硒浓度为0～25.941 mg/L时，发芽指数折线图比较平缓，在此浓度范围内，紫花苜蓿种子能够正常发芽。还可以看出，当硒浓度为34.588 mg/L时，紫花苜蓿种子的萌发受到抑制，但甘农5号的发芽指数优于其他品种，说明甘农5号的耐硒性优于其他品种。

2.6 硒胁迫对不同品种紫花苜蓿活力指数的影响

由图2可知，在不同程度硒胁迫下，不同品种紫花苜蓿的活力指数受到不同程度的影响。总体来看，活力指数随着硒浓度的增加而降低。当硒浓度为34.588 mg/L时，活力指数明显降低，验证了高浓度的硒溶液对紫花苜蓿生长有抑制作用;当硒溶液浓度为8.647～25.941 mg/L时，活力指数的折线图比较平缓，在此范围内紫花苜蓿能够正常生长;当硒溶液浓度为34.588 mg/L时，紫花苜蓿的活力指数受到抑制，但甘农5号的活力指数较高，说明甘农5号的耐硒性优于其他品种。

2.7 不同品种综合耐硒性系数比较

为了消除品种间固有的生物学特性差异，在分析过程中均采用相对值。某一指标的相对值在不同品种下，大小顺序是不一样的，因此不能单凭某一指标下的相对值大小来评价品种的耐硒能力，而应从整体上进行分析。本试验中根据每个苜蓿品种不同浓度硒胁迫下各个发芽指标（发芽势、发芽率、活力指数、苗长、鲜质量）相对值的平均值，从小到大分别赋值为1～7来计算不同苜蓿品种的耐硒性系数，综合评价7个苜蓿品种的耐硒能力差异[23]。

由表6可以推断，各品种的耐硒能力表现为甘农5号>WL343HQ=WL903>劲能5010>WL363HQ>拉迪诺>WL353LH。

3 讨论

紫花苜蓿种子的发芽和生长指标是衡量紫花苜蓿种子品质的关键，在亚硒酸钠溶液胁迫试验中，紫花苜蓿不同品种在相同溶液中种子发芽率的差异表明它们对硒耐受性的不同。

参照世界其他国家居民硒摄入量在250 μg/d 以下的情况，建议我国居民膳食硒供给量为 50 μg/d，生理需要量适宜范围为 50～250 μg/d，最高安全量为 400 μg/d，高硒区最大安全摄入量为 550 μg/d[24]。我国72%的土壤缺硒，生产的牧草、饲料不能满足动物对硒的营养需求，添加富硒牧草可以显著提高蛋鸡粪硒含量，粪硒含量与添加富硒牧草硒含量呈显著正相关[25]。紫花苜蓿对硒的吸收和贮存能力不容小觑，它是将无机硒进行有机化的优良载体。但北方牧区作为我国重要的苜蓿生产基地，土壤中硒的含量并不高，易造成苜蓿的硒缺乏[26]。因此本试验采用7种紫花苜蓿品种为试验材料，比较其对硒的耐受性，为紫花苜蓿的富硒研究提供依据。

紫花苜蓿种子的发芽和生长指标是衡量紫花苜蓿种子的关键，在亚硒酸钠溶液胁迫试验中，不同品种紫花苜蓿在相同溶液中种子发芽率的差异表示其对硒的耐受性。

张弛等研究发现，植物吸收硒的形态以硒酸盐、亚硒酸盐和有机硒为主，硒以硒酸盐、亚硒酸盐或有机硒的形式被植物吸收，植物的根和叶都具有一定的吸收能力，吸收硒的主要形态是 Se4+和 Se6+2种价态，Se6+被吸收需要能量，Se4+被吸收为主动吸收过程[6]，因此本试验采用亚硒酸钠溶液为紫花苜蓿的营养液。郭秋菊等研究发现，硒能促进种子萌发，如硒酸钠溶液可促进荞麦（Fagopyrum esculentum）、大豆（Glycine max）、花生（Arachis hypogaea）、芸豆（Phaseolus vulgaris）等种子的发芽，但这种促进作用与硒浓度有密切关系[27];高扬等研究发现，硒元素具有二重性[28];陈利云等的研究表明，单独施加5 mg/kg的硒元素能促进紫花苜蓿的生长，单株株高增高0.73 cm，但与对照间差异不显著，鲜质量和干质量分别增加15.31%、19.8%，与对照间差异显著（P<0.05）[29]。翁伯琦等研究发现，硒肥用量低于150 g/hm2时，圆叶决明（Chamaecrista rotundifolia）的株高、茎叶干质量及总生物量随着施硒量的提高而逐渐提高，在 150 g/hm2 时，产量增幅下降，随着施硒量的增加，紫花苜蓿草产量呈先升高后降低的趋势[30]。刘芳等研究发现，以施硒量为0.45 kg/hm2效果最好，分枝期、现蕾期、初花期施硒处理的产草量分别比对照高540.93、670.43、243.99 kg/hm2，施硒量高于此剂量时，產量增幅下降[5]。本试验中，有些品种在硒浓度为8.647 mg/L时的发芽率比以蒸馏水为营养液时的发芽率高，说明低浓度的硒溶液对紫花苜蓿的发芽是有促进作用的，在34.588 mg/L时，各个品种所有指标都明显降低，说明高浓度硒溶液对紫花苜蓿品种种子的生长产生抑制作用，这与田春丽的试验中适量施硒可对农作物的生长起促进作用，过量则会抑制植物生长，甚至产生毒害作用的结论[24]是一致的。

4 结论

各个苜蓿的品种在低浓度硒溶液中能够生长，高浓度的硒溶液会抑制紫花苜蓿生长;7种紫花苜蓿种子的耐硒能力表现为甘农5号>WL343HQ=WL903>劲能5010>WL363HQ>拉迪诺>WL353LH;7种紫花苜蓿中甘农5号的耐硒能力最强。

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