叶面喷硒对糯玉米生理特性及籽粒中糖、硒含量的影响

龚 芮,杜天庆,翟红梅,李宇航,史雅涵,崔福柱,孙 敏,高志强

(山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801)

硒是植物体谷胱甘肽过氧化物酶( GSH-Px) 的主要成分，是人体和动物必需的有益元素之一[1-2]，在人体内具有抗氧化、延缓衰老、维持正常免疫功能、抗肿瘤等作用[3-4]。人类硒的主要来源之一是植物性食物[5]，而我国有72%的地区土壤都存在缺硒或者少硒的状况[6]。中国营养协会推荐的成人每日硒摄入量为50～300 μg，而目前我国居民每天的硒摄入量仅有28～40 μg，整体摄硒水平较低。

在生产应用中，叶面喷硒是让作物富硒的最普遍且行之有效的方法[7]。黄丽美等[8]研究发现，在叶面喷施亚硒酸钠30 g/hm2时，玉米的营养品质、安全品质以及籽粒硒含量均有所提高。玉米籽粒硒含量与喷硒量呈正相关，随喷硒量的增大，玉米籽粒硒含量较不喷硒处理增加67%～2 141%，籽粒中可溶性糖含量增加3.68%～40.49%[9]。刘玉花等[10]研究发现，可溶性糖含量是影响糯玉米籽粒品质最重要的因素之一，其中糯玉米甜度取决于籽粒蔗糖含量[11]。随着我国经济的发展，对糯玉米的需求也在不断增大，富硒糯玉米在我国的发展潜力巨大。因此，开发富硒糯玉米具有重要意义[12]。

当前有关普通玉米的富硒研究较多[8-10,13-15],但对糯玉米富硒效应的研究较少[16]，都是通过土施硒肥研究硒肥用量对玉米富硒效果的影响。关于叶面喷硒量对糯玉米生长影响的生理调节机制以及提高籽粒中糖、硒含量的研究尚未见报道。为此，以当前生产中主推的糯玉米品种为试验材料，明确叶面喷硒对糯玉米生理特性及籽粒中糖、硒含量的影响，并参照人体摄硒安全范围，探索糯玉米补硒上限，明确最佳喷硒量，为富硒糯玉米的产业化发展提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验地点及供试材料

试验于2019年5—8月在山西农业大学农作站(112°48′E、37°36′N)进行，土壤基础肥力：有机质含量15.59 mg/kg、碱解氮含量73.85 mg/kg、速效磷含量22.86 mg/kg、速效钾含量120.71 mg/kg、硒含量42 μg/kg。

供试糯玉米品种为彩甜糯1965(CTN1965)、晋糯20(JN20)，是山西省内主推糯玉米品种。试验所用的硒源为亚硒酸钠(Na2SeO3)(分析纯，97%)。

1.2 试验设计

采用二因素裂区设计，主区为品种：CTN1965、JN20，副区为叶面喷施亚硒酸钠量：0 (Se0，对照)、11.25(Se11.25)、22.5(Se22.5)、45(Se45)、90(Se90)g/hm2，共10个处理组合，3次重复，30个小区，小区面积12 m2。于2019年5月15日播种，种植密度为54 000株/hm2，分别在玉米的拔节期(6月17日)、大喇叭口期(7月12日)和抽雄期(7月23日)喷施亚硒酸钠溶液于叶片表面，每次喷施量为总量的1/3。于晴天17:00左右进行叶面喷施，喷施前后2 d天气晴朗无降雨。其余田间管理与大田生产相同。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 叶片生理指标 于叶面喷施亚硒酸钠溶液(7月23日)7 d后，对不同处理分别选取有代表性的植株穗位叶进行生理指标测定。过氧化物酶(Peroxidase，POD)活性的测定采用愈创木酚法，还原型谷胱甘肽(Reduced glutathione，GSH)含量的测定采用二硫代二硝基苯甲酸(DTNB)与GSH 显色方法，丙二醛(Malondialdehyde，MDA)含量的测定采用硫代巴比妥酸(TBA)法，叶绿素含量的测定采用丙酮-乙醇混合浸提法[17]。

1.3.2 籽粒可溶性糖、蔗糖、硒含量 在糯玉米授粉后25 d(采收期)，从每个小区中随机抽取5穗脱粒，将籽粒粉碎、过0.18 mm筛，制成干粉备用。籽粒中可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法，蔗糖含量的测定采用间苯二酚法，硒含量采用ICP-MS测定[18]。

1.4 不同喷硒量处理糯玉米的综合评价

应用隶属函数值法对不同喷硒量处理糯玉米进行综合评价。

正相关指标隶属函数值计算公式：

Uij=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

负相关指标隶属函数值计算公式：

Uij=1-(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

其中，Uij为i喷硒量下j指标的隶属函数值，Uij∈[0，1]；Xij为i喷硒量下j指标的测定值，Xjmin为j指标的最小测定值，Xjmax为j指标的最大测定值。

1.5 数据处理与统计分析

采用Excel 2010对数据进行整理与制图，使用SPSS 16.0分析软件的Duncan’s新复极差法进行显著性分析比较。

2 结果与分析

2.1 叶面喷硒对糯玉米叶片生理特性的影响

2.1.1 POD活性 由图1可知，随喷硒量的增加，2个糯玉米品种POD活性均呈先增加后下降的趋势，CTN1965在Se11.25—Se45处理下POD活性较对照提高了2.49%～47.94%，在Se45处理下POD活性最高，是对照的1.5倍；JN20在Se11.25—Se45处理下POD活性分别较对照提高12.97%、27.91%、49.16%，在Se45处理下POD活性最高；CTN1965、JN20在Se90处理下POD活性均较对照降低，分别降低了9.14%、7.89%。可见高喷硒量抑制了糯玉米的POD活性；除Se90处理外，其余各喷硒量处理下JN20的POD活性均显著高于CTN1965。

不同小写字母表示不同处理间在0.05水平差异显著，下同

2.1.2 GSH含量 如图2所示，2个糯玉米品种叶片的GSH含量均随着喷硒量的增加先升高后降低，2个品种在Se11.25—Se90处理下GSH含量均高于对照，在Se45处理下达到峰值，且与对照差异显著，但与其余喷硒处理差异不显著。Se11.25—Se90处理下CTN1965的GSH含量分别较对照提高了64.49%、116.19%、149.80%、90.07%，JN20的GSH含量分别较对照提高了46.13%、87.33%、115.35%、60.02%。各喷硒处理下JN20的GSH含量高于CTN1965，但差异不显著。

2.1.3 MDA含量 由图3可知，随着喷硒量的增加2个糯玉米品种MDA含量呈先逐渐降低后又略微升高的趋势，均在Se45处理最低，此处理下CTN1965、JN20的MDA含量分别较对照显著降低了41.51%、40.96%；2个糯玉米品种Se90处理的MDA含量均较Se45处理略微升高，但仍低于对照。除Se90处理外，其余各喷硒处理下JN20的MDA含量均低于CTN1965，但差异不显著。

图2 叶面喷硒对糯玉米叶片GSH含量的影响

图3 叶面喷硒对糯玉米叶片MDA含量的影响

2.1.4 叶绿素含量 如图4所示，随喷硒量的增加CTN1965、JN20叶片叶绿素含量呈先升高后降低的趋势，均在Se45处理最高，分别为2.774、3.253 mg/g，较对照显著提高49.86%、73.12%；2个糯玉米品种Se90处理叶片叶绿素含量均低于对照，但差异不显著。除Se45处理外，CTN1965其余各喷硒处理叶绿素含量与对照相比均无显著差异。除Se22.5、Se45处理外，JN20其余各喷硒处理叶绿素含量与对照均无显著差异。可见高喷硒量会降低叶片的叶绿素含量，进而造成糯玉米叶片加速衰老。除Se90处理外，其余各喷硒处理下JN20 叶绿素含量均高于CTN1965，但差异不显著。

图4 叶面喷硒对糯玉米叶片叶绿素含量的影响

2.2 叶面喷硒对糯玉米籽粒中糖含量的影响

2.2.1 可溶性糖含量 可溶性糖含量可以直接反映糯玉米的甜度，而甜度正是影响糯玉米口感最重要的营养品质之一[19]。由图5可知，随着叶面喷硒量的增加，2个糯玉米品种的籽粒可溶性糖含量均呈先增加后降低的趋势，所有喷硒处理均高于对照，以Se45处理最高，显著高于对照。CTN1965在Se11.25—Se90处理下的可溶性糖含量分别较对照提高了4.82%、15.11%、30.81%、22.90%，除Se45处理外，其余喷硒处理与对照均无显著差异。JN20的Se45处理籽粒可溶性糖含量最高，为124.87 mg/g，较对照显著提高28.09%，其余喷硒处理均与对照无显著差异。所有处理可溶性糖含量均表现为JN20高于CTN1965，但差异不显著。

2.2.2 蔗糖含量 由图6可知，随着叶面喷硒量的增加，CTN1965、JN20的籽粒蔗糖含量均呈先增加后降低的趋势，所有喷硒处理均高于对照，以Se45处理最高，分别较对照显著提高29.33%、21.5%。所有处理蔗糖含量总体上均表现为JN20高于CTN1965，但差异不显著。

2.3 叶面喷硒对糯玉米籽粒中硒含量的影响

由表1可知，不同品种的糯玉米，籽粒硒含量均随着叶面施硒量的增加而增加。与对照相比，喷硒处理CTN1965籽粒硒含量显著提高150.62%～1 046.06%，Se90处理最高；喷硒处理JN20籽粒硒含量总体上较对照显著提高47.32%～908.76%，Se90处理最高。CTN1965籽粒硒含量高于JN20，不喷硒条件下差异不显著；喷硒条件下差异显著。说明CTN1965的富硒能力明显高于JN20。

表1 叶面喷硒对糯玉米籽粒硒含量的影响

由表1可知，当叶面喷硒量为90 g/hm2时，CTN1965、JN20籽粒硒含量分别达到了419.52、301.85 μg/kg，超出了富硒玉米的安全标准(40～300 μg/kg)[20]，超过了人体摄硒的安全范围。

为了明确本试验条件下不同糯玉米品种的最佳喷硒量和人体摄硒的安全上限值，以叶面喷硒量为自变量(X)，籽粒硒平均含量为应变量(Y)，对表1中数据进行拟合得到以下方程：

YCTN1965=0.005 8X2+3.595 8X+46.249，

R2=0.992 1;

YJN20=0.027 9X2+0.515 2X+30.23，

R2=0.998 4。

对上面拟合方程进行计算得出，CTN1965、JN20叶面喷硒量的安全上限值分别为63.96、89.53 g/hm2，在该喷硒量下，2个品种籽粒硒平均含量可以达到安全富硒玉米标准的上限。

2.4 不同喷硒量处理糯玉米的综合评价

应用隶属函数值法对不同喷硒量处理糯玉米进行综合评价(表2)，CTN1965在Se45处理下隶属函数平均值最高，为0.919 7；而JN20同样在Se45处理下隶属函数平均值最高，为0.900 9。可见，2个糯玉米品种在喷硒量45 g/hm2条件下生理特性及籽粒中糖、硒含量的综合评价均最好。

表2 不同喷硒量处理糯玉米各个指标的隶属函数值

3 结论与讨论

不同糯玉米品种的POD活性、GSH含量、MDA含量以及叶绿素含量等生理指标可以反映叶面喷硒对糯玉米生长发育的一系列影响。穆婷婷等[21]研究结果显示，叶面喷施亚硒酸钠67.84 g/hm2时谷子的POD活性、GSH含量显著提高。宋家永等[22]研究结果表明，对小麦进行叶面喷硒后，小麦MDA含量显著降低。此外，林匡飞等[23]研究发现，适宜浓度的亚硒酸钠可以促进小麦叶绿素的合成，当硒浓度过高时叶绿素的合成受到抑制。本研究发现，叶面喷施亚硒酸钠45 g/hm2时，2个糯玉米品种的POD活性、GSH含量、叶绿素含量均较对照显著提高， MDA含量显著降低，这与前人[21-23]研究结果相似。

糖含量是影响糯玉米食味品质的主要因素之一。本研究发现，喷硒量45 g/hm2能够促进糯玉米籽粒可溶性糖和蔗糖含量的增加,说明适量喷硒对改善糯玉米籽粒品质具有一定的促进作用。这与王永会等[24]研究发现的外源硒在30 g/hm2时能够使谷子可溶性糖含量显著提高的结论相似。

诸多作物富硒研究结果表明，喷硒可以显著提高作物体内的硒含量[25-26]。本研究发现，随着叶面喷硒量的逐渐提高，2个糯玉米品种籽粒硒含量总体上较对照显著提高，但增加幅度有所不同，这与糯玉米品种类型有关，该结论与邹成林等[27]研究结果趋于一致。因此，在喷施外源硒肥时需掌握好喷硒量，防止糯玉米硒含量超标。需要说明的是，本试验中2个糯玉米的叶面喷硒量的安全上限值分别为63.96、89.53 g/hm2，较杨舒添等[28]研究的安全上限值(61.55、78.88 g/hm2)偏高，原因可能与本试验中土壤本底硒含量偏低有关。综合生理特性及籽粒中糖与硒含量，确定糯玉米品种CTN1965和JN20的最佳喷硒量均为45 g/hm2。