不同浓度外源硒对白菜品质及生理特性的调控

刘 磊 吕令华 尉菊萍 王连祥

（菏泽市农业科学院 山东菏泽274000）

硒（selenium，Se）是生物体内必不可少的微量元素之一，在人体抗衰老、抗氧化、抗癌、提高免疫力等方面功效显著[1-2]。中国72%的地区是低硒地区，约有2/3的人口处于缺硒的状态，硒缺乏会引起大骨节病、克山病等病症[3]。适当补硒对增强免疫力、预防疾病、延长寿命有良好的作用[4]。由于人体自身无法合成或储存硒，因此食用富硒产品如富硒蔬菜、富硒水果等是补充硒的有效途径[5]。

白菜在我国有着悠久的栽培历史，种植面积较大[6-7]。由于口感好、营养价值高等特点，白菜备受老百姓的青睐，已经成为餐桌上最大众化的蔬菜之一。白菜不仅具有较高的干物质量和蛋白质含量，粗纤维、维生素C、可溶性糖、矿物质等营养物质含量也较高[8]。随着生活水平的提高，人们对白菜的品质要求逐渐提高。有研究表明，外源硒对改善白菜的品质和生长发育有一定的促进作用，Wu等研究表明，叶面施用硒可选择性地诱导白菜组织中的谷胱甘肽还原酶（GR）和脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）的产生，从而减轻镉的毒性[9]；Dai等通过盆栽和田间试验研究发现，土壤施用硒和锌能改善白菜的品质，增强抗氧化作用[10]；Farooq等研究发现，白菜施硒后微量元素利用率增加，且叶面施硒的效果远大于土壤施硒[11]。为研究外源硒对白菜品质及生理特性的影响，本试验采用叶喷不同浓度亚硒酸钠溶液的方法进行大田试验，分析了亚硒酸钠对白菜生长发育、抗氧化系统、渗透调节系统及硒、铁、锌等营养元素含量的作用效果，以促进硒在白菜生产中的应用，增加白菜富硒量，改善品质，增强其市场竞争力。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试白菜品种为秦白2号（陕西省蔬菜研究所培育），供试试剂为亚硒酸钠（荆州市长农农业科技有限公司生产）。

1.2 试验设计

试验于2019年在菏泽市农科院试验田进行。试验土壤为沙壤土，pH 6.7，全氮25.99 g/kg，速效磷2.44 g/kg，速效钾16.90 mg/kg。白菜于8月13日播种，垄距60 cm，垄高15 cm，在垄背上按50 cm株距开穴，每穴播2～3粒种子，6叶时定苗，每穴留1株壮苗。试验设置4个亚硒酸钠浓度，分别为CK（0）、Se1（50 mg/L）、Se2（150 mg/L）、Se3（250 mg/L），3次重复，共12个处理，每处理设为一个小区，小区面积6 m2，完全随机区组设计。分别于莲座期和结球期叶面喷施亚硒酸钠溶液，每株30 mL。生育期内进行常规田间管理。收获前一天在各小区内选取长势均匀一致的3株白菜，取具有代表性的叶片，测定各项指标。

1.3 项目测定

1.3.1 干鲜重和叶绿素含量的测定 收获时，每小区随机取5株白菜，测定其干鲜重，取平均数。用He等方法[12]测定叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量。

1.3.2 抗氧化酶活性、丙二醛含量的测定 采用Luo等的方法[13]测定过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）的活性和丙二醛（MDA）含量。参考Dai等方法[14]测定抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）的活性。

1.3.3 渗透调节物质和维生素C含量的测定 可溶性蛋白和脯氨酸含量参考Li等方法[15]，分别采用考马斯亮蓝G-250和茚三酮比色法测定。根据Ma[16]和张健伟等[17]的方法，用滴定法测定维生素C含量，用蒽酮法测定可溶性糖含量。

1.3.4 硒、铁、锌含量的测定 将样品磨成粉末，取0.1 g，用1.5 mL浓硝酸和0.5 mL 30% H2O2在180℃的消化炉中消化1.5 h，用原子吸收光谱法测定总硒、铁、锌含量。

1.4 数据统计与分析

采用Statistix 8.1进行数据分析，用LSD法进行数据差异显著性检验（P＜0.05），通过Sigma Plot 14.0进行绘图。

2 结果与分析

2.1 外源亚硒酸钠对白菜生物量的影响

叶面施用亚硒酸钠对白菜干鲜重有一定的影响（图1）。与对照相比，Se1处理的单株鲜重和干重分别提高了36.26%和28.07%，而Se2和Se3处理下的单株鲜重和干重与对照差异不显著。

图1 外源亚硒酸钠对白菜干鲜重的影响

2.2 外源亚硒酸钠对白菜抗氧化酶和脂质过氧化作用的影响

从图2可知，叶面施用亚硒酸钠可以调节白菜的POD、SOD、CAT、GR、APX的活性和MDA含量。在POD活性方面，与对照相比，Se1、Se2和Se3处理的POD活性显著提高，分别为103.36%、56.83%和16.63%；Se1和Se2处理的SOD活性分别比CK高31.86%和12.67%，而Se3和CK差异不显著；CAT活性方面，与对照相比，Se1、Se2、Se3处理分别提高了104.32%、51.57%、13.10%；在APX活性方面，Se1、Se2和Se3处理分别比对照高190.78%、101.59%和39.15%；对于GR，与CK相比，Se1、Se2和Se3处理增加了GR活性，分别提高120.71%、63.71%和20.95%。从各个抗氧化酶活性来看，不同浓度的外源硒均可在一定程度上增加抗氧化能力，且增加程度顺序为Se1＞Se2＞Se3。外源硒在MDA含量方面，Se1、Se2和Se3处理显著提高了MDA含量，而3个处理间的MDA含量差异不显著。

2.3 外源亚硒酸钠对白菜叶绿素含量的影响

图2 外源亚硒酸钠对白菜POD、SOD、CAT、GR、APX活性及MDA含量的影响

图3 外源亚硒酸钠对白菜叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的影响

从图3可知，叶面施用亚硒酸钠显著影响了白菜叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量。与对照相比，Se1、Se2和Se3处理均显著提高了叶绿素a含量，Se1处理的叶绿素a含量最高，达到10.45 mg/g·FW。叶绿素b和类胡萝卜素含量的变化趋势同叶绿素a含量一致，也表现为Se1处理的增加幅度最大。

2.4 外源亚硒酸钠对白菜渗透调节物质和维生素C含量的影响

叶面施用亚硒酸钠可调节白菜渗透调节物质（脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖）及维生素C的含量（图4），并且作用效果随着硒浓度的增大而降低。与对照相比，Se1和Se2的脯氨酸含量显著提高，分别增加了40.16%和26.18%；Se1、Se2和Se3的可溶性蛋白含量与对照相比增加了48.43%、31.08%和18.12%；在可溶性糖含量方面，Se1、Se2和Se3的可溶性糖含量分别比对照提高65.97%、45.00%和25.44%，3个处理均达显著水平。维生素C含量同渗透调节物质含量一样，在外源硒处理下均显著增加，Se1、Se2和Se3分别比CK提高27.07%、17.56%和10.46%。随着亚硒酸钠浓度的增加，各物质含量逐渐减少，说明浓度为50 mg/L的亚硒酸钠溶液处理效果最佳。

2.5 外源亚硒酸钠对白菜硒、铁、锌含量的影响

从图5可知，叶面施用亚硒酸钠对白菜中硒、铁、锌的浓度有一定的影响。白菜硒含量随施硒浓度的增加而增加，Se3处理最高。与硒相比，铁和锌的含量呈现出不同的趋势，外源硒处理能够增加白菜铁和锌的含量，作用效果为Se1＞Se2＞Se3，低浓度的处理效果较好。

2.6 方差分析

从附表可以看出，叶面施用外源硒对白菜POD、SOD、CAT、APX、GR活性及MDA含量均有极显著影响，对2种叶绿素和类胡萝卜素含量的影响也达到了极显著水平。此外，施用硒对脯氨酸、蛋白质、糖、维生素C含量及硒、铁、锌含量均有极显著影响，而叶面施硒对白菜鲜重和干重的影响不显著。

3 结论与讨论

图4 外源亚硒酸钠对白菜脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C含量的影响

图5 外源亚硒酸钠对白菜硒、铁、锌含量的影响

附表 硒对白菜品质及生理指标影响的方差分析

近年来，研究发现通过食用富硒蔬菜能够满足人体对硒的一定量需求，因此富硒蔬菜的研究逐渐受到广大研究人员的关注。外源硒能够增加番茄、生菜、芥菜、西兰花等蔬菜的生物量，且表现出“低浓度促进、高浓度抑制”的剂量效应[17-20]。本试验研究发现，Se1、Se2、Se3 3个浓度的亚硒酸钠均可以促进白菜生物量的积累，增加干鲜重，且Se1（50 mg/L）的促进效果最显著。说明低浓度的外源硒能够有效增加白菜的生物量，随着浓度的增大，作用效果下降，预测超过一定的阈值后就会表现出抑制作用，这与前人的研究结果一致。

叶绿素和类胡萝卜素是植物进行光合作用的重要色素，叶绿素含量的高低决定光合作用速率的快慢，Lai等研究发现，叶面施硒可通过增加叶片叶绿素含量从而增强光合作用、促进水稻产量[21]；夏永香等研究发现，适量的硒可以通过促进对叶绿素合成有益的元素如K、Ca、Mg等的吸收来增加其含量，从而提高大蒜叶片的光合速率，促进干物质积累，最终增加产量[22]。本研究结果发现，Se1处理下的白菜叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素等光合色素的含量显著增加，因此白菜具有较高的鲜重和干重，本研究结果与前人的一致。

除了产量外，蔬菜的品质也是决定农民经济效益的因素。侯天荣等研究发现，可通过叶面喷施硒肥来改善生姜的可溶性糖、可溶性蛋白等内在品质，从而提高其商品性[23]。白菜品质受可溶性蛋白、脯氨酸、可溶性糖和维生素C等营养物质及硒、铁、锌等矿质元素含量的影响。本研究发现，叶面施用亚硒酸钠会显著增加白菜脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖和维生素C的含量，并且以浓度为50 mg/L的亚硒酸钠作用效果最好。另外，叶面喷施亚硒酸钠能够增加白菜硒的含量，硒含量随施用量的增加而增加，同时显著提高了锌和铁的含量，以Se1处理的锌和铁含量最高，说明50 mg/L的亚硒酸钠溶液能促进白菜对锌和铁的吸收，这与Dai和吴永尧等的研究 结果一致[10，24]。

硒元素可以保护生物体免受不同类型氧化胁迫的伤害，在动植物的免疫调节和抗氧化系统中起着重要作用[25-26]。Dai等研究发现，硒的应用对机体抗氧化酶活性和脂质过氧化有促进作用[10]；曹丽华等研究盐胁迫下外源硒对小白菜的影响时同样发现，低浓度的亚硒酸钠能够通过增加抗氧化酶的活性来减少盐胁迫下细胞膜的膜脂过氧化伤害[27]。本研究结果显示，外源亚硒酸盐对白菜POD、SOD、CAT、APX和GR等抗氧化酶的活性有一定的增加作用，同时可以增加MD含量，并且以浓度为50 mg/L的亚硒酸钠溶液表现最优。

综上所述，叶面施用亚硒酸钠不仅能显著提高白菜的生物量（鲜重、干重），增加光合色素（叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素）的含量，还能提高白菜的维生素C、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖和硒、铁、锌等微量元素的含量。此外，叶面施用硒显著增强了白菜的抗氧化能力，在POD、SOD、CAT、APX和GR方面均显著增强。生产中可以通过对白菜喷施亚硒酸钠溶液来促进硒在白菜上的应用，增加白菜的富硒量，改善其品质，同时增加市场竞争力。为了揭示硒对白菜的影响机制，还需要在生理和分子水平上进行进一步的研究。