亚硒酸钠对‘夏黑’葡萄叶绿素荧光特性及果实品质的影响

杨春雪，杨江山，豆鑫

（1.永登县农业技术推广中心，甘肃兰州 730300；2.甘肃农业大学，甘肃兰州 730070）

硒是生命必需的微量元素之一，是构成含硒蛋白与含硒酶的重要组分，具有清除机体内自由基、抗衰老、增强人体免疫力、拮抗重金属毒性等生物功能[1]，其在植物生长发育以及作为抗氧化剂调节植物抗逆性等方面发挥重要作用[2-3]。

叶绿素荧光参数可以快速灵敏地反映光合作用的变化情况，可作为揭示植物光合作用和作物栽培管理水平的内部探针，以及硏究植物光合生理的评价工具[4]。植物通过根或叶片吸收无机硒后，在叶绿体中转化为硒代半胱氨酸、硒代蛋氨酸等有机硒，因此硒的代谢途径与植物的叶绿体密切相关[5]。当对植物施加不同浓度的硒时，会对植物光合作用产生不同程度的影响，适宜浓度硒显著提高逆境胁迫下植株光合能力，维持光合机构的稳定性，缓解逆境胁迫对植物的伤害，并且能有效保护干旱胁迫植物PSⅡ活性。相反，当硒浓度过高时会导致叶绿体结构破坏加剧，并抑制光合作用[6-7]。前人研究发现，适量施硒可以提高冬枣、甜樱桃、葡萄等的果实产量、可溶性固形物、可溶性糖、Vc含量[8-10]，显著提高、小麦、玉米、桃等的硒含量[11-13]。

目前，关于硒对葡萄影响的研究多集中在植物生长发育、果实品质及富硒生产等方面，有关硒对葡萄叶片叶绿素荧光特性的影响鲜有报道。试验以3年生‘夏黑’葡萄为试材，研究外源硒处理对葡萄叶绿素荧光特性及果实品质的影响，探索外源硒调控葡萄光合生理的机制，为葡萄栽培中合理施硒提高光合效率及果实品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地简介

试验地位于兰州市园艺场葡萄综合试验站，北纬36°09′58.02″，东经103°16′39.17″，平均海拔1700 m，全年日照数2608 h，均温9.1 ℃，年均降水量353.9 mm，≥10 ℃有效积温为3315 ℃，无霜期为160～180 d。土壤营养状况见表1。

表1 葡萄综合试验站试验园土壤养分基本情况Table 1 Basic conditions of soil nutrients of grape comprehensive test station

供试材料为3年生盛果期‘夏黑’葡萄，髙棚架形，常规管理水平。药品为分析纯亚硒酸钠（Na2SeO3）。

1.3 试验处理

选取生长势一致、无病虫害的植株，设置4个亚硒酸钠处理。处理1（T1）：20 mg/L，处理（T2）：40 mg/L，处理3（T3）：60 mg/L，处理4（T4）：80 mg/L，以喷洒清水为对照（CK）。分别在葡萄开花期、坐果期、果实膨大期和转色期全树喷施一次，每处理5株，每次喷施5 L，3次重复。各处理田间统一管理。

1.4 指标测定

1.4.1 叶片叶绿素及荧光参数测定

叶绿素测定：于果实成熟期（7月中下旬）摘取新梢中部功能叶片，每处理5片叶，重复3次，用冰壶带回实验室，用乙醇浸提法测定[14]。

叶绿素荧光参数日变化：于晴天采用连续激发式荧光仪（Handy PEA，Hansatech，UK）测定[15]。取树冠中上部枝条的功能叶片，暗适应20 min，日变化测定从上午7:00到下午18:00，每小时测1次，重复3次。测定如下指标：初始荧光（Fo）、最大荧光产量（Fm）、PSII初级光能转换效率 [Fv/Fm＝1–(Fo/Fm)]、PSII潜在活性（Fv/Fo）。

1.4.3 果实品质指标

果实粒质量用电子天平测量；可溶性固形物和有机酸用手持式糖酸一体机测定[16]；Vc用2,6-二氯靛酚钠法[16]。

1.5 数据处理

用Excel 2010及Origin 2017进行数据处理及作图，并用SPSS 22.0进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 亚硒酸钠对‘夏黑’葡萄叶片叶绿素的影响

适宜浓度亚硒酸钠处理，可以提高‘夏黑’葡萄叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，随亚硒酸钠浓度升高，葡萄叶片叶绿素和类胡萝卜素含量均呈先上升后下降的趋势（图1）。各处理Chla、Chlb、Chla＋Chlb以及类胡萝卜素含量均高于对照，以T2处理效果最显著，Chla、Chlb、Chla＋Chlb以及类胡萝卜素含量分别较CK显著提高了30.43%、29.03%、30.08%、47.83%。

图1 亚硒酸钠处理对夏黑葡萄叶片色素含量的影响Figure 1 Effect of sodium selenite on pigment content in'Summer Black' grape leaves

2.2 亚硒酸钠对‘夏黑’葡萄叶片荧光参数的影响

如图2所示，经亚硒酸钠处理后，其叶片的荧光参数基本与光强呈正相关，在中午13:00左右出现极值。Fo值随着时间变化，各处理均呈先升高后降低的趋势，最高值出现在13:00时，T3处理Fo值较7:00时增幅最大，增加了12.60%。而Fm、Fv/Fm、Fv/Fo参数变化趋势与Fo相反，呈先降低后升高的变化趋势，在午间12:00—13:00间出现最低值，其中T2处理Fm和Fv/Fo值均较7:00时降幅最小，分别降低11.80%和16.32%，T3处理Fv/Fm值降幅最小，为3.21%。

图2 亚硒酸钠对‘夏黑’葡萄叶片荧光参数的影响Figure 2 Effect of sodium selenite on Fo,Fm,Fv/Fm and Fv/Fo in 'Summer Black' grape leaves

由表2可知，T1、T2、T3处理显著降低叶片Fo日均值，较CK分别降低3.84%、5.95%、4.26%。T2处理显著提高Fm日均值，较CK提高了3.29%。Fv/Fm、Fv/Fo日均值也是T2处理最为显著，较CK分别提高1.57%、8.93%、9.29%。

表2 亚硒酸钠对‘夏黑’葡萄叶片叶绿素荧光参数日均值影响Table 2 Effect of sodium selenite on chlorophyll fluorescence parameters daily mean of 'Summer Black' grape leaves

2.3 亚硒酸钠处理对‘夏黑’葡萄品质的影响

随着亚硒酸钠浓度的增大，‘夏黑’葡萄果实粒质量、可溶性固形物、有机酸、Vc含量均呈先升高后降低的趋势（表3）。粒质量大小表现为T2＞T3＞T4＞T1＞CK，其中T2处理较CK显著提高了8.81%；T1、T2、T3处理均显著提高葡萄可溶性固形物含量，T1处理效果最好，较CK显著提高了8.63%；T2、T3、T4处理均能显著降低有机酸酸含量，其中T4效果最好，比CK显著降低了3.48%；T1、T2、T3各处理固酸比分别较CK显著提高了8.05%、6.14%和7.95%；T1、T2、T3处理Vc含量较CK显著提高了5.30%、7.52%和7.60%。考虑葡萄商品性状综合因子，符合大粒、酸甜适口、Vc含量高等要求，T2处理达到了最佳生产效果。

表3 亚硒酸钠对葡萄果实品质的影响Table 3 Effects of sodium selenite treatment on 'Summer Black' grape quality

3 讨论与结论

前人研究认为，硒可以促进植物对P、K、Ca、Mg、Mn、Zn、Mo等元素的吸收，而这些元素能够作为重要的酶活性中心参与光合色素的生物合成[17-18]；同时，硒通过促进呼吸速率和呼吸链的电子传递速率进一步加速光合色素的生物合成[19]。郑晓翠[20]、王海波[21]等研究发现，氨基酸硒能够显著提高‘巨峰’‘玫瑰香’葡萄叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量，提高叶片净光合速率，延缓叶片衰老。试验结果同样表明，适宜浓度的亚硒酸钠能够明显提高‘夏黑’葡萄叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量及类胡萝卜素，其中40 mg/L亚硒酸钠处理效果最显著。

叶绿素荧光参数能够对植物体内的光合器官运转进行无损伤诊断，在逆境条件下可以反映叶片对光能的吸收、传递和转换情况，估测PSⅡ反应中心的受损程度。从试验中Fo和Fm分析发现，午间未施硒的‘夏黑’葡萄Fo增大及Fm降低，同时Fv/Fm、Fv/Fo下降，说明PSII光化学效率下降，是由于在中午高温、强光及干旱等逆境条件造成电子在PSII供体侧和受体侧间的传递受阻，电子的传递能力降低，从而降低了光合色素将捕获的光能转化为化学能的速度和效率，使叶片的光合效能下降。在亚硒酸钠处理后，明显缓解了环境因子造成的PSII电子传递阻力，提高了光合效率。下午随温度和光强降低，Fo、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo逐渐恢复，说明其PSII的功能下调是可逆的，这可能是植物避免午间高温强光胁迫的自身保护方式[22]。试验中亚硒酸钠各处理Fm、Fv/Fm、Fv/Fo降幅明显低于对照，40 mg/L处理显著提高Fm、Fv/Fm、Fv/Fo日均值。说明施硒能够缓解或降低高温、强光、干旱对植物光系统造成的伤害，提高叶绿素含量，进而提高了植株的光合能力及叶绿素荧光发射能力[23]。

适宜浓度的亚硒酸钠可显著提高‘夏黑’葡萄的粒质量、可溶性固形物、固酸比和Vc含量，这与前人[24-25]的研究结果一致，说明亚硒酸钠能够提高果实产量，改善果实品质。原理是亚硒酸钠通过促进叶片对叶绿素合成相关矿质元素的吸收来提高叶绿素的合成水平，促进光合作用及光合产物的积累，最终提高果实品质[26]。

综上，适宜浓度的亚硒酸钠可以提高‘夏黑’葡萄叶绿素合成，缓解或降低逆境条件对植物光系统造成的伤害，提高了植株的光合能力，进而提高葡萄果实品质。以亚硒酸钠浓度为40 mg/L时效果最佳，推荐在生产上参考应用。