不同茶树品种聚硒能力研究

刘凯利，胡 歆,3，丁帅涛，万 斌，周兴长，纪晓明,3，梁 艳*

1.咸阳泾渭茯茶有限公司，陕西 咸阳 712044；2. 国家林业和草原局茯茶工程技术研究中心，陕西 咸阳 712044；3. 陕西苍山秦茶集团有限公司，陕西 西安 710003

硒是人体必需的14种微量元素之一，可以提高人体免疫力、延缓衰老、保护心肌健康，具有预防心脑血管、冠心病、动脉硬化等作用[1-3]，被称为“生命的保护剂”。中国营养学会推荐：18 ～ 49岁成年居民膳食硒元素的摄入量为60 ～ 400 μg/d，因此适当补充硒元素对人体健康具有重要意义。但是地球上硒的分布极不均衡，据WHO公布的资料，全球有40多个国家属于低硒和缺硒地区，其中我国是世界上主要低硒和缺硒国家之一[4]。茶树是一种吸收、聚集硒元素能力较强的植物，因此也是一种理想的补硒资源，饮用硒含量达标的茶叶，可适当提高人体的硒元素水平。

目前，对于茶树硒的研究主要集中在茶叶硒与茶叶品质的关系、茶树施硒肥的方式、茶树中硒的存在形态、加硒对茶树生理特性的影响、土壤与茶树富硒之间的机理等[5-10]方面，而对于不同主栽茶树品种聚硒能力的对比研究极少。本文以安康地区的6个主栽茶树品种为研究对象，对其聚硒能力进行比较，旨在为筛选聚硒茶树品种提供参考依据，同时也为富硒茶的生产加工提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 仪器、试剂和材料

1.1.1 仪器和试剂

仪器设备：AFS-9750原子荧光光度计，北京海光仪器有限公司；WX-600微波消解仪，上海屹尧仪器科技发展有限公司；DKQ-1800智能控热电加热器，上海屹尧仪器科技发展有限公司。

试剂药品：硒肥为亚硒酸钠（Na2SeO3）[11-12]，AR，98%，山东西亚化学股份有限公司；国家标准样品GSB 04-1751-2004 硒Se元素标准溶液，1 000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析检测中心；盐酸（GR）、硝酸（GR）、硼氢化钠（AR），昆山金城试剂有限公司；氢氧化钠（AR），上海沃凯生物技术有限公司；六氰合铁（III）酸钾（铁氰化钾）（AR），国药集团化学试剂有限公司；硝酸铵，硫酸铵，硫酸钾，磷酸二氢钾，二水合氯化钙，七水合硫酸镁，硼酸，五水合硫酸铜等，AR，广东光华科技股份有限公司。

水培营养液：参考小西茂毅[13]的茶树水培标准营养液配方。

土培营养土：选择广州生升农业有限公司的“育苗基质”作为土培盆栽土壤，其中基质成分为：进口藓类泥炭、东北草本泥炭、进口椰糠、碳化稻壳、珍珠岩、腐殖酸、中微量元素、生物菌种。土壤主要技术指标为：pH值6.0 ～ 6.5，有机质含量＞45%，总孔隙度＞60%，容重180～ 200 g/m3，水分20% ～ 40%。

1.1.2 茶树品种

供试茶树品种共6个，分别为紫阳群体种、陕茶1号、龙井43、中茶108、乌牛早、龙井长叶，茶苗均为一年生扦插苗。

1.2 方法

1.2.1 筛选适宜加硒浓度

以紫阳群体种为供试茶树，以水培营养液为基础，调节pH为5.0 ～ 5.5，培养至茶树长出新根后加入Na2SeO3调节营养液，Se4+浓度分别为0 mg/L、0.25 mg/L、1.0 mg/L、1.5 mg/L、2.0 mg/L和4.0 mg/L，分别记为Se 0、Se 0.25、Se 1.0、Se 1.5、Se 2.0和Se 4.0，每个处理8盆，每盆30株茶苗。光照12 h，黑暗12 h，温度25℃左右，湿度50%以上，每周更换一次营养液，茶树培养时间3个月。

分别于加硒第0 d、14 d、28 d、42 d和56 d取整株茶树叶片，叶片经大量流水冲洗干净后，微波杀青3 ～ 5 min，80℃烘干固样。

1.2.2 水培盆栽试验

6个供试茶树品种，每个品种8盆，培养至茶树长出新根后，每个品种进行加硒和对照处理，加硒浓度为1.2.1筛选出的适宜加硒浓度，每个处理4盆，每周更换一次营养液。

茶树培养时间、取样时间与样品处理方法同1.2.1。

1.2.3 土培盆栽试验

进一步对不同茶树品种进行土培试验富硒能力验证。每个品种8盆，待土培至长出新根后进行加硒和对照处理。采用叶面喷施硒肥的方法[14]，喷硒浓度为1.2.1筛选的适宜加硒浓度，从上往下、从下往上均匀喷洒，以不见水滴为度，保证叶面正背面均有覆盖。

茶树培养时间、取样时间与样品处理方法同1.2.1。

1.2.4 茶叶生化成分和硒含量测定

主要测定水浸出物[15]、茶多酚[16]、游离氨基酸[17]、咖啡碱[18]等生化成分，硒含量测定参照《GB 5009.93—2017食品安全国家标准 食品中硒的测定》第一法 氢化物原子荧光光谱法 微波消解仪法。

2 结果与分析

2.1 适宜加硒浓度

由图1可知，不同加硒浓度叶片硒含量与其加硒浓度密切相关，叶片硒含量随培养时间的延长而增加。基础硒为0.16±0.11 mg/kg，加硒培养至第14 d时，Se 0.25的硒含量为0.24±0.12 mg/kg，Se 4.0 为 1.14±0.20 mg/kg，加硒浓度越大，叶片硒含量越高。茶树从14 d培养至28 d，不同加硒浓度的叶片硒含量呈直线增长，但从第28 d开始，其硒含量增加趋势有所减缓，且Se 1.0和Se 1.5茶叶硒含量呈下降趋势，可能与培养环境、生长状态等因素有关。第56 d，较低加硒浓度（Se 0.25 ～ Se 1.5）茶叶硒含量相应较低，为0.51 ～ 1.64 mg/kg；Se 2.0硒含量较高，为3.44±0.14 mg/kg，但均符合农业行业标准（NY/T 600—2002 限定范围0.25 ～ 4.00 mg/kg）[19]及供销社行业标准（GH/T 1090—2014限定范围0.20 ～ 4.00 mg/kg）[20]，而Se 4.0的叶片硒含量为6.97 ±0.20 mg/kg，远超出行业标准最大值4.00 mg/kg，进而结合叶片生化成分的变化进行分析。

图1 紫阳群体种不同加硒浓度下叶片硒含量随培养时间的变化情况Figure 1 Changes of leaf selenium content with culture time under different selenium concentration in Ziyang population species

表1中，随加硒浓度的增大，叶片水浸出物变化不明显，茶多酚和咖啡碱增加，游离氨基酸下降，在一定程度上说明紫阳群体种添加适量硒肥，有助于叶片内多酚类物质、咖啡碱类物质增加，而游离氨基酸下降可能是游离氨基酸与硒元素结合形成硒代氨基酸及其衍生物，进一步合成硒蛋白，从而促进了茶叶硒含量的增加。

表1 紫阳群体种不同加硒浓度对叶片生化成分的影响Table 1 Effects of different selenium concentration on biochemical composition of leaves in Ziyang population species

Se 2.0的茶多酚和咖啡碱含量较高，茶叶品质较好，而Se 4.0的茶多酚和咖啡碱相对Se 2.0有所下降，可能是过高浓度的硒对茶树生长起到一定抑制作用，从而导致茶树新陈代谢行为减弱、生物利用率及效能降低等。研究表明，添加适量的硒可以提高叶绿素的含量，从而增强作物的光合作用[21]；另外，适量硒也会提高组织可溶性蛋白质的含量，从而促进作物生长，提高产量，增强作物抗逆性[22-24]；但硒浓度过高（≥3 mg/L）对茶苗生长状态和茶叶品质均有不良影响，主要表现为茶苗呈现胁迫反应，茶多酚降低[25]。

综上所述，本研究选择2.0 mg/L的Na2SeO3溶液作为适宜加硒浓度。

2.2 不同茶树品种在水培条件下聚硒能力

以2.0 mg/L Na2SeO3溶液为硒肥，加入原始营养液中，研究不同茶树品种在水培条件下叶片硒含量的变化情况，结果见表2。

表2 不同茶树品种在水培条件下叶片硒含量变化Table 2 Changes of selenium content in leaves of different tea varieties under hydroponic conditions

表2中，不同茶树品种的CK组硒含量基本保持不变，加Se组则表现出茶树的强聚硒特性。随培养时间的增长，不同茶树品质茶叶硒含量均呈现持续增加趋势。6种茶树品种对硒的富集特性也表现出差异性，以56 d茶叶硒含量为准，不同茶树品种的聚硒能力依次为：龙井43＞中茶108＞紫阳群体种＞陕茶1号＞乌牛早＞龙井长叶，其中龙井43硒含量增长趋势最明显、聚硒能力最强，从0.096±0.15 mg/kg增加至56 d的6.128±0.43 mg/kg；中茶108次之，从0.093±0.20 mg/kg增加至4.685±0.27 mg/kg，且28 ～ 42 d表现为急剧增长趋势，也表明中茶108在该时期具有良好的聚硒性能；紫阳群体种从0.159±0.16 mg/kg增加至3.915±0.31 mg/kg，增长趋势较平稳；陕茶1号从0.291±0.12 mg/kg增加至3.245±0.19 mg/kg，乌牛早从0.099±0.11 mg/kg增加至3.124±0.22 mg/kg，龙井长叶从0.081±0.16 mg/kg增加 至 2.954±0.11 mg/kg，三种茶树品种的硒含量增长趋势基本一致。

不同茶树品种加硒处理前后生化成分含量见表3。在水培条件下，水浸出物变化无明显规律，聚硒能力较强的茶树品种（龙井43、中茶108和紫阳群体种）茶多酚有所增加，聚硒能力较弱的茶树品种（陕茶1号、乌牛早、龙井43）茶多酚变化不明显；龙井43、中茶108、紫阳群体种及陕茶1号游离氨基酸下降，而乌牛早和龙井长叶游离氨基酸略有增加；除紫阳群体种咖啡碱有所增加外，其余茶树品种咖啡碱基本不变。综合而言，聚硒能力较强的茶树品种茶多酚有所增加，游离氨基酸下降，水浸出物和咖啡碱变化无明显规律。

表3 不同茶树品种加硒处理前后叶片生化成分的含量Table 3 Contents of biochemical components in leaves of different tea varieties before and after selenium treatment

2.3 不同茶树品种在土培条件下聚硒能力

进一步对6个茶树品种的聚硒能力进行土培验证，结果见表4。

表4 不同茶树品种在土培条件下叶片硒含量变化Table 4 Changes of selenium content in leaves of different tea varieties under soil culture conditions

同一土培条件下，56 d时聚硒能力依次为：中茶108＞龙井43＞紫阳群体种＞陕茶1号＞乌牛早＞龙井长叶。0 ～ 14 d，不同茶树品种通过叶面喷施硒肥，其硒含量增长较快；14 ～ 28 d，四个茶树品种（紫阳群体种、陕茶1号、中茶108、龙井长叶）硒含量仍为增长趋势，但增速有所减缓，其原因可能是茶树对硒的聚集能力有一定限度，也可能与茶树的生长状态有关。28 ～ 56 d，龙井43、中茶108、乌牛早和龙井长叶的硒含量持续增长，而紫阳群体种和陕茶1号硒含量有所下降。从茶树生长状况来看，紫阳群体种和陕茶1号的新芽、新根较少，长势较龙井43、中茶108、乌牛早和龙井长叶要弱；同一培养环境下，龙井43、中茶108、乌牛早和龙井长叶对环境的适应能力较紫阳群体种和陕茶1号要强。与CK相比，叶面喷施硒肥，可显著提高茶叶硒含量，且叶面累积硒的能力大于水培条件中茶树根聚集硒的能力（表2，表4）。土培条件下不同茶树品种生化成分的变化与水培条件变化相似。

3 结论与讨论

本研究采用不同加硒浓度水培试验筛选出的适宜加硒浓度为2.0 mg/L。采用2.0 mg/L含硒营养液比较了6个茶树品种在水培盆栽条件下的聚硒能力，其大小依次为龙井43＞中茶108＞紫阳群体种＞陕茶1号＞乌牛早＞龙井长叶，龙井43的聚硒能力相对最强。对各茶树品种进行生化成分测定发现，聚硒能力较强的茶树品种茶多酚有所增加，游离氨基酸下降；聚硒能力较弱的品种茶多酚变化不明显，游离氨基酸略有增加，水浸出物和咖啡碱无明显变化规律。考虑到春茶至夏茶间隔期较短及土壤增施硒肥耗时长、见效慢等特点，为后续综合提升茶树资源利用率，本文采取叶面喷施的方式对6种茶树品种的聚硒能力进行土培验证，结果为中茶108＞龙井43＞紫阳群体种＞陕茶1号＞乌牛早＞龙井长叶，与水培试验相比，中茶108和龙井43的聚硒能力发生变化，即中茶108的聚硒能力大于龙井43，其余4种茶树品种富硒能力顺序不变，土培叶片生化成分的检测结果与水培处理相比变化不大。

茶树体内的硒主要分为有机硒和无机硒，其中有机硒占80%以上，主要以蛋白硒形态存在，而蛋白硒是硒原子通过取代硫氨基酸中的硫原子而合成；除蛋白硒外，植物中的一部分有机硒是以蛋氨酸、RNA、多糖果胶、多酚化合物等形态存在。本文以Na2SeO3为硒肥，水培条件下根部增施硒肥，茶树根部吸收SeO2-3并转化为SeO42-和其他硒化物，再通过水上部分运输至叶片，在叶片线粒体和叶绿体内将无机硒转化为有机硒。结果表明，土培叶面喷施硒肥的增硒效果较水培根施硒肥效果更好，原因可能与无机硒在叶面直接转化的速度更快有关。

不同茶树种质资源因具有不同的生物学特性而表现出对硒的吸收与聚集能力存在不同程度的差异。本研究通过根施硒肥的水培处理及叶面喷施硒肥的土培处理，得出中茶108和龙井43聚硒能力相对较强，紫阳群体种和陕茶1号次之，乌牛早和龙井长叶相对较弱。这与王朝阳等[26]的研究结果不一致，原因可能与茶树栽培基质中硒的分布、施硒肥的方式、茶树培养时间以及茶叶取样方式等有关，后续本研究将通过延长茶苗培养时间及在田间试验的方法进行优化、完善，以期在土壤硒含量较高的安康地区，通过栽培聚硒茶树品种，生产加工出稳定优质的富硒茶叶产品。