不同基因型结球甘蓝富硒能力比较

袁伟玲 陈卫芳 刘志雄 陈磊夫 张文格 袁尚勇

（1 湖北省农业科学院经济作物研究所，湖北武汉 430064；2 湖北省蔬菜办公室，湖北武汉 430070）

硒是人类生命活动中必需的微量元素，对人体健康至关重要，具有增强机体免疫力、抗衰老、抗氧化、抗癌等多种生物学功能（Rayman，2012；Zhang et al.，2019）。人体的40 多种疾病与缺硒有关，如癌症、克山病、大骨节病、肝炎、心肌变性、白内障等（杜小凤 等，2015）。缺硒可以导致精神萎靡不振、未老先衰、免疫力下降等，严重时可导致克山病和大骨节病。硒在自然界的储藏量很小，而且分布不平衡，全球约5 亿～10 亿的人口硒摄入量不足（Gao et al.，2011）。人体内不能合成硒，完全依靠从外界摄取，自然界硒主要是通过植物进入人体的，植物硒是人类膳食硒的主要来源之一（Rayman，2012）。

有机硒是指含有不同价位硒的有机化合物，包括硒蛋白、硒多糖等。根据硒的存在形态，可以分为化学有机硒和生物有机硒。有机硒毒性小、安全性好，在人体内吸收转化率高，容易被机体多种组织细胞利用，在生产中应用较为广泛。蔬菜在日常膳食中占据举足轻重的地位，食用富硒蔬菜是人体补充硒元素的重要途径。不同种类蔬菜对硒的富集能力有很大差异，大蒜、韭菜、马铃薯、叶用莴苣（生菜）等作物施硒作用效果已有报道（王永勤等，2001；万亚男 等，2017；Zhang et al.，2019；袁伟玲 等，2021）。段曼莉等（2011）研究了不同蔬菜对硒酸盐的吸收、富集与转运特性，结果表明4 种蔬菜地下部硒含量的大小依次为芥菜＞普通白菜（小白菜）＞菠菜＞叶用莴苣。尚庆茂等（1997）研究发现，不同叶用莴苣品种对硒的吸收和转化具有显著差异；郝丽峰等（2016）研究发现，无土栽培基质条件下普通白菜不同品种富硒效果存在差异。

甘蓝是我国重要的露地蔬菜作物，年种植面积约90 万hm，总产量约4 725 万t（杨丽梅 等，2020，2021；郭凤领 等，2021）。甘蓝的硒富集能力较强，许锋等（2020）研究表明添加浓度为0.4 mmol · L硒酵母溶液，甘蓝根、外叶、球内叶中的硒含量分别达到25.96、21.73、19.09 mg · kg（DW），表明甘蓝可作为食物链补硒的植物载体。本试验选取长江中下游甘蓝主产区的18 个结球甘蓝主推品种，测定、分析不同结球甘蓝品种的富硒能力，以期为结球甘蓝富硒利用和选育富硒能力强的结球甘蓝品种提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020 年1—5 月在湖北省农业科学院蔬菜基地进行。供试18 个结球甘蓝品种（表1）由中国农业科学院蔬菜花卉研究所、北京鼎丰现代农业发展有限公司、上海瑞奇种业有限公司、杭州绿宝种苗有限公司等单位提供，主要为湖北省嘉鱼甘蓝主产区种植的主推品种。生物有机硒制剂硒含量5 000 mg · L（以Se 计），是湖北省农业科学院富硒研究团队自主研发的专利产品（专利号：201610338121.6），一般每667 m施用300 mL，折合施硒量为1.5 g。

表1 供试结球甘蓝品种来源及其特征特性

采用大田试验方法，供试土壤类型为黄棕沙壤土，土壤基本理化性质为：有机质含量17.6 g ·kg，全氮含量0.98 g · kg，碱解氮含量47.33 mg ·kg，速效磷含量30.12 mg · kg，速效钾含量52.18 mg · kg，pH 值6.5，总硒含量0.12 mg · kg。

1.2 试验设计

试验设置3 个处理：处理1 为对照（CK），不施硒；处理2，每667 m喷施300 mL 生物有机硒溶液（莲座期叶面喷施）；处理3，每667 m喷施600 mL 生物有机硒溶液（莲座期和结球期分别喷施300 mL）。处理2 和处理3 每次喷施有机硒溶液时均用清水稀释至2 L，对照在莲座期和结球期分别喷施300 mL 清水。采用随机区组排列，3 次重复，小区面积20 m（2.0 m × 10 m），每小区种植20 行，行距0.5 m，株距0.4 m，共162 个小区；1 月15 日穴盘基质育苗，3 月25 日定植，5 月8 日一次性采收，田间管理与当地大田生产一致。

1.3 测定项目

5 月5 日，每处理随机选取成熟叶球5 个，去掉老叶，用去离子水洗净，放在通风阴凉处风干后粉碎，测定地上部硒含量；同时，每处理再随机选取5 株，依次用自来水、蒸馏水洗涤干净，吸水纸吸干水分，70 ℃烘至恒重，称量地上部干质量。硒含量的测定参照戴志华（2020）的方法，采用HNO∶HClO=4∶1（体积比）消解，消解过程中温度控制在180 ℃，将消解液在6 mol · LHCl 介质中进行还原，冷却后定容过滤，采用氢化物发生原子荧光光谱法（HG-AFS-8220）测定结球甘蓝地上部硒含量。

单株硒累积量=（地上部硒含量×地上部干质量）/株数

硒利用效率=（施硒区硒吸收量-对照区硒吸收量）/施硒量× 100%

5 月8 日，每小区取中间8 m进行采收测产。

1.4 数据处理

利用Excel 软件进行试验数据处理，运用SPSS 软件进行方差分析和系统聚类分析。

2 结果与分析

2.1 叶面喷施生物有机硒对不同结球甘蓝品种地上部硒含量的影响

从表2 可以看出，叶面喷施相同硒含量条件下，不同结球甘蓝品种间地上部硒含量表现出显著差异。不施硒处理，结球甘蓝地上部硒含量均较低，即便显著高于其他品种的强力50，地上部硒含量也仅为0.18 μg · g，其余17 个结球甘蓝品种的地上部硒含量差异较小，变幅为0.11～0.13 μg ·g。叶面喷施生物有机硒后，18 个结球甘蓝品种的地上部硒含量均大幅增加，每667 m喷施300 mL 生物有机硒处理下，中甘107 地上部硒含量最高，为5.20 μg · g，其次是强力50（5.11 μg · g），地上部硒含量最小的中甘606-2（2.08 μg · g）也比不施硒对照增加了17.9 倍；每667 m喷施600 mL 生物有机硒处理下，中甘107 地上部硒含量亦最高，为6.99 μg · g，中甘605、强力50、斯特丹次之。根据DBS 42002—2021《湖北省食品安全地方标准 富有机硒食品硒含量要求》，富硒产品标准规定甘蓝及其制品的硒含量限值为0.20～2.00 μg ·g，叶面喷施300 mL 生物有机硒条件下，18 个结球甘蓝品种富硒含量均高于对照组和湖北省食品安全地方标准。

表2 叶面喷施生物有机硒对不同结球甘蓝品种地上部硒含量的影响

从表2 还可以看出，不同结球甘蓝品种地上部硒含量随生物有机硒施用量增加的变化趋势不同，且变幅差异较大，这可能与不同品种的生育期、叶球大小、产量等不同有关，说明不同结球甘蓝品种的生物有机硒适宜施用量不同。

2.2 叶面喷施生物有机硒对不同结球甘蓝品种单株硒累积量的影响

从表3 可以看出，叶面喷施生物有机硒后，不同结球甘蓝品种的单株硒累积量存在显著差异；除中甘1166、日本绿春、中甘107、强力50、中甘101 外，其他13 个结球甘蓝品种的单株硒累积量均随着生物有机硒施用量的增加呈上升趋势。表明适当增加硒的施用量，可以促进结球甘蓝对硒的吸收和积累。

表3 叶面喷施生物有机硒对不同结球甘蓝品种单株硒累积量的影响

不施硒处理，青研绿宝的单株硒累积量显著低于除中甘101 外的其他结球甘蓝品种，为1.01 μg · 株，中甘1166、中甘105、中甘108、中甘608 的单株硒累积量显著高于中甘101、中甘106、中甘596-2、中甘605、春秋50、强力50、水果扁包和青研绿宝。每667 m喷施300 mL 生物有机硒处理下，18 个结球甘蓝品种的单株硒累积量为34.98～101.13 μg · 株，其中中甘101 和日本绿春的单株硒累积量显著高于其他品种，均达到96 μg ·株以上；每667 m喷施600 mL 生物有机硒处理下，18 个品种的单株硒累积量变幅为33.61～96.85 μg · 株。

2.3 叶面喷施生物有机硒对不同结球甘蓝品种单株产量和硒利用效率的影响

从表4 可以看出，叶面喷施生物有机硒对不同结球甘蓝单株产量的影响不同。不施硒处理，中甘1166 的单株产量最高，为1 481.88 g · 株；中甘101 最低，仅741.47 g · 株。每667 m喷施300 mL 生物有机硒处理下，中甘107 单株产量最高；每667 m喷施600 mL 生物有机硒处理下，18 个结球甘蓝品种的平均单株产量较对照增加9.01%，其中春秋50 的增产幅度最大。

表4 叶面喷施生物有机硒对不同结球甘蓝品种单株产量和硒利用效率的影响

从表4 还可以看出，不同结球甘蓝品种的硒利用效率也存在显著差异。除绿秀、水果扁包、中甘596-2 外，其余品种对硒的利用效率均表现为随着生物有机硒施用量的增加而增加。每667 m喷施300 mL 生物有机硒处理下，18 个品种的硒利用效率为50.65%～69.08%，其中绿秀、中甘105、中甘605、中甘606-2、春秋50、日本绿春的硒利用效率较高；每667 m喷施600 mL生物有机硒处理下，18 个品种的硒利用效率为51.23%～89.93%，其中日本绿春、中甘101 的硒利用效率显著高于其他品种，而水果扁包的硒利用效率最低。

2.4 18 个结球甘蓝品种硒利用效率聚类分析

从表5 可以看出，每667 m喷施300 mL 生物有机硒处理下，采收期结球甘蓝单株产量与地上部硒含量、单株硒累积量之间呈正相关，表明三者在反映不同结球甘蓝品种硒利用效率的变化趋势上是一致的。每667 m喷施600 mL 生物有机硒处理下，结球甘蓝单株产量与地上部硒含量、单株硒累积量的相关性未达显著水平；而不施硒处理的结球甘蓝单株产量与单株硒累积量之间的相关系数为0.78，呈极显著线性相关，表明不喷施生物有机硒时单株硒累积量能够很好地反映结球甘蓝植株体内的硒营养状况。

表5 不同生物有机硒处理下结球甘蓝单株产量与地上部硒含量、单株硒累积量的相关性（n=18）

为了综合反映采收期不同结球甘蓝品种富硒能力的差异，对不施硒处理下的结球甘蓝单株产量、地上部硒含量、单株硒累积量进行系统聚类分析。根据对硒的富集能力不同将参试结球甘蓝分为硒高积聚品种、硒中积聚品种、硒低积聚品种。当类间距为0.68 时，18 个结球甘蓝品种可分为3 类（表6）。其中，I 类包含7 个品种，其3 个指标值均相对较高，为硒高积聚品种；Ⅱ类亦包含7 个品种，其3 个指标值均处于中等水平，为硒中积聚品种；Ⅲ类包含4 个品种，其3 个指标值均相对较低，为硒低积聚品种。

表6 18 个结球甘蓝品种硒利用效率聚类分析结果

3 结论与讨论

影响植物富硒能力的首要内部因素是基因型，相同种植条件下不同品种的含硒量差异很大。本试验结果表明，叶面喷施生物有机硒后18 个参试结球甘蓝品种的硒含量最大值是最小值的2.5～3.8倍，表明不同结球甘蓝品种间富硒能力存在显著差异，筛选高硒含量结球甘蓝品种对开发富硒甘蓝产业具有一定的意义。黄婷等（2019）比较了7 个甘薯品种对硒的富集能力差异，结果表明不同甘薯品种的硒富集能力差异明显，富硒能力最强的徐薯18号总硒含量是富硒能力最差的宁紫薯的1.29倍。黄太庆等（2018）对不同花生品种的富硒能力进行了测定，结果表明淋施8.8 g · L的含硒液体肥33 L · hm后，12 个花生品种平均硒含量达到0.053 mg · kg。李瑜等（2013）研究表明，不同品种（系）马铃薯对硒的吸收富集能力差异较大，品系0602-65 对硒的富集能力最强，其次为09012-74。本试验结果表明，每667 m喷施300 mL 生物有机硒处理，18 个结球甘蓝品种的平均地上部硒含量、单株硒累积量比不施硒对照分别增加了27.75、32.93 倍，硒利用效率为61.45%；每667 m喷施600 mL 生物有机硒处理，18 个品种的平均地上部硒含量、单株硒累积量比对照分别增加了27.58、36.69 倍，硒利用效率为68.06%。Sorensen 和Nuti（2011）采用不同浓度梯度的硒处理花生，结果表明向土壤中添加硒显著增加了花生籽仁和植株中的硒含量，与本试验结果一致。李正文等（2003）研究了江苏省57 个水稻品种籽粒的硒含量，结果也表明不同水稻品种对硒的积累存在明显差异。正是由于不同品种对硒的累积差异造就了水稻富硒品种差异性筛选的可能性。本试验也证实了这一点，因此，可以从不同基因型材料中筛选出硒含量高的富硒亲本材料，作为富硒甘蓝育种的种质资源。

不同植物品种对硒的迁移转化累积能力不同。本试验结果表明，叶面喷施生物有机硒后不同结球甘蓝品种的地上部硒含量和单株硒累积量均呈现出显著的差异性，但单株产量与地上部硒含量、单株硒累积量的相关性不显著，这可能是因为影响硒累积量的因素较多，如土壤母质、pH、氧化-还原电位（Eh）、有机质等土壤中的各种物理化学因子交互影响（安梦鱼 等，2017）。后期研究应在富硒蔬菜种类和品种筛选的基础上，利用现代生物技术有效地种植富集硒的蔬菜，提高硒的迁移转化能力，开发富硒蔬菜产品。但由于叶面喷施硒会增加生产成本，很难在生产上进行推广应用，因此筛选富硒能力强的结球甘蓝品种是较经济有效的措施。而长期栽培这种甘蓝，是否会造成土壤营养元素的不均衡吸收，还需要结合土壤进行进一步研究。

本试验中，相同处理条件下不同结球甘蓝品种间富硒能力存在显著差异，综合分析叶面喷施生物有机硒对采收期结球甘蓝单株产量、地上部硒含量、单株硒累积量和硒利用效率的影响，确定每667 m叶面喷施600 mL 生物有机硒为宜。对不施硒处理下的结球甘蓝单株产量、地上部硒含量、单株硒累积量3 个指标进行聚类分析，将18 个品种分为3 类：7 个硒高积聚品种（中甘105、中甘106、斯特丹、中甘108、中甘596-2、中甘605、中甘606-2），7 个硒中积聚品种（中甘101、中甘107、中甘608、中甘1166、绿缘、绿秀、强力50），4 个硒低积聚品种（青研绿宝、日本绿春、水果扁包、春秋50）。