亚硒酸钠对壶瓶碎米荠生长的影响

麦淑华，杨 珖，仇 曙，李亚男，陈大清

（1.仲恺农业工程学院，a.园艺园林学院；b.农业与生物学院，广州 510225；2.长江大学农学院，湖北 荆州 434000）

壶瓶碎米荠（Cardamine hupingshanensis）属于十字花科碎米荠属，为多年生草本，野外常见于林下、小溪浅水处或湿地，是一种理想的阴生观叶植物［1］。壶瓶碎米荠不耐高温，适宜的生长温度为15～25 ℃［2］。已有报道显示土壤中的硒（Se）可被壶瓶碎米荠超富集［3，4］。

硒是生物体必需的微量元素，与生长发育和衰老疾病休戚与共［5-7］。硒在自然界中以无机硒，一般指亚硒酸钠（Na2SeO3）和硒酸钠（Na2SeO4）的方式存在［8］，Na2SeO3以主动运输的方式为植物吸收［9］，能直接转化为有机硒储存在植物体内［10，11］。前人在亚硒酸钠对植物的生长及生理上已有一定研究，适量浓度的亚硒酸钠可以促进植物的生长，并通过对矿质元素的吸收促进抗氧化酶的合成［12］。潘介春等［13］、马红梅等［14］、贾莉芳等［15］、Ren 等［16］、刘光财等［17］研究表明，适量的亚硒酸钠可以提高植物的产量和品质，延缓衰老；李秀启等［18］、董石峰等［19］研究表明，高浓度的亚硒酸钠抑制种子的萌发，降低发芽率及植株的生物量，低浓度反之。为此，本研究通过添加外源Na2SeO3，初步探讨硒对壶瓶碎米荠生长的影响，以期在利用十字花科植物修复硒污染地区方面提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料与胁迫处理

试验所用壶瓶碎米荠种子由恩施土家族苗族自治州农业科学院提供；硒试剂为亚硒酸钠分析纯，由广州源晶生物科技有限公司提供。

亚硒酸钠浓度设置10 个水平，分别为0（CK）、10、20、30、40、50、100、150、200、400 mg/L。筛选完整饱满的种子，在超净工作台上用70%乙醇浸泡5 min，无菌水洗涤3 次；再用4%次氯酸钠（NaClO）浸泡10 min，无菌水洗涤5 次，接种到含有不同浓度亚硒酸钠的MS 培养基中。每瓶培养基接种20粒种子，每处理3 次重复，在组培室中培养，光照度2 000 lx，光照时间16 h/d，温度22 ℃/20 ℃（昼/夜）。

1.2 取样与指标测定

在亚硒酸钠处理期间，每天观察记录壶瓶碎米荠种子萌发及生长情况。胁迫结束时（处理25 d），统计发芽率和成苗率，并取样。用去离子水洗净壶瓶碎米荠植株根部的附着物，吸干表面水分。随机选取每个处理组中10 株长势一致的幼苗，测定株高和根长，称取单株鲜重；置于烘箱中105 ℃杀青10 min 后，再于50 ℃烘干至恒重，干燥冷却至室温后称取样品干重。各指标均重复测定3 次，结果取平均值。

每组随机选取3 株幼苗，用剪刀将植株的第2 片真叶剪碎，避开叶脉，各组重复3 次，装入锡箔纸中并做好标记，经液氮冷冻后放置在-80 ℃冰箱中保存，用于生理指标测定。采用紫外吸收法测定鲜样中的过氧化氢酶（CAT）活性，采用愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性［20］。

1.3 数据处理

发芽率和成苗率的计算公式：

采用Excel 2019 软件进行数据处理，SPSS 22.0软件对试验数据进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 亚硒酸钠对壶瓶碎米荠发芽和成苗的影响

从图1 可以看出，不同浓度亚硒酸钠处理均能使壶瓶碎米荠种子发芽和成苗，且亚硒酸钠浓度对幼苗生长的影响为低促高抑。

图1 Na2SeO3对壶瓶碎米荠种子发芽率、成苗率和起始黄化率的影响

在0～30 mg/L 的浓度范围内，壶瓶碎米荠发芽率和成苗率随亚硒酸钠浓度升高而不断增大，并在30 mg/L 时达最大值。当亚硒酸钠浓度超过30 mg/L时，壶瓶碎米荠发芽率和成苗率随着亚硒酸钠浓度的升高而不断降低，壶瓶碎米荠发芽率与成苗率受到抑制，并在400 mg/L 时达到最小值。当亚硒酸钠浓度高于50 mg/L 时，植株开始出现黄化现象，且随着亚硒酸钠浓度的升高，黄化率不断增大，当亚硒酸钠浓度为400 mg/L 时，黄化率达最大值29.47%。

2.2 亚硒酸钠对壶瓶碎米荠幼苗生长的影响

壶瓶碎米荠幼苗的株高及根长与亚硒酸钠的浓度密切相关。从图2 可以看出，其株高在0～40 mg/L Na2SeO3浓度范围内呈不断上升的趋势，并在40 mg/L时达到最大值3.96 cm，比对照高1.55 cm。在50～400 mg/L Na2SeO3浓度范围内呈不断下降趋势，当浓度达到400 mg/L 时，株高明显受到抑制，仅为1.41 cm。

图2 Na2SeO3对壶瓶碎米荠株高的影响

经不同浓度亚硒酸钠处理的壶瓶碎米荠幼苗（图3），其根长在0～30 mg/L 浓度范围内呈不断上升的趋势，并在30 mg/L 时达到最大值2.37 cm，比对照长1.25 cm。亚硒酸钠浓度大于30 mg/L 时，其根长不断下降，并在400 mg/L 时达到最小值0.89 cm，抑制作用明显。

图3 Na2SeO3对壶瓶碎米荠根长的影响

2.3 亚硒酸钠对壶瓶碎米荠幼苗干重和鲜重的影响

从表1 可以看出，经不同浓度亚硒酸钠处理后，壶瓶碎米荠幼苗干重及鲜重在0～40 mg/L 浓度范围内呈不断升高的趋势，并在40 mg/L 时达最大值，分别较对照高8.95 mg 和148.12 mg，显著促进了植株的生长量。在50～400 mg/L 浓度范围内，壶瓶碎米荠幼苗的干重及鲜重呈不断下降趋势，并在400 mg/L时受到显著抑制，达到最小值，分别较对照低6.29 mg和7.51 mg。

表1 Na2SeO3对壶瓶碎米荠幼苗干重和鲜重的影响

2.4 亚硒酸钠对壶瓶碎米荠幼苗抗氧化酶系统的影响

2.4.1 亚硒酸钠对壶瓶碎米荠幼苗过氧化氢酶（CAT）活性的影响 Na2SeO3处理均提高了壶瓶碎米荠的CAT 活性（图4）。0～40 mg/L 及 50～150 mg/L浓度范围内，CAT 活性随亚硒酸钠浓度的上升而上升，并在150 mg/L 时达到最大值，CAT 活性是对照的2.3倍，差异显著。当亚硒酸钠浓度超过150 mg/L时，随着浓度的增大，CAT 活性显著降低。高浓度亚硒酸钠处理下CAT 的活性比较高，说明幼苗在逆境下由于活性氧代谢加强使H2O2积累较多，需要产生更多的过氧化氢酶来抵御胁迫对植株的损伤。

图4 Na2SeO3对壶瓶碎米荠CAT 活性的影响

2.4.2 亚硒酸钠对壶瓶碎米荠幼苗过氧化物酶（POD）活性的影响 不同浓度Na2SeO3处理总体提高了 POD 活性（图 5），0～30 mg/L 浓度处理时，POD活性呈先下降后上升的趋势，40～400 mg/L 浓度处理时，POD 活性总体呈上升趋势。其中400 mg/L 时POD 活性达到最大，是对照组的2.13 倍，差异显著。说明高浓度亚硒酸钠处理使壶瓶碎米荠幼苗体内组织活性老化，从而导致植株体内产生更多的过氧化物酶来对抗衰老。

图5 Na2SeO3对壶瓶碎米荠POD 活性的影响

3 小结与讨论

硒作为生物体生长发育必需的有益微量元素之一［21，22］，对植物的生长起着低促高抑的双重作用［23］。明佳佳等［24］研究表明，低浓度硒盐处理可显著提高堇叶碎米荠的株高、根长及生物量；李秀启等［18］研究表明，浓度大于200 mg/L 的Na2SeO3可抑制小麦种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数。本研究发现，0～40 mg/L Na2SeO3处理条件下，壶瓶碎米荠的发芽率和成苗率先增后减。30 mg/L 浓度处理下，其发芽率和成苗率达最高值，说明壶瓶碎米荠萌发和成苗的最佳Na2SeO3浓度为30 mg/L。当Na2SeO3浓度大于100 mg/L 时，其发芽率和成苗率均低于对照，抑制植株的生长发育。40 mg/L Na2SeO3处理下，其株高、干重及鲜重均达最高值，说明壶瓶碎米荠生长的最佳Na2SeO3浓度为40 mg/L。

刘新伟等［25］研究表明，10 μmol/L 硒盐处理可显著促进油菜幼苗的生长，并显著提高幼苗的SOD、POD 和CAT 活性来提高根系活力，改善根系构型。李阳等［26］研究表明，高浓度硒盐（100 mg/L）处理会显著提高碎米荠体内的CAT、POD 及SOD 活性，在高浓度硒处理下抗氧化酶活性的增加有利于清除植物体内过量的活性氧，维持活性氧代谢平衡，使植物体能抵抗高浓度硒毒害。本研究中，Na2SeO3处理均提高了植株的CAT、POD 活性，抗氧化酶活性的提高，有助于幼苗在逆境条件下维持细胞正常代谢来提高植株对胁迫的适应能力。这与上述研究者的结果一致。

综合分析结果表明，在0～30 mg/L Na2SeO3浓度范围内，壶瓶碎米荠的发芽率、成苗率及根长明显提高，并在 30 mg/L 时达最大值，在 40 mg/L Na2SeO3浓度处理下，其株高及生长量均达最大值。意味着在生产实践中，可以在0～40 mg/L Na2SeO3浓度范围内的硒污染地区种植壶瓶碎米荠，利用其硒超富集作用来快速修复硒污染土壤。