亚硒酸钠对不同类型生菜生长和硒累积的影响

肖怡然，李 岩，佟海林，韩莹琰，郝敬虹，刘超杰*，范双喜

(1.北京农学院 植物科学技术学院，农业应用新技术北京市重点实验室，北京102206；2.北京市昌平区植保植检站，北京 102200)

硒(Se)是动物机体必需的营养元素之一，人体缺硒会引起一系列的疾病[1]。中国有2/3 的人口严重缺硒[2]。补充硒可以提高人体的免疫力，具有增强免疫力，延缓衰老，防癌抗癌等作用。人体主要通过食用亚硒酸钠片及其强化食盐等无机药剂补充硒[3]。已有的研究表明，无机硒对人体的毒性较高，不易被转化，吸收和利用，且过量食用会在体内积累，当累计到一定程度时，对人体有一定的毒害，有机硒富集农产品是经植物体代谢转化后形成，对人体相对更安全[4]。可以通过食用富硒蔬菜的方式摄取。

在农业生产中，土壤施硒和叶面施硒，解决缺硒地区居民饮食结构中硒摄入量不足的问题，但这种方法存在一定的改进空间。如硒的有效利用率低，不能使有机硒均匀分布在植物体内，无机硒残留量大；硒的残留会使硒在土壤中逐渐积累，达到一定指标就会造成污染[5]。现代社会对于蔬菜的要求越来越高，如干净，高效，口感好，所以水培生菜成为一种新的选择，在销售市场上备受青睐。

利用生菜进行富硒的生物强化，是一个有效途径。生菜(LactucasativaL.)是属菊科莴苣属莴苣种，学名叶用莴苣，是水培蔬菜的经典植物。由于口感爽脆，营养价值高，可以直接食用或充当日常饮食中的配菜而广受人们的喜爱[6]。适宜浓度的硒可以促进生菜的生长和品质，目前现有的报道研究得较多的富硒蔬菜为小白菜和花生[7]，在胡萝卜、番茄和大蒜等蔬菜方面也有研究，大多研究偏向于寻找最适的硒浓度及其对硒的转化与吸收；在生菜上的大多数研究集中在硒对生菜生长和品质及硒转化吸收上[8]。由于不同类型生菜对硒的吸收具有较大差异，常见的生菜类型有散叶、结球和奶油生菜，目前关于不同类型生菜对硒的吸收的研究鲜有报道。因此以常见的3种类型生菜为材料，通过控制硒的浓度，分析成熟期生菜硒的含量以及生理指标，筛选出对硒吸收特性最强的生菜类型，为生产上富硒生菜类型的选择提供依据，促进富硒水培生菜的发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用奶油生菜、和散叶生菜和结球生菜子由北京农学院生菜团队提供，散叶生菜品种为‘北散生1号’,结球生菜品种为‘北生1号’,奶油生菜品种为‘北生4号’。于2021年4月至9月在北京农学院智慧农业试验温室进行。

1.2 试验方案

选取3种不同类型饱满完整无病虫害的生菜种子各100粒左右，浸泡30 min后均匀摆放在内有湿润滤纸的培养皿中，将培养皿转移至光照培养箱进行催芽，催芽时间约为2 d。育苗海绵充分湿润后放在31.8 cm×21.8 cm×3.5 cm的育苗盘上，选取健康萌芽种子的放入育苗海绵中，在昼夜温度为20 ℃/15 ℃，相对湿度为70%～75%，光周期为12 h/12 h的光照培养箱中培养。待幼苗长到3叶1心时，选择生长健壮整齐的植株进行移栽，移入北京农学院智慧农业试验温室10 L的水培设备中，使用Hoagland营养液进行培养。添加0.5 mg/L亚硒酸钠(Na2SeO3)处理，以不添加Na2SeO3为对照(CK)。培养至生菜成熟期进行采收，并分析相关指标。每个处理6株，重复6次。

1.3 指标的测定

结球生菜培养40 d进行采收取样[9]，散叶生菜与奶油生菜培养30 d进行采收取样[10]。生菜鲜质量采用用千分之一的电子天平测定。使用直尺测量生菜的根长。根系活力测定方法为氯化三苯基四氮唑(TTC)法。硒含量采用氢化物原子荧光光谱法进行测定[11]。单株硒积累量(mg)=硒含量×鲜质量计算。

净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2和气孔导度采用CIRAS-3光合仪测定[12]。选取生菜成熟期间晴天的10:00～12:00测定光合指标，随机选取有代表性且健康，生长一致的生菜叶片，测定时每组叶片重复3次。叶绿素a、b，总叶绿素含量使用紫外分光光度法测定。

数据处理和显著性差异分析采用Excel和SPSS Stastics17(IBM，美国)等软件。

2 结果与分析

2.1 硒对不同类型生菜生长的影响

如图1所示，施用硒后，与未使用硒的CK相比，外源添加硒的奶油生菜、散叶生菜和结球生菜的根长分别升高了18.95%、9.48%和25.21%；地下部鲜质量分别升高了19.41%、49.26%和88.74%；地上部鲜质量分别升高了16.75%、16.9%和6.39%。从根长看，奶油生菜和结球生菜的差异显著，散叶生菜的差异不显著；从地下部鲜质量看，施用硒后，散叶生菜和结球生菜的差异显著，奶油生菜的差异性不显著；从地上部鲜质量看，3种类型生菜差异均不显著。添加亚硒酸钠促进3种类型生菜的生长。综上所述，结球生菜的根长，地下部鲜质量涨幅最大，散叶生菜的地上部鲜质量为最高，涨幅也为最高，奶油生菜的地上部鲜质量、地下部鲜质量以及根长均涨幅较小。

图1 硒对不同类型生菜生长的影响Fig.1 Effect of selenium on the growth of different types of lettuce

2.2 硒对不同类型生菜叶绿素含量的影响

如图2所示，叶绿素a浓度显著性均有差异，施用硒后奶油生菜、散叶生菜和结球生菜分别为未施用硒的CK组的的1.25倍、1.24倍和1.37倍，与其他组相比，结球生菜的叶绿素a浓度上升更多。与对照相比，奶油生菜、散叶生菜与结球生菜显著性均有差异，三种类型生菜添加亚硒酸钠后分别比对照提高了1.23倍、1.59倍和1.53倍，各组相比之下，散叶生菜的叶绿素b浓度上升更多。从类胡萝卜素看，3种类型生菜均有显著性差异。三种类型生菜添加亚硒酸钠后分别比对照提高了1.62倍，1.29倍，1.98倍，与其他组相比结球类型生菜类胡萝卜素浓度上升更多。可以得出添加亚硒酸钠硒溶液能够显著影响三种不同类型生菜叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量，3种类型的差异为添加亚硒酸钠后，叶绿素a,叶绿素b，类胡萝卜素均高于对照。综上所述，结球生菜的叶绿素a含量和类胡萝卜素含量涨幅最大，散叶生菜的叶绿素b含量上升最多。

图2 硒对不同生菜类型叶绿素的影响Fig.2 Effect of selenium on chlorophyll of different lettuce

2.3 硒对不同类型生菜根系活力的影响

如图3所示，同一品种添加亚硒酸钠后与对照相比，奶油生菜和结球生菜的根系活力差异性显著，散叶生菜的根系活力差异性不显著。3种类型生菜添加亚硒酸钠的处理根系活力均高于对照，与未施用硒的CK相比分别升高了1.99倍，1.38倍，1.44倍，奶油类型生菜的根系活力涨幅高于其他处理。结球类型生菜根系活力高于其他处理。综上所述，奶油生菜根系活力提高最多，根系活力提高最少的为散叶生菜。

图3 硒处理对不同生菜品种根系活力的影响Fig.3 Effect of selenium treatment on the root viability of different lettuce varieties

2.4 硒对不同类型生菜光合参数的影响

如图4所示，三种不同类型的生菜净光合速率的指标添加亚硒酸钠的处理均高于对照，奶油生菜差异性不显著，散叶生菜和结球生菜差异性显著，结球生菜的亚硒酸钠处理与对照差异高于其他两组，净光合速率高于对照1.72倍。奶油生菜、散叶生菜和结球生菜气孔导度的指标差异性均显著，奶油生菜的亚硒酸钠的处理与对照的差异明显高于其他两组，气孔导度高于对照1.53倍。胞间CO2浓度的均以添加亚硒酸钠的处理低于对照，其中结球生菜的对比更明显，胞间CO2浓度低于对照1.21倍，奶油生菜差异性不显著，散叶生菜和结球生菜差异性显著。奶油生菜和结球生菜蒸腾速率指标差异性显著，散叶生菜差异性不显著，且添加亚硒酸钠的处理组明显高于对照组，其中奶油生菜的添加亚硒酸钠处理与对照组差异。

图4 硒对不同类型生菜光合参数的影响Fig.4 Effect of selenium on the photosynthetic parameters of different types of lettuce

最大，蒸腾速率高于对照组1.63倍。添加亚硒酸钠降低了生菜净光合速率、胞间二氧化碳浓度、提高气孔导度和蒸腾速率。综上所述，结球生菜净光合速率升高最多，胞间CO2浓度下降最多。奶油生菜气孔导度和蒸腾速率增效最高。散叶生菜虽有变化，但都不为最值。

3.5 不同类型生菜硒的含量及积累量

如图5所示，外源添加硒后，不同类型的生菜地上部和地下部的硒含量均显著高于未添加硒的对照，其地上部硒含量增幅从大到小依次为散叶生菜、奶油生菜和结球生菜，其中散叶生菜地上部硒含量最高，其值为0.5mg/kg，分别是奶油生菜和结球生菜地上部的1.72和2.38倍。地下部硒含量最高的为结球生菜，其值为9.66 mg/kg，为奶油生菜的1.52倍，为散叶生菜的3.06倍，硒含量增效从高到低依次为结球生菜、奶油生菜和散叶生菜。3种不同类型生菜相比，均有显著性差异。散叶生菜的地上部硒积累量更多，为奶油生菜的1.82倍，结球生菜的2.06倍，结球生菜相较而言硒积累量为最低。从地下部硒积累量来看，结球生菜的地下部硒积累量达到最高，为奶油生菜的1.27倍，散叶生菜的2.49倍，散叶生菜根部的硒积累量为最低。3种类型生菜只有散叶生菜的地上部硒积累量高于地下部硒积累量。

图5 不同类型生菜硒的含量及积累量Fig.5 Selenium content and accumulation of different types of lettuce

3 讨 论

蔬菜是最重要的膳食，生菜是日常食用的蔬菜，由于其口感爽脆而广受人们喜爱。蔬菜具有将无机硒转化为有机硒的能力，增施外源硒可以有效提高蔬菜体内有机硒的含量[13]。适量浓度硒处理促进了生菜的生长，这在小白菜、大蒜、荠菜、菠菜等作物上已得到证实[14]，在本试验中亚硒酸钠促进了生菜的生长，与前人结论一致[15]。本研究结果表明散叶生菜的涨幅最大，地上部鲜质量顺序为散叶生菜，奶油生菜和结球生菜，地下部鲜质量奶油生菜和结球生菜涨幅更为显著。

叶绿素是恒量植物对于光能利用的重要指标，在添加亚硒酸钠后，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，光合作用离不开叶绿素，它参与光合作用中光能的吸收、传递和转化。在前人的实验中施加适当浓度的亚硒酸钠可以提高生菜的叶绿素a，叶绿素b，类胡萝卜素。在本试验中，不同类型生菜叶片叶绿素a，叶绿素b，类胡萝卜素含量均上升，表明硒可以促进光合色素的合成，这与前人结论一致[16]。三种类型生菜的叶绿素a浓度与类胡萝卜素指标均有显著性差异。

从根系活力看，添加适当浓度的亚硒酸钠后会使根系活力提高，3个类型生菜都有较好的生长势，根系活力活跃，前人研究的结果也得到了添加硒肥后会增加根系活力的结果，本试验与前人研究结果一致[17]。根系活力添加亚硒酸钠后根系活力都有增长，顺序为结球生菜，散叶生菜和奶油生菜，且证明亚硒酸钠对生菜根系活力有促进作用，其中对结球生菜的影响程度最高。

施加亚硒酸钠有利于生菜叶片叶绿素的增长，叶绿素含量与光合指标联系密切。净光合速率反映了植物在单位时间内积累有机物的能力，是衡量植物光合速率的重要指标。气孔导度反映气孔张开的大小程度，其越大，植物光合作用的能力就越高。胞间 CO2浓度是衡量光合作用过程中植物叶片对 CO2同化力的指标，当较多 CO2进入到叶绿体中，胞间 CO2浓度就会降低。蒸腾作用的强弱是反映植物水分代谢的一个重要指标是植物水分代谢极为重要的一个环节。本研究表明，添加亚硒酸钠可以影响其光合作用，使净光合速率上升，上升最多的为结球生菜。气孔导度上升，上升最多的为奶油生菜。胞间CO2浓度下降，下降最多的种类为结球生菜。蒸腾速率上升，上升最多的为奶油生菜。在先前对茶树叶片的研究中也得到了类似的结果[18]，硒可以提高提高净光合速率、蒸腾速率和气孔导度，降低胞间CO2浓度。添加亚硒酸钠使叶绿素含量提高，增强了光合作用，促进了净光合速率提升，进而提高光合效率；另一方面很多研究表明[19]，适量施硒可以提高净光合速率，因为提高了植物的气孔导度，减少气孔阻力，提高气孔CO2通量，增强CO2的交换和同化能力，从而降低胞间CO2浓度，提高了蒸腾速率。

在前人的研究中，散叶生菜经常被用作硒研究的实验材料，添加适当浓度亚硒酸钠后，生菜中无机硒，有机硒，总硒含量都有所提高。在本研究中3种类型生菜的地下部硒含量最多的为结球生菜，地上部硒含量最多的为散叶生菜。硒积累量在地上部分最多的为散叶生菜，地下部硒积累量最多的为结球生菜。散叶类型生菜地上叶部即为散叶类型生菜可食用部分，此部分的硒含量均大于0.02 mg/kg[20],说明生菜达到富硒标准，适宜作为富硒蔬菜的筛选研究材料。地上部和地下部的差异性都很显著。在对硒的吸收方面来看，散叶生菜的地上部硒含量与硒单株积累量都为最高，地下部硒含量最高的为结球生菜。

综上所述，外源添加硒后，散叶类型生菜叶重涨幅最大，对产量增加明显；且散叶类型生菜地上部对硒的吸收更为明显，叶片硒含量和硒积累量均为最高，建议采用散叶类型生菜进行富硒生产。