不同品種紫花苜蓿種子耐硒能力研究

程貝 韓如冰 劉家齊

摘要：研究不同品種苜蓿在硒溶液處理條件下的發芽特性，比較其耐硒性，為富硒紫花苜蓿的栽植利用提供依據。試驗采用水培法，以WL343HQ、WL353LH、WL363HQ、WL903、勁能5010、拉迪諾、甘農5號等7種苜蓿種子為研究對象，設置5個亞硒酸鈉梯度，分別為0、8.647、17.294、25.941、34.588 mg/L。試驗使用人工培養箱，以濾紙作為發芽床，每個品種3次重復試驗，單因素分析。根據發芽率、苗長、鮮質量、活力指數等指標來評判各個品種的耐硒能力以及分析隨著硒濃度的增加各個指標的變化。結果表明，隨著硒濃度的增加，發芽率、苗長、鮮質量、活力指數都呈現減小的趨勢，各個濃度之間差異顯著（P<0.05）;通過綜合比較7種紫花苜蓿品種的各個指標，耐硒能力表現為甘農5號>WL343HQ=WL903>勁能5010>WL363HQ>拉迪諾>WL353LH。

關鍵詞：紫花苜蓿;發芽勢;發芽率;耐硒能力;活力指數

硒 （selenium） 為半金屬元素，最先被瑞典科學家Berzelius于1817年發現，并被命名為“月亮女神”[1]。微量元素硒有著自身特殊的生化特性，在動植物的生理過程中起著重要作用[2]，對人畜健康有著重要影響，例如硒有抗氧化、抗癌、調節免疫力等作用，人體和動物體不能自發合成硒，且硒在人體內易排泄，因此人體必須每天攝入一定量的硒來保證機體正常的代謝[3]。但是我國大部分土壤中缺乏微量元素硒，所以僅靠自然生長的植物很難滿足動植物對硒的生長需要。對作物施硒可提高食物鏈中的硒水平[4]，牧草施用硒肥對解決低硒地區的人畜補硒問題有著重要意義[5]。已經證明植物在硒的生態鏈中可以更有效地將無機硒轉化為有機硒，而人和動物對有機硒的吸收與利用遠大于無機硒，我國屬于缺硒國家，但仍發現有少量富硒地區，并根據各地區特點，在這些典型區域內開發了多種富硒農牧產品，如湖北恩施和陜西紫陽的富硒茶，可見富硒植物開發潛力巨大[6-7]。

紫花苜蓿 （Medicago sativa L.）簡稱苜蓿，是古老的牧草，原產于伊朗，現分布于世界各國[8]，是世界上分布最廣、種植面積最大的深根多年生豆科牧草，具有“牧草之王”的稱號[9]，是我國分布最廣泛和栽培最早及利用效益最高的豆科類牧草之一[10]，含有豐富的粗蛋白質、無機鹽和氨基酸[11]，配比合理，堪稱畜禽最好的牧草[12]。同時，它能保持水土、培肥地力、增加飼料[13]，兼有菜用、藥用、保健等多種功能，其應用領域涉及食品、飲料、醫藥生產等各個行業[14-19]。紫花苜蓿有著強烈的蒸騰作用和根系吸水能力[20]，目前對不同品種紫花苜蓿的耐鹽性[21]、耐鎘性[22]已經有很多研究，但對紫花苜蓿耐硒性的研究較少。

本試驗以紫花苜蓿為研究對象，使亞硒酸鈉溶液作用于紫花苜蓿種子，比較不同紫花苜蓿對硒的耐受性，以期為富硒紫花苜蓿的栽植利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗種子 試驗材料為7種不同品種的苜蓿種子，分別為WL343HQ、WL353LH、WL363HQ、WL903、勁能5010、拉迪諾、甘農5號，詳見表1。

1.1.2 試驗試劑 亞硒酸鈉配制溶液。

1.1.3 試驗儀器 人工氣候培養箱、1 L容量瓶、100 mL容量瓶、培養皿（直徑為9 mm）、濾紙、萬分之一天平、燒杯、玻璃棒、游標卡尺等。

1.2 試驗設計

本試驗采用水培法。每個品種3次重復，以蒸餾水作為對照。

1.2.1 配制溶液 本試驗共設置5個亞硒酸鈉的濃度梯度，分別為0、8.647、17.294、25.941、34.588 mg/L。準確稱量1.729 4 g Na2SeO3，用蒸餾水定容至1 L，得到1 729.4 mg/L硒標準溶液。0 mg/L：取蒸餾水定容到100 mL的容量瓶中;8.647 mg/L：取0.5 mL的硒標準溶液用蒸餾水定容到100 mL容量瓶;17.294 mg/L：取1 mL硒標準溶液用蒸餾水定容到100 mL容量瓶;25.941 mg/L：取1.5 mL硒標準溶液用蒸餾水定容到100 mL容量瓶;34.588 mg/L：取2 mL的硒標準溶液用蒸餾水定容到100 mL容量瓶。

1.2.2 整理種子 挑選顆粒大小均勻且飽滿的種子，將選取的苜蓿種子均勻地平鋪于鋪有雙層濾紙的9 mm玻璃培養皿中，每皿50粒，3次重復。相應的不同品種做好標記;在放入人工培養箱前對應不同品種分別滴入等量相應濃度梯度的硒溶液并做好標記，保持基質濕潤。

1.2.3 調節人工培養箱 分別調節光照時間為 18 h、黑暗時間為6 h，光照時溫度為25 ℃，黑暗時溫度為 22 ℃，人工培養箱內相對濕度為70%，光照度為 8 000 lx。放入人工培養箱時室內的光照度須與人工培養箱內的光照度保持一致。每天定時觀察培養皿中基質的狀態，使濾紙保持浸潤狀態。

1.2.4 測量指標 根據GB/T 3543—1995《農作物種子檢驗規程》中的試驗要求，從種子放入培養箱中的第2天開始，每天定時察看并記錄種子發芽和幼苗生長的情況（當胚根伸出種皮時即為發芽），確保種子處于正常的試驗運作之中，試驗于4 d后統計發芽勢，于10 d后計算發芽率，對種子的鮮質量、苗長進行測定和記錄，試驗數據的計算公式如下：

式中：Gt為10 d內的發芽個數，個;T為培養皿中的種子個數，此試驗為50個;Gt′為4 d內種子萌發的個數，個;Dt為在數發芽率當天到放種子那天的天數，d，本試驗為10 d;S為單株幼苗的平均鮮質量，g。

苗長：種子發芽10 d后，從每個培養皿中隨機取出10株，用游標卡尺測定并記錄苗長，計算單株平均值。

鮮質量：種子發芽10 d后，從每個培養皿中隨機取出10株，測量并記錄10株幼苗的鮮質量，計算單株平均值。

1.3 數據分析

采用Excel 2016畫圖和整理計算數據，采用SPSS 21.0作方差分析。在分析中，P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 硒脅迫對不同品種紫花苜蓿種子發芽勢的影響

由表2可知，在硒脅迫處理下，不同品種紫花苜蓿的發芽勢受到不同影響。當硒濃度為0 mg/L時，WL353LH、勁能5010的發芽勢較其他品種的發芽勢低，差異顯著（P<0.05）;當硒濃度為8.647 mg/L時，WL343HQ、WL353LH、勁能5010的發芽勢較其他品種的發芽勢低，差異顯著（P<0.05）;當硒濃度為17.294 mg/L時，WL353LH、WL363HQ、甘農5號的發芽勢較其他品種高，差異顯著（P<0.05）;當硒濃度為25.941 mg/L時，WL363HQ、拉迪諾、甘農5號的發芽勢較其他品種的高，差異顯著（P<0.05）;當硒濃度為34.588 mg/L時，WL343HQ、勁能5010的發芽勢較其他品種的發芽勢低，差異顯著（P<0.05）。

2.2 硒脅迫對不同品種紫花苜蓿種子發芽率的影響

由表3可知，當硒濃度為0 mg/L時，WL363HQ、WL903、甘農5號的發芽率較其他品種的高，差異顯著（P<0.05）;當硒濃度為8.647 mg/L時，拉迪諾、甘農5號的發芽率較其他品種的高，差異顯著（P<0.05）;當硒濃度為17.294 mg/L時，WL363HQ、勁能5010、甘農5號的發芽率較其他品種的高，差異顯著（P<0.05）;當硒濃度為25.941 mg/L時，WL363HQ、甘農5號的發芽率較其他品種的高，差異顯著（P<0.05）;當硒濃度為 34.588 mg/L 時，WL903、拉迪諾、甘農5號的發芽率較其他品種的高，差異顯著（P<0.05）。當硒濃度為0～34.588 mg/L范圍內，WL343HQ、WL353LH與甘農5號的發芽率均存在顯著差異（P<0.05），三者中甘農5號的品種發芽率最高，WL343HQ、WL353LH的發芽率較低。

2.3 硒脅迫對不同品種紫花苜蓿苗長的影響

由表4可知，當硒濃度為0～17.294 mg/L時，不同品種紫花苜蓿間苗長差異不顯著;當硒濃度為25.941 mg/L時，WL363HQ、勁能5010、拉迪諾較其他品種苗長短，差異顯著（P<0.05）;當硒濃度為34.588 mg/L時，WL343HQ較其他品種苗長短，差異顯著（P<0.05）。勁能5010和拉迪諾的苗長在5個硒濃度處理下差異均不顯著，WL353LH、WL903和甘農5號的苗長在5個硒濃度下差異的不顯著。當硒濃度為0～17.294 mg/L時，對不同品種紫花苜蓿的生長沒有顯著性影響;當硒濃度≥25.941 mg/L時，苗長出現顯著差異（P<0.05），硒溶液對苗長有了抑制作用;當硒濃度為34.588 mg/L時，甘農5號的苗長最長，WL343HQ的苗長最短，且差異顯著（P<0.05），說明甘農5號的耐硒性最好，WL343HQ的耐硒性最差。

2.4 硒脅迫對不同品種紫花苜蓿鮮質量的影響

由表5可知，當硒濃度為0 mg/L時，勁能5010和拉迪諾的鮮質量較其他品種的小，差異顯著（P<0.05）;當硒濃度為8.647 mg/L時，各品種的鮮質量均差異不顯著;當硒濃度為17.294 mg/L時，WL363HQ和拉迪諾的鮮質量較其他品種的小，差異顯著（P<0.05）;當硒濃度為25.941 mg/L時，WL343HQ、WL903和甘農5號的鮮質量較其他品種的大，差異顯著（P<0.05）;當硒濃度為34.588 mg/L 時，WL903和拉迪諾的鮮質量較其他品種的小，差異顯著（P<0.05）。

2.5 硒脅迫對不同品種紫花苜蓿發芽指數的影響

由圖1可知，在不同程度硒脅迫下，不同品種紫花苜蓿種子的發芽指數受到不同程度的影響。當硒濃度為34.588 mg/L時，紫花苜蓿種子的發芽指數全部明顯降低，在此濃度下，紫花苜蓿種子的萌發受到抑制作用;當硒濃度為0～25.941 mg/L時，發芽指數折線圖比較平緩，在此濃度范圍內，紫花苜蓿種子能夠正常發芽。還可以看出，當硒濃度為34.588 mg/L時，紫花苜蓿種子的萌發受到抑制，但甘農5號的發芽指數優于其他品種，說明甘農5號的耐硒性優于其他品種。

2.6 硒脅迫對不同品種紫花苜蓿活力指數的影響

由圖2可知，在不同程度硒脅迫下，不同品種紫花苜蓿的活力指數受到不同程度的影響。總體來看，活力指數隨著硒濃度的增加而降低。當硒濃度為34.588 mg/L時，活力指數明顯降低，驗證了高濃度的硒溶液對紫花苜蓿生長有抑制作用;當硒溶液濃度為8.647～25.941 mg/L時，活力指數的折線圖比較平緩，在此范圍內紫花苜蓿能夠正常生長;當硒溶液濃度為34.588 mg/L時，紫花苜蓿的活力指數受到抑制，但甘農5號的活力指數較高，說明甘農5號的耐硒性優于其他品種。

2.7 不同品種綜合耐硒性系數比較

為了消除品種間固有的生物學特性差異，在分析過程中均采用相對值。某一指標的相對值在不同品種下，大小順序是不一樣的，因此不能單憑某一指標下的相對值大小來評價品種的耐硒能力，而應從整體上進行分析。本試驗中根據每個苜蓿品種不同濃度硒脅迫下各個發芽指標（發芽勢、發芽率、活力指數、苗長、鮮質量）相對值的平均值，從小到大分別賦值為1～7來計算不同苜蓿品種的耐硒性系數，綜合評價7個苜蓿品種的耐硒能力差異[23]。

由表6可以推斷，各品種的耐硒能力表現為甘農5號>WL343HQ=WL903>勁能5010>WL363HQ>拉迪諾>WL353LH。

3 討論

紫花苜蓿種子的發芽和生長指標是衡量紫花苜蓿種子品質的關鍵，在亞硒酸鈉溶液脅迫試驗中，紫花苜蓿不同品種在相同溶液中種子發芽率的差異表明它們對硒耐受性的不同。

參照世界其他國家居民硒攝入量在250 μg/d 以下的情況，建議我國居民膳食硒供給量為 50 μg/d，生理需要量適宜范圍為 50～250 μg/d，最高安全量為 400 μg/d，高硒區最大安全攝入量為 550 μg/d[24]。我國72%的土壤缺硒，生產的牧草、飼料不能滿足動物對硒的營養需求，添加富硒牧草可以顯著提高蛋雞糞硒含量，糞硒含量與添加富硒牧草硒含量呈顯著正相關[25]。紫花苜蓿對硒的吸收和貯存能力不容小覷，它是將無機硒進行有機化的優良載體。但北方牧區作為我國重要的苜蓿生產基地，土壤中硒的含量并不高，易造成苜蓿的硒缺乏[26]。因此本試驗采用7種紫花苜蓿品種為試驗材料，比較其對硒的耐受性，為紫花苜蓿的富硒研究提供依據。

紫花苜蓿種子的發芽和生長指標是衡量紫花苜蓿種子的關鍵，在亞硒酸鈉溶液脅迫試驗中，不同品種紫花苜蓿在相同溶液中種子發芽率的差異表示其對硒的耐受性。

張弛等研究發現，植物吸收硒的形態以硒酸鹽、亞硒酸鹽和有機硒為主，硒以硒酸鹽、亞硒酸鹽或有機硒的形式被植物吸收，植物的根和葉都具有一定的吸收能力，吸收硒的主要形態是 Se4+和 Se6+2種價態，Se6+被吸收需要能量，Se4+被吸收為主動吸收過程[6]，因此本試驗采用亞硒酸鈉溶液為紫花苜蓿的營養液。郭秋菊等研究發現，硒能促進種子萌發，如硒酸鈉溶液可促進蕎麥（Fagopyrum esculentum） 、大豆（Glycine max）、花生（Arachis hypogaea） 、蕓豆（Phaseolus vulgaris） 等種子的發芽，但這種促進作用與硒濃度有密切關系[27];高揚等研究發現，硒元素具有二重性[28];陳利云等的研究表明，單獨施加5 mg/kg的硒元素能促進紫花苜蓿的生長，單株株高增高0.73 cm，但與對照間差異不顯著，鮮質量和干質量分別增加15.31%、19.8%，與對照間差異顯著（P<0.05）[29]。翁伯琦等研究發現，硒肥用量低于150 g/hm2時，圓葉決明（Chamaecrista rotundifolia）的株高、莖葉干質量及總生物量隨著施硒量的提高而逐漸提高，在 150 g/hm2 時，產量增幅下降，隨著施硒量的增加，紫花苜蓿草產量呈先升高后降低的趨勢[30]。劉芳等研究發現，以施硒量為0.45 kg/hm2效果最好，分枝期、現蕾期、初花期施硒處理的產草量分別比對照高540.93、670.43、243.99 kg/hm2，施硒量高于此劑量時，產量增幅下降[5]。本試驗中，有些品種在硒濃度為8.647 mg/L時的發芽率比以蒸餾水為營養液時的發芽率高，說明低濃度的硒溶液對紫花苜蓿的發芽是有促進作用的，在34.588 mg/L時，各個品種所有指標都明顯降低，說明高濃度硒溶液對紫花苜蓿品種種子的生長產生抑制作用，這與田春麗的試驗中適量施硒可對農作物的生長起促進作用，過量則會抑制植物生長，甚至產生毒害作用的結論[24]是一致的。

4 結論

各個苜蓿的品種在低濃度硒溶液中能夠生長，高濃度的硒溶液會抑制紫花苜蓿生長;7種紫花苜蓿種子的耐硒能力表現為甘農5號>WL343HQ=WL903>勁能5010>WL363HQ>拉迪諾>WL353LH;7種紫花苜蓿中甘農5號的耐硒能力最強。

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