噴施不同濃度亞硒酸鈉對葡萄生理特性和品質(zhì)的影響

豆 鑫，張 坤，張錦強，楊江山*

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學，甘肅 蘭州 730070 ；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學研究院，甘肅 蘭州 730070）

硒是人和動物完成正常生命活動所必不可少的元素，在延緩細胞衰老、增強機體免疫力、預防癌癥等方面有重要作用，人體缺硒會導致克山病、大骨節(jié)病、糖尿病、癌癥、眼病等多種疾病［1-3］。中國近72%的國土面積屬于缺硒地區(qū)［4］，中國營養(yǎng)學會調(diào)查報告顯示我國成人日均攝入硒僅為26.63μg，未達到國際硒學會和中國營養(yǎng)學會推薦日均攝入量50～250 μg［5］，因此，通過利用硒強化劑開發(fā)生產(chǎn)硒強化食品具有重要意義，這也成為目前國內(nèi)外富硒保健食品開發(fā)的重要內(nèi)容之一［6-7］。植物是硒生態(tài)循環(huán)過程中的中間環(huán)節(jié)，也是人和動物攝入硒的唯一直接來源［8］，對植物外源施硒是一種高效且安全的食物富硒方式，可以有效提高可食部位硒含量，同時，硒對植物生長發(fā)育和品質(zhì)均具有一定影響。因此，通過外源施硒研究硒對植物生理生化作用、產(chǎn)量、品質(zhì)以及硒含量的影響具有重要意義。

硒對植物生長發(fā)育和果實品質(zhì)有重要調(diào)節(jié)作用。大量研究表明，在一定濃度范圍內(nèi)，施硒可以促進谷子［9］、小麥［10］、厚皮甜瓜［11］、茄子［12］等植物體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累，提高保護酶活性，抑制植物體內(nèi)丙二醛（MDA）合成，而當硒濃度過高時，硒就成了一種脅迫因子，抑制作物生長，甚至引發(fā)植物硒中毒。前人研究發(fā)現(xiàn)，適量施硒可以提高沾化冬棗［13］、甜櫻桃［14］、葡萄［15］果實產(chǎn)量、可溶性固形物、可溶性糖、Vc以及總黃酮含量，薛竟一等［15］研究發(fā)現(xiàn)，戶太八號葡萄在亞硒酸鈉濃度為50 mg·L-1處理后的果實品質(zhì)最好，不同時期處理下以始著色期處理后的果實品質(zhì)最好；同時也有研究表明硒濃度過高時會降低小麥［10］、冬棗［13］、馬鈴薯［16］的產(chǎn)量和品質(zhì)。施硒能夠顯著提高大豆、小麥、玉米籽粒硒含量［17-19］以及桃、棗、草莓、梨等果實的硒含量［20-21］，而關(guān)于外源硒對‘夏黑’葡萄生理生化特性調(diào)控與果實品質(zhì)形成規(guī)律相關(guān)關(guān)系的研究鮮有報道。本試驗通過對3年生‘夏黑’葡萄在不同時期噴施不同濃度亞硒酸鈉，探究亞硒酸鈉對葡萄生理生化特性及果實品質(zhì)的影響，研究適宜葡萄生長的施硒濃度，為富硒葡萄優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省蘭州市園藝場葡萄綜合試驗站內(nèi)，N 36 °09′58.02″，E 103°16′39.17″，平均海拔1700 m，全年日照數(shù)2608 h，平均氣溫9.10 ℃，年平均降水量353.9 mm，無霜期為160～180 d，≥10 ℃有效積溫為3315℃。土壤全硒含量為0.167 μg·g-1，其他土壤基本性質(zhì)如表1所示。

表1 試驗站土壤養(yǎng)分基本情況

1.2 試驗材料

供試作物為3年生盛果期‘夏黑’葡萄。供試藥品為分析純亞硒酸鈉（Na2SeO3）。

1.3 試驗處理

選取長勢一致，無病蟲害的葡萄植株，用0 mg·L-1（CK）、20 mg·L-1（T1）、40 mg·L-1（T2）、60 mg·L-1（T3）、80 mg·L-1（T4）的 亞硒酸鈉溶液全樹噴施；分別于開花期、坐果期、果實膨大期、果實轉(zhuǎn)色期各噴施一次，每處理每次噴施體積為5 L，每處理5株，3次重復。

于果實成熟期采集新梢中部功能葉片及果實。葉片用錫箔紙包好，液氮速凍后帶回實驗室，放入-80℃冰箱內(nèi)保存，供生理指標的測定；每株隨機采3穗果實，測定果實品質(zhì)指標。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 生理指標

脯氨酸含量用茚三酮比色法［22］，細胞膜透性用電導儀法［22］，可溶性蛋白含量用考馬斯亮藍法［22］，丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸法［22］，超氧化物歧化酶（SOD）活性用愈創(chuàng)木酚顯色法［22］，過氧化物酶（POD）活性用氮藍四唑光化還原法［22］，過氧化氫酶（CAT）活性用紫外分光光度法測定［23］。

1.4.2 品質(zhì)指標

果實單粒重、單穗重用電子天平測量，縱橫徑用電子游標卡尺測量，果實硬度用GY-4數(shù)顯水果硬度計測定，可溶性固形物含量和有機酸含量用手持式糖酸一體機測定［23］，Vc含量用2，6-二氯靛酚鈉法測定［22］，總酚、類黃酮、花青素含量用紫外比色法測定［23］，硒含量測定采用熒光分光光度法［24］。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010及Origin 2017進行數(shù)據(jù)處理及作圖，并用SPSS 22.0進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 亞硒酸鈉對葡萄生理特性的影響

由圖1可知，隨亞硒酸鈉濃度升高，可溶性蛋白和游離脯氨酸含量呈先升高后降低的趨勢，可溶性蛋白含量以T2處理含量最大，為21.83 mg·g-1，較對照顯著提高了11.27%（P＜0.05），游離脯氨酸含量以T2、T3較對照有顯著差異，分 別 提高了11.89%、11.30%（P＜0.05）；MDA含量、相對電導率隨亞硒酸鈉濃度升高呈先降低后升高的趨勢，MDA含量T2處理為最低值，為0.02 μmol·g-1，較CK處理顯著降低了14.93%（P＜0.05），相對電導率T2處理為最低值，較CK顯著降低了7.73%，T1次之，較CK顯著降低了7.01%（P＜0.05）。

2.2 亞硒酸鈉處理對葡萄保護酶活性的影響

由表2可知，亞硒酸鈉處理后，葡萄SOD活性除T1處理外，其他處理均高于CK，其中T2、T3處理分別較CK顯著提高了10.67%、8.31%（P＜0.05）；POD活性隨亞硒酸鈉濃度升高呈先增大后減小的趨勢，且T2處理后POD活性較CK顯著提高了8.33%（P＜0.05）；不同濃度亞硒酸鈉處理后，CAT活性均高于CK，以T2處理CAT活性最顯著，較CK提高了15.60%（P＜0.05）。

2.3 亞硒酸鈉處理對葡萄果實外觀品質(zhì)的影響

表2 亞硒酸鈉處理對葡萄POD、SOD、CAT活性的影響 （U·g-1·min-1 FW）

表3 亞硒酸鈉處理對葡萄外觀品質(zhì)的影響

隨著亞硒酸鈉濃度的增大，果實單粒重、縱橫徑及果形指數(shù)呈先升高后降低的趨勢（表3）。單粒重在不同濃度亞硒酸鈉處理下大小次序表現(xiàn)為T2＞T3＞T4＞T1＞CK，其中T2處理較CK顯著提高了8.81%（P＜0.05），從單穗重來看，以T2處理增幅最大；T2處理果實縱徑較CK顯著增大了14.23%（P＜0.05），橫徑較CK顯著增大了6.77%（P＜0.05）；果形指數(shù)在亞硒酸鈉處理下大小次序表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T4＞CK，在T2達到最高值，為1.101，相比CK顯著增加了7.06%（P＜0.05）。T1、T3處理果實硬度分別較CK降低了2.07%、2.57%，T2、T4處理與CK差異不顯著。

2.4 亞硒酸鈉處理對葡萄果實內(nèi)在品質(zhì)的影響

隨亞硒酸鈉濃度升高可溶性固形物含量呈先升高后下降的趨勢（表4），且T1處理達到最大值，為19.17%，較CK顯著提高了8.63%（P＜0.05），T4處理果實酸含量較CK降低了3.48%；固酸比隨亞硒酸鈉濃度升高先增大后減小，除T4外各處理固酸比分別較CK顯著提高了8.05%、6.14%、7.95%（P＜0.05）；可溶性蛋白含量在T2處理達到最大值，為8.06 mg·g-1，較CK提高了6.93%（P＜0.05）；Vc含量T2、T3處理較CK分別顯著提高了7.52%、7.60%（P＜0.05）；果實總酚含量隨亞硒酸鈉濃度升高呈先升高后降低的趨勢，在T2時達到最大值，較CK顯著提高了24.43%（P＜0.05）；類黃酮含量在T3處理達到最大值，較CK顯著提高了20.00%（P＜0.05）；花青素含量隨亞硒酸鈉濃度升高呈先降后升的趨勢，T1、T2處理較CK顯著降低了10.21%、6.40%（P＜0.05），T3、T4處理較CK顯著提高了18.80%、14.01%（P＜0.05）；果實中硒含量隨亞硒酸鈉濃度增加而增加，各處理果實總硒含量分別是CK的1.75、3.64、6.69、8.92倍（P＜0.05）。

表4 亞硒酸鈉處理對葡萄內(nèi)在品質(zhì)的影響

2.5 亞硒酸鈉處理下葡萄葉片及果實的主成分分析

采用主成分分析法對葡萄在不同濃度亞硒酸鈉處理下葉片可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、MDA含量、相對電導率、SOD活性、POD活性、CAT活性和果實單粒重、單穗重、縱橫徑、果形指數(shù)、硬度、可溶性固形物、酸含量、固酸比、可溶性蛋白含量、Vc含量、總酚、類黃酮、花青素含量、硒含量22個指標進行綜合分析，提取特征值大于1的4個主成分，特征值分別為7.09、6.78、5.05、3.08，方差貢獻率分別為32.21%、30.82%、22.97%、14.00%，累計方差貢獻率為100%，即4個主成分包含總體信息，符合分析要求。綜合得分（F）是每個主成分得分與對應(yīng)貢獻率乘積之和，即葉片和果實F=F1×32.21%+F2×30.82%+F3×22.97%+F4×14.00%。由表5可知，不同濃度亞硒酸鈉處理后綜合得分排名為T2＞T3＞T1＞T4＞CK。

表5 亞硒酸鈉處理對葡萄葉片和果實的綜合得分及其排名

3 討論

有研究發(fā)現(xiàn)，在花期和幼果期葉面施硒后葉片和果實中有機硒含量較髙，而在果實著色期或釆收期葉面施硒，雖然果實中總硒量較髙，但有機硒含量較低［25］。本試驗通過對‘夏黑’葡萄在4個時期噴施不同濃度的亞硒酸鈉發(fā)現(xiàn)，采用低濃度多次噴施的方法更有利于果樹對硒元素的利用，尤其是果實中硒的積累，同時也有利于提高植株生理品質(zhì)特性，這與寧嬋娟等［25］、張玲玲等［26］對蘋果和蜜桔的研究結(jié)果相符，但關(guān)于硒在葡萄中有機化程度需進一步研究。因此，在實際生產(chǎn)中應(yīng)考慮硒肥分次施肥的方法。

3.1 亞硒酸鈉處理對葡萄生理特性的影響

適量施硒能夠促進植株生長，提高植株保護酶活性，降低活性氧含量和質(zhì)膜透性，從而增強植株生理活性、延緩葉片衰老［27-28］。可溶性蛋白、脯氨酸作為植物體細胞內(nèi)的重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量的積累可以降低植物葉片細胞水勢，促進細胞恢復吸水，減輕環(huán)境對植物的脅迫損傷［29］。本試驗中亞硒酸鈉處理提高了葡萄葉片可溶性蛋白、脯氨酸含量，與趙薇等［30］在‘赤霞珠’葡萄上的研究結(jié)果一致，這可能與硒影響植物體內(nèi)碳水化合物代謝和蛋白質(zhì)代謝有關(guān)［31］。細胞膜是維持植物內(nèi)部環(huán)境相對穩(wěn)定的重要屏障，膜透性的大小可以反映細胞膜的穩(wěn)定性和受傷害程度，相對電導率是衡量膜透性的重要指標，MDA是膜脂過氧化反應(yīng)的指示物［32］。本試驗中，亞硒酸鈉處理降低了葉片相對電導率和MDA含量，這與陳彪等［33］的研究結(jié)果一致，說明適宜濃度的外源硒處理能夠降低膜脂過氧化程度，維持細胞膜穩(wěn)定性，原因可能是硒參與植物抗氧化調(diào)節(jié)過程，對環(huán)境變化產(chǎn)生的細胞膜結(jié)構(gòu)損傷有一定修復功能［34］。SOD、POD和CAT是植物體內(nèi)活性氧自由基（ROS）清除系統(tǒng)的保護酶，它們協(xié)同作用可以防御活性氧自由基對細胞膜的傷害，抑制膜脂過氧化，維持亞細胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高植物細胞對環(huán)境變化的適應(yīng)性［35］。本試驗中亞硒酸鈉處理提高了保護酶活性，這與劉曉娟等［36］的研究結(jié)果一致，說明適宜濃度的硒可以提高保護酶活性，提高植物細胞對環(huán)境因子的適應(yīng)性，原因可能是硒能夠調(diào)節(jié)谷胱甘肽過氧化物酶活性變化，進而影響整個保護酶系統(tǒng)［37］。

3.2 亞硒酸鈉處理對葡萄果實品質(zhì)的影響

葡萄果實的品質(zhì)是決定其商品價值高低的關(guān)鍵因素，包括外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)，其中外觀品質(zhì)主要包括果穗大小及形狀、果粒大小、果形、質(zhì)地及色澤等，內(nèi)在品質(zhì)主要有糖、酸、Vc、酚類化合物等［38］。本試驗中，亞硒酸鈉可有效提高‘夏黑’葡萄產(chǎn)量、果實縱橫徑、果形指數(shù)、果實可溶性固形物含量、固酸比、可溶性蛋白、Vc含量、總酚含量和類黃酮含量，這與前人的研究結(jié)果一致［39-41］，說明適宜濃度硒處理能夠提高果實產(chǎn)量，改善果實外觀品質(zhì)，有利于果實碳水化合物的積累，促進果實風味和營養(yǎng)品質(zhì)的改善，硒可能通過促進葉片對葉綠素合成相關(guān)礦質(zhì)元素的吸收來提高葉綠素的合成水平［42］，從而促進光合作用及光合產(chǎn)物的積累，最終提高果實品質(zhì)。

3.3 亞硒酸鈉處理對葡萄果實硒含量的影響

未施用外源硒或土施硒肥時，植物主要是通過根系來吸收土壤中的硒酸鹽（SeO42-）和亞硒酸鹽（SeO32-）。根系吸收運轉(zhuǎn)Se4+為被動吸收，Se4+先轉(zhuǎn)化為Se6+及有機硒化合物，小部分運轉(zhuǎn)到地上部枝葉中，大部分運轉(zhuǎn)到根部。Se6+為主動運輸，依靠細胞膜上的硫轉(zhuǎn)運體進入植物體內(nèi)［43］。王海波等［44］研究發(fā)現(xiàn)，對設(shè)施栽培葡萄葉面噴施亞硒酸鈉處理（0.01%）時果皮、果肉和種子中的硒含量分別是土施亞硒酸鈉處理（0.10 g·株-1）的15.25、9.27、4.85倍，這說明葉面噴施硒肥的效果顯著優(yōu)于土壤施用的效果。本試驗中，噴施亞硒酸鈉濃度為0 mg·L-1時，果實硒含量僅為0.04 μg·g-1，說明葡萄從土壤中吸收的硒含量較低，而噴施亞硒酸鈉處理的果實總硒含量分別是CK的1.75、3.64、6.69、8.92倍，這與王海波等［44］、王斐等［45］對設(shè)施葡萄、華酥梨施硒后的研究結(jié)果一致；同時，鄭曉翠等［46］對巨峰葡萄研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施外源硒較土壤施硒提升植株生理品質(zhì)指標效果更顯著。本試驗中，噴施亞硒酸鈉各處理生理特性及果實品質(zhì)均優(yōu)于CK，與鄭曉翠等［46］研究結(jié)果一致，可能原因是植株通過葉片吸收利用硒肥的效果優(yōu)于根系。

3.4 亞硒酸鈉處理下葡萄葉片及果實的主成分分析

葡萄葉片生理特性和果實品質(zhì)的形成與多個因素相關(guān)，單一指標很難真實準確反映亞硒酸鈉對葉片生理特性和果實品質(zhì)的影響實質(zhì)，采用多個指標對葉片生理特性和果實品質(zhì)進行綜合評價十分必要。由主成分分析綜合評價可知，不同濃度亞硒酸鈉處理對葡萄葉片生理生化特性和果實品質(zhì)形成順序依次為T2＞T3＞T1＞T4＞CK，據(jù)此，可以認為亞硒酸鈉濃度為40 mg·L-1時，對促進植株生長發(fā)育及改善果實品質(zhì)效果最顯著，且優(yōu)于其他處理。

4 結(jié)論

噴施亞硒酸鈉可以促進葡萄滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累，提高抗氧化酶活性，提高果實產(chǎn)量，改善果實品質(zhì)，提高果實硒含量，且亞硒酸鈉濃度為40 mg·L-1時效果最佳，這為富硒葡萄優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)提供了理論指導。