噴施納米硒對谷子幼苗生理特性及農藝性狀的影響

劉雨杉，許佳昕，尹美強，溫銀元，孫 敏，張毓宜，石 堯

（山西農業大學農學院，山西太谷030801）

硒（Selenium，Se）是稀有元素，不僅能提高人體免疫力，還能預防大部分心腦血管疾病[1]，但硒作為人體必需元素只能從食物中攝取，因此，植物體內轉化生成的有機硒便成為人體硒的直接來源[2]。

國內外越來越多的研究表明，硒對植物的生長發育具有重要影響。唐巧玉等[3]研究表明，添加適量硒對大豆苗期生長發育有一定的促進作用，株高隨硒肥濃度的升高而增加。鐘松臻等[4]研究發現，外源硒提高了水稻和杏鮑菇抗氧化酶SOD、POD、CAT活性，降低了膜脂過氧化物質MDA 含量。周進財等[5]、劉新偉等[6]研究表明，亞硒酸鹽顯著提高油菜幼苗SOD、POD 和CAT 活性，同時顯著降低根系的MDA 含量。此外，脯氨酸作為重要的滲透調節物質，是植物抗逆性的重要指標之一[7]。

谷子（Setaria italica）起源于我國，是世界上最早出現的栽培農作物之一，作為一種藥食兩用的優質雜糧，具有耐寒、耐旱等特點，富含多種人體所必需的營養物質且易吸收[8]。研究發現，適量的外源硒對谷子生理特性提升、營養品質改善和產量提高具有促進作用，也有利于富硒功能食品谷子的生產[9]。

本試驗采用盆栽試驗，以張雜谷10 號和晉谷45 號幼苗為試驗材料，噴施不同用量納米硒，對株高、莖粗和干物質量以及7 d 內抗氧化酶活性、MDA和脯氨酸含量進行分析，探究谷子幼苗生長發育和過氧化酶系統對硒的響應，為富硒谷子優良品種選育提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試谷子品種為張雜谷10 號、晉谷45 號，均由山西農業大學農學院谷子栽培課題組提供。試驗硒肥是蘇州硒谷科技有限公司生產的納米硒。

試驗土質為丹麥品氏泥炭土（pH 值6.0），內含硝態氮0.78 g/kg、銨態氮0.56 g/kg、磷（P2O5）1.53 g/kg、鉀（K2O）2.64 g/kg、鎂（MgO）0.28 g/kg。

1.2 試驗方法

本試驗為盆栽試驗，于2019 年7—8 月在山西農業大學農學院植物生理實驗室進行。2019 年7 月6 日播種，選用37 cm×30 cm×8 cm 塑料種植盆，每個品種播種4 盆，每盆播種完整飽滿的種子144 粒，共8 盆。谷子出苗后三葉期（2019 年7 月19 日）噴施硒肥，設置3 個噴硒量，分別為15（T1）、30（T2）、45 g/hm（2T3），以噴施同體積清水為對照（CK）。培養期均以自來水澆灌，每次澆水量保持一致，除硒肥外不追施任何營養物質。培養于RDN 型人工氣候箱中，培養條件為溫度25 ℃，相對濕度45%，光照22 000 lx，晝/夜14 h/10 h。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 農藝性狀調查 谷子噴硒7 d 后，測定株高、莖粗，后將地上部分與地下部分分開，清水沖洗干凈，于80 ℃烘箱烘干48 h，測定其干質量。10 個重復。

1.3.2 生理指標測定 于谷子噴硒1、3、5、7 d 后，取谷子倒二葉鮮樣，參考文獻[10]的方法進行SOD、POD、CAT活性及MDA、脯氨酸含量測定。3 次重復。

1.4 統計分析

數據采用SPSS 19.0 軟件進行統計分析及多重比較，采用Microsoft Excel 2010 軟件繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 不同施硒量對谷子幼苗農藝性狀的影響

葉面噴施不同用量硒肥能提高張雜谷10 號、晉谷45 號幼苗的株高、莖粗。由表1 可知，在施硒量為30 g/hm2（T2）處理下，2 個品種的株高均達到最大，較對照分別增加了17.39%和12.36%，且與對照相比差異顯著（P＜0.05）。T2 處理下2 個品種的莖粗也均達到最大，較對照分別增加了16.92%和12.23%，其中，張雜谷10 號與對照相比差異顯著（P＜0.05），晉谷45 號與對照未達到顯著水平。

表1 不同施硒量對谷子幼苗農藝性狀的影響

硒肥對不同品種谷子地上部與根部的影響程度不同。2 個品種地上部干質量和總干質量均在施硒量30 g/hm2（T2）處理達到最大，且差異極顯著（P＜0.01）。而根系干質量均在施硒量為15 g/hm2（T1）時達到最大，且差異極顯著（P＜0.01）。說明硒肥對谷子總干質量的影響與對地上部干質量影響一致。

綜上所述，苗期葉面噴施30 g/hm2（T2）的硒肥，有利于谷子幼苗株高、莖粗的增加和干物質積累，促進谷子生長發育。

2.2 不同施硒量對谷子幼苗抗氧化酶活性的影響

由圖1 可知，不同施硒量處理張雜谷10 號和晉谷45 號的幼苗SOD 和POD 活性均在T2 處理時最大，CAT 活性在T1 處理時最大，且均在T3 處理時活性最小。說明外源硒處理低用量促進、高用量抑制。值的注意的是，SOD 活性在1～3 d 緩慢增強，3～5 d 快速提高，5 d 后達到最大，而后趨于穩定；而POD 和CAT 活性則在1～3 d 快速提高，3 d時達到最大，而后呈下降趨勢。說明谷子抗氧化系統前期由SOD 發揮作用，而后由POD 和CAT 發揮抗氧化作用。綜合2 個谷子品種，晉谷45 號的抗氧化酶活性優于張雜谷10 號。

2.3 不同施硒量對谷子幼苗過氧化產物的影響

由圖2 可知，葉面噴硒處理下相較于對照組降低了谷子幼苗丙二醛（MDA）的含量，其中，張雜谷10 號在T2 處理下MDA 含量最低，晉谷45 號在T3處理時最低，但各處理間差異不顯著。7 d 內MDA含量呈先降低后升高趨勢，均在5 d 時達到最低，此時晉谷45 號的MDA 含量低于張雜谷10 號。說明噴硒提高了谷子對膜脂過氧化產物的清除效率且未對幼苗造成傷害，且晉谷45 號對膜脂過氧化物的清除能力優于張雜谷10 號。

2.4 不同施硒量對谷子幼苗滲透調節物質的影響

脯氨酸是一種理想的滲透調節物質。由圖3 可知，在T1 和T2 處理后7 d 內，脯氨酸含量先降低后升高，其中，張雜谷10 號在T1 處理后5 d 脯氨酸含量最低，較對照減少了32.61%；晉谷45 號在T2 處理后3 d 脯氨酸含量最低，較對照減少了34.12%。而T3 處理和對照的脯氨酸含量在7 d 內持續增加，表明高施硒量對谷子造成脅迫，促使幼苗體內脯氨酸含量的積累，以此來維持滲透平衡和細胞膨壓，保護膜系統免受逆境傷害。值得注意的是，晉谷45 號在硒處理后更為敏感，隨施硒量增加，脯氨酸含量變幅較大。

3 結論與討論

適量外源硒肥可促進植株生長發育。適量濃度硒肥處理增加了黃瓜植株的根干質量，而較高水平硒處理下抑制生長[11]。仰路希等[12]、YIN 等[13]研究結果表明，硒對人參菜和水稻的株高、根長及生物量均有低濃度促進、高濃度抑制的效果。本試驗結果表明，T2 處理為最佳施硒量，谷子幼苗的株高、莖粗、干物質量均顯著提高，T1 處理促進效果次之，T3 處理抑制幼苗生長。這與萬鷹昕等[14]、LIU 等[15]、繆樹寅等[16]的研究結果一致，外源硒肥可促進水稻、小麥的生長，而過量的硒肥會抑制植株生物量的積累。

抗氧化酶系統是植物體內保持正常生理功能的重要調節系統，其主要作用是保護細胞膜結構功能的完整性。SOD 可以特異將植物體內的活性氧轉化為H2O2，POD 和CAT 可以進一步清除H2O2，防止膜脂過氧化產生MDA[17-18]。王永會等[19]研究表明，0～45 g/hm2硒處理下，SOD、POD 活性隨著施硒量的增加呈先升高后降低的趨勢。蘆文杰等[20]研究發現，適量硒可顯著提高PEG 脅迫下谷子的SOD、POD 活性，降低MDA 含量。穆婷婷等[21]研究表明，谷子不同生育時期SOD、POD 活性均隨外源硒濃度的增加呈現先升高后降低趨勢。本試驗中發現，谷子的SOD、POD、CAT 活性隨施硒量的升高呈先升高后降低趨勢，MDA 含量呈先降低后升高趨勢，這與前人研究結果一致。值得注意的是，葉面噴施后3～5 d，SOD 活性顯著升高而后平緩，而POD 和CAT活性在1～3 d 快速上升，3～5 d 顯著下降，而后平緩；表明SOD 作為抗氧化系統的第一道防線，而后由POD 和CAT 發揮抗氧化作用。

脯氨酸作為重要的滲透調節物質，在植物體內游離脯氨酸含量反映了植株應對逆境的生理變化情況，逆境脅迫強或早衰的植株體內脯氨酸含量高。因此，測定脯氨酸含量可以作為反映氧化衰老的生理指標[21]。施過量硒肥可提高花椰菜苗期脯氨酸的含量，產生保護和抵抗性狀，增強植物抗逆性[22]。本試驗結果表明，施硒肥15、30 g/hm2處理下，2 個品種谷子幼苗葉片脯氨酸含量在7 d 內呈先降低后升高趨勢，說明低用量硒處理后即可增強抗逆性，延緩谷子衰老，這與穆婷婷[23]與宋家永等[24-25]研究結果相似，說明低用量硒處理后有利于提高幼苗存活率，促進谷子幼苗生長。

本研究以張雜谷10 號和晉谷45 號為試驗材料，當外源納米硒用量為30 g/hm2（T2）時，對谷子幼苗的生長促進效應最強；7 d 內抗氧化酶活性發現，SOD 作為第一道抗氧化防線先發揮作用，隨后由POD 和CAT 發揮功效，且外源硒低用量促進、高用量抑制；硒肥降低了MDA含量，在7 d 內呈現先降低后極速升高的趨勢，且各處理間無顯著差異；低用量硒肥降低脯氨酸含量，而高用量硒肥對谷子幼苗造成脅迫。晉谷45 號的各生化指標均優于張雜谷10 號，晉谷45 號可作為富硒谷子選育的材料。