亞硒酸鈉對‘夏黑’葡萄葉綠素熒光特性及果實品質(zhì)的影響

楊春雪，楊江山，豆鑫

（1.永登縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅蘭州 730300；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學，甘肅蘭州 730070）

硒是生命必需的微量元素之一，是構(gòu)成含硒蛋白與含硒酶的重要組分，具有清除機體內(nèi)自由基、抗衰老、增強人體免疫力、拮抗重金屬毒性等生物功能[1]，其在植物生長發(fā)育以及作為抗氧化劑調(diào)節(jié)植物抗逆性等方面發(fā)揮重要作用[2-3]。

葉綠素熒光參數(shù)可以快速靈敏地反映光合作用的變化情況，可作為揭示植物光合作用和作物栽培管理水平的內(nèi)部探針，以及硏究植物光合生理的評價工具[4]。植物通過根或葉片吸收無機硒后，在葉綠體中轉(zhuǎn)化為硒代半胱氨酸、硒代蛋氨酸等有機硒，因此硒的代謝途徑與植物的葉綠體密切相關(guān)[5]。當對植物施加不同濃度的硒時，會對植物光合作用產(chǎn)生不同程度的影響，適宜濃度硒顯著提高逆境脅迫下植株光合能力，維持光合機構(gòu)的穩(wěn)定性，緩解逆境脅迫對植物的傷害，并且能有效保護干旱脅迫植物PSⅡ活性。相反，當硒濃度過高時會導致葉綠體結(jié)構(gòu)破壞加劇，并抑制光合作用[6-7]。前人研究發(fā)現(xiàn)，適量施硒可以提高冬棗、甜櫻桃、葡萄等的果實產(chǎn)量、可溶性固形物、可溶性糖、Vc含量[8-10]，顯著提高、小麥、玉米、桃等的硒含量[11-13]。

目前，關(guān)于硒對葡萄影響的研究多集中在植物生長發(fā)育、果實品質(zhì)及富硒生產(chǎn)等方面，有關(guān)硒對葡萄葉片葉綠素熒光特性的影響鮮有報道。試驗以3年生‘夏黑’葡萄為試材，研究外源硒處理對葡萄葉綠素熒光特性及果實品質(zhì)的影響，探索外源硒調(diào)控葡萄光合生理的機制，為葡萄栽培中合理施硒提高光合效率及果實品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地簡介

試驗地位于蘭州市園藝場葡萄綜合試驗站，北緯36°09′58.02″，東經(jīng)103°16′39.17″，平均海拔1700 m，全年日照數(shù)2608 h，均溫9.1 ℃，年均降水量353.9 mm，≥10 ℃有效積溫為3315 ℃，無霜期為160～180 d。土壤營養(yǎng)狀況見表1。

表1 葡萄綜合試驗站試驗園土壤養(yǎng)分基本情況Table 1 Basic conditions of soil nutrients of grape comprehensive test station

供試材料為3年生盛果期‘夏黑’葡萄，髙棚架形，常規(guī)管理水平。藥品為分析純亞硒酸鈉（Na2SeO3）。

1.3 試驗處理

選取生長勢一致、無病蟲害的植株，設置4個亞硒酸鈉處理。處理1（T1）：20 mg/L，處理（T2）：40 mg/L，處理3（T3）：60 mg/L，處理4（T4）：80 mg/L，以噴灑清水為對照（CK）。分別在葡萄開花期、坐果期、果實膨大期和轉(zhuǎn)色期全樹噴施一次，每處理5株，每次噴施5 L，3次重復。各處理田間統(tǒng)一管理。

1.4 指標測定

1.4.1 葉片葉綠素及熒光參數(shù)測定

葉綠素測定：于果實成熟期（7月中下旬）摘取新梢中部功能葉片，每處理5片葉，重復3次，用冰壺帶回實驗室，用乙醇浸提法測定[14]。

葉綠素熒光參數(shù)日變化：于晴天采用連續(xù)激發(fā)式熒光儀（Handy PEA，Hansatech，UK）測定[15]。取樹冠中上部枝條的功能葉片，暗適應20 min，日變化測定從上午7:00到下午18:00，每小時測1次，重復3次。測定如下指標：初始熒光（Fo）、最大熒光產(chǎn)量（Fm）、PSII初級光能轉(zhuǎn)換效率 [Fv/Fm＝1–(Fo/Fm)]、PSII潛在活性（Fv/Fo）。

1.4.3 果實品質(zhì)指標

果實粒質(zhì)量用電子天平測量；可溶性固形物和有機酸用手持式糖酸一體機測定[16]；Vc用2,6-二氯靛酚鈉法[16]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

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‘夏黑’葡萄葉片葉綠素的影響

適宜濃度亞硒酸鈉處理，可以提高‘夏黑’葡萄葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量，隨亞硒酸鈉濃度升高，葡萄葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量均呈先上升后下降的趨勢（圖1）。各處理Chla、Chlb、Chla＋Chlb以及類胡蘿卜素含量均高于對照，以T2處理效果最顯著，Chla、Chlb、Chla＋Chlb以及類胡蘿卜素含量分別較CK顯著提高了30.43%、29.03%、30.08%、47.83%。

圖1 亞硒酸鈉處理對夏黑葡萄葉片色素含量的影響Figure 1 Effect of sodium selenite on pigment content in'Summer Black' grape leaves

2.2 亞硒酸鈉對‘夏黑’葡萄葉片熒光參數(shù)的影響

如圖2所示，經(jīng)亞硒酸鈉處理后，其葉片的熒光參數(shù)基本與光強呈正相關(guān)，在中午13:00左右出現(xiàn)極值。Fo值隨著時間變化，各處理均呈先升高后降低的趨勢，最高值出現(xiàn)在13:00時，T3處理Fo值較7:00時增幅最大，增加了12.60%。而Fm、Fv/Fm、Fv/Fo參數(shù)變化趨勢與Fo相反，呈先降低后升高的變化趨勢，在午間12:00—13:00間出現(xiàn)最低值，其中T2處理Fm和Fv/Fo值均較7:00時降幅最小，分別降低11.80%和16.32%，T3處理Fv/Fm值降幅最小，為3.21%。

圖2 亞硒酸鈉對‘夏黑’葡萄葉片熒光參數(shù)的影響Figure 2 Effect of sodium selenite on Fo,Fm,Fv/Fm and Fv/Fo in 'Summer Black' grape leaves

由表2可知，T1、T2、T3處理顯著降低葉片F(xiàn)o日均值，較CK分別降低3.84%、5.95%、4.26%。T2處理顯著提高Fm日均值，較CK提高了3.29%。Fv/Fm、Fv/Fo日均值也是T2處理最為顯著，較CK分別提高1.57%、8.93%、9.29%。

表2 亞硒酸鈉對‘夏黑’葡萄葉片葉綠素熒光參數(shù)日均值影響Table 2 Effect of sodium selenite on chlorophyll fluorescence parameters daily mean of 'Summer Black' grape leaves

2.3 亞硒酸鈉處理對‘夏黑’葡萄品質(zhì)的影響

隨著亞硒酸鈉濃度的增大，‘夏黑’葡萄果實粒質(zhì)量、可溶性固形物、有機酸、Vc含量均呈先升高后降低的趨勢（表3）。粒質(zhì)量大小表現(xiàn)為T2＞T3＞T4＞T1＞CK，其中T2處理較CK顯著提高了8.81%；T1、T2、T3處理均顯著提高葡萄可溶性固形物含量，T1處理效果最好，較CK顯著提高了8.63%；T2、T3、T4處理均能顯著降低有機酸酸含量，其中T4效果最好，比CK顯著降低了3.48%；T1、T2、T3各處理固酸比分別較CK顯著提高了8.05%、6.14%和7.95%；T1、T2、T3處理Vc含量較CK顯著提高了5.30%、7.52%和7.60%。考慮葡萄商品性狀綜合因子，符合大粒、酸甜適口、Vc含量高等要求，T2處理達到了最佳生產(chǎn)效果。

表3 亞硒酸鈉對葡萄果實品質(zhì)的影響Table 3 Effects of sodium selenite treatment on 'Summer Black' grape quality

3 討論與結(jié)論

前人研究認為，硒可以促進植物對P、K、Ca、Mg、Mn、Zn、Mo等元素的吸收，而這些元素能夠作為重要的酶活性中心參與光合色素的生物合成[17-18]；同時，硒通過促進呼吸速率和呼吸鏈的電子傳遞速率進一步加速光合色素的生物合成[19]。鄭曉翠[20]、王海波[21]等研究發(fā)現(xiàn)，氨基酸硒能夠顯著提高‘巨峰’‘玫瑰香’葡萄葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總量，提高葉片凈光合速率，延緩葉片衰老。試驗結(jié)果同樣表明，適宜濃度的亞硒酸鈉能夠明顯提高‘夏黑’葡萄葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量及類胡蘿卜素，其中40 mg/L亞硒酸鈉處理效果最顯著。

葉綠素熒光參數(shù)能夠?qū)χ参矬w內(nèi)的光合器官運轉(zhuǎn)進行無損傷診斷，在逆境條件下可以反映葉片對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換情況，估測PSⅡ反應中心的受損程度。從試驗中Fo和Fm分析發(fā)現(xiàn)，午間未施硒的‘夏黑’葡萄Fo增大及Fm降低，同時Fv/Fm、Fv/Fo下降，說明PSII光化學效率下降，是由于在中午高溫、強光及干旱等逆境條件造成電子在PSII供體側(cè)和受體側(cè)間的傳遞受阻，電子的傳遞能力降低，從而降低了光合色素將捕獲的光能轉(zhuǎn)化為化學能的速度和效率，使葉片的光合效能下降。在亞硒酸鈉處理后，明顯緩解了環(huán)境因子造成的PSII電子傳遞阻力，提高了光合效率。下午隨溫度和光強降低，F(xiàn)o、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo逐漸恢復，說明其PSII的功能下調(diào)是可逆的，這可能是植物避免午間高溫強光脅迫的自身保護方式[22]。試驗中亞硒酸鈉各處理Fm、Fv/Fm、Fv/Fo降幅明顯低于對照，40 mg/L處理顯著提高Fm、Fv/Fm、Fv/Fo日均值。說明施硒能夠緩解或降低高溫、強光、干旱對植物光系統(tǒng)造成的傷害，提高葉綠素含量，進而提高了植株的光合能力及葉綠素熒光發(fā)射能力[23]。

適宜濃度的亞硒酸鈉可顯著提高‘夏黑’葡萄的粒質(zhì)量、可溶性固形物、固酸比和Vc含量，這與前人[24-25]的研究結(jié)果一致，說明亞硒酸鈉能夠提高果實產(chǎn)量，改善果實品質(zhì)。原理是亞硒酸鈉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，促進光合作用及光合產(chǎn)物的積累，最終提高果實品質(zhì)[26]。

綜上，適宜濃度的亞硒酸鈉可以提高‘夏黑’葡萄葉綠素合成，緩解或降低逆境條件對植物光系統(tǒng)造成的傷害，提高了植株的光合能力，進而提高葡萄果實品質(zhì)。以亞硒酸鈉濃度為40 mg/L時效果最佳，推薦在生產(chǎn)上參考應用。