不同基因型結球甘藍富硒能力比較

袁偉玲 陳衛芳 劉志雄 陳磊夫 張文格 袁尚勇

（1 湖北省農業科學院經濟作物研究所，湖北武漢 430064；2 湖北省蔬菜辦公室，湖北武漢 430070）

硒是人類生命活動中必需的微量元素，對人體健康至關重要，具有增強機體免疫力、抗衰老、抗氧化、抗癌等多種生物學功能（Rayman，2012；Zhang et al.，2019）。人體的40 多種疾病與缺硒有關，如癌癥、克山病、大骨節病、肝炎、心肌變性、白內障等（杜小鳳 等，2015）。缺硒可以導致精神萎靡不振、未老先衰、免疫力下降等，嚴重時可導致克山病和大骨節病。硒在自然界的儲藏量很小，而且分布不平衡，全球約5 億～10 億的人口硒攝入量不足（Gao et al.，2011）。人體內不能合成硒，完全依靠從外界攝取，自然界硒主要是通過植物進入人體的，植物硒是人類膳食硒的主要來源之一（Rayman，2012）。

有機硒是指含有不同價位硒的有機化合物，包括硒蛋白、硒多糖等。根據硒的存在形態，可以分為化學有機硒和生物有機硒。有機硒毒性小、安全性好，在人體內吸收轉化率高，容易被機體多種組織細胞利用，在生產中應用較為廣泛。蔬菜在日常膳食中占據舉足輕重的地位，食用富硒蔬菜是人體補充硒元素的重要途徑。不同種類蔬菜對硒的富集能力有很大差異，大蒜、韭菜、馬鈴薯、葉用萵苣（生菜）等作物施硒作用效果已有報道（王永勤等，2001；萬亞男 等，2017；Zhang et al.，2019；袁偉玲 等，2021）。段曼莉等（2011）研究了不同蔬菜對硒酸鹽的吸收、富集與轉運特性，結果表明4 種蔬菜地下部硒含量的大小依次為芥菜＞普通白菜（小白菜）＞菠菜＞葉用萵苣。尚慶茂等（1997）研究發現，不同葉用萵苣品種對硒的吸收和轉化具有顯著差異；郝麗峰等（2016）研究發現，無土栽培基質條件下普通白菜不同品種富硒效果存在差異。

甘藍是我國重要的露地蔬菜作物，年種植面積約90 萬hm，總產量約4 725 萬t（楊麗梅 等，2020，2021；郭鳳領 等，2021）。甘藍的硒富集能力較強，許鋒等（2020）研究表明添加濃度為0.4 mmol · L硒酵母溶液，甘藍根、外葉、球內葉中的硒含量分別達到25.96、21.73、19.09 mg · kg（DW），表明甘藍可作為食物鏈補硒的植物載體。本試驗選取長江中下游甘藍主產區的18 個結球甘藍主推品種，測定、分析不同結球甘藍品種的富硒能力，以期為結球甘藍富硒利用和選育富硒能力強的結球甘藍品種提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020 年1—5 月在湖北省農業科學院蔬菜基地進行。供試18 個結球甘藍品種（表1）由中國農業科學院蔬菜花卉研究所、北京鼎豐現代農業發展有限公司、上海瑞奇種業有限公司、杭州綠寶種苗有限公司等單位提供，主要為湖北省嘉魚甘藍主產區種植的主推品種。生物有機硒制劑硒含量5 000 mg · L（以Se 計），是湖北省農業科學院富硒研究團隊自主研發的專利產品（專利號：201610338121.6），一般每667 m施用300 mL，折合施硒量為1.5 g。

表1 供試結球甘藍品種來源及其特征特性

采用大田試驗方法，供試土壤類型為黃棕沙壤土，土壤基本理化性質為：有機質含量17.6 g ·kg，全氮含量0.98 g · kg，堿解氮含量47.33 mg ·kg，速效磷含量30.12 mg · kg，速效鉀含量52.18 mg · kg，pH 值6.5，總硒含量0.12 mg · kg。

1.2 試驗設計

試驗設置3 個處理：處理1 為對照（CK），不施硒；處理2，每667 m噴施300 mL 生物有機硒溶液（蓮座期葉面噴施）；處理3，每667 m噴施600 mL 生物有機硒溶液（蓮座期和結球期分別噴施300 mL）。處理2 和處理3 每次噴施有機硒溶液時均用清水稀釋至2 L，對照在蓮座期和結球期分別噴施300 mL 清水。采用隨機區組排列，3 次重復，小區面積20 m（2.0 m × 10 m），每小區種植20 行，行距0.5 m，株距0.4 m，共162 個小區；1 月15 日穴盤基質育苗，3 月25 日定植，5 月8 日一次性采收，田間管理與當地大田生產一致。

1.3 測定項目

5 月5 日，每處理隨機選取成熟葉球5 個，去掉老葉，用去離子水洗凈，放在通風陰涼處風干后粉碎，測定地上部硒含量；同時，每處理再隨機選取5 株，依次用自來水、蒸餾水洗滌干凈，吸水紙吸干水分，70 ℃烘至恒重，稱量地上部干質量。硒含量的測定參照戴志華（2020）的方法，采用HNO∶HClO=4∶1（體積比）消解，消解過程中溫度控制在180 ℃，將消解液在6 mol · LHCl 介質中進行還原，冷卻后定容過濾，采用氫化物發生原子熒光光譜法（HG-AFS-8220）測定結球甘藍地上部硒含量。

單株硒累積量=（地上部硒含量×地上部干質量）/株數

硒利用效率=（施硒區硒吸收量-對照區硒吸收量）/施硒量× 100%

5 月8 日，每小區取中間8 m進行采收測產。

1.4 數據處理

利用Excel 軟件進行試驗數據處理，運用SPSS 軟件進行方差分析和系統聚類分析。

2 結果與分析

2.1 葉面噴施生物有機硒對不同結球甘藍品種地上部硒含量的影響

從表2 可以看出，葉面噴施相同硒含量條件下，不同結球甘藍品種間地上部硒含量表現出顯著差異。不施硒處理，結球甘藍地上部硒含量均較低，即便顯著高于其他品種的強力50，地上部硒含量也僅為0.18 μg · g，其余17 個結球甘藍品種的地上部硒含量差異較小，變幅為0.11～0.13 μg ·g。葉面噴施生物有機硒后，18 個結球甘藍品種的地上部硒含量均大幅增加，每667 m噴施300 mL 生物有機硒處理下，中甘107 地上部硒含量最高，為5.20 μg · g，其次是強力50（5.11 μg · g），地上部硒含量最小的中甘606-2（2.08 μg · g）也比不施硒對照增加了17.9 倍；每667 m噴施600 mL 生物有機硒處理下，中甘107 地上部硒含量亦最高，為6.99 μg · g，中甘605、強力50、斯特丹次之。根據DBS 42002—2021《湖北省食品安全地方標準 富有機硒食品硒含量要求》，富硒產品標準規定甘藍及其制品的硒含量限值為0.20～2.00 μg ·g，葉面噴施300 mL 生物有機硒條件下，18 個結球甘藍品種富硒含量均高于對照組和湖北省食品安全地方標準。

表2 葉面噴施生物有機硒對不同結球甘藍品種地上部硒含量的影響

從表2 還可以看出，不同結球甘藍品種地上部硒含量隨生物有機硒施用量增加的變化趨勢不同，且變幅差異較大，這可能與不同品種的生育期、葉球大小、產量等不同有關，說明不同結球甘藍品種的生物有機硒適宜施用量不同。

2.2 葉面噴施生物有機硒對不同結球甘藍品種單株硒累積量的影響

從表3 可以看出，葉面噴施生物有機硒后，不同結球甘藍品種的單株硒累積量存在顯著差異；除中甘1166、日本綠春、中甘107、強力50、中甘101 外，其他13 個結球甘藍品種的單株硒累積量均隨著生物有機硒施用量的增加呈上升趨勢。表明適當增加硒的施用量，可以促進結球甘藍對硒的吸收和積累。

表3 葉面噴施生物有機硒對不同結球甘藍品種單株硒累積量的影響

不施硒處理，青研綠寶的單株硒累積量顯著低于除中甘101 外的其他結球甘藍品種，為1.01 μg · 株，中甘1166、中甘105、中甘108、中甘608 的單株硒累積量顯著高于中甘101、中甘106、中甘596-2、中甘605、春秋50、強力50、水果扁包和青研綠寶。每667 m噴施300 mL 生物有機硒處理下，18 個結球甘藍品種的單株硒累積量為34.98～101.13 μg · 株，其中中甘101 和日本綠春的單株硒累積量顯著高于其他品種，均達到96 μg ·株以上；每667 m噴施600 mL 生物有機硒處理下，18 個品種的單株硒累積量變幅為33.61～96.85 μg · 株。

2.3 葉面噴施生物有機硒對不同結球甘藍品種單株產量和硒利用效率的影響

從表4 可以看出，葉面噴施生物有機硒對不同結球甘藍單株產量的影響不同。不施硒處理，中甘1166 的單株產量最高，為1 481.88 g · 株；中甘101 最低，僅741.47 g · 株。每667 m噴施300 mL 生物有機硒處理下，中甘107 單株產量最高；每667 m噴施600 mL 生物有機硒處理下，18 個結球甘藍品種的平均單株產量較對照增加9.01%，其中春秋50 的增產幅度最大。

表4 葉面噴施生物有機硒對不同結球甘藍品種單株產量和硒利用效率的影響

從表4 還可以看出，不同結球甘藍品種的硒利用效率也存在顯著差異。除綠秀、水果扁包、中甘596-2 外，其余品種對硒的利用效率均表現為隨著生物有機硒施用量的增加而增加。每667 m噴施300 mL 生物有機硒處理下，18 個品種的硒利用效率為50.65%～69.08%，其中綠秀、中甘105、中甘605、中甘606-2、春秋50、日本綠春的硒利用效率較高；每667 m噴施600 mL生物有機硒處理下，18 個品種的硒利用效率為51.23%～89.93%，其中日本綠春、中甘101 的硒利用效率顯著高于其他品種，而水果扁包的硒利用效率最低。

2.4 18 個結球甘藍品種硒利用效率聚類分析

從表5 可以看出，每667 m噴施300 mL 生物有機硒處理下，采收期結球甘藍單株產量與地上部硒含量、單株硒累積量之間呈正相關，表明三者在反映不同結球甘藍品種硒利用效率的變化趨勢上是一致的。每667 m噴施600 mL 生物有機硒處理下，結球甘藍單株產量與地上部硒含量、單株硒累積量的相關性未達顯著水平；而不施硒處理的結球甘藍單株產量與單株硒累積量之間的相關系數為0.78，呈極顯著線性相關，表明不噴施生物有機硒時單株硒累積量能夠很好地反映結球甘藍植株體內的硒營養狀況。

表5 不同生物有機硒處理下結球甘藍單株產量與地上部硒含量、單株硒累積量的相關性（n=18）

為了綜合反映采收期不同結球甘藍品種富硒能力的差異，對不施硒處理下的結球甘藍單株產量、地上部硒含量、單株硒累積量進行系統聚類分析。根據對硒的富集能力不同將參試結球甘藍分為硒高積聚品種、硒中積聚品種、硒低積聚品種。當類間距為0.68 時，18 個結球甘藍品種可分為3 類（表6）。其中，I 類包含7 個品種，其3 個指標值均相對較高，為硒高積聚品種；Ⅱ類亦包含7 個品種，其3 個指標值均處于中等水平，為硒中積聚品種；Ⅲ類包含4 個品種，其3 個指標值均相對較低，為硒低積聚品種。

表6 18 個結球甘藍品種硒利用效率聚類分析結果

3 結論與討論

影響植物富硒能力的首要內部因素是基因型，相同種植條件下不同品種的含硒量差異很大。本試驗結果表明，葉面噴施生物有機硒后18 個參試結球甘藍品種的硒含量最大值是最小值的2.5～3.8倍，表明不同結球甘藍品種間富硒能力存在顯著差異，篩選高硒含量結球甘藍品種對開發富硒甘藍產業具有一定的意義。黃婷等（2019）比較了7 個甘薯品種對硒的富集能力差異，結果表明不同甘薯品種的硒富集能力差異明顯，富硒能力最強的徐薯18號總硒含量是富硒能力最差的寧紫薯的1.29倍。黃太慶等（2018）對不同花生品種的富硒能力進行了測定，結果表明淋施8.8 g · L的含硒液體肥33 L · hm后，12 個花生品種平均硒含量達到0.053 mg · kg。李瑜等（2013）研究表明，不同品種（系）馬鈴薯對硒的吸收富集能力差異較大，品系0602-65 對硒的富集能力最強，其次為09012-74。本試驗結果表明，每667 m噴施300 mL 生物有機硒處理，18 個結球甘藍品種的平均地上部硒含量、單株硒累積量比不施硒對照分別增加了27.75、32.93 倍，硒利用效率為61.45%；每667 m噴施600 mL 生物有機硒處理，18 個品種的平均地上部硒含量、單株硒累積量比對照分別增加了27.58、36.69 倍，硒利用效率為68.06%。Sorensen 和Nuti（2011）采用不同濃度梯度的硒處理花生，結果表明向土壤中添加硒顯著增加了花生籽仁和植株中的硒含量，與本試驗結果一致。李正文等（2003）研究了江蘇省57 個水稻品種籽粒的硒含量，結果也表明不同水稻品種對硒的積累存在明顯差異。正是由于不同品種對硒的累積差異造就了水稻富硒品種差異性篩選的可能性。本試驗也證實了這一點，因此，可以從不同基因型材料中篩選出硒含量高的富硒親本材料，作為富硒甘藍育種的種質資源。

不同植物品種對硒的遷移轉化累積能力不同。本試驗結果表明，葉面噴施生物有機硒后不同結球甘藍品種的地上部硒含量和單株硒累積量均呈現出顯著的差異性，但單株產量與地上部硒含量、單株硒累積量的相關性不顯著，這可能是因為影響硒累積量的因素較多，如土壤母質、pH、氧化-還原電位（Eh）、有機質等土壤中的各種物理化學因子交互影響（安夢魚 等，2017）。后期研究應在富硒蔬菜種類和品種篩選的基礎上，利用現代生物技術有效地種植富集硒的蔬菜，提高硒的遷移轉化能力，開發富硒蔬菜產品。但由于葉面噴施硒會增加生產成本，很難在生產上進行推廣應用，因此篩選富硒能力強的結球甘藍品種是較經濟有效的措施。而長期栽培這種甘藍，是否會造成土壤營養元素的不均衡吸收，還需要結合土壤進行進一步研究。

本試驗中，相同處理條件下不同結球甘藍品種間富硒能力存在顯著差異，綜合分析葉面噴施生物有機硒對采收期結球甘藍單株產量、地上部硒含量、單株硒累積量和硒利用效率的影響，確定每667 m葉面噴施600 mL 生物有機硒為宜。對不施硒處理下的結球甘藍單株產量、地上部硒含量、單株硒累積量3 個指標進行聚類分析，將18 個品種分為3 類：7 個硒高積聚品種（中甘105、中甘106、斯特丹、中甘108、中甘596-2、中甘605、中甘606-2），7 個硒中積聚品種（中甘101、中甘107、中甘608、中甘1166、綠緣、綠秀、強力50），4 個硒低積聚品種（青研綠寶、日本綠春、水果扁包、春秋50）。