本文摘要：摘要:為了指導(dǎo)富硒谷子生產(chǎn)中硒肥的合理使用，探究硒肥對(duì)谷子生長及其籽粒硒吸收的影響，對(duì)谷子葉面噴施不同濃度(15、30、60、120ghm-2)的有機(jī)硒肥(生物富硒增效劑)和無機(jī)硒肥(亞硒酸鈉)，分析不同硒肥對(duì)谷子穗部性狀、籽粒硒含量、硒存在形態(tài)及葉黃素含量的
摘要:為了指導(dǎo)富硒谷子生產(chǎn)中硒肥的合理使用，探究硒肥對(duì)谷子生長及其籽粒硒吸收的影響，對(duì)谷子葉面噴施不同濃度(15、30、60、120g·hm-2)的有機(jī)硒肥(生物富硒增效劑)和無機(jī)硒肥(亞硒酸鈉)，分析不同硒肥對(duì)谷子穗部性狀、籽粒硒含量、硒存在形態(tài)及葉黃素含量的影響。結(jié)果表明，葉面噴施兩種硒肥均可增加谷子的出谷率和籽粒硒含量，無機(jī)硒肥效果優(yōu)于有機(jī)硒肥，噴施60g·hm-2的無機(jī)硒肥出谷率達(dá)92.80%，硒含量達(dá)1.09mg·kg-1。硒形態(tài)分析顯示，籽粒中的硒主要以硒代胱氨酸和硒代蛋氨酸兩種有機(jī)形態(tài)存在，無機(jī)硒肥處理組中兩種有機(jī)硒的含量均高于有機(jī)硒肥處理組。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，兩種硒肥對(duì)籽粒的葉黃素含量無顯著影響。綜上認(rèn)為，無機(jī)硒肥亞硒酸鈉可作為生產(chǎn)富硒谷子的硒肥，其效果優(yōu)于有機(jī)硒肥。
關(guān)鍵詞:谷子;出谷率;硒含量;硒代胱氨酸;硒代蛋氨酸
硒是維系人體正常生理功能的必需微量元素之一，對(duì)保證人體健康有著不可或缺的作用。人 類飲食中硒的有益攝入量相對(duì)較窄，被認(rèn)為是55～200μg·g-1。但是，目前全世界約有10億人嚴(yán)重缺乏硒，尤其是在中國、非洲、印度和東歐。中國硒資源分布十分不均衡，缺硒地區(qū)由東北至西北、西南地區(qū)共有15個(gè)省區(qū)，導(dǎo)致約1億人口膳食中硒含量不足[1]。
農(nóng)作物論文范例：夏播谷子輕簡化栽培技術(shù)
人體中大約有90%的硒來源于食物。所以作為生物源補(bǔ)硒方式，食用富硒農(nóng)產(chǎn)品是解決缺硒人口補(bǔ)硒問題最安全、方便、科學(xué)和健康的途徑[2]。谷物及其產(chǎn)品是人類飲食硒攝入的主要來源，由于其消耗量高，從谷物及其產(chǎn)品中攝入的硒含量在中國硒攝入量中占比高達(dá)70%。谷子是我國的重要谷物類作物，而小米就是谷子脫殼后的產(chǎn)物[3]，是人們鐘愛的糧食作物之一，其消化吸收率高且含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)[4]。
但作為中國北方的主食，與蘑菇和大蒜等高硒作物相比，小米的硒含量普遍較低。有報(bào)道指出，葉面噴施硒肥可以起到增加作物的硒富集、產(chǎn)量及增進(jìn)作物品質(zhì)的效果[5]。因此，在作物中施用硒肥在改善谷物品質(zhì)和補(bǔ)硒方面顯示出巨大潛力。不同作物的硒吸收能力不同。目前，關(guān)于硒肥對(duì)作物的影響研究，主要集中在水稻、小麥、玉米、油菜、茶、馬鈴薯、芝麻[6]等作物上。近年來，盡管對(duì)谷子在富硒方面的研究逐漸增多，但主要集中在單一類型硒肥對(duì)谷子的生長狀態(tài)和品質(zhì)的影響等方面[7-10]。
綜合比較有機(jī)硒肥和無機(jī)硒肥對(duì)谷子品質(zhì)的影響，尚無系統(tǒng)報(bào)道。富硒谷子具有提升硒營養(yǎng)與改善飲食結(jié)構(gòu)的雙重作用，明確谷子的富硒特性、選擇合適的硒肥、并把握適當(dāng)?shù)臐舛葘?duì)最大化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利益具有現(xiàn)實(shí)意義�；诖�，本研究以谷子為研究對(duì)象，選擇有機(jī)硒肥和無機(jī)硒肥(亞硒酸鈉)，比較不同類型不同濃度硒肥對(duì)谷子及其籽粒生物富硒效果的影響，探討谷子籽粒的生物富硒機(jī)理，以期為富硒谷子的生產(chǎn)提供理論依據(jù)，同時(shí)也為指導(dǎo)我國食品硒資源的拓展開發(fā)提供有價(jià)值的參考。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
供試谷子品種為‘晉谷21號(hào)’，來自山西省汾陽市，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供。供試硒肥均來自商業(yè)化硒肥，其中有機(jī)硒肥是生物富硒增效劑，購自太原市致達(dá)順復(fù)合肥高科技有限公司;無機(jī)硒肥為亞硒酸鈉，為化學(xué)純，購自上海泰瑞公司。1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)間為2018年，試驗(yàn)地點(diǎn)為山西省太原市。選擇有機(jī)硒肥和無機(jī)硒肥2種硒肥，每種硒肥設(shè)計(jì)4個(gè)濃度處理，分別為0、15、30、60、120g·hm-2，每個(gè)處理3次重復(fù)，于灌漿期進(jìn)行葉面噴施。試驗(yàn)小區(qū)面積4m2，行距0.3m，株距0.06m，150000～180000株·hm-2。試驗(yàn)田四周設(shè)有保護(hù)行，采取裂區(qū)設(shè)計(jì)。
1.3測定指標(biāo)與方法
1.3.1穗部性狀測定收獲后，每個(gè)處理隨機(jī)選取3個(gè)1m2的樣地，記錄穗位高、穗粒重、千粒重。穗位高是果穗第一著生節(jié)至地面的距離，穗粒重為單個(gè)谷穗脫粒的重量，千粒重為1000個(gè)谷粒的重量。將谷子經(jīng)自然風(fēng)干、脫粒、脫殼得到小米樣品，使用非接觸式色差儀及光澤儀(X-RiteVS450col-orimeter，American)測定米色，將小米倒入色差儀黑色載樣盒中，輕輕按壓以減小籽粒間縫隙，將盛滿小米的載樣盒放入色差儀進(jìn)行測量。采用b*值作為反映小米色澤的指標(biāo)。
1.3.2硒含量測定參照《食品中硒的測定》[12]，應(yīng)用氫化物原子熒光法測定谷子的硒含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制:取1mL硒元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000μg·mL-1)，用5%的HCl配置1μg·mL-1中間液。
用1μg·mL-1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液，配置濃度分別為1、5、10、20、30μg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液。用AFS-933熒光分光光度計(jì)(北京吉天儀器有限公司)測量不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光值。以濃度C(μg·L-1)為橫坐標(biāo)、熒光值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
將經(jīng)自然風(fēng)干、脫粒、脫殼得到的谷子籽粒，用小型高速粉碎機(jī)粉碎成粉末狀，過100目篩，用AL204梅特勒-托利多天平稱取粉碎樣品0.5g，置于聚四氟乙烯消解管中，加10mL硝酸和2mL過氧化氫，振搖混合均勻，放置一夜進(jìn)行預(yù)消解，后于微波消解儀消化。消解結(jié)束待冷卻后，在通風(fēng)櫥中卸壓并將消化液轉(zhuǎn)入錐形燒瓶中，在電熱板上加熱趕酸至近干，至1～2mL，取下冷卻。繼續(xù)加入5mL6mol·L-1鹽酸溶液，并用150℃電熱板加熱至溶液變?yōu)榍辶翢o色，并出現(xiàn)白煙，且剩余1～2mL后停止加熱并冷卻。
最后用超純水定容到25mL容量瓶內(nèi)。同時(shí)設(shè)置試劑空白對(duì)照，僅添加10mL硝酸和2mL過氧化氫。用AFS-8220原子熒光儀(北京吉天儀器有限公司)檢測得到樣品的硒濃度。原子熒光儀的檢測參數(shù)為，負(fù)高壓:270V;燈電流:80mA;輔助陰極:40mA;爐高:8mm;載氣流速:300mL·min-1;屏蔽氣流速:800mL·min-1;測量方式:標(biāo)準(zhǔn)曲線法;進(jìn)樣體積:0.5mL;讀數(shù)方式:峰面積;延遲時(shí)間:1s;讀數(shù)時(shí)間:10s;加液時(shí)間:6s。
1.3.3硒形態(tài)測定
參照Mobtes-Bayon等[13]進(jìn)行硒形態(tài)(有機(jī)形態(tài):SeCys2、MeSeCys、SeMet;無機(jī)硒形態(tài):SeⅥ、SeⅣ)測定。稱取0.5g樣品，加入15mg酪氨酸蛋白酶XIV(酶活力≥3.5U·mg-1，pH=7.5)，加入10mLpH為7.5的5mmol·L-1檸檬酸溶液于微波消解管中，酶解48h。微波萃取程序:設(shè)置功率為150W，5min升溫到37℃，37℃萃取30min，降溫冷卻，轉(zhuǎn)移至離心管 中，10000r·min-1離心3min，過0.2μm水性濾膜，上高效液相色譜—電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(HPLC:SHIMADZULC-20AT;ICP-MS:ThermoFisherSeriesX2)進(jìn)行分析。流動(dòng)相:5mmol·L-1檸檬酸溶液(pH=5.0);流速:1.2mL·min-1;柱子:HamiltionPRP-X100陰離子分析柱。
1.3.4葉黃素含量測定
將谷子籽粒粉末過100目篩后，用天平稱取粉碎樣品0.5g，置于50mL聚丙烯離心管中。完全遮光并加入10mL丙酮溶液，混勻振蕩3min左右。5000r·min-1離心5min，小心移取上清液至一潔凈的15mL離心管中，在30℃條件下氮吹濃縮，用丙酮溶液定容至1mL，混勻振蕩，過0.2μm濾膜，用Agilent1200液相色譜儀(安捷倫)檢測。液相條件，AcclaimTMC30色譜柱:5μm，4.6mm×150mm;柱溫:30℃;流速:1mL·min-1;檢測波長:445nm;進(jìn)樣量:10μL;流動(dòng)相:甲醇與乙腈等體積混合液。
1.4數(shù)據(jù)處理
采用MicrosoftExcel2016和SPSS19.0軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。
2結(jié)果與分析
2.1不同硒肥對(duì)谷子穗部性狀的影響
谷子的穗位高、穗粒重及其籽粒的千粒重、米色和飽滿度受硒肥類型以及硒濃度的影響均不顯著，而谷子的出谷率隨著硒肥濃度的增加，整體呈先上升后下降的變化趨勢。30g·hm-2處理的出谷率最佳，為90.93%，顯著高于對(duì)照處理(P<0.05);60、120g·hm-2處理顯著高于對(duì)照處理(P<0.05)，其出谷率分別為92.80%和90.33%。有機(jī)硒肥處理的平均出谷率為83.87%～90.93%，僅有30g·hm-2處理顯著提高了谷子的出谷率;無機(jī)硒肥處理的平均出谷率為87.27%～92.80%，60和120g·hm-2處理顯著提高了谷子的出谷率。表明葉面噴施無機(jī)硒肥的增產(chǎn)效果優(yōu)于有機(jī)硒肥。
2.2不同硒肥對(duì)谷子籽粒硒含量的影響
不同處理的谷子籽粒硒含量結(jié)果顯示，當(dāng)噴施不同濃度有機(jī)硒肥時(shí)，谷子籽粒的硒含量與對(duì)照相比無顯著差異;無機(jī)硒肥濃度為30、60、120g·hm-2時(shí)，谷子籽粒的硒含量顯著高于相應(yīng)濃度的有機(jī)硒肥處理(P<0.05)，說明噴施無機(jī)硒肥谷子的硒富集能力較強(qiáng)。噴施60、120g·hm-2濃度無機(jī)硒肥的谷子籽粒硒含量均顯著高于對(duì)照(P<0.05)，其中以60g·hm-2無機(jī)硒肥處理的硒含量最高，但與120g·hm-2無機(jī)硒肥處理無顯著差異(P>0.05)。因此認(rèn)為，谷子以葉面噴施無機(jī)硒肥60g·hm-2時(shí)經(jīng)濟(jì)效益最佳，此時(shí)谷子的籽粒硒含量可達(dá)到1.09mg·kg-1。
3討論
本研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施硒肥可增加谷子的出谷率，30g·hm-2有機(jī)硒肥、60g·hm-2無機(jī)硒肥、120g·hm-2無機(jī)硒肥處理均顯著提高了谷子的出谷率。王淑君等[14]研究發(fā)現(xiàn)，出谷率與谷子產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，出谷率高的處理谷子產(chǎn)量也高。因此認(rèn)為，噴灑有機(jī)硒肥和無機(jī)硒肥均可增加谷子產(chǎn)量，這與在油菜[15]、水稻[16]、扁豆[17]、小麥[18]上的研究結(jié)果一致。硒肥增加作物產(chǎn)量的原因，可能是低濃度硒增強(qiáng)了植株的呼吸作用以及抗氧化活性[18-19]。然而，其機(jī)理需要進(jìn)一步研究。作為非必需營養(yǎng)元素，硒對(duì)植物生長具有雙重作用，即低濃度促進(jìn)，高濃度抑制[20]。
郭文慧等[21]研究發(fā)現(xiàn)，亞硒酸鈉作為硒源，且基施(土施)濃度不超過8mg·kg-1時(shí)，均可促進(jìn)紫甘薯各部位的生長，但其促進(jìn)作用隨著施硒量的增加而下降。低于5mg·kg-1的施硒量可以促進(jìn)小白菜等作物的生長[22]。Liu等[23]研究表明，當(dāng)對(duì)小麥?zhǔn)┯玫膩單猁}濃度為15mg·kg-1時(shí)，根芽部位的生長量均有所降低。付冬冬等[24]研究表明，外源硒對(duì)小麥產(chǎn)量的促進(jìn)作用呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，超過一定濃度對(duì)小麥產(chǎn)量有抑制作用。
本研究也發(fā)現(xiàn)，葉面噴施不同類型不同濃度硒肥，谷子的出谷率隨著硒肥濃度的增加整體呈先上升后下降趨勢。低濃度硒對(duì)植物表現(xiàn)出不同程度的促進(jìn)作用，主要是因?yàn)榈蜐舛任ㄟ^增強(qiáng)植物光合作用，促進(jìn)植物生長，而高濃度硒干擾了植物體內(nèi)硫的正常代謝，影響了蛋白質(zhì)、碳水化合物等生物大分子的合成，進(jìn)而對(duì)植株生長起到抑制作用[24]。從實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，谷子栽培過程中，以葉面噴施60g·hm-2的無機(jī)硒肥為宜。很多研究發(fā)現(xiàn)，噴施硒肥對(duì)小麥硒含量有顯著促進(jìn)作用[25-27]。
但本研究發(fā)現(xiàn)，噴施不同濃度有機(jī)硒肥對(duì)谷子籽粒的硒含量沒有顯著性影響，而噴施無機(jī)硒肥可以顯著提高谷子籽粒中的硒含量。這與其他使用亞硒酸鈉的富硒研究一致[28]，說明谷子對(duì)亞硒酸鈉反應(yīng)敏感。這可能是因?yàn)閬單猁}在植物體內(nèi)的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制相對(duì)獨(dú)立[29]，主要通過磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制進(jìn)行[30]，使其有更高的轉(zhuǎn)運(yùn)效率。因此，葉面噴施無機(jī)硒肥可以作為谷子富硒生產(chǎn)的措施。葉面噴施60g·hm-2無機(jī)硒肥時(shí)，谷子的硒含量可以達(dá)到1.09mg·kg-1。
從人類營養(yǎng)角度來看，植物可食用部位的硒形態(tài)是非常關(guān)鍵的，多種動(dòng)物模型試驗(yàn)結(jié)果均表明，在生物利用率方面，有機(jī)硒高于無機(jī)硒。因?yàn)槲c硫?yàn)橥恢髯逶厍倚再|(zhì)相近，硒被植物吸收之后，不但會(huì)隨硫轉(zhuǎn)運(yùn)家族一同被運(yùn)輸，而且能夠參與硫的代謝和同化作用，代替蛋白質(zhì)中甲硫氨酸和半胱氨酸中的硫，形成硒代氨基酸[31]。
本研究發(fā)現(xiàn)，谷子籽粒中的硒形態(tài)主要為有機(jī)硒，這與Carey等[32]研究的水稻籽粒的結(jié)果一致�？梢�，富硒谷子是補(bǔ)硒產(chǎn)品的一種良好選擇。谷子中的有機(jī)硒為硒代胱氨酸和硒代蛋氨酸，無機(jī)硒肥處理的硒代胱氨酸和硒代蛋氨酸含量均顯著高于有機(jī)硒肥處理，說明添加無機(jī)硒肥較添加有機(jī)硒肥對(duì)谷子籽粒的硒有機(jī)化效果更好。對(duì)于谷子籽粒的外觀品質(zhì)來說，米色同樣是一種參考指標(biāo)。有研究發(fā)現(xiàn)，籽粒中的葉黃素含量對(duì)其米色等外觀品質(zhì)有很大影響[33]。
本研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施不同濃度有機(jī)硒肥和無機(jī)硒肥對(duì)谷子籽粒葉黃素含量和米色均無顯著性影響，表明外源添加硒對(duì)籽粒的葉黃素含量影響不大。可見，外源添加有機(jī)硒肥能有效提高谷子的出谷率和硒含量，且不會(huì)影響小米的米色，這對(duì)生產(chǎn)富硒谷子及有效提升居民飲食中的硒水平具有一定的借鑒意義。
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作者：李冉1，劉宇航1，梁杉1，2，張敏1，2*
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