亚硒酸钠胁迫对小麦种子萌发和硒富集性能的影响

李秀启　尹国红　贾宝华　郝浩浩

摘要 [目的]探讨小麦富硒性能和萌发特性。[方法]研究不同亚硒酸钠浓度对小麦种子萌发特性及硒富集量的影响，分析不同小麦品种的硒富集能力差异。[结果]高浓度亚硒酸钠胁迫小麦种子的萌发，降低种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数;随着Na2SeO3浓度的升高，小麦的含硒量升高。综合考虑发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数及有机硒的转化比率等指标，以Na2SeO3浓度200 mg/L處理比较适合富硒麦芽的生产;不同品种小麦对硒的富集转化差异达极显著水平，以蛋白质含量高的品种更有利于硒的吸收和转化。[结论]该研究为硒营养强化小麦芽的应用和生产提供参考。

关键词 亚硒酸钠;小麦;萌发;硒富集

中图分类号 S512.1文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）11-0161-03

Abstract [ Objective]To explore the Se enrichment and germination characteristics of wheat. [Method]Effect of sodium selenite stress on germination characteristics and Se enrichment of wheat seeds were studied，and the difference of Se enrichment ability of different wheat varieties was analyzed.[Result]High concentration of sodium selenite stressed germination of wheat seed，reduced the germination rate， germination potential， germination index and vigor index of seeds;with the increase of sodium selenite concentration， the selenium content of wheat increased;considering the indexes of germination rate， germination potential， germination index， vigor index and organic selenium conversion rate， the results showed that the treatment of sodium selenite concentration 200 mg/L was more suitable for the production of selenium rich malt;different varieties of wheat had a significant effect on the enrichment and transformation ability of selenium. The varieties with high protein content were more conducive to the absorption and transformation of selenium.[Conclusion]This research can provide reference for the application and production of selenium fortified malt.

Key words Sodium Selenite;Wheat;Germination;Se enrichment

硒是一种稀有分散性元素，1817年发现迄今已有200多年的历史。1957年，我国科学家首先提出克山病与硒缺乏有关，现已证实，硒是生物体多种酶和蛋白质的重要组成成分，肯定了硒是人体必需的微量元素之一[1-2]。研究表明，硒与人体健康关系密切，在人体内发挥着抗氧化、增强免疫力等功能[3]。土壤硒缺乏在世界范围内都很普遍，我国约72%的地区处于严重缺硒或低硒状态，这严重影响人类通过食物链摄入硒的量[4-5]。通过人工的方法将无机硒转化为有机硒生产富硒食品是补硒的有效手段之一。植物种子发芽转化法是通过植物种子的发芽将无机硒转化为有机硒，具有操作简单、成本低廉、对环境无污染等优点。笔者以普通小麦为对象，探讨了亚硒酸钠胁迫小麦种子萌发特性及硒富集效果，旨在为富硒麦芽粉的生产应用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试小麦品种为郑麦366和郑麦004，均为济源市农业科学院试验地繁育材料，Na2SeO3购自济源市宏月物质有限责任公司，智能人工气候箱（常州仪器有限公司），CANVLION/灿狮牌芽苗盘（长宽高34.0 cm×25.0 cm×4.5 cm）。

1.2 试验方法

1.2.1 不同硒浓度对小麦种子萌芽特性的影响。

采用单因素完全随机设计，小麦品种为郑麦366，设置6个Na2SeO3浓度水平，分别为0（CK）、100、200、300、400、500 mg/L，3次重复，挑选大小均匀一致、籽粒饱满、无霉变、无病虫害种子，用 2.0%的次氯酸钠消毒15 min后用蒸馏水反复冲洗干净。随后将100粒种子放置于垫有2层滤纸的培养皿中，保持种子间距基本一样，避免堆叠，摆放完成后，将培养皿置于智能人工气候箱，每天用不同浓度硒溶液喷洒3次，湿度保持70%，温度25 ℃光照培养，每天观察种子萌发情况并记录发芽情况。

1.2.2 不同硒浓度对小麦麦芽硒富集能力的影响。

小麦品种为郑麦366，设置5个Na2SeO3浓度水平，分别为0（CK）、100、200、300、400 mg/L，单因素完全随机设计，3次重复，挑选大小均匀一致、籽粒饱满、无霉变、无病虫害种子，用 2.0%的次氯酸钠消毒15 min后用蒸馏水反复冲洗干净。随后将100 g种子放置在芽苗盘中，将芽苗盘置于智能人工气候箱，每天用不同浓度硒溶液喷洒3次，湿度保持70%，温度25 ℃光照培养7 d，最后1 d用蒸馏水喷洒，麦芽培养结束用蒸馏水淘洗干净，麦芽置于70 ℃烘箱中烘干，粉碎。

1.2.3 不同小麦品种对硒富集能力的影響。

小麦品种选择郑麦004和郑麦366，设置Na2SeO3浓度水平为200 mg/L，单因素完全随机设计，3次重复，挑选大小均匀一致、籽粒饱满、无霉变、无病虫害种子，用 2.0%的次氯酸钠消毒15 min后用蒸馏水反复冲洗干净。随后将100 g种子放置芽苗盘中，将芽苗盘置于智能人工气候箱，每天喷洒硒溶液3次，湿度保持70%，温度25 ℃，光照培养7 d，最后1 d用蒸馏水喷洒，麦芽培养结束用蒸馏水淘洗干净，麦芽置于70 ℃烘箱中烘干，粉碎。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 种子发芽指标。

以种子露白作为发芽标志，每天定时观察、记录种子萌发数量，测量根生长长度，根长单位为mm。根据每天种子发芽数量计算发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数。

发芽率（GP）=（第7天发芽种子数/测试种子总数）×100%

发芽势（GE）=（第4天发芽种子数/测试种子总数）×100%

发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt）

式中，Dt是指相应发芽天（Dt）数，Gt是指在不同发芽天（t天）的发芽种子数。

活力指数（VI）=GI×根长[6]

1.3.2 小麦及麦芽指标检测。

小麦蛋白质含量采用凯氏定氮法检测（GB 5009.5—2016）;麦芽总硒检测采用电感耦合等离子体质谱法（GB 5009.93—2017）;有机硒含量采用差减法，即总硒含量减去无机硒含量等于有机硒含量（DBS 42/002—2014）。

1.4 数据分析

试验数据利用IBM SPSS Statistics 20及Microsoft Excel 2003进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同硒浓度对小麦种子萌芽特性的影响

适量的硒促进植物生长，过量的硒抑制或毒害植物生长，表现为植物正常生长发育受到抑制[7]。由表1可知，不同硒浓度处理小麦种子发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数与对照差异达极显著水平，说明Na2SeO3浓度大于100 mg/L对小麦种子的萌发产生胁迫作用，特别是Na2SeO3浓度大于300 mg/L时胁迫作用更为明显。Na2SeO3浓度100 mg/L处理与200 mg/L处理小麦种子4项萌芽指标差异达显著水平，未达极显著水平，Na2SeO3浓度200 mg/L时小麦种子发芽率大于80%，种子萌发虽然受到胁迫，但整体发芽率未明显下降，与Na2SeO3浓度300 mg/L相比小麦种子活力指数下降了45%，表明Na2SeO3浓度大于200 mg/L对麦芽生长的抑制作用更大。

2.2 不同硒浓度对小麦麦芽硒富集能力的影响

由图1可知，随着Na2SeO3浓度的升高，小麦麦芽中总硒含量、有机硒含量呈相同的变化规律。低于300 mg/L时，随着Na2SeO3浓度的升高，小麦麦芽中的含硒量直线升高;高于300 mg/L时，小麦的含硒量升高不明显;小麦发芽时总硒含量和有机硒含量基本相当，说明小麦在发芽过程中利用无机硒转化有机硒效率高，是转化有机硒的一条有效途径。

2.3 不同小麦品种对硒富集能力的影响

郑麦004为弱筋品种，经检测蛋白质含量为119 g/kg，郑麦366为强筋小麦，经检测蛋白质含量为137 g/kg。由表2可知，不同小麦品种硒富集能力差别较大，郑麦366较郑麦004总硒和有机硒提高54.88%和54.84%，经t检验分析，郑麦366和郑麦004总硒含量和有机硒含量差异均达极显著水平（P<0.01）。

3 结论与讨论

植物芽生长代谢旺盛，利用其生理代谢将吸收的无机硒转化为有机硒的方法具有营养转化快、转化率高的特点，且该种方法产生的有机硒含量占总硒量的比例高，补硒效果好。因此，国内有不少关于富硒麦芽的研究[8-10]。种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数是评价种子发芽常用的指标，反映了种子发芽速度、发芽整齐度和幼苗健壮的潜势[11]。该试验结果表明，不同硒浓度处理小麦种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数与对照相比差异都达极显著水平，高浓度的Na2SeO3对小麦种子的萌发产生胁迫作用，特别是Na2SeO3浓度大于300 mg/L时胁迫作用更明显。不同硒浓度处理麦芽试验中，低于300 mg/L时，随着Na2SeO3浓度的升高，小麦的含硒量直线升高;高于300 mg/L时，小麦的含硒量升高不明显。综合考虑发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数及有机硒的转化比率等指标，以Na2SeO3浓度200 mg/L处理比较适合富硒麦芽的生产。硒处理后小麦籽粒中的硒主要以有机态形式存在，其中硒代蛋氨酸所占总硒含量的比例最高，其次为甲基硒半胱氨酸和硒代半胱氨酸[12]。不同品种小麦对硒的富集转化能力影响极为显著，以蛋白质含量高的品种更为有利于硒的吸收和转化。

总之，通过种子萌发过程进行硒营养强化，可以满足人们对富硒产品的需求，最终有助于人体健康和功能农业的发展。如何通过种子发芽萌发工艺开发更多硒营养强化小麦制品等有待更为深入的研究。

参考文献

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