喷施不同浓度亚硒酸钠对葡萄生理特性和品质的影响

豆 鑫，张 坤，张锦强，杨江山*

（1.甘肃农业大学，甘肃 兰州 730070 ；2.甘肃省农业科学研究院，甘肃 兰州 730070）

硒是人和动物完成正常生命活动所必不可少的元素，在延缓细胞衰老、增强机体免疫力、预防癌症等方面有重要作用，人体缺硒会导致克山病、大骨节病、糖尿病、癌症、眼病等多种疾病［1-3］。中国近72%的国土面积属于缺硒地区［4］，中国营养学会调查报告显示我国成人日均摄入硒仅为26.63µg，未达到国际硒学会和中国营养学会推荐日均摄入量50～250 µg［5］，因此，通过利用硒强化剂开发生产硒强化食品具有重要意义，这也成为目前国内外富硒保健食品开发的重要内容之一［6-7］。植物是硒生态循环过程中的中间环节，也是人和动物摄入硒的唯一直接来源［8］，对植物外源施硒是一种高效且安全的食物富硒方式，可以有效提高可食部位硒含量，同时，硒对植物生长发育和品质均具有一定影响。因此，通过外源施硒研究硒对植物生理生化作用、产量、品质以及硒含量的影响具有重要意义。

硒对植物生长发育和果实品质有重要调节作用。大量研究表明，在一定浓度范围内，施硒可以促进谷子［9］、小麦［10］、厚皮甜瓜［11］、茄子［12］等植物体内渗透调节物质积累，提高保护酶活性，抑制植物体内丙二醛（MDA）合成，而当硒浓度过高时，硒就成了一种胁迫因子，抑制作物生长，甚至引发植物硒中毒。前人研究发现，适量施硒可以提高沾化冬枣［13］、甜樱桃［14］、葡萄［15］果实产量、可溶性固形物、可溶性糖、Vc以及总黄酮含量，薛竟一等［15］研究发现，户太八号葡萄在亚硒酸钠浓度为50 mg·L-1处理后的果实品质最好，不同时期处理下以始着色期处理后的果实品质最好；同时也有研究表明硒浓度过高时会降低小麦［10］、冬枣［13］、马铃薯［16］的产量和品质。施硒能够显著提高大豆、小麦、玉米籽粒硒含量［17-19］以及桃、枣、草莓、梨等果实的硒含量［20-21］，而关于外源硒对‘夏黑’葡萄生理生化特性调控与果实品质形成规律相关关系的研究鲜有报道。本试验通过对3年生‘夏黑’葡萄在不同时期喷施不同浓度亚硒酸钠，探究亚硒酸钠对葡萄生理生化特性及果实品质的影响，研究适宜葡萄生长的施硒浓度，为富硒葡萄优质高效生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于甘肃省兰州市园艺场葡萄综合试验站内，N 36 °09′58.02″，E 103°16′39.17″，平均海拔1700 m，全年日照数2608 h，平均气温9.10 ℃，年平均降水量353.9 mm，无霜期为160～180 d，≥10 ℃有效积温为3315℃。土壤全硒含量为0.167 µg·g-1，其他土壤基本性质如表1所示。

表1 试验站土壤养分基本情况

1.2 试验材料

供试作物为3年生盛果期‘夏黑’葡萄。供试药品为分析纯亚硒酸钠（Na2SeO3）。

1.3 试验处理

选取长势一致，无病虫害的葡萄植株，用0 mg·L-1（CK）、20 mg·L-1（T1）、40 mg·L-1（T2）、60 mg·L-1（T3）、80 mg·L-1（T4）的 亚硒酸钠溶液全树喷施；分别于开花期、坐果期、果实膨大期、果实转色期各喷施一次，每处理每次喷施体积为5 L，每处理5株，3次重复。

于果实成熟期采集新梢中部功能叶片及果实。叶片用锡箔纸包好，液氮速冻后带回实验室，放入-80℃冰箱内保存，供生理指标的测定；每株随机采3穗果实，测定果实品质指标。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 生理指标

脯氨酸含量用茚三酮比色法［22］，细胞膜透性用电导仪法［22］，可溶性蛋白含量用考马斯亮蓝法［22］，丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸法［22］，超氧化物歧化酶（SOD）活性用愈创木酚显色法［22］，过氧化物酶（POD）活性用氮蓝四唑光化还原法［22］，过氧化氢酶（CAT）活性用紫外分光光度法测定［23］。

1.4.2 品质指标

果实单粒重、单穗重用电子天平测量，纵横径用电子游标卡尺测量，果实硬度用GY-4数显水果硬度计测定，可溶性固形物含量和有机酸含量用手持式糖酸一体机测定［23］，Vc含量用2，6-二氯靛酚钠法测定［22］，总酚、类黄酮、花青素含量用紫外比色法测定［23］，硒含量测定采用荧光分光光度法［24］。

1.5 数据分析

用Excel 2010及Origin 2017进行数据处理及作图，并用SPSS 22.0进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 亚硒酸钠对葡萄生理特性的影响

由图1可知，随亚硒酸钠浓度升高，可溶性蛋白和游离脯氨酸含量呈先升高后降低的趋势，可溶性蛋白含量以T2处理含量最大，为21.83 mg·g-1，较对照显著提高了11.27%（P＜0.05），游离脯氨酸含量以T2、T3较对照有显著差异，分 别 提高了11.89%、11.30%（P＜0.05）；MDA含量、相对电导率随亚硒酸钠浓度升高呈先降低后升高的趋势，MDA含量T2处理为最低值，为0.02 µmol·g-1，较CK处理显著降低了14.93%（P＜0.05），相对电导率T2处理为最低值，较CK显著降低了7.73%，T1次之，较CK显著降低了7.01%（P＜0.05）。

2.2 亚硒酸钠处理对葡萄保护酶活性的影响

由表2可知，亚硒酸钠处理后，葡萄SOD活性除T1处理外，其他处理均高于CK，其中T2、T3处理分别较CK显著提高了10.67%、8.31%（P＜0.05）；POD活性随亚硒酸钠浓度升高呈先增大后减小的趋势，且T2处理后POD活性较CK显著提高了8.33%（P＜0.05）；不同浓度亚硒酸钠处理后，CAT活性均高于CK，以T2处理CAT活性最显著，较CK提高了15.60%（P＜0.05）。

2.3 亚硒酸钠处理对葡萄果实外观品质的影响

表2 亚硒酸钠处理对葡萄POD、SOD、CAT活性的影响 （U·g-1·min-1 FW）

表3 亚硒酸钠处理对葡萄外观品质的影响

随着亚硒酸钠浓度的增大，果实单粒重、纵横径及果形指数呈先升高后降低的趋势（表3）。单粒重在不同浓度亚硒酸钠处理下大小次序表现为T2＞T3＞T4＞T1＞CK，其中T2处理较CK显著提高了8.81%（P＜0.05），从单穗重来看，以T2处理增幅最大；T2处理果实纵径较CK显著增大了14.23%（P＜0.05），横径较CK显著增大了6.77%（P＜0.05）；果形指数在亚硒酸钠处理下大小次序表现为T2＞T1＞T3＞T4＞CK，在T2达到最高值，为1.101，相比CK显著增加了7.06%（P＜0.05）。T1、T3处理果实硬度分别较CK降低了2.07%、2.57%，T2、T4处理与CK差异不显著。

2.4 亚硒酸钠处理对葡萄果实内在品质的影响

随亚硒酸钠浓度升高可溶性固形物含量呈先升高后下降的趋势（表4），且T1处理达到最大值，为19.17%，较CK显著提高了8.63%（P＜0.05），T4处理果实酸含量较CK降低了3.48%；固酸比随亚硒酸钠浓度升高先增大后减小，除T4外各处理固酸比分别较CK显著提高了8.05%、6.14%、7.95%（P＜0.05）；可溶性蛋白含量在T2处理达到最大值，为8.06 mg·g-1，较CK提高了6.93%（P＜0.05）；Vc含量T2、T3处理较CK分别显著提高了7.52%、7.60%（P＜0.05）；果实总酚含量随亚硒酸钠浓度升高呈先升高后降低的趋势，在T2时达到最大值，较CK显著提高了24.43%（P＜0.05）；类黄酮含量在T3处理达到最大值，较CK显著提高了20.00%（P＜0.05）；花青素含量随亚硒酸钠浓度升高呈先降后升的趋势，T1、T2处理较CK显著降低了10.21%、6.40%（P＜0.05），T3、T4处理较CK显著提高了18.80%、14.01%（P＜0.05）；果实中硒含量随亚硒酸钠浓度增加而增加，各处理果实总硒含量分别是CK的1.75、3.64、6.69、8.92倍（P＜0.05）。

表4 亚硒酸钠处理对葡萄内在品质的影响

2.5 亚硒酸钠处理下葡萄叶片及果实的主成分分析

采用主成分分析法对葡萄在不同浓度亚硒酸钠处理下叶片可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、MDA含量、相对电导率、SOD活性、POD活性、CAT活性和果实单粒重、单穗重、纵横径、果形指数、硬度、可溶性固形物、酸含量、固酸比、可溶性蛋白含量、Vc含量、总酚、类黄酮、花青素含量、硒含量22个指标进行综合分析，提取特征值大于1的4个主成分，特征值分别为7.09、6.78、5.05、3.08，方差贡献率分别为32.21%、30.82%、22.97%、14.00%，累计方差贡献率为100%，即4个主成分包含总体信息，符合分析要求。综合得分（F）是每个主成分得分与对应贡献率乘积之和，即叶片和果实F=F1×32.21%+F2×30.82%+F3×22.97%+F4×14.00%。由表5可知，不同浓度亚硒酸钠处理后综合得分排名为T2＞T3＞T1＞T4＞CK。

表5 亚硒酸钠处理对葡萄叶片和果实的综合得分及其排名

3 讨论

有研究发现，在花期和幼果期叶面施硒后叶片和果实中有机硒含量较髙，而在果实着色期或釆收期叶面施硒，虽然果实中总硒量较髙，但有机硒含量较低［25］。本试验通过对‘夏黑’葡萄在4个时期喷施不同浓度的亚硒酸钠发现，采用低浓度多次喷施的方法更有利于果树对硒元素的利用，尤其是果实中硒的积累，同时也有利于提高植株生理品质特性，这与宁婵娟等［25］、张玲玲等［26］对苹果和蜜桔的研究结果相符，但关于硒在葡萄中有机化程度需进一步研究。因此，在实际生产中应考虑硒肥分次施肥的方法。

3.1 亚硒酸钠处理对葡萄生理特性的影响

适量施硒能够促进植株生长，提高植株保护酶活性，降低活性氧含量和质膜透性，从而增强植株生理活性、延缓叶片衰老［27-28］。可溶性蛋白、脯氨酸作为植物体细胞内的重要渗透调节物质，其含量的积累可以降低植物叶片细胞水势，促进细胞恢复吸水，减轻环境对植物的胁迫损伤［29］。本试验中亚硒酸钠处理提高了葡萄叶片可溶性蛋白、脯氨酸含量，与赵薇等［30］在‘赤霞珠’葡萄上的研究结果一致，这可能与硒影响植物体内碳水化合物代谢和蛋白质代谢有关［31］。细胞膜是维持植物内部环境相对稳定的重要屏障，膜透性的大小可以反映细胞膜的稳定性和受伤害程度，相对电导率是衡量膜透性的重要指标，MDA是膜脂过氧化反应的指示物［32］。本试验中，亚硒酸钠处理降低了叶片相对电导率和MDA含量，这与陈彪等［33］的研究结果一致，说明适宜浓度的外源硒处理能够降低膜脂过氧化程度，维持细胞膜稳定性，原因可能是硒参与植物抗氧化调节过程，对环境变化产生的细胞膜结构损伤有一定修复功能［34］。SOD、POD和CAT是植物体内活性氧自由基（ROS）清除系统的保护酶，它们协同作用可以防御活性氧自由基对细胞膜的伤害，抑制膜脂过氧化，维持亚细胞结构的稳定性，提高植物细胞对环境变化的适应性［35］。本试验中亚硒酸钠处理提高了保护酶活性，这与刘晓娟等［36］的研究结果一致，说明适宜浓度的硒可以提高保护酶活性，提高植物细胞对环境因子的适应性，原因可能是硒能够调节谷胱甘肽过氧化物酶活性变化，进而影响整个保护酶系统［37］。

3.2 亚硒酸钠处理对葡萄果实品质的影响

葡萄果实的品质是决定其商品价值高低的关键因素，包括外观品质和内在品质，其中外观品质主要包括果穗大小及形状、果粒大小、果形、质地及色泽等，内在品质主要有糖、酸、Vc、酚类化合物等［38］。本试验中，亚硒酸钠可有效提高‘夏黑’葡萄产量、果实纵横径、果形指数、果实可溶性固形物含量、固酸比、可溶性蛋白、Vc含量、总酚含量和类黄酮含量，这与前人的研究结果一致［39-41］，说明适宜浓度硒处理能够提高果实产量，改善果实外观品质，有利于果实碳水化合物的积累，促进果实风味和营养品质的改善，硒可能通过促进叶片对叶绿素合成相关矿质元素的吸收来提高叶绿素的合成水平［42］，从而促进光合作用及光合产物的积累，最终提高果实品质。

3.3 亚硒酸钠处理对葡萄果实硒含量的影响

未施用外源硒或土施硒肥时，植物主要是通过根系来吸收土壤中的硒酸盐（SeO42-）和亚硒酸盐（SeO32-）。根系吸收运转Se4+为被动吸收，Se4+先转化为Se6+及有机硒化合物，小部分运转到地上部枝叶中，大部分运转到根部。Se6+为主动运输，依靠细胞膜上的硫转运体进入植物体内［43］。王海波等［44］研究发现，对设施栽培葡萄叶面喷施亚硒酸钠处理（0.01%）时果皮、果肉和种子中的硒含量分别是土施亚硒酸钠处理（0.10 g·株-1）的15.25、9.27、4.85倍，这说明叶面喷施硒肥的效果显著优于土壤施用的效果。本试验中，喷施亚硒酸钠浓度为0 mg·L-1时，果实硒含量仅为0.04 µg·g-1，说明葡萄从土壤中吸收的硒含量较低，而喷施亚硒酸钠处理的果实总硒含量分别是CK的1.75、3.64、6.69、8.92倍，这与王海波等［44］、王斐等［45］对设施葡萄、华酥梨施硒后的研究结果一致；同时，郑晓翠等［46］对巨峰葡萄研究发现，叶面喷施外源硒较土壤施硒提升植株生理品质指标效果更显著。本试验中，喷施亚硒酸钠各处理生理特性及果实品质均优于CK，与郑晓翠等［46］研究结果一致，可能原因是植株通过叶片吸收利用硒肥的效果优于根系。

3.4 亚硒酸钠处理下葡萄叶片及果实的主成分分析

葡萄叶片生理特性和果实品质的形成与多个因素相关，单一指标很难真实准确反映亚硒酸钠对叶片生理特性和果实品质的影响实质，采用多个指标对叶片生理特性和果实品质进行综合评价十分必要。由主成分分析综合评价可知，不同浓度亚硒酸钠处理对葡萄叶片生理生化特性和果实品质形成顺序依次为T2＞T3＞T1＞T4＞CK，据此，可以认为亚硒酸钠浓度为40 mg·L-1时，对促进植株生长发育及改善果实品质效果最显著，且优于其他处理。

4 结论

喷施亚硒酸钠可以促进葡萄渗透调节物质积累，提高抗氧化酶活性，提高果实产量，改善果实品质，提高果实硒含量，且亚硒酸钠浓度为40 mg·L-1时效果最佳，这为富硒葡萄优质高效生产提供了理论指导。