外源硒处理条件下红甜菜苗期矿物质积累特性分析

王佳琦，张子萱，刘乃新

（黑龙江大学现代农业与生态环境学院，哈尔滨 150080）

0 引言

红甜菜(Beta vulgarisL)，属苋科甜菜属二年生作物，具有很高的营养价值和药用价值。有研究表明，红甜菜中含有丰富的Mg、铁、钴、碘等矿物质元素。可以预防血管紧张度、预防血栓[1]，预防贫血，促进血红素的合成，治疗甲状腺肿和动脉粥样硬化等疾病[2]。除此之外，红甜菜还含有如萜类、皂苷、生物碱、多酚等生物活性成分，具有较强的抗氧化性[2]及抗癌抗肿瘤的作用[3-4]，因此进一步增强和丰富红甜菜的营养成分，对丰富人们的餐桌具有一定的社会价值。

硒是一种非金属元素，化学符号为Se，是人体中的硒蛋白和谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成部分[5]，也是人体不可缺少的元素[6]。缺乏Se元素会造成大骨节病和克山病[7]。在农作物生长过程中加入含有微量Se元素的肥料，以此来增加农作物的Se含量，可以改善人体的免疫力[8]。食用富Se食品，可以提高身体素质[9]。通过食用富含Se元素的农作物也可以起到对自身补充Se元素的效果[10]。近年来，越来越多的发达国家在Se元素与人体健康的领域开展了大量研究。于荣[11]在2015年黄土高原典型缺Se区不同价态Se和施Se方式对小麦产量和Se含量的影响的研究中发现：施用Se肥对小麦产量和生物量均无显著影响，但显著提高籽粒、茎叶、颖壳中的Se含量。元素Se可以让人们体内原有的免疫功能刺激体内蛋白和对应的抗体产生，加强人体免疫力，预防生理疾病的发生[12]。不仅如此，Se元素被医学界普遍公认能够预防癌症[13]。因此，研究纳米Se对甜菜矿质元素积累的影响尤为重要，可以被植物吸收和利用的Se元素主要含有Na2SeO4与Na2SeO3[14]。外源Se处理能降低重金属对作物的胁迫[15-16]，不仅如此，外源Se的添加还可以提高农作物的产量和质量[17-18]。研究表明，适量Se可有效促进白术的生长，过量Se则会抑制其生长甚至产生毒害作用[19]。亚硒酸钠溶液由低到高浓度(0、1.0、2.5、5.0、10.0 mg/L)处理甜瓜后，发芽率、出苗率及幼苗株高、茎粗、根长、鲜重、干重、抗氧化酶活性基本都呈先升后降的趋势[20]，外源Se处理对水稻抗氧化酶活性也表现出了相同的趋势[21]。因此，本研究对红甜菜进行外源Se处理，探究外源Se对红甜菜矿物质积累特性的规律。通过红甜菜苗期Se处理后对各种矿物质吸收情况的分析，了解在红甜菜中Se和各种矿物质之间的促进和抑制吸收的关系。以期为未来有目的性的创建新功能型食用甜菜提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本研究以荷兰红甜菜品种‘必久’为研究材料。试验用主要仪器包括：电子天平（AB265-S，瑞士，感量范围：0.01 mg/0.1 mg）；赛默飞(thermo fisher)X2 ICPMS电感耦合等离子体质谱；微波消解仪（MARS5，美国，控温范围：50～200℃）等

1.2 试验方法

本研究分别用不同浓度的亚硒酸钠(Na2SeO3)、硒酸钠(Na2SeO4)对荷兰红甜菜品种‘必久’进行处理，在30℃恒温培养箱中催芽萌发，以不施Se为对照(CK)对种子进行处理。处理3天后培养至第4片真叶展开后用超纯水洗净幼苗，烘干，待测定。

1.3 参数测定方法

参照GB 5009.268—2016《食品安全国家标准食品中多元素测定》测定矿质元素的含量。ICP-MS设定参数见表1，甜菜试样微波消解参考条件见表2。

表1 ICP-MS工作参数

表2 甜菜试样微波消解参考条件

1.4 数据统计方法

采用Microsoft Excel 2007进行数据统计计算、绘图及相关分析。

2 结果分析

2.1 外源Se对红甜菜幼苗吸收Na元素的影响

由图1可知，经过Na2SeO4和Na2SeO3处理的红甜菜幼苗，对钠元素的吸收有相同的趋势。在0.5 mol/L外源Se处理情况下，与对照相比没有明显差异，当外源Se浓度达到5 mol/L时，红甜菜幼苗对Na的吸收明显增加，且Na2SeO4处理条件下，红甜菜对Na的吸收略高于Na2SeO3处理下红甜菜对Na的吸收效果。当外源Se浓度达到10 mol/L时，红甜菜幼苗对Na的吸收量降低。

图1 不同浓度外源Se对红甜菜吸收Na元素的影响

2.2 外源Se对红甜菜幼苗吸收Mg元素的影响

由图2可知，研究测定结果表明：经过Na2SeO4和Na2SeO3处理的红甜菜幼苗，对Mg元素的吸收有相同的趋势。在0.5 mol/L外源Se处理情况下，与对照相比没有明显差异，当外源Se浓度达到5 mol/L时，红甜菜幼苗对Mg的吸收略有增加，且Na2SeO4处理条件下，红甜菜对Mg的吸收略低于Na2SeO3处理下红甜菜对Mg的吸收效果。当外源Se浓度达到10 mol/L时，红甜菜幼苗对Mg的吸收量降低。说明高浓度的Se酸盐抑制红甜菜对Mg的吸收。

图2 不同浓度外源Se对Mg吸收的影响

2.3 外源Se对红甜菜幼苗吸收Ca元素的影响

由图3可知，经过Na2SeO4和Na2SeO3处理的红甜菜幼苗，对Ca元素的吸收有相同的趋势。在0.5 mol/L外源Se处理情况下，与对照相比没有明显差异，当外源Se浓度达到5 mol/L时，红甜菜幼苗对Ca的吸收明显增加，且Na2SeO4处理条件下，红甜菜对Ca的吸收略高于Na2SeO3处理下红甜菜对Ca的吸收效果。当外源Se浓度达到10 mol/L时，红甜菜幼苗对Ca的吸收量降低。

图3 不同浓度外源Se对Ca吸收的影响

根据样品测定结果表明：被Na2SeO3处理过的试验材料在Na2SeO3浓度为0.5 mol/L时其Ca元素含量呈微微上升趋势，当Na2SeO3浓度为5 mol/L时Ca元素含量大量上升，相对于对照对Ca的吸收量提高19.89%，而当Na2SeO3浓度过高达到10 mol/L时，红甜菜吸收Ca能力减弱。

当Na2SeO4浓度为0.5 mol/L时其Ca元素吸收略有提高。但和对照比较差异不显著。在Na2SeO4浓度5 mol/L时Ca元素含量大量上升，相对于对照对Ca的吸收量提高24.42%。当Na2SeO4浓度达到10 mol/L时Ca元素含量呈下降状态。但整体Ca元素含量较对照组均是上升状态。

对比Na2SeO3处理和Na2SeO4处理条件下的Ca元素含量，经过Na2SeO4处理后，红甜菜吸收Ca的量高于Na2SeO3处理之后红甜菜吸收的Ca含量。

2.4 外源Se对红甜菜幼苗吸收Mn元素的影响

由图4可知，经过Na2SeO4和Na2SeO3处理的红甜菜幼苗，对Mn元素的吸收有相同的趋势。在0.5 mol/L外源Se处理情况下，与对照相比没有明显差异，当外源Se浓度达到5 mol/L时，红甜菜幼苗对Mn的吸收明显增加，且Na2SeO4处理条件下，红甜菜对Mn的吸收略高于Na2SeO3处理下红甜菜对Mn的吸收效果。当外源Se浓度达到10 mol/L时，红甜菜幼苗对Mn的吸收量降低。Na2SeO3在10 mol/L抑制红甜菜对Mn的吸收，而10 mol/L Na2SeO4对红甜菜吸收Mn的影响不大。

图4 不同浓度外源Se对Mn吸收的影响

2.5 外源Se对红甜菜幼苗吸收Fe元素的影响

由图5可知，根据样品测定结果表明：Na2SeO3处理过的红甜菜在Na2SeO3浓度为0.5 mol/L时其Fe元素吸收量呈上升趋势，但相对对照差异不显著。当Na2SeO3浓度为5 mol/L时，相对对照提高18.61%，而当Na2SeO3浓度达到10 mol/L时，Fe元素吸收量下降，但仍然高于对照组及0.5 mol/L处理，说明10 mol/L Na2SeO3处理同样可以促进红甜菜对Fe的吸收。

图5 不同浓度外源Se对Fe吸收的影响

被Na2SeO4处理过的红甜菜在Se酸钠浓度为0.5 mol/L时，其Fe元素含量呈上升趋势，且上升趋势较其他元素高。在Na2SeO4浓度5 mol/L时，红甜菜吸收Fe元素量较对照17.49%，当Na2SeO4浓度达到10 mol/L时Fe元素含量呈下降状态。但仍高于对照，说明10 mol/LSe酸盐处理红甜菜还没有对红甜菜吸收Fe起到抑制作用。

3 讨论

缺Se会对人身体健康造成影响，然而在缺乏Se的地区，富Se食品的开发主要是通过外源Se施用这一途径[22]。在不同浓度外源Se处理下，5 mol/L外源Se处理的矿质元素含量最高；而10 mol/L外源Se抑制了Mg元素的吸收，同时其他元素吸收量均略高于对照，但吸收促进作用减弱。这与杨海涛对小白菜进行的研究表现趋势一致[23]：根施亚硒酸钠可增加小白菜地上部P、Ca、Mg、Fe等元素的吸收；叶面喷施亚硒酸钠可增加小白菜地上部N、P、K、Mg、Na等元素的吸收，增加小白菜地下部N、P、Ca、Fe、Na等元素的吸收。张庆社等[24]对南瓜进行外源Se喷施处理表明，南瓜产量，果实中Se含量显著提高；Pb和Cd含量显著降低，南瓜果实中β-胡萝卜素和抗坏血酸含量也有提高。李婷等[25]试验证明施用外源Se肥可明显提高铁皮石斛鲜条的Se含量，且铁皮石斛苗龄越小，其吸收外源Se的能力也越强。董石峰等[18]对小麦进行的试验表明，拔节期喷施亚硒酸钠利于增加干物质积累、籽粒产量和籽粒Se含量。叶青等[26]也证明外源施用可提高贡水白柚Se含量以及改善其品质。

4 结论

本试验以荷兰红甜菜品种‘必久’为研究材料，对其施用不同种类不同浓度的外源Se，探究Se元素对红甜菜苗期各矿物质累积的影响。根据试验结果得出以下试验结论。

Na2SeO4和Na2SeO3在0.5 mol/L时，对红甜菜吸收Na、Mg、Ca、Mn、Fe影响差异不大。和 Na2SeO3在5 mol/L时均能够促进红甜菜对Na、Mg、Ca、Mn、Fe的吸收，Na2SeO4和Na2SeO3在10 mol/L时，除对Mg元素吸收起到抑制作用外，红甜菜吸收Na、Ca、Mn、Fe量均略高于对照。但吸收促进作用将会减弱。最后得出，在红甜菜苗期施用适当浓度的外源Se会提高红甜菜对Na、Mg、Ca、Mn、Fe的吸收。