肖怡然，李 巖，佟海林，韓瑩琰，郝敬虹，劉超杰*，范雙喜

(1.北京農(nóng)學(xué)院 植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點實驗室，北京102206；2.北京市昌平區(qū)植保植檢站，北京 102200)

硒(Se)是動物機體必需的營養(yǎng)元素之一，人體缺硒會引起一系列的疾病[1]。中國有2/3 的人口嚴重缺硒[2]。補充硒可以提高人體的免疫力，具有增強免疫力，延緩衰老，防癌抗癌等作用。人體主要通過食用亞硒酸鈉片及其強化食鹽等無機藥劑補充硒[3]。已有的研究表明，無機硒對人體的毒性較高，不易被轉(zhuǎn)化，吸收和利用，且過量食用會在體內(nèi)積累，當(dāng)累計到一定程度時，對人體有一定的毒害，有機硒富集農(nóng)產(chǎn)品是經(jīng)植物體代謝轉(zhuǎn)化后形成，對人體相對更安全[4]?？梢酝ㄟ^食用富硒蔬菜的方式攝取。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤施硒和葉面施硒，解決缺硒地區(qū)居民飲食結(jié)構(gòu)中硒攝入量不足的問題，但這種方法存在一定的改進空間。如硒的有效利用率低，不能使有機硒均勻分布在植物體內(nèi)，無機硒殘留量大；硒的殘留會使硒在土壤中逐漸積累，達到一定指標就會造成污染[5]。現(xiàn)代社會對于蔬菜的要求越來越高，如干凈，高效，口感好，所以水培生菜成為一種新的選擇，在銷售市場上備受青睞。

利用生菜進行富硒的生物強化，是一個有效途徑。生菜(LactucasativaL.)是屬菊科萵苣屬萵苣種，學(xué)名葉用萵苣，是水培蔬菜的經(jīng)典植物。由于口感爽脆，營養(yǎng)價值高，可以直接食用或充當(dāng)日常飲食中的配菜而廣受人們的喜愛[6]。適宜濃度的硒可以促進生菜的生長和品質(zhì)，目前現(xiàn)有的報道研究得較多的富硒蔬菜為小白菜和花生[7]，在胡蘿卜、番茄和大蒜等蔬菜方面也有研究，大多研究偏向于尋找最適的硒濃度及其對硒的轉(zhuǎn)化與吸收；在生菜上的大多數(shù)研究集中在硒對生菜生長和品質(zhì)及硒轉(zhuǎn)化吸收上[8]。由于不同類型生菜對硒的吸收具有較大差異，常見的生菜類型有散葉、結(jié)球和奶油生菜，目前關(guān)于不同類型生菜對硒的吸收的研究鮮有報道。因此以常見的3種類型生菜為材料，通過控制硒的濃度，分析成熟期生菜硒的含量以及生理指標，篩選出對硒吸收特性最強的生菜類型，為生產(chǎn)上富硒生菜類型的選擇提供依據(jù)，促進富硒水培生菜的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用奶油生菜、和散葉生菜和結(jié)球生菜子由北京農(nóng)學(xué)院生菜團隊提供，散葉生菜品種為‘北散生1號’,結(jié)球生菜品種為‘北生1號’,奶油生菜品種為‘北生4號’。于2021年4月至9月在北京農(nóng)學(xué)院智慧農(nóng)業(yè)試驗溫室進行。

1.2 試驗方案

選取3種不同類型飽滿完整無病蟲害的生菜種子各100粒左右，浸泡30 min后均勻擺放在內(nèi)有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿轉(zhuǎn)移至光照培養(yǎng)箱進行催芽，催芽時間約為2 d。育苗海綿充分濕潤后放在31.8 cm×21.8 cm×3.5 cm的育苗盤上，選取健康萌芽種子的放入育苗海綿中，在晝夜溫度為20 ℃/15 ℃，相對濕度為70%～75%，光周期為12 h/12 h的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。待幼苗長到3葉1心時，選擇生長健壯整齊的植株進行移栽，移入北京農(nóng)學(xué)院智慧農(nóng)業(yè)試驗溫室10 L的水培設(shè)備中，使用Hoagland營養(yǎng)液進行培養(yǎng)。添加0.5 mg/L亞硒酸鈉(Na2SeO3)處理，以不添加Na2SeO3為對照(CK)。培養(yǎng)至生菜成熟期進行采收，并分析相關(guān)指標。每個處理6株，重復(fù)6次。

1.3 指標的測定

結(jié)球生菜培養(yǎng)40 d進行采收取樣[9]，散葉生菜與奶油生菜培養(yǎng)30 d進行采收取樣[10]。生菜鮮質(zhì)量采用用千分之一的電子天平測定。使用直尺測量生菜的根長。根系活力測定方法為氯化三苯基四氮唑(TTC)法。硒含量采用氫化物原子熒光光譜法進行測定[11]。單株硒積累量(mg)=硒含量×鮮質(zhì)量計算。

凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2和氣孔導(dǎo)度采用CIRAS-3光合儀測定[12]。選取生菜成熟期間晴天的10:00～12:00測定光合指標，隨機選取有代表性且健康，生長一致的生菜葉片，測定時每組葉片重復(fù)3次。葉綠素a、b，總?cè)~綠素含量使用紫外分光光度法測定。

數(shù)據(jù)處理和顯著性差異分析采用Excel和SPSS Stastics17(IBM，美國)等軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 硒對不同類型生菜生長的影響

如圖1所示，施用硒后，與未使用硒的CK相比，外源添加硒的奶油生菜、散葉生菜和結(jié)球生菜的根長分別升高了18.95%、9.48%和25.21%；地下部鮮質(zhì)量分別升高了19.41%、49.26%和88.74%；地上部鮮質(zhì)量分別升高了16.75%、16.9%和6.39%。從根長看，奶油生菜和結(jié)球生菜的差異顯著，散葉生菜的差異不顯著；從地下部鮮質(zhì)量看，施用硒后，散葉生菜和結(jié)球生菜的差異顯著，奶油生菜的差異性不顯著；從地上部鮮質(zhì)量看，3種類型生菜差異均不顯著。添加亞硒酸鈉促進3種類型生菜的生長。綜上所述，結(jié)球生菜的根長，地下部鮮質(zhì)量漲幅最大，散葉生菜的地上部鮮質(zhì)量為最高，漲幅也為最高，奶油生菜的地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量以及根長均漲幅較小。

圖1 硒對不同類型生菜生長的影響Fig.1 Effect of selenium on the growth of different types of lettuce

2.2 硒對不同類型生菜葉綠素含量的影響

如圖2所示，葉綠素a濃度顯著性均有差異，施用硒后奶油生菜、散葉生菜和結(jié)球生菜分別為未施用硒的CK組的的1.25倍、1.24倍和1.37倍，與其他組相比，結(jié)球生菜的葉綠素a濃度上升更多。與對照相比，奶油生菜、散葉生菜與結(jié)球生菜顯著性均有差異，三種類型生菜添加亞硒酸鈉后分別比對照提高了1.23倍、1.59倍和1.53倍，各組相比之下，散葉生菜的葉綠素b濃度上升更多。從類胡蘿卜素看，3種類型生菜均有顯著性差異。三種類型生菜添加亞硒酸鈉后分別比對照提高了1.62倍，1.29倍，1.98倍，與其他組相比結(jié)球類型生菜類胡蘿卜素濃度上升更多?？梢缘贸鎏砑觼單徕c硒溶液能夠顯著影響三種不同類型生菜葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量，3種類型的差異為添加亞硒酸鈉后，葉綠素a,葉綠素b，類胡蘿卜素均高于對照。綜上所述，結(jié)球生菜的葉綠素a含量和類胡蘿卜素含量漲幅最大，散葉生菜的葉綠素b含量上升最多。

圖2 硒對不同生菜類型葉綠素的影響Fig.2 Effect of selenium on chlorophyll of different lettuce

2.3 硒對不同類型生菜根系活力的影響

如圖3所示，同一品種添加亞硒酸鈉后與對照相比，奶油生菜和結(jié)球生菜的根系活力差異性顯著，散葉生菜的根系活力差異性不顯著。3種類型生菜添加亞硒酸鈉的處理根系活力均高于對照，與未施用硒的CK相比分別升高了1.99倍，1.38倍，1.44倍，奶油類型生菜的根系活力漲幅高于其他處理。結(jié)球類型生菜根系活力高于其他處理。綜上所述，奶油生菜根系活力提高最多，根系活力提高最少的為散葉生菜。

圖3 硒處理對不同生菜品種根系活力的影響Fig.3 Effect of selenium treatment on the root viability of different lettuce varieties

2.4 硒對不同類型生菜光合參數(shù)的影響

如圖4所示，三種不同類型的生菜凈光合速率的指標添加亞硒酸鈉的處理均高于對照，奶油生菜差異性不顯著，散葉生菜和結(jié)球生菜差異性顯著，結(jié)球生菜的亞硒酸鈉處理與對照差異高于其他兩組，凈光合速率高于對照1.72倍。奶油生菜、散葉生菜和結(jié)球生菜氣孔導(dǎo)度的指標差異性均顯著，奶油生菜的亞硒酸鈉的處理與對照的差異明顯高于其他兩組，氣孔導(dǎo)度高于對照1.53倍。胞間CO2濃度的均以添加亞硒酸鈉的處理低于對照，其中結(jié)球生菜的對比更明顯，胞間CO2濃度低于對照1.21倍，奶油生菜差異性不顯著，散葉生菜和結(jié)球生菜差異性顯著。奶油生菜和結(jié)球生菜蒸騰速率指標差異性顯著，散葉生菜差異性不顯著，且添加亞硒酸鈉的處理組明顯高于對照組，其中奶油生菜的添加亞硒酸鈉處理與對照組差異。

圖4 硒對不同類型生菜光合參數(shù)的影響Fig.4 Effect of selenium on the photosynthetic parameters of different types of lettuce

最大，蒸騰速率高于對照組1.63倍。添加亞硒酸鈉降低了生菜凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、提高氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率。綜上所述，結(jié)球生菜凈光合速率升高最多，胞間CO2濃度下降最多。奶油生菜氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率增效最高。散葉生菜雖有變化，但都不為最值。

3.5 不同類型生菜硒的含量及積累量

如圖5所示，外源添加硒后，不同類型的生菜地上部和地下部的硒含量均顯著高于未添加硒的對照，其地上部硒含量增幅從大到小依次為散葉生菜、奶油生菜和結(jié)球生菜，其中散葉生菜地上部硒含量最高，其值為0.5mg/kg，分別是奶油生菜和結(jié)球生菜地上部的1.72和2.38倍。地下部硒含量最高的為結(jié)球生菜，其值為9.66 mg/kg，為奶油生菜的1.52倍，為散葉生菜的3.06倍，硒含量增效從高到低依次為結(jié)球生菜、奶油生菜和散葉生菜。3種不同類型生菜相比，均有顯著性差異。散葉生菜的地上部硒積累量更多，為奶油生菜的1.82倍，結(jié)球生菜的2.06倍，結(jié)球生菜相較而言硒積累量為最低。從地下部硒積累量來看，結(jié)球生菜的地下部硒積累量達到最高，為奶油生菜的1.27倍，散葉生菜的2.49倍，散葉生菜根部的硒積累量為最低。3種類型生菜只有散葉生菜的地上部硒積累量高于地下部硒積累量。

圖5 不同類型生菜硒的含量及積累量Fig.5 Selenium content and accumulation of different types of lettuce

3 討 論

蔬菜是最重要的膳食，生菜是日常食用的蔬菜，由于其口感爽脆而廣受人們喜愛。蔬菜具有將無機硒轉(zhuǎn)化為有機硒的能力，增施外源硒可以有效提高蔬菜體內(nèi)有機硒的含量[13]。適量濃度硒處理促進了生菜的生長，這在小白菜、大蒜、薺菜、菠菜等作物上已得到證實[14]，在本試驗中亞硒酸鈉促進了生菜的生長，與前人結(jié)論一致[15]。本研究結(jié)果表明散葉生菜的漲幅最大，地上部鮮質(zhì)量順序為散葉生菜，奶油生菜和結(jié)球生菜，地下部鮮質(zhì)量奶油生菜和結(jié)球生菜漲幅更為顯著。

葉綠素是恒量植物對于光能利用的重要指標，在添加亞硒酸鈉后，硒通過促進呼吸速率和呼吸鏈的電子傳遞速率進一步加速光合色素的生物合成，光合作用離不開葉綠素，它參與光合作用中光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化。在前人的實驗中施加適當(dāng)濃度的亞硒酸鈉可以提高生菜的葉綠素a，葉綠素b，類胡蘿卜素。在本試驗中，不同類型生菜葉片葉綠素a，葉綠素b，類胡蘿卜素含量均上升，表明硒可以促進光合色素的合成，這與前人結(jié)論一致[16]。三種類型生菜的葉綠素a濃度與類胡蘿卜素指標均有顯著性差異。

從根系活力看，添加適當(dāng)濃度的亞硒酸鈉后會使根系活力提高，3個類型生菜都有較好的生長勢，根系活力活躍，前人研究的結(jié)果也得到了添加硒肥后會增加根系活力的結(jié)果，本試驗與前人研究結(jié)果一致[17]。根系活力添加亞硒酸鈉后根系活力都有增長，順序為結(jié)球生菜，散葉生菜和奶油生菜，且證明亞硒酸鈉對生菜根系活力有促進作用，其中對結(jié)球生菜的影響程度最高。

施加亞硒酸鈉有利于生菜葉片葉綠素的增長，葉綠素含量與光合指標聯(lián)系密切。凈光合速率反映了植物在單位時間內(nèi)積累有機物的能力，是衡量植物光合速率的重要指標。氣孔導(dǎo)度反映氣孔張開的大小程度，其越大，植物光合作用的能力就越高。胞間 CO2濃度是衡量光合作用過程中植物葉片對 CO2同化力的指標，當(dāng)較多 CO2進入到葉綠體中，胞間 CO2濃度就會降低。蒸騰作用的強弱是反映植物水分代謝的一個重要指標是植物水分代謝極為重要的一個環(huán)節(jié)。本研究表明，添加亞硒酸鈉可以影響其光合作用，使凈光合速率上升，上升最多的為結(jié)球生菜。氣孔導(dǎo)度上升，上升最多的為奶油生菜。胞間CO2濃度下降，下降最多的種類為結(jié)球生菜。蒸騰速率上升，上升最多的為奶油生菜。在先前對茶樹葉片的研究中也得到了類似的結(jié)果[18]，硒可以提高提高凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，降低胞間CO2濃度。添加亞硒酸鈉使葉綠素含量提高，增強了光合作用，促進了凈光合速率提升，進而提高光合效率；另一方面很多研究表明[19]，適量施硒可以提高凈光合速率，因為提高了植物的氣孔導(dǎo)度，減少氣孔阻力，提高氣孔CO2通量，增強CO2的交換和同化能力，從而降低胞間CO2濃度，提高了蒸騰速率。

在前人的研究中，散葉生菜經(jīng)常被用作硒研究的實驗材料，添加適當(dāng)濃度亞硒酸鈉后，生菜中無機硒，有機硒，總硒含量都有所提高。在本研究中3種類型生菜的地下部硒含量最多的為結(jié)球生菜，地上部硒含量最多的為散葉生菜。硒積累量在地上部分最多的為散葉生菜，地下部硒積累量最多的為結(jié)球生菜。散葉類型生菜地上葉部即為散葉類型生菜可食用部分，此部分的硒含量均大于0.02 mg/kg[20],說明生菜達到富硒標準，適宜作為富硒蔬菜的篩選研究材料。地上部和地下部的差異性都很顯著。在對硒的吸收方面來看，散葉生菜的地上部硒含量與硒單株積累量都為最高，地下部硒含量最高的為結(jié)球生菜。

綜上所述，外源添加硒后，散葉類型生菜葉重漲幅最大，對產(chǎn)量增加明顯；且散葉類型生菜地上部對硒的吸收更為明顯，葉片硒含量和硒積累量均為最高，建議采用散葉類型生菜進行富硒生產(chǎn)。