姜自紅

摘要：在設(shè)施拱棚內(nèi)對大蒜進(jìn)行水培試驗(yàn)，研究硫硒互作對青蒜苗生長及抗氧化能力的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低硫濃度下青蒜苗各生長指標(biāo)隨硒濃度升高而增大，3、6 μmol/L硒處理下地上部鮮質(zhì)量比對照分別增加了34.0%、829%，差異達(dá)到了極顯著水平；而高硫濃度下生長指標(biāo)與硒無明顯關(guān)聯(lián)。S2Se3處理下大蒜葉片色素含量與對照無明顯差異，但S2Se6處理下色素含量下降，在同一硒濃度下S2處理下色素含量高于S4處理。葉片與假莖中維生素C含量在S2Se3處理下均明顯升高，但S2Se6處理降低了維生素C含量，S4濃度下結(jié)果與之相反。此外，S2Se3處理中超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶、抗壞血酸過氧化物酶活性均高于S2Se6與S4Se3處理；而高硒處理結(jié)果與之相反。施硒在2個(gè)硫濃度下均降低了青蒜苗中丙二醛含量。水培條件下，綜合各指標(biāo)以S2Se3處理對大蒜生長發(fā)育最為有利。

關(guān)鍵詞：大蒜；硫；硒；生長；抗氧化能力

中圖分類號： S633.406文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2016）05-0217-04

是人們喜食的一種蔬菜，其幼苗，花莖，鱗莖均可食用，營養(yǎng)價(jià)值較高，且有諸多保健作用[1]。硒是人體必需的微量元素[2]，是動(dòng)物和人體谷胱甘肽過氧化物酶的組成成分[3-4]。研究表明，缺硒會(huì)導(dǎo)致克山病、大骨節(jié)病等地方病，適量補(bǔ)硒可預(yù)防癌癥和心血管疾病，提高人體的免疫力[5-7]。近年研究還表明，作物施硒可提高食物鏈硒水平[8]，改善作物品質(zhì)[9-10]，增強(qiáng)作物抗逆性[11]，提高作物生長速率和產(chǎn)量[12-15]。硫和硒作為同主族元素，在物理和化學(xué)性質(zhì)上存在許多相似性[16]，因而植物根系環(huán)境中硫濃度的高低會(huì)顯著影響硒的吸收和積累[17]。本試驗(yàn)通過水培技術(shù)培養(yǎng)大蒜，定量控制根系環(huán)境中硫硒濃度，研究不同硫硒配施方案對青蒜苗生長及抗氧化能力的影響。通過不同硫硒配比濃度對大蒜影響的效應(yīng)分析，定量評價(jià)各處理對大蒜的促進(jìn)作用，科學(xué)合理地確定最適合大蒜生長的硫硒配比濃度，以期為大蒜合理施肥、提高大蒜產(chǎn)量及品質(zhì)提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年10月至2014年6月在山東泰安科技創(chuàng)新園進(jìn)行。深液流技術(shù)水培金蒜4號，微電腦控時(shí)器控制營養(yǎng)液。營養(yǎng)液為Hoagland和Arnon通用水培配方（除硫硒外）。試驗(yàn)設(shè)定6個(gè)硫硒濃度組合：S2Se0（S 2 mmol/L，Se 0 μmol/L）、S2Se3（S 2 mmol/L，Se 3 μmol/L）、S2Se6（S 2 mmol/L，Se 6 μmol/L）、S4Se0（S 4 mmol/L，Se 0 μmol/L）、S4Se3（S 4 mmol/L，Se 3 μmol/L）、S4Se6（S 4 mmol/L，Se 6 μmol/L）。濃度為2 mmol/L時(shí)，MgSO4·7H2O提供S，超出 2 mmol/L 用Na2SO4提供硫；Se由Na2Se03提供。幼苗時(shí)7 d換1次營養(yǎng)液，旺盛生長期3 d/次。試驗(yàn)栽培盆規(guī)格為 65 cm×50 cm×35 cm，每盆定植12株，每個(gè)處理20盆。

1.2測定方法

試材于10月8日播種在覆蓋聚乙烯無滴膜的拱棚內(nèi)，棚內(nèi)溫度保持0～25 ℃，常規(guī)管理。播種后150 d（3月8日）測定水培青蒜苗的形態(tài)指標(biāo)（株高、假莖長、假莖粗、葉寬、地上部鮮質(zhì)量），葉片色素、維生素C、丙二醛含量，以及葉片酶活性。各處理取代表性植株10株，去除干老部分，混勻，3次重復(fù)。用卷尺測量株高、假莖長及葉寬（植株頂端以下第4張葉中間寬度），用游標(biāo)卡尺測量假莖粗（假莖基部的最大直徑0。光合色素、維生素C、丙二醛、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、抗壞血酸過氧化物酶、過氧化物酶活性的測定分別采用丙酮比色法、2，6-二氯靛酚比色法、硫代巴比妥酸顯色法、氮藍(lán)四唑法、紫外吸收法、紫外吸收法[18]、愈創(chuàng)木酚法[19]。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 6.55和Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1硫硒處理對青蒜苗形態(tài)指標(biāo)的影響

低硫濃度S2下施硒對青蒜苗生長總體上具有顯著促進(jìn)作用，各指標(biāo)均優(yōu)于對照（表1）。與對照相比，株高、假莖長、假莖粗、葉寬、地上部鮮質(zhì)量分別增加2.2%～2.4%、8.1%～12.7%、12.1%～23.7%、6.1%～26.6%、34.0%～829%。高硫濃度S4下，株高、假莖長隨硒濃度增加而增加，分別比對照增加3.1%～12.0%、3.6%～7.7%。假莖粗在低硒濃度Se3下比對照下降6.0%，而在高硒濃度Se6下較對照增加 9.6%；而葉寬與地上部鮮質(zhì)量施硒后較對照反而下降。同一硒濃度不同硫濃度處理之間總體上為低硫處理優(yōu)于高硫處理。

2.2硫硒處理對青蒜苗葉片色素和維生素C含量的影響

2.2.1硫硒處理對青蒜苗葉片色素含量的影響高硫濃度處理下，葉片色素含量普遍低于低硫濃度的處理，且多數(shù)達(dá)到顯著水平（圖1）。在相同硒濃度處理中，低硫濃度處理中的葉片葉綠素a含量比高硫濃度下的含量分別提高10.3%、19.4%、7.1%，葉綠素b含量分別提高24.0%、12.2%、5.4%，葉綠素（a+b）含量分別提高12.9%、17.9%、6.3%，類胡蘿卜素含量分別提高13.1%、16.7%、6.1%。低硫濃度下Se3處理比對照除葉綠素b外均略有升高，但未達(dá)到顯著水平。高硒處理Se6比對照顯著降低了葉片中各色素含量。高硫濃度下不同硒處理之間差異不顯著，其中Se3與Se6處理較對照葉綠素a及胡蘿卜素含量分別顯著降低了 5.9%、10.0%。

2.2.2硫硒處理對青蒜苗維生素C含量的影響低硫濃度下適量施硒提高了大蒜葉片和假莖中的維生素C含量，高硒濃度反而降低了維生素C含量（圖2）。其中葉片中S2Se3處理比對照增加5.5%，S2Se6處理比對照下降了5.2%；假莖中S2處理與對照維生素C含量無顯著差異。高硫濃度下呈現(xiàn)趨勢與低硫濃度下恰好相反：低硒降低了青蒜苗中維生素C含量，葉片與假莖中維生素C含量較對照分別降低了6.6%、7.9%，提高硒濃度后維生素C含量有所上升，但與對照無顯著差異。

2.3硫硒處理對青蒜苗葉片酶活性及丙二醛含量的影響

2.3.1硫硒處理對青蒜苗葉片酶活性的影響低硫濃度下4種酶活性隨硒濃度變化趨勢相同，均表現(xiàn)為先增加后下降（圖3）。其中S2Se3處理中除SOD外，POD、APX、CAT活性顯著高于對照，分別增加了65.1%、87.1%、1.76倍；S2Se6處理中葉片酶活性均顯著低于S2Se3處理。在Se3濃度下，低硫濃度處理酶活性均高于高硫濃度處理，各酶分別高出 6.2%、22.9%、78.7%、66.9%。與之相反，在Se6濃度下，低硫濃度

處理酶活性均低于高硫濃度處理。

2.3.2硫硒處理對青蒜苗葉片丙二醛含量的影響低硫與高硫濃度下，施硒均降低了葉片中MDA的含量，且與對照相比均達(dá)到了差異顯著水平（圖4），說明硒有效地降低了青蒜苗的膜脂過氧化。Se3與Se6處理在低硫濃度下與對照相比MDA濃度分別下降了55.3%、18.8%，在高硫濃度下與對照相比分別下降了26.1%、38.7%。低硫濃度下MDA濃度隨硒濃度增加先下降后上升，說明適量施硒能降低葉片中MDA含量，過量硒反而會(huì)引起MDA含量的增加。高硫濃度下MDA濃度隨硒濃度增加而下降，說明高硫濃度提高了大蒜對高硒濃度的耐受能力。

3結(jié)論與討論

眾所周知，大蒜有益人體健康。早在公元前1550年，埃及人就意識到大蒜可用于治療多種疾病[20-22]。研究表明，大蒜中硒化合物抗癌效果優(yōu)于同類硫化合物[7]。硫是植物生長必需的大量元素之一，其參與氨基酸、蛋白質(zhì)、酶的合成，對植物的生理功能的正常進(jìn)行至關(guān)重要[23]。硒是人類及動(dòng)物所需的微量元素，是一些含硒抗氧化酶如谷胱甘肽過氧化物酶、硫氧還蛋白還原酶正常行使其功能所必需的[24]。硫硒同為第6主族元素，有相似的電子排布，這決定了硫硒在物理、化學(xué)性質(zhì)上的相似性。本試驗(yàn)測定了不同硫濃度下，不同硒濃度處理對青蒜苗生長及抗氧化能力的影響。結(jié)果表明，不同硫硒處理對青蒜苗的生長、色素含量、維生素C含量、抗氧化酶活性及MDA含量均有顯著影響，且總體效果以S2Se3處理為最優(yōu)。

不同硫硒濃度配施對植物生長影響不同。一般認(rèn)為外源低濃度硒對植物生長有促進(jìn)作用，而過量硒則導(dǎo)致植物生長受阻、代謝紊亂、甚至死亡。Xue等研究表明低濃度硒（0.1 mg/kg 土壤）可促進(jìn)衰老期生菜生長，使其干質(zhì)量增加了14%[13]。其他學(xué)者在黑麥草[12]、土豆[14]、大豆[15]、咖啡[25]、綠茶[26]上的研究同樣表明適宜濃度的硒可以提高植物的生長速率。本試驗(yàn)結(jié)果與之類似，低硫濃度條件下硒促進(jìn)了青蒜苗的生長，但高硫濃度下硒對青蒜苗生長的影響并無明顯規(guī)律。此外，硒對植物不同生長時(shí)期的影響也不盡相同。Hartikainen等關(guān)于黑麥草的研究顯示硒濃度為 1.0 mg/kg 時(shí)，對第1次收獲的干鮮質(zhì)量有負(fù)面影響，但該濃度下硒顯著促進(jìn)了第2次收獲的干鮮質(zhì)量[12]。硒促進(jìn)植物生長的原因可能是硒提高了植物的抗氧化能力，延緩了植物衰老。

葉綠素和類胡蘿卜素作為植物的光合色素，不僅直接影響光合作用的進(jìn)行，其含量還可以作為植物體內(nèi)代謝環(huán)境穩(wěn)定與否的指標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，青蒜苗色素含量受硫硒濃度影響，但色素含量與硒促進(jìn)植物生長并無明顯聯(lián)系，這與黑麥草有關(guān)硒濃度對葉綠素含量的研究[12]相一致。該研究還表明硒處理對葉綠素含量在植物的不同生長階段有不同影響：1.0 mg/kg時(shí)葉綠素含量為第1次收獲高于第2次，而10.0 mg/kg處理則反之。

維生素C含量不僅是蔬菜品質(zhì)好壞的指標(biāo)，同時(shí)作為可清除活性氧自由基，降低膜脂過氧化的抗氧化物質(zhì)，其含量對細(xì)胞的穩(wěn)定性也有重要影響[27]。Hu等關(guān)于亞硒酸鹽對早春綠茶葉片品質(zhì)的研究表明，適量施硒可提高其維生素C含量[26]，芫荽[28]、萵苣[29]也有類似實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但也有研究表明硫硒配施對莖瘤芥維生素C含量無顯著影響[30]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，低硫濃度下低硒處理提高了青蒜苗中維生素C含量，而高硒處理使之下降；高硫濃度下則相反。這說明適宜的硫硒配施可以改善青蒜苗品質(zhì)，提高其抗逆性。

SOD、POD、CAT、APX是清除細(xì)胞內(nèi)活性氧等自由基，維持植物細(xì)胞內(nèi)活性氧動(dòng)態(tài)平衡的主要保護(hù)酶。適量施硒可顯著提高植物的抗氧化能力，同時(shí)還取決于施用時(shí)期。低硒濃度處理在生菜幼苗時(shí)期降低了其SOD活性，而提高了衰老期SOD活性[13]，這與本試驗(yàn)結(jié)果相符。有學(xué)者認(rèn)為硒通過增加GSH-Px活性提高了對H2O2的清除能力，從而降低了對SOD的需求[12]。段詠新等研究表明亞硒酸鈉處理大蒜使其活性氧相對含量比對照下降了31.91%，從富硒大蒜分離出的含硒蛋白可提高GSH-Px、SOD、CAT活性，降低了POD活性[31]。而本試驗(yàn)結(jié)果表明，適宜的硫硒配施提高了POD、CAT、APX的活性，降低了SOD活性。個(gè)別酶活性下降的原因可能是因?yàn)樗鼈冇泄餐淖饔玫孜镞^氧化氫[31]。硒還可以拮抗脅迫引起的傷害，減少膜脂過氧化，降低MDA含量[32-35]，本試驗(yàn)也獲得了類似結(jié)果。

適宜的硫硒濃度可以有效促進(jìn)青蒜苗的生長，改善其品質(zhì)狀況，提高保護(hù)酶活性，顯著提高了青蒜苗的抗氧化能力，綜合效果以S2Se3效果最好。

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