硒肥濃度對藤茶硒含量及生長發育的影響

周成河,許 敏,頓春垚,鄭小江,,*,周光龍

(1.恩施職業技術學院,湖北恩施 445000;2.湖北民族學院生物資源保護與利用湖北省重點實驗室,湖北恩施 445000)

硒肥濃度對藤茶硒含量及生長發育的影響

周成河1,許 敏1,頓春垚2,鄭小江1,2,*,周光龍1

(1.恩施職業技術學院,湖北恩施 445000;2.湖北民族學院生物資源保護與利用湖北省重點實驗室,湖北恩施 445000)

以多年生木質藤本植物藤茶為材料進行盆栽實驗,探討硒肥濃度對藤茶硒的吸收變化規律及生長發育的影響,優選出適宜的硒肥濃度,為富硒藤茶大規模栽培和開發利用提供依據。結果表明,一定濃度的硒肥對藤茶根、莖、葉的生長具有顯著促進作用,并對藤茶的花序重量具有顯著影響。隨著硒的濃度升高,藤茶硒含量呈現整體升高的規律,硒濃度增大到一定程度時硒含量增加不顯著。綜合藤茶富硒規律及生長發育的影響可知,富硒藤茶的施硒濃度為5～10 mg/kg,在此濃度范圍內硒對藤茶生長發育有積極影響且富硒含量較高。

硒,濃度,藤茶,影響

藤茶,即顯齒蛇葡萄(Ampelopsisgrossedentata)為葡萄科蛇葡萄屬木質藤本植物,在我國湖北、湖南、貴州、廣西等地的山區分布廣泛,在土、苗等民族醫藥中具有重要地位[1]。藤茶是目前世界上已知黃酮含量最高的一種植物,其營養成分、生物活性成分、毒理學研究都已較為清楚[2],藤茶中最為主要的生物活性成分是黃酮,有抗癌、降低血壓、抗菌、抗氧化等藥理作用[3-9]。

研究證明,硒是人類生命活動中的必需微量元素之一。我國推薦的硒供給量為50～200 μg/d[10-15]。目前,開發富硒中藥及農產品已經成為研究熱點。本文主要研究硒對藤茶的生長發育及主要活性成分的影響,為藤茶的大規模富硒栽培和開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗材料 經湖北民族學院鄭小江教授鑒定,為葡萄科蛇葡萄屬顯齒蛇葡萄Ampelopsisgrossedentata,材料采自恩施州來鳳縣大河鎮種植基地,種植基質為珍珠巖;磷酸二氫銨、硝酸鉀、四水合硝酸鈣、六水合氯化鎂、硼酸、四水合氯化錳、七水合硫酸鋅、五水合硫酸銅、亞硒酸鈉、四水合鉬酸銨、Fe-EDTA、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、冰醋酸、高氯酸、甲醇、乙醇 均為分析純。

AF-20A型搖擺式粉碎機 溫嶺市林大機械有限公司;FA1004型精密電子天平 上海精密科學儀器有限公司;KQ5200B型超聲波清洗器 江蘇昆山市超聲儀器有限公司;101型電熱鼓風干燥箱 上海博訊實業有限公司醫療設備廠;5417R型臺式冷凍高速離心機 湘儀離心機儀器有限公司;EPSON EU-88型掃描儀 愛普生中國有限公司;4510型原子吸收光譜儀 上海儀電分析儀器有限公司;AFS-930d型原子熒光光譜儀 北京吉天儀器有限公司。

1.2 培養液的配制

母液A:分別精密稱取硝酸鉀60 g,磷酸二氫銨11 g,六水合氯化鎂40 g,置于燒杯中用純水溶解,轉入1000 mL容量瓶加水定容,即得母液A。

母液B:精密稱取四水合硝酸鈣94.5 g置于燒杯用純水溶解,轉入1000 mL容量瓶加水定容,即得母液B。

母液C:分別精密稱取四水合氯化錳0.9 g,硼酸1.43 g,七水合硫酸鋅0.11 g,五水合硫酸銅0.04 g,四水合鉬酸銨0.0185 g,置于燒杯中用純水溶解,轉入500 mL的容量瓶中加水定容,即得母液C。

母液D:精密稱取Fe-EDTA粉末11.311 g置于燒杯中用純水溶解,轉入500 mL的容量瓶中加水定容,即得母液D,轉入棕色瓶中,避光保存,備用。

分別取上述配好的母液A 250 mL,母液B 250 mL,母液C 50 mL,母液D 50 mL,置于桶中再加入50 L純水,攪拌均勻,即得實驗用的培養液,備用。

1.3 實驗設計及材料處理

挑選苗高、莖粗、葉片數一致的藤茶幼苗若干組,以珍珠巖為固體基質,加上述培養液進行培養,再以不同濃度的硒肥每組為3個重復處理,每個處理為5株,進行培養待其長成植株。實驗硒肥濃度梯度為0、1、2、3、10、20、30、40、50、70、100 mg/kg。

每個處理施加100 mL營養液待其生長達到100 d后,采集其根、莖、葉,測定硒含量、根生長情況、葉面積、葉片數莖干重及花序重量。

1.4 測定方法

1.4.1 硒含量測定 將采集的藤茶葉片用純水快速沖洗3次,超純水快速沖洗2次,置于60 ℃條件烘箱中烘干,用粉碎機粉碎,過40目篩,密封儲存備用。精確稱取各組藤茶樣品2 g,以《食品中硒的測定》(GB 5009.93-2010)為依據,用原子熒光法測定樣品中的硒含量。

1.4.2 根生長狀況測定 藤茶生長100 d后,將根挖出洗凈,以吸水紙吸干根表面水分,在實驗臺上將根系展開壓平,分別在掃描儀上進行掃描,輸出圖片后檢查清晰度,編號存儲。再將圖片數據導入WinRHIZO根分析系統,進行掃描分析,得出根的總長、總表面積、根系總體積、總根尖數和根平均直徑[16]。

1.4.3 莖生長狀況測定 以藤茶的莖長為測定對象,用不同濃度的硒肥處理后測量第一次莖的長度,其后每隔20 d使用以游標卡尺校正過的測量線測定一次,直至實驗進行到100 d為止。按下式(1)計算不同階段莖的相對伸長量[17]。

SILn=SLn-SLn-19

式(1)

式中:SILn為第(n-19)d到第n d植物莖的相對伸長量;SLn為第n d的莖長;SLn-19為前一次測量的莖長。

1.4.4 葉片數目測定 以藤茶的葉片為測定對象,用不同濃度的硒肥處理后數出第一次每株上葉片的數目,其后每隔20 d測定一次,直至實驗進行到100 d為止。按下式(2)計算相對葉片數目增長量[17]。

LINn=LNn-LNn-19

式(2)

式中:LINn為第(n-19)d到第n d植物葉片數目;LNn為第n d的葉片數目;LNn-19為前一次測量的葉片數目。

1.4.5 葉面積測定 藤茶生長100 d后,將葉片采下,在實驗臺上用半透明精密方格網紙將葉片展開壓平,分別在掃描儀上進行掃描,輸出圖片后檢查清晰度,編號存儲。以方格網法測出葉面積S,并以WinRHIZO根分析系統進行精度檢驗。

1.4.6 莖葉生物量測定 以藤茶的莖與葉為測定對象,實驗結束后,將不同硒濃度條件下藤茶葉片和莖以純水快速沖洗干凈,于60 ℃條件下烘干。冷卻后,用分析天平測定重量W。

1.4.7 開花狀況測定 實驗結束后,將花序采摘烘干,稱取不同硒濃度下花序的重量Wf[18]。

1.5 數據處理

采用Microsoft Office Excel 2003軟件整理數據,使用Statistical Pack for the Social Science 17.0統計軟件進行數據處理及方差分析。

2 結果與分析

2.1 硒濃度對藤茶吸收硒的影響

如圖1所示,藤茶對硒的吸收與硒肥濃度有很大的相關性,施加硒可促進藤茶中硒含量的增長。硒濃度在0～5 mg/kg范圍內,隨著硒濃度的上升,藤茶硒含量變化不明顯;硒濃度在5～30 mg/kg范圍內,隨著硒濃度上升,藤茶中硒含量與對照組相比表現為顯著的增加(p<0.05)。在硒濃度為30 mg/kg時,藤茶硒含量達到56.8 mg/kg;在硒濃度范圍為30～100 mg/kg時,隨著硒濃度的上升,藤茶硒含量增加緩慢。

圖1 硒濃度對藤茶硒含量的影響Fig.1 Effect of different concentrations of selenium on the selenium content of Ampelopsis grossedentata

硒濃度達到5 mg/kg后,藤茶硒含量隨著硒濃度的上升顯著增加,在硒處理濃度為30～100 mg/kg范圍內,較處理濃度為30 mg/kg時無顯著上升。根據湖北省富硒食品硒含量分類標準可知,茶葉富硒標準為≥0.01 mg/kg,本實驗施硒濃度超過1 mg/kg的實驗組均達到富硒水平。

2.2 硒濃度對藤茶根生長的影響

從圖2可看出,當硒濃度在0～5 mg/kg范圍時,硒對藤茶總根長和總表面積的增長均表出促進作用,硒濃度為5 mg/kg時,促進作用最為顯著,其后促進作用減弱;當硒濃度超過30 mg/kg后,隨硒濃度的上升,藤茶總根長和總表面積無顯著變化。

圖2 硒濃度對單株藤茶根的總長和總表面積的影響Fig.2 Effect of selenium concentration on plant Ampelopsis grossedentata root length and total surface area

如圖3所示,在0～20 mg/kg范圍內,硒對藤茶根系總體積增長的具有促進作用,在硒濃度為5 mg/kg時,促進作用最顯著,其后促進作用逐漸減弱;當濃度高于30 mg/kg后,主要表現為抑制作用,且在40 mg/kg時抑制作用最顯著。

圖3 硒濃度對根系總體積的影響Fig.3 Total root volume under different selenium concentration

由圖2、圖3所得,硒對藤茶根生長的不同指標影響總體上一致性較強,對于根的總根長、根系表面積及根系總體積均一定范圍下表現為促進作用。說明一定濃度硒促進藤茶根的初生生長過程,從而促進藤茶根的總長的增加,而硒濃度高于閾值后促進作用則會減弱,甚至轉為抑制,從而不再促進藤茶根總長的增加。隨著根長度的增加被促進或抑制,根系的表面積和總體積的增加也就相應受到促進和抑制作用。

如圖4所示,硒對藤茶總根尖數的增長表現為在一定硒濃度范圍內促進,促進作用隨著硒濃度上升先增強后減弱。在硒濃度0.5～20 mg/kg范圍時,硒濃度對藤茶總根尖數的增長的影響達到了顯著水平(p<0.05),且在硒濃度為5 mg/kg時為最大值,其后促進作用逐漸減弱,在硒濃度高于50 mg/kg后表現為抑制作用,但不顯著。

圖4 硒濃度對藤茶總根尖數的影響Fig.4 Effect of selenium concentration on the total number of root tip of Ampelopsis grossedentata

如圖5所示,硒對藤茶根平均直徑的影響主要表現為抑制其增粗,抑制作用在硒濃度為2.5 mg/kg后達到顯著水平(p<0.05)。硒對藤茶根直徑的影響說明硒對于藤茶根維管形成層細胞的平周分裂有明顯影響,能抑制形成層細胞的分裂,從而抑制藤茶根的增粗。

圖5 硒濃度對藤茶根平均直徑的影響Fig.5 Effect of selenium concentration on the Average diameter of root of Ampelopsis grossedentata

硒在低濃度時對藤茶根的根尖數增長有促進作用,而在高濃度時即表現為抑制,對藤茶根直徑的增長則表現出明顯的抑制作用。這說明硒對于藤茶側根的生長有影響,證明低濃度硒可以促進中柱鞘細胞分裂進而分化形成側根,而高濃度硒則抑制這一過程。

2.3 硒濃度對藤茶莖生長的影響

如圖6所示,硒對藤茶莖伸長的影響總體表現為隨著硒濃度升高先促進后抑制,但影響水平不顯著。在硒濃度為0.5～5 mg/kg范圍內,硒對藤茶莖伸長表現為促進作用,其中在硒濃度為0～1 mg/kg范圍內,隨著硒濃度上升,促進作用增強,在硒濃度為1 mg/kg時促進作用達到最強,莖長最長。硒濃度在1～5 mg/kg范圍內,隨硒濃度上升促進作用逐漸減弱。硒濃度在10～100 mg/kg內,表現為抑制藤茶莖的伸長。

圖6 硒濃度對藤茶莖平均相對生長量的影響Fig.6 Average relative growth of stems with different Se concentration

2.4 硒濃度對藤茶葉片數的影響

如圖7所示,不同硒濃度條件下硒對藤茶葉片數目增長的影響表現為隨硒濃度的上升而先促進后抑制的規律。硒濃度在0.5～10 mg/kg范圍內時,硒對藤茶葉片數目的增長表現為顯著促進作用,促進作用強度隨硒濃度上升而先增強后減弱。在硒濃度為1 mg/kg時促進作用最強,最高平均每株促進增長數目可達6片。硒濃度在2.5～10 mg/kg范圍內,隨著硒濃度上升促進作用逐漸減弱。硒濃度在20～100 mg/kg范圍內時表現為抑制藤茶葉片數目的增長。抑制作用隨硒濃度上升表現為逐漸增強的趨勢。

圖7 硒濃度對藤茶葉片數的影響Fig.7 Number of new leaves of Ampelopsis grossedentata in different growth stages underdifferent concentrations of selenium

2.5 硒濃度對藤茶葉面積的影響

如圖8所示,硒對藤茶葉面積增長表現出先抑制后促進再抑制的作用。硒濃度在0.5～5 mg/kg范圍,抑制葉面積的增長,且抑制作用隨硒濃度的上升而逐漸減弱,0.5 mg/kg時抑制作用最強,達到顯著水平(p<0.05)。硒濃度為10 mg/kg時表現為促進,但未達到顯著水平,硒濃度高于20 mg/kg后,表現為抑制作用,抑制強度隨硒濃度上升而增強,硒濃度在20～100 mg/kg范圍內抑制作用達到顯著水平(p<0.05)。

圖8 硒濃度對藤茶葉面積的影響Fig.8 Ampelopsis grossedentata leaf area under different selenium concentrations

硒對藤茶葉面積增長作用表現為隨著濃度上升抑制作用先減弱后增強,這說明硒能夠抑制藤茶葉片的正常生長。觀察高硒濃度條件下的各組藤茶葉片其葉柄及復葉結構發育完整,對比葉片數目隨硒濃度的變化規律二者有明顯區別,這說明施加硒條件下藤茶葉原基能正常進行頂端生長形成葉軸,葉軸也能正常生長形成復葉結構,硒對藤茶葉片發育過程的影響也主要集中在葉片的居間生長階段,低濃度的硒能夠抑制葉肉細胞的垂周分裂,從而抑制葉面積的增大,隨著硒濃度的上升對于葉肉細胞垂周分裂的影響逐漸減弱,使其對葉面積增加的影響減弱,而硒濃度達到一定水平后對植株產生迫害,再次抑制藤茶葉面積的增加。

2.6 硒濃度對藤茶莖葉生物量的影響

如圖9所示,硒對于藤茶莖的生物量的增長表現出先抑制后促進再抑制的作用,硒濃度在0.5～5 mg/kg范圍時,表現為抑制藤茶葉生物量的增長,抑制作用隨著硒濃度上升而逐漸減弱;硒濃度為0.5 mg/kg時抑制作用最強,且達到顯著水平(p<0.05)。硒濃度為10 mg/kg時,表現為促進作用,但效果不顯著。硒濃度達到20 mg/kg后,表現為抑制作用,抑制強度隨硒濃度的上升而增強,硒濃度在20～100 mg/kg范圍內,抑制作用達到顯著水平(p<0.05)。

圖9 硒濃度對藤茶莖干重的影響Fig.9 Weight of dried Ampelopsis grossedentata stem under different selenium concentrations

2.7 硒濃度對藤茶開花的影響

硒對于藤茶開花有促進和抑制雙重作用,與其濃度有關。圖10所示,硒濃度在0.5～30 mg/kg內,均觀察到了藤茶的開花現象,硒濃度超過30 mg/kg后,對藤茶開花產生了強烈抑制作用,使之不開花。

圖10 硒濃度對藤茶花序重量的影響Fig.10 Weight of Ampelopsis grossedentata inflorescence under different selenium concentrations

對花序稱重對比發現,隨著硒濃度的上升,花序的重量呈現先增大后減小的趨勢,硒對藤茶花序重量增加的促進作用隨著硒濃度的上升呈現先增強后減弱的趨勢。硒濃度為0～2.5 mg/kg范圍時,促進作用逐漸增強;硒濃度超過2.5 mg/kg后,促進作用逐漸減弱。在硒濃度0.5～20 mg/kg范圍時,花序重量與未施硒相比均達到顯著水平(p<0.05)。

3 結論

施加硒可促進藤茶中硒含量的增長。施加一定濃度的硒能促進藤茶根、莖、葉的生長,并影響其開花。硒濃度為0.5～20 mg/kg時,硒促進藤茶根的生長。硒濃度為0.5～10 mg/kg范圍時,硒促進藤茶莖及葉片數目的增長。在硒濃度為0.5～10 mg/kg時,硒促進藤茶平均葉面積的增長。硒濃度在10 mg/kg時,硒促進藤茶莖的生物量的增加。硒對藤茶的花期有延遲作用,在硒濃度0.5～20 mg/kg時,硒促進藤茶花序重量的增加。綜合藤茶富硒規律及生長情況可知,富硒藤茶的最佳施硒濃度為5～10 mg/kg。

硒元素有很大的開發利用價值,將其與地方特種經濟植物相結合具有廣闊發展空間,對于山區扶貧開發和產業發展有重要意義。本實驗結果和前人研究結論進行分析,得出不同植物受硒影響區別很大,因此有必要對有開發價值的植物分別實驗,弄清不同植物的最佳富硒濃度和受硒影響的規律;本文實驗條件控制嚴格,土壤、氣候等條件與自然環境有別,在實際生產中還應繼續實驗,以確定適合自然條件下藤茶最佳品質和生長發育狀況的硒濃度。

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The different concentration of selenium on selenium content and growth effect ofAmpelopsisgrossedentata

ZHOU Cheng-he1,XU Min1,DUN Chun-yao2,ZHENG Xiao-jiang1,2,*,ZHOU Guang-long1

(1.Enshi Vocational and Technical College,Enshi 445000,China;2.Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province,Enshi 445000,China)

The perennial woody vinesAmpelopsisgrossedentatawas used as materials for pot experiment,to selecte the suitable concentration of selenium fertilizer by exploring selenium changes and growth ofAmpelopsisgrossedentataunder the conditions of different concentrations of Selenium. This experiment aimed at providing the basis for the large-scale cultivation and utilization of selenium-richAmpelopsisgrossedentata. The main results was as follows:a certain concentration of selenium fertilizer had significant influence on promoting the root,stem and leaf growth and inflorescence weight. With the increase of concentration of selenium treatment,the selenium content ofAmpelopsisgrossedentatashowed elevation overall. When selenium concentration increased to a certain extent,selenium content ofAmpelopsisgrossedentatawas not significantly increased. Comprehensive selenium enrichment and growth of effect showed that selenium concentrations of selenium enrichedAmpelopsisgrossedentatawas 5～10 mg/kg. This range of concentration of selenium on the growth and development had a positive impact andAmpelopsisgrossedentatahigh selenium content.

selenium;concentration;Ampelopsisgrossedentata;effect

2016-07-20

周成河(1964-)，男，碩士研究生，研究方向：土壤與植物營養，E-mail：242840939@qq.com。

*通訊作者:鄭小江(1958-)，男，教授，主要從事野生植物資源保護與利用方面的研究，E-mail：hbzxj123@126.com。

湖北省自然科學基金創新群體項目(2009CDA115)；生物資源保護與利用湖北省重點實驗室開放基金項目(PKLHB1525、1526); 恩施州技術研發項目(2013、2014)。

TS272

A

1002-0306(2017)02-0127-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.02.015