硒對鐵皮石斛組培苗生長、SOD活性及多糖和葉綠素含量的影響

李 婷，張尚文，楊 彬，蒙 平，庾韋花，石 前，張向軍

（1.廣西農業科學院 生物技術研究所，廣西南寧530007；2.廣西農業科學院 后勤服務中心，廣西南寧530007）

鐵 皮 石 斛（Dendrobium officinale）是蘭科（Orchidaceae）石斛屬多年生草本植物，具有生津養胃、滋陰清熱、潤肺明目、抗癌、防衰老和增強免疫力等功效，被譽為“中華九大仙草”之首。硒是人體生長發育過程中不可缺少的微量元素，其功能價值越來越受到人們的認可與重視[1-2]。缺硒會導致各種慢性病和地方病頻發，補硒具有重要意義[3]。人體所需的硒不能通過自身合成，需從食物中攝取，植物便是很好的硒載體，可將自然環境中的無機硒轉化成有機硒[4]。目前，外源硒對各種農產品、中藥材產量及品質的影響已有許多研究[5-12]。部分學者開展硒對鐵皮石斛生長及原球莖的影響。張艷嫣等[13]對鐵皮石斛幼苗葉面噴施不同濃度亞硒酸鈉溶液，開展低溫脅迫試驗，發現0.05～0.10 mg/L外源硒能增強低溫脅迫下鐵皮石斛幼苗的抗寒性；低溫脅迫解除后，0.10 mg/L外源硒能提升鐵皮石斛幼苗在恢復生長期的綜合抗氧化防御能力。陳麗璇等[14]對溫室中鐵皮石斛葉面噴施不同濃度外源亞硒酸鈉，發現5.0～7.5 mg/L外源亞硒酸鈉處理下，鐵皮石斛生長良好，鮮條硒和多糖含量高。徐國華等[15]通過在培養基中添加亞硒酸鈉溶液，研究不同濃度硒對鐵皮石斛組織培養擬原球莖生長及抗氧化系統的影響，發現適量的硒濃度能促進鐵皮石斛擬原球莖的增殖生長。楊善巖等[16]以鐵皮石斛原球莖為載體進行硒元素富集，發現培養時間、溫度、硒濃度、NAA濃度、KT濃度和光照強度6個因素中，硒濃度、培養時間和光照強度對原球莖的富硒能力有顯著影響。

課題組前期對鐵皮石斛中硒的形態進行測定，硒在鐵皮石斛鮮條中主要以硒代胱氨酸和硒蛋氨酸的形態存在[17]。關于硒對鐵皮石斛組培苗超氧化物歧化酶（SOD）活性影響還未見報道。本研究以鐵皮石斛組培苗為材料，設置不同濃度硒處理，探討硒對鐵皮石斛組培苗生長及其SOD活性的影響，及增加硒元素后對其多糖和葉綠素含量的影響，摸索合適的硒濃度，為廣西鐵皮石斛富硒標準化生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為廣西壯族自治區農業科學院生物技術研究所藥用植物利用研究室選育的鐵皮石斛生根組培苗（桂斛1號）。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

設置硒濃度為0（對照）、0.1、1、10和100 mg/L，共5個處理；培養基為MS+6-BA（0.5 mg/L）+NAA（0.1 mg/L）+4%瓊脂+30%蔗糖。將高約3～4 cm的鐵皮石斛組培苗接種到含硒的培養基中。每處理接種30瓶，每瓶3株，重復3次，60天后統計成活數（3株組培苗均成活的瓶子數），觀察記錄硒處理后鐵皮石斛組培苗的株高和葉片顏色；選取整株鐵皮石斛組培苗，隨機選取新鮮枝條，測定SOD活性、硒含量及葉綠素含量。

1.2.2 指標測定

參照GB 5009.93—2017[18]，采用雙道原子熒光光度計檢測新鮮枝條硒含量及新鮮枝條烘干磨成粉后的硒含量；采用G6PDH活性檢測試劑盒（WST-8法）測定新鮮枝條的SOD活性；分別參照《中華人民共和國藥典》[19]、NY/T 3082—2017[20]測定新鮮枝條的多糖和葉綠素含量。

1.3 統計分析

采用Excel 2003和DPS 18.10軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 硒處理對鐵皮石斛組培苗生長的影響

隨硒濃度增加，成活數和成活率逐漸降低（表1）。硒濃度為0.1和1 mg/L時，成活數分別為27.67和25.00，成活率分別為92.22%和83.33%，均與CK差異不顯著；硒濃度為10和100 mg/L時，成活數分別為22.67和16.33，成活率分別為75.56%和54.44%，均與CK差異顯著（P＜0.05）。

表1 不同硒濃度對鐵皮石斛組培苗成活率影響Tab.1 Effects of different Se concentrations on survival rates of D.officinale tissue culture seedlings

隨硒濃度增加，培養基的顏色逐漸加深（圖1）。硒濃度為0.1 mg/L時，培養基的顏色與CK差別不大；硒濃度大于1 mg/L時，培養基的顏色均為紅褐色。隨硒濃度增加，葉片顏色表現為淺綠色、綠色、深綠色、黃綠色和黃綠色。低濃度硒對組培苗生長影響不大；高濃度硒對組培苗生長影響較大，組培苗出現黃葉、枯死的現象。

圖1 不同硒濃度對鐵皮石斛組培苗生長的影響Fig.1 Effects of different Se concentrations on growths of D.officinale tissue culture seedlings

隨硒濃度增加，組培苗平均株高、葉片數、平均葉片長、生根數和平均根長均呈先增后減的趨勢（表2）。硒濃度為1 mg/L時，平均株高、葉片數、平均葉片長、生根數和平均根長均最大（7.88 cm、7.33、2.64 cm、6.33和0.94 cm），平均株高顯著高于其他濃度（P＜0.05）；硒濃度為10 mg/L時，平均株高、葉片數、平均葉片長、生根數和平均根長均減少；硒濃度為100 mg/L時，平均株高、葉片數、平均葉片長、生根數和平均根長均最小（6.47 cm、2.33、0.38 cm、0.33和0.06 cm），生長近乎停滯。

表2 不同硒濃度對鐵皮石斛組培苗生長的影響Tab.2 Effects of different Se concentrations on growths of D.officinale tissue culture seedlings

2.2 硒處理對鐵皮石斛組培苗硒含量及多糖含量的影響

隨硒濃度增加，組培苗硒含量增加（圖2）。硒濃度為0.1 mg/L時，硒含量最低（1.25 mg/kg）；依據富硒農產品硒含量分類要求里的規定（硒含量合理值為0.15～2.00 mg/kg），硒含量在標準范圍里；硒濃度為100 mg/L時，硒含量最高（24.88 mg/kg）。

圖2 不同硒濃度對鐵皮石斛組培苗硒含量的影響Fig.2 Effects of different Se concentrations on Se contents of D.officinale tissue culture seedlings

隨硒濃度增加，多糖含量呈先增后減的趨勢（圖3）。硒濃度為1 mg/L時，多糖含量最高（16.98 g/100g）；硒濃度為100 mg/L時，多糖含量最低（5.93 g/100g）。

圖3 不同硒濃度對鐵皮石斛組培苗多糖含量的影響Fig.3 Effects of different Se concentrations on polysaccharide contents of D.officinale tissue culture seedlings

2.3 硒處理對鐵皮石斛組培苗SOD活性和葉綠素含量的影響

隨硒濃度增加，SOD活性呈先升后降的趨勢（圖4）。硒濃度為1 mg/L時，SOD活性最高（60.70 U·g-1·min-1）；硒濃度為100 mg/L時，SOD活性最低（50.95 U·g-1·min-1）。

圖4 不同硒濃度對鐵皮石斛組培苗SOD活性的影響Fig.4 Effects of different Se concentrations on SOD activities of D.officinale tissue culture seedlings

隨硒濃度增加，葉綠素含量呈先增后減的趨勢（圖5）。硒濃度為1 mg/L時，葉綠素含量最高（0.84 mg/g）；硒濃度為100 mg/L時，葉綠素含量最低（0.25 mg/g）。

圖5 不同硒濃度對鐵皮石斛組培苗葉綠素含量的影響Fig.5 Effects of different Se concentrations on chlorophyll contents of D.officinale tissue culture seedlings

3 討論與結論

本研究中，適當硒濃度處理下，鐵皮石斛組培苗的成活率與CK差異不顯著，適當硒濃度還能促進鐵皮石斛組培苗葉片生長、根系發育。SOD是植物體內重要的抗氧化酶，催化超氧陰離子發生岐化作用，生成H2O2和O2，在植物逆境生理生化過程中具有重要作用[21]。本研究中，隨硒濃度增加，SOD活性呈先升后降的趨勢，說明適當硒濃度能增強鐵皮石斛組培苗SOD活性。武蕓等[22]通過在培養基中添加不同濃度的亞硒酸鈉溶液，研究硒對荸薺（Heleocharis soloniensis）組培苗生長及SOD和POD活性的影響，發現適當濃度的硒能提高SOD和POD活性，促進生長，與本研究結果一致。李亞敏等[23]研究硒對高溫脅迫下蘿卜（Raphanus sativus）幼苗葉綠素含量和酶活性的影響，發現施硒提高葉片總葉綠素含量，降低SOD活性。這可能與硒作用方式的多樣性、抗氧化酶作用底物的關聯性及不同抗氧化酶間的協同作用差異有關。

葉綠素是植物進行光合作用所需的重要物質之一，決定植物的光合作用效率。研究表明，施加低濃度硒可影響植物葉綠體的結構與功能、能量代謝、氧化系統及光合作用等方面[24]。植物受到環境脅迫時，硒可降低活性氧自由基的含量，活化抗氧化物質，修復受損的葉綠體結構及增加其他重要代謝物含量，使光合作用得以修復[24]。本研究中，隨硒濃度增加，葉綠素含量呈先增后減的趨勢，與周大寨等[25]研究不同土壤硒濃度對花椰菜（Brassica oleraceavar.botrytis）幼苗期葉綠素含量的影響，劉燕等[26]研究硒對鉛脅迫下油菜（B.napus）葉綠素含量的影響結果相似。說明適當硒濃度有利于鐵皮石斛組培苗葉綠素積累。

鐵皮石斛含多糖、生物堿、菲類、聯芐類和氨基酸等多種活性成分[27]；其中，多糖為主要的活性成分，是含量最高的物質[28]。隨硒濃度增加，鐵皮石斛組培苗多糖含量呈先增后減的趨勢。說明適當硒濃度有利于鐵皮石斛組培苗多糖積累。

本研究中，硒濃度為0.1 mg/L時，鐵皮石斛組培苗成活率最高，硒含量處于標準范圍值，SOD活性較高；硒濃度為1 mg/L時，鐵皮石斛組培苗成活率較高，硒超出標準范圍值，SOD活性及葉綠素含量均達到最大值。適當硒濃度可在一定程度上促進鐵皮石斛組培苗生長，增強SOD活性、促進葉綠素合成及增加多糖含量；過量的硒濃度會破壞鐵皮石斛組培苗的正常生長，各生理生化指標下降。硒濃度小于1 mg/L時，對鐵皮石斛組培幼苗生長較為有利。后續將開展細化硒濃度為0.1～1 mg/L的梯度試驗，找出最合適鐵皮石斛組培苗生長的硒濃度。