刘光财,李鹏昌,李艳艳,任雪岩，王俊宁

(1.广东海洋大学农学院，广东 湛江 524088；2.丹东市五道沟林场，辽宁 丹东 118000)

硒是自然界中非常重要的微量元素之一，是动物体内和人体健康必需的14种微量元素之一，具有毒性、解毒和营养三重生物学功效，参与抗氧化、抗癌防癌等多种生理过程，被称之为生命的保护剂[1-2].人体缺硒与糖尿病、生殖系统疾病、心血管病、癌症等40多种疾病有关，是引发人类大骨节病、克山病的主要因素[3].Taylor等[4]调查发现，中国成人每人每天对硒的摄取量仅为26.63 μg/d，远不足营养协会的推荐标准.植物是无机硒转化为有机硒和自然界硒循环生态链中的关键环节，又是人类获取硒的最重要的来源.因此，通过提高硒在植物体内的富集含量，生产开发富硒农产品，是改善低硒地区人们硒营养水平过低的有效途径之一，对提高人们健康水平具有重要的意义.

豇豆(Vignaunguiculata)是豆科豇豆属一年生植物.豇豆果实清香可口，富含碳水化合物、蛋白质、粗纤维及钙、硒、铜、铁、镁、锰、锌等矿质元素和叶酸、胡萝卜素、维生素B1、维生素B2、维生素C等多种营养素，况且其生产周期短、产量高，是人们餐桌上常见的蔬菜[5-6].硒也是高等植物的必需微量元素，它能提高油菜、大豆、玉米和小麦等作物的抗氧化能力，增强植物的抗衰老和抗逆性能力，促进植物的正常生长发育[7].研究表明，适量的硒能促进绿豆芽[8]、黄豆芽[9]、生菜[10]等蔬菜的生长，提高苹果[11]、甜柿[12]、葡萄[13]等果实的硒含量，同时果实可溶性糖、可溶性蛋白、脂肪等营养物质含量显著增加，果实品质得到明显改善.相关研究中常见硒处理方法主要有水培施硒、基质施硒和叶面施硒，但关于硒溶液浸种处理对豇豆品质及活性氧的研究尚未见报道.本试验以豇豆为材料，采用不同浓度的亚硒酸钠溶液处理豇豆种子，研究亚硒酸钠溶液浸种处理对豇豆品质及抗氧化的影响，进而筛选出生产高品质豇豆所需的最适亚硒酸钠溶液浓度，为豇豆品质提高提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为美国无架豇豆，采用0、2、4、6、8 mg/L的亚硒酸钠溶液，在(25±1)℃条件下浸种9 h，期间每隔3 h换1次溶液，将浸种好的豇豆种子播种，豇豆生长期间定期进行浇水、除草、施肥、除虫等田间管理.在果实挂果约40 d时取样，并保存于-20 ℃冰箱备用.每个处理设3个重复，每个重复30粒饱满豇豆种子.

1.2 试验方法

可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝法测定[14]；维生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定[15]；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[15]；硝酸盐含量采用水杨酸消化法测定[15]；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定[16]；超氧阴离子(O2-·)生成速率采用羟胺氧化法测定[17]；过氧化氢(H2O2)含量测定采用过氧化氢测试盒(南京建成生物工程研究所)测定，以每克鲜样中含有H2O2的毫摩尔来表示(mmol/g)；GSH含量测定采用DTNB法.以上测量方法以鲜质量计.

过氧化物酶 (POD)参考Polle等[18]方法，以OD470分钟增加0.01定义1个酶活力单位U，以鲜质量计，用U/g表示；过氧化氢酶(CAT)参考Torres等[19]方法，OD240每分钟减少0.01定义1个酶活力单位，以鲜质量计，用U/g表示；抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性采用Zhu[20]的方法测定，以吸光度每分钟变化0.1为1个酶活力单位，以鲜质量计，用U/g表示；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑法[21]测定，以鲜质量计，用U/g·h表示.

1.3 数据处理

采用DPS软件进行数据整理与分析；用Duncan新复极差法进行多重差异比较(α=0.05).

2 结果与分析

2.1 亚硒酸钠处理对豇豆可溶性蛋白含量的影响

如图1所示，亚硒酸钠浸种可以极显著地提高豇豆果实可溶性蛋白质含量(P<0.01)，且随着亚硒酸钠浓度的升高，其含量呈先上升后下降的变化趋势，可能是硒在一定程度上参与蛋白质合成；其中4 mg/L亚硒酸钠的处理可溶性蛋白含量最高，为(1.41±0.02) mg/g，比CK高38%.2、6、8 mg/L亚硒酸钠处理的可溶性蛋白质含量分别较CK高28%、17%、8%，且各浓度之间差异极显著(P<0.01).

图1 亚硒酸钠对蛋白质含量的影响Figure 1 Effect of sodium selenite on soluble protein content

2.2 亚硒酸钠处理对豇豆维生素C含量的影响

亚硒酸钠浸种极显著地提高了豇豆果实维生素C含量(P<0.01)，且随浓度的增大呈先上升后下降的变化趋势，可能是由于植株中硒蛋白含量升高，减轻对VC的氧化，其中4 mg/L亚硒酸钠处理含量最高为(31.65±0.56)mg/100 g，比CK高出28%，其次是4、2 mg/L亚硒酸钠处理组，分别比CK高出20%和17%(图2).除2、6 mg/L亚硒酸钠处理之间无差异外，其他浓度间差异极显著(P<0.01).可见，适量浓度的亚硒酸钠(≤4 mg/L)有利于豇豆果实维生素C的积累，高浓度反而不利于维生素C的合成.

图2 亚硒酸钠对维生素C含量的影响Figure 2 Effect of sodium selenite on VC content

2.3 亚硒酸钠处理对豇豆可溶性总糖含量的影响

如图3所示，2、4、6、8 mg/L亚硒酸钠处理均极显著提高了豇豆可溶性总糖含量(P<0.01)，分别比CK提高了28%、47%、25%和16%，这可能是亚硒酸钠能够增加土壤中有效氮含量，提高了植株光合效率，其中4 mg/L亚硒酸钠含量最高，为(80.98±1.19) μg/g.2、6 mg/L亚硒酸钠之间无差异，其他浓度间差异极显著(P<0.01).

图3 亚硒酸钠对可溶性糖含量的影响Figure 3 Effect of sodium selenite on soluble sugar content

2.4 亚硒酸钠处理对豇豆硝酸盐含量的影响

由图4可知，未处理的豇豆硝酸盐含量最高为(393.14±6.28) μg/g，亚硒酸钠处理极显著地降低了硝酸盐含量(P<0.01)，但随着亚硒酸钠浓度的升高，硝酸盐含量先降后升，其中6 mg/L亚硒酸钠处理的含量最低，为(310.88±2.90)μg/g，比对照降低了21%，而2、4、8 mg/L亚硒酸钠处理分别比CK降低了9%、16%和12%.此外，各浓度之间差异极显著(P<0.01).可见，低浓度的亚硒酸钠对豇豆果实硝酸盐的积累有抑制作用，但浓度过高，抑制效果有所下降，这可能与亚硒酸钠影响土壤中NO3--N/NH4+-N有关.

图4 亚硒酸钠对硝酸盐含量的影响Figure 4 Effect of sodium selenite on nitrate content

2.5 亚硒酸钠处理对豇豆MDA含量的影响

CK的MDA含量为(6.52±0.06) μmol/g，亚硒酸钠处理极显著降低了豇豆果实的MDA含量(P<0.01)，且随着浓度的增加，MDA含量呈先降后升的变化，其中6 mg/L亚硒酸钠含量最低为(4.81±0.03) μmol/g，比CK降低了26%，而2、4、8 mg/L亚硒酸钠分别比CK降低了9%、13%和15%(图5).4、8 mg/L亚硒酸钠之间无差异，其他浓度间差异极显著(P<0.01).6 mg/L亚硒酸钠处理浓度能最大程度地降低豇豆的MDA含量.

图5 亚硒酸钠对MDA含量的影响Figure 5 Effect of sodium selenite on MDA content

2.6 亚硒酸钠处理对豇豆O2-·生成速率的影响

由图6可知，随着亚硒酸钠浓度的增加，豇豆O2-·的生成速率先降后升，其中6 mg/L亚硒酸钠的含量最小，为(6.45±0.15) μg/g.显著性分析表明，2、4、6、8 mg/L亚硒酸钠处理的O2-·生成速率量均极显著低于CK(P<0.01)，分别比CK下降了12%、21%、28%和22%.各浓度处理间差异达到极显著水平(P<0.01).亚硒酸钠有效地抑制了O2-·的生成.

图6 亚硒酸钠对O2-·生成速率的影响Figure 6 Effect of sodium selenite on O2-· production rate

2.7 亚硒酸钠处理对豇豆H2O2含量的影响

亚硒酸钠处理极显著降低了豇豆果实的H2O2含量(P<0.01)，其效果随亚硒酸钠浓度的增加呈先降后升的变化，为亚硒酸钠浓度为6 mg/L时的H2O2含量最低，为(9.36±0.36) mmol/g，比CK下降了36%，而2、4、8 mg/L分别比CK下降了12%、24%和20%(图7).4、8 mg/L亚硒酸钠的H2O2含量无差异，其他浓度间差异极显著(P<0.01).这说明亚硒酸钠能有效抑制H2O2的生成，延缓细胞的衰老，最佳浓度为6 mg/L.

图7 亚硒酸钠对H2O2含量的影响Figure 7 Effect of sodium selenite on H2O2 content

2.8 亚硒酸钠处理对豇豆GSH含量的影响

如图8所示，亚硒酸钠处理极显著提高了豇豆果实GSH含量(P<0.01)，且随着浓度的升高其含量呈先升后降的趋势，其中6 mg/L亚硒酸钠的GSH含量最高，为(77.44±1.37) μg/g，比CK高76%，CK仅为(44.00±1.30) μg/g，2、4、8 mg/L分别比CK高出36%、55%和60%.4和8 mg/L亚硒酸钠的GSH含量无差异，其他浓度间差异极显著(P<0.01).可见，6 mg/L亚硒酸钠处理的豇豆GSH含量更高，抗氧化性更好，能更有效延缓细胞的衰老.

图8 亚硒酸钠对GSH含量的影响Figure 8 Effect of sodium selenite on GSH content

2.9 亚硒酸钠处理对豇豆抗APX活性的影响

由图9可知，亚硒酸钠处理极显著提高了豇豆APX活性(P<0.01)，且随浓度的升高而呈先升后降的变化趋势，其中6 mg/L亚硒酸钠的APX活性最高，为(77.27±3.49) U/g，较CK高出112%，而2、4、8 mg/L亚硒酸钠分别比CK高出52%、81%和82%.4、8 mg/L亚硒酸钠的APX活性无差异，其他浓度间差异极显著(P<0.01).可见，亚硒酸钠处理大幅度提高了豇豆APX活性，其中6 mg/L浓度最好.

图9 亚硒酸钠对APX活性的影响Figure 9 Effect of sodium selenite on APX activities

2.10 亚硒酸钠处理对豇豆POD活性的影响

如图10所示，随着亚硒酸钠浓度的增加，豇豆POD活性先升后降，浓度为6 mg/L时POD活性最大，为(174.09±5.51) U/g.2、4、6、8 mg/L亚硒酸钠处理均极显著地提高了豇豆POD活性(P<0.01)，分别比CK提高了15%、22%、40%和24%.4、8 mg/L亚硒酸钠的POD活性无差异，其他浓度间差异达到显著或极显著.可见，6 mg/L亚硒酸钠能最有效地提高豇豆POD活性，利于H2O2清除.

图10 亚硒酸钠对POD活性的影响Figure 10 Effect of sodium selenite on POD activities

2.11 亚硒酸钠处理对豇豆CAT活性的影响

由图11可知，亚硒酸钠对豇豆CAT活性的影响也随浓度的升高先升后降，其中6 mg/L亚硒酸钠的活性最高，为(110.30±1.04) U/g.2、4、6、8 mg/L亚硒酸钠处理的CAT活性极显著高于CK(P<0.01)，分别比CK高出13%、26%、37%和28%.4、8 mg/L亚硒酸钠的CAT活性无差异，其他浓度间差异达到显著或极显著.这说明，适量的亚硒酸钠能提高豇豆CAT活性，其中6 mg/L的效果最佳.

图11 亚硒酸钠对CAT活性的影响Figure 11 Effect of sodium selenite on CAT activities

2.12 亚硒酸钠处理对豇豆SOD活性的影响

如图12所示，亚硒酸钠处理极显著提高了豇豆SOD活性(P<0.01)，且随着浓度的增加而提高.2、4、6、8 mg/L亚硒酸钠处理的SOD活性分别比CK提高了35%、56%、68%和95%，其中8 mg/L亚硒酸钠处理效果最好，为(207.81±3.15) U/g·h.各浓度之间差异极显著(P<0.01).

3 讨论

硒是高等植物的必需微量元素，能促进植物的正常生长发育，并提高作物的品质和产量[7-9].周大寨等[22]和高学云等[23]研究表明，适量的亚硒酸钠可提高烟叶和花椰菜中的可溶性蛋白质含量.赣南脐橙[24]和大蒜[25]用外源硒处理促进了维生素C的合成，落葵[26]和大蒜[27]用一定浓度的硒处理增加了它们的可溶性糖含量，降低了大蒜生长期间蒜苗叶片和假茎中的硝酸盐含量.谷云等[28]还发现，硒还可以显著降低蔬菜发酵过程中的硝酸盐含量.本研究发现，适当浓度的亚硒酸钠处理，能有效提高豇豆果实中可溶性蛋白质和维生素C含量，这应该是Na2SeO3被植物吸收转化为有机硒，参与蛋白质合成[29]，提高硒蛋白含量，从而减轻细胞中过氧化氢和脂质过氧化物对VC的氧化[30-31]；可溶性总糖含量上升，均达到极显著水平(P<0.01)，并能极显著降低豇豆的硝酸盐含量(P<0.01)，可能是因为Na2SeO3对土壤酶活性、有效氮含量有影响，提高了光合速率，改善了土壤NO3--N/NH4+-N，这与上述研究者的结果一致[22-28].

图12 亚硒酸钠对SOD活性的影响Figure 12 Effect of sodium selenite on SOD activities

O2-·和H2O2是植物膜脂过氧化过程中常见的自由基，MDA则是细胞膜膜脂过氧化作用的终产物之一.赵耀等[32]在麦苗、余日安等[33]在大鼠肝脏上研究表明，在一定范围内，随着亚硒酸钠浓度的增加，麦苗清除羟自由基和超氧阴离子自由基的活力也逐渐增加，同时也抑制了自由基生成；但高剂量的亚硒酸钠，则会增加肝脏中自由基的生成，氧化应激明显.段碧辉等[34]发现适宜浓度的硒处理可以促进缺硼胁迫下苗期油菜的生长，显著提高油菜幼苗叶片的抗氧化酶活性，并显著降低H2O2含量.此外，适量的补硒可以明显降低紫球藻细胞[35]和油菜苗[36]的MDA含量，但浓度过高反而会促进MDA的生成.本试验结果显示，亚硒酸钠浸种处理极显著地抑制了豇豆果实中超氧阴离子的生成速率和降低了H2O2含量的积累(P<0.01)，减少了自由基的产生，缓解了细胞膜膜脂过氧化作用，有效地降低豇豆中的MDA含量，其中6 mg/L亚硒酸钠处理效果最好，这与前人的研究相符[32-36].

SOD、POD、CAT、APX等酶和GSH等小分子还原性物质是植物体内活性氧清除主要系统.赵耀等[37]研究发现，用亚硒酸钠处理小麦的幼苗和种子，能增加麦苗的GSH含量.凌枣用硒处理能显著提高果实SOD活性，并显著改善了果实的品质[38].武芸等[39]发现，适当浓度的硒处理促进了荸荠组培苗的生长，提高了SOD、POD活性，但浓度过高对SOD活性和组培苗的生长反而有抑制作用.此外还发现，适当浓度的硒处理，增加了水稻幼苗叶片[40]POD活性，提高了平菇菌丝体[41]和梨叶片[42]内的CAT活性，显著地提高了梨叶片[42]和低温胁迫下铁皮石斛幼苗[43]中的APX活性，但浓度过高或过低会抑制水稻幼苗增高和增重，并降低CAT活性.本研究发现，亚硒酸钠浸种处理能极显著提高豇豆果实中的GSH含量，2～6 mg/L亚硒酸钠处理极显著地提高豇豆果实中SOD、POD、CAT和APX酶活性(P<0.01)，但浓度过高(8 mg/L)，POD、CAT和APX酶活性反而有所下降(见图9-12)，这与前人[37-43]等的研究结果相吻合.不同的是，高浓度的亚硒酸钠处理(8 mg/L)对SOD活性的增加并无抑制作用，可能是不同的物种，SOD活性对硒浓度的耐受力不同所致.

综上所述，适当浓度亚硒酸钠溶液浸种处理可能能够改良植株根系微环境，从而提高豇豆品质，且硒参与合成谷胱甘肽过氧化物酶，通过调节植物内环境离子平衡，来提高各类抗氧化酶活性.

4 结论

本研究中，4 mg/L亚硒酸钠溶液浸种处理，豇豆可溶性蛋白、维生素C和可溶性糖含量最高，品质最好；6 mg/L亚硒酸钠处理，硝酸盐、自由基、氧化类物质含量最低，各类抗氧化酶活性最高，抗氧化能力最强.