王佳琦，刘乃新

(黑龙江大学现代农业与生态环境学院，哈尔滨 150000)

0 引言

甜菜(BetavulgarisL.)是一种典型的二年生草本植物，属于苋科。栽培类型包括:糖甜菜、根甜菜、饲料甜菜和叶甜菜[1]。除制糖外，还有一定的营养价值[2-3]和药用价值[4-5]。种子萌发是植物生命周期的开端，对植物的生命历程有重要意义[6]，由于遗传因素和环境因素的影响，甜菜种子萌发一直是影响甜菜出苗率的主要原因之一。因此，研究外源因素甜菜种子萌发的影响尤为重要。微量元素不仅对种子萌发具有一定作用[7]，也在生物体中发挥着特有的生物功能[8]。 Schwarz Klaus Schwarz[9]博士通过研究，证实了硒是生物体必需营养元素之一。郁飞燕[10]研究了干旱胁迫下硒对小麦种子萌发的影响，发现较高浓度的亚硒酸盐提高了胚芽中磷、钾、硫、镁、锌和锰含量。徐境懋等[11]研究了纳米硒和亚硒酸盐对镉污染土壤中水稻镉积累的影响，结果表明在镉污染土壤中施加适量纳米硒和亚硒酸钠可有效降低土壤中镉的有效性,减少水稻对镉的吸收、运转和积累。外源硒不仅可以缓解生物与非生物胁迫，董广辉等[12]研究结果表明 ,施用浓度为0.25和0.5 μg·g-1土的Se4+和Se6+后,大豆产量、含N量及土壤脲酶活性增加。有研究表明经合适浓度范围内的外源硒，在一定条件下能够促进种子的萌发，浓度过高时，不利于种子发芽[13]，史雅涵[14]等以“英国芸豆”为试验材料的试验，结果表明，硒浓度30 mg/L的浸种较其他低浓度与高浓度的浸种更能促进芸豆种子的萌发。周坤元等[15]的研究结果也与这种规律类似，当黄精种子被低浓度范围Na2SeO3处理时，发芽率得到了提升，但处于高浓度的Na2SeO3溶液中时，萌发率有所降低。低浓度的硒在处理湿地松种子时，萌发情况相较于对照都有所改善，而当种子处于高浓度溶液时，萌发受到抑制[16]。发芽指数是反映种子活力大小的重要指标之一，低浓度的亚硒酸钠溶液可以提高水杉的发芽指数，超过一定范围时，随着浓度升高，其发芽指数反而越低[17]。亚硒酸钠溶液由低到高浓度分别处理甜瓜后,甜瓜种子发芽率、出苗率及幼苗株高、茎粗、根长、鲜重、干重、抗氧化酶活性基本都呈先升高后降低的趋势[18]，在一定低浓度范围内向梨施硒肥，随着浓度的升高，梨叶片抗氧化酶的活性和叶绿素含量也随之升高[19]。目前为止，外源硒对甜菜种子萌发方面研究较少。因此，本研究拟以不同浓度亚硒酸钠(Na2SeO3)、硒酸钠(Na2SeO4)处理甜菜种子，对甜菜种子萌发的形态指标和生理指标进行研究以期为今后甜菜种子萌发提供基础数据。

1 试验材料与方法

1.1 试验设计

1.1.1 试验材料

本研究以“必久”甜菜品种为实验材料。

1.1.2 试验设计

分别用不同浓度的亚硒酸钠(Na2SeO3)、硒酸钠(Na2SeO4)对试验材料进行处理,挑选品相好的“必久”甜菜种子，并对它们进行消毒工作，然后在室温中浸泡培养。以不施硒为对照(CK)，处理1～3为用亚硒酸钠(Na2SeO3)(0.50,5.00,10.00 μmol·L-1), 处理4～6为用硒酸钠(Na2SeO4)(0.50,5.00,10.00 μmol·L-1),每个处理做3个重复。在30℃恒温培养箱中催芽萌发，期间每天观察，并及时补充培养皿中的处理液以供生长利用。

1.2 试验测定项目及方法

1.2.1 根伸长的测定

种子根伸长用直尺直接测量，可直观的测定不同浓度外源硒处理对甜菜种子根伸长的影响，然后记录数据，计算抑制率。抑制率(IR)采用如下计算公式:

1.2.2 种子发芽率、发芽指数、活力指数的测定

将种子放入30℃恒温培养箱后开始计时，每隔24 h测定萌发种子数及芽长。

发芽率(%)=(取样前一天发芽数/供试种子数)*100

发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt)

(Dt—发芽日数，Gt—与Dt相对应的每天发芽种子数与发芽日数。)

活力指数=发芽指数*芽长。

1.2.3 根系生物量的测定

在对照组和处理组中，挑出甜菜种子活细根，用水洗净后，于65℃下烘干至恒量，称干质量并记录。

1.2.4 根系活力的测定(TTC法)

参照王学奎[20]的方法，现配反应液，将选好的部分甜菜种子根部放入反应液中反应，观察显色。测定待测根系样本，测定出吸光度，根据做好的标准曲线，求出TTC的还原量。

1.2.5 淀粉酶活性的测定(3, 5-二硝基水杨酸比色法)

参照王学奎[20]的方法将甜菜种子制成的酶液与各个试剂进行混合，沸水培养后等待冷却，测定吸光度。

1.2.6 可溶性糖含量的测定(蒽酮法)

称取适量的甜菜种子，并将之粉碎，制作样品提取液，加蒸馏水，测吸光度，根据方程计算可溶性糖的含量。

1.3 数据处理与分析

数据处理用的是IBM SPSS Statistics 21和Excel 2016软件。

2 结果与分析

2.1 Na2SeO3处理对甜菜种子萌发的影响

2.1.1 Na2SeO3处理对甜菜种子萌发时根伸长的影响

图1和图2表明，结果总体呈低浓度促进，高浓度抑制趋势。随着Na2SeO3浓度的增加，根伸长抑制率逐渐减小，在浓度为5.00 μmol·L-1附近时，抑制率最小，即最促进根伸长，之后随浓度升高，抑制率也随之上升。

图1 不同浓度Na2SeO3处理对甜菜种子根伸长的影响

图2 30℃恒温培养72 h后各样本根长情况

2.1.2 Na2SeO3处理对甜菜种子萌发时种子发芽的影响

通过表1发现，在不同浓度的Na2SeO3处理下，相较于空白对照，发芽率不存在明显差别；发芽指数中，只有对照和0.5 μmol·L-1Na2SeO3差异不显著，从高到低依次为：5 μmol·L-1>0.5 μmol·L-1>对照>10 μmol·L-1；活力指数中，三个处理与对照都有显著差异，依次排列为：5 μmol·L-1>0.5 μmol·L-1>对照>10 μmol·L-1。

表1 不同浓度Na2SeO3处理对甜菜种子发芽情况的影响

2.1.3 Na2SeO3处理对甜菜种子萌发时根系生物量的影响

图3表明，根生物量在低浓度时有上升趋势，在高浓度作用下又逐渐减少。而且Na2SeO3浓度的增加，相较于对照，根生物量也逐渐增大，在浓度为5.00 μmol·L-1附近时，根生物量出现最大值，随后随着浓度的增加，根生物量逐渐减少。

图3 不同浓度Na2SeO3处理对甜菜种子根伸长的影响

2.1.4 Na2SeO3处理对甜菜种子萌发时根系生物活力的影响

如表2所示，甜菜幼苗的根系活力以处理5.00 μmol·L-1最高，显著高于对照、0.5 μmol·L-1和10.00 μmol·L-1处理，分别提高了8.21%、10.90%和18.04%。处理10.00 μmol·L-1Na2SeO3处理的甜菜幼苗的根系活力最低，显著低于对照、0.5 μmol·L-1和5.00 μmol·L-1处理，分别降低了9.98%、7.28%和18.04%。而0.5 μmol·L-1Na2SeO3处理与对照差异不显著。

表2 不同浓度Na2SeO3对根系活力的影响

2.1.5 Na2SeO3处理对甜菜种子萌发时淀粉酶活性的影响

图4表明，相较于对照，Na2SeO3浓度为0.5 μmol·L-1时，淀粉酶活性减小，随后，浓度的上升，淀粉酶活力也上升。

图4 不同浓度Na2SeO3处理对淀粉酶活性的影响

2.1.6 Na2SeO3处理对甜菜种子萌发时可溶性糖含量的影响

图5表明， Na2SeO3浓度为低浓度时，提高了甜菜体内的可溶性糖含量，达到最适浓度后，随着浓度的继续上升，又抑制种子体内的可溶性糖含量的增长。

图5 不同浓度Na2SeO3处理对可溶性糖含量的影响

2.2 Na2SeO4处理对甜菜种子萌发的影响

2.2.1 Na2SeO4处理对甜菜种子萌发时根伸长的影响

图2和图6表明，相较于对照，Na2SeO4浓度为0.5 μmol·L-1时，淀粉酶活性减小，随后，随着浓度的上升，淀粉酶活力也随之上升。

图6 不同浓度Na2SeO4处理对甜菜种子根伸长的影响

2.2.2 Na2SeO4处理对甜菜种子萌发时种子发芽的影响

通过表3发现，不同浓度的Na2SeO4处理和对照相比，发芽率无显著变化；发芽指数中，只有对照和10 μmol·L-1的Na2SeO4差异不显著，从高到低依次为：5 μmol·L-1>0.5 μmol·L-1>对照>10 μmol·L-1；活力指数中，从高到低依次排列为：5 μmol·L-1>0.5 μmol·L-1>对照>10 μmol·L-1。

表3 不同浓度Na2SeO4处理对甜菜种子发芽情况的影响

2.2.3 Na2SeO4处理对甜菜种子萌发时根系生物量的影响

图7表明，相较于对照，三个处理的根生物量都比对照低，Na2SeO4浓度为5 μmol·L-1附近时，根系生物量达到最大值。随后，随着浓度的上升，根生物量反而下降。

图7 不同浓度Na2SeO4处理对甜菜种子根伸长的影响

2.2.4 Na2SeO4处理对甜菜种子萌发时根系生物活力的影响

如表4所示，Na2SeO4处理甜菜种子萌发时根系活力以处理5.00 μmol·L-1最高，显著高于对照、0.5 μmol·L-1和10.00 μmol·L-1处理。分别提高了6.87%、5.21%和13.23%。处理10.00 μmol·L-1Na2SeO4处理的甜菜幼苗的根系活力最低，显著低于对照、0.5 μmol·L-1和5.00 μmol·L-1处理，分别降低了6.42%、8.08%和13.23%。而0.5 μmol·L-1Na2SeO4处理与对照差异不显著。

表4 不同浓度Na2SeO4对根系活力的影响

2.2.5 Na2SeO4处理对甜菜种子萌发时淀粉酶活性的影响

图8表明， Na2SeO4浓度大小与淀粉酶活性具有相关性，为一次函数，随着Na2SeO4浓度的不断升高，淀粉酶活性也逐渐提高。

图8 不同浓度Na2SeO4处理对淀粉酶活性的影响

2.2.6 Na2SeO4处理对甜菜种子萌发时可溶性糖含量的影响

图9表明，Na2SeO4浓度为低浓度时，对可溶性糖含量起促进作用，达到峰值后，浓度慢慢上升，种子体内的可溶性糖含量也慢慢降低。

图9 不同浓度Na2SeO4处理对可溶性糖含量的影响

3 讨论

本研究中Na2SeO3和Na2SeO4处理对甜菜种子发芽率影响不大；对发芽指数、活力指数、跟伸长、可溶性糖含量有一定影响，随着浓度的升高，都出现先促进后抑制的现象；对根系活力均有促进作用，其中Na2SeO4对种子萌发时淀粉酶活性呈正相关。缪树寅[21]等探究了硒酸盐和亚硒酸盐对7种不同基因型小麦种子萌发和幼苗生长的影响，发现添加低浓度外源硒能够促进发芽阶段小麦的生长,高浓度硒则表现为显著的抑制作用。吴小丽[22]等用亚硒酸钠溶液由低到高浓度分别处理2个品种甜瓜后,甜瓜种子发芽率、出苗率及幼苗株高、茎粗、根长、鲜重、干重、抗氧化酶(POD、SOD、CAT)活性基本都呈先升高后降低的趋势。王华[23]等研究了外源硒对白术种子萌发及幼苗生理特性的影响，结果表明外源硒有效提高了白术幼苗超氧化物酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和可溶性蛋白含量(SP)含量，这都与本研究表现出相同趋势。王素华等[24]对三个品种马铃薯进行外源硒处理研究表明随着施硒量的增加,其中一品种的株高、单株块茎数、单株产量、单薯质量、商品率呈先升后降趋势。马洁[25]探究了外源硒对水稻抗氧化酶活性、产量及其体内硒含量影响，发现叶片SOD活性呈现先增加后降低的趋势。穆婷婷[26]对谷子进行外源硒处理发现，谷子产量及构成因子(千粒重、穗粒重)随叶面喷施外源硒的浓度增加呈现先升高后降低的趋势。但是张宇杰[27]等探究了外源硒矿粉对谷子保护酶活性、产量和籽粒中硒含量的影响，发现丙二醛含量呈先降低后增加的趋势。在韩丹[28]等人的研究中，当硒处于低浓度时，随着浓度的增加，也加强了烤烟对各类元素的吸收与应用的能力，提高了各类营养元素在植物体内所储存的量，进而对烤烟的生长起正效应；而当外源硒的浓度过高时，试验植物材料对矿质元素的吸收能力有所下降，阻碍了烤烟的生长发育。外源硒对甜菜的作用与上述研究表现出同样的趋势。

4 结论

1.Na2SeO3和Na2SeO4处理对于本次试验材料“必久”甜菜种子的发芽率与对照相比差异不显著，但在发芽指数和活力指数中还是存在显著差异的。随着浓度的升高，都出现先促进后抑制的现象。

2.Na2SeO3和Na2SeO4处理对本次试验材料“必久”甜菜种子萌发时根伸长都具有高浓度时抑制，低浓度促进的现象,对根系活力都有不同程度的促进作用，其中5.00 μmol·L-1的效果最好。

3.Na2SeO3和Na2SeO4处理对本次试验材料“必久”甜菜种子萌发时体内可溶性糖含量产生影响。随着浓度的升高，都存在先促进后抑制的现象。其中Na2SeO4对种子萌发时淀粉酶活性呈正相关。