栽培生理岗位

  引言

  硒（Selenium, Se）是植物所需的微量营养元素之一，在环境中常以亚硒酸盐 [SeO32-，Se(IV)] 和硒酸盐[SeO42-，Se(VI)] 的形式存在[1]。报道发现，施用微量元素硒可明显提高茶树、油菜、核桃的产量[2-4]，对葡萄、番茄、梨的果实品质也有改善作用[5-8]。然而，有关其调节植物生长的作用机理尚不清楚。植物的光合色素是以电子传递（即电子得失引起的氧化还原）及共轭传递（直接能量传递）的方式参与能量传递[9]。叶绿素荧光参数的变化可以反映植物叶绿体PSI和PSII（主要是PSII）的光能吸收、传递及耗散过程，并在电子传递的测定、质子梯度的建立及ATP的合成等过程中发挥独特的作用[10-11]。赵世宇等[12]发现，20 mg·L-1纳米硒处理显著提升各时期草莓植株叶片叶绿素含量和荧光参数，同时降低各时期叶片非光化学淬灭系数（NPQ）。武林楠等[13]研究发现，硒浓度为5～10 mg·L-1时可有效提高‘火洲黑玉’葡萄叶片中叶绿素的含量，恢复其光合能力，缓解盐胁迫对葡萄的伤害。越来越多的研究表明，微量元素可以调节叶绿素荧光的变化，提高净光合速率，促进植物的生长发育[14]。因此，探明‘玫瑰香’葡萄叶片光合机构对硒元素的响应，能够从光合水平上解释微量元素改善葡萄植株长势的作用机理，对理解微量元素的作用具有重要理论意义。

  ‘玫瑰香’葡萄原产英国，欧亚种，中晚熟，具有浓郁的玫瑰花香，深受消费者喜爱，在我国栽培面积较广，可作为鲜食、酿酒、制汁的兼用品种。但是随着栽培年限的延长，粗放式管理易导致树势衰弱、叶绿素总量低、新梢细瘦、秋季落叶早等问题[15-16]。因此，探究‘玫瑰香’葡萄栽培最适宜的外源硒浓度，改善植株生长势，提高光合能力及抗性，为提高葡萄产量和品质提供技术参考。

  材料与方法

  试验材料为9年生自根苗‘玫瑰香’葡萄，取自天津市滨海新区茶淀镇葡萄科技园。该基地位于39°17′56″N，117°18′49″E，属暖湿带半湿润大陆性气候，年平均气温13.0 ℃，年均降水量为566.0 mm。试验样品位于日光温室内，采用单臂篱架整形方式，株高1.8～2.0 m，篱架高约2 m，每株间隔1.2～1.3 m，

  土壤平均含盐量为0.14%，pH为8.24。样品位于温室同一试验田内，受外界因素影响一致。供试药品为99%亚硒酸钠（Na2SeO3）、CaCO3、95%乙醇。

  于坐果期（2022年5月2 6日）、果实膨大期（6月26日）、果实转色期（7月26日）进行亚硒酸钠处理，以蒸馏水为对照（CK），设置50 mg•L-1（T1）、100 mg·L-1（T2）、150 mg·L-1（T3）3个梯度，采用叶面喷施，每处理每次施用溶液为2.5 L，每处理6株。于果实膨大期（2022年6月25日）、转色期（2022年7月25日）、成熟期（2022年8月25日）进行采样，选取植株上中下新梢中部叶片，每处理采集6片叶。

  新梢生长量：同样于上述3个时期（果实膨大期、转色期、成熟期）使用卷尺测量全株新梢长度；游标卡尺测量全株新梢基部粗度和节长。

  叶片色素含量测定：取新鲜样品0.2 g放入研钵，加入少量石英砂和碳酸钙以及2 mL 95%乙醇研磨成匀浆，再加入10 mL乙醇，继续研磨至组织变白，浸提叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素，浸提结束后用分光光度计测定650、649、470 nm处吸光度值。

  叶绿素荧光诱导动力学曲线（OJIP）及参数测定：分别于2022年8月22—25 日，每日16: 00-18: 00 时，选取新梢第5～7片功能叶，利用快速荧光测定仪Handy-PEA（Hansatech，英国）测定叶绿素荧光诱导动力学曲线（OJIP）及相关参数，每个处理测定3片叶，重复3次。测定前用叶夹暗适应20 min，荧光以3000 μmol·m-2·s-1的饱和光诱导，照射时间为1 s。

  其中OJIP曲线中O点值（Fo）表示当所有反应中心完全开放时初始荧光强度，J点值（Fj）表示在OJIP荧光诱导曲线2 ms的荧光强度，I点值（Fi）表示在OJIP荧光诱导曲线30 ms的荧光强度，P点值（Fp=Fm）表示OJIP荧光诱导曲线的最大荧光强度。观测得到叶绿素荧光相关参数值。暗适应后从照光到达最大荧光所需的时间[t(Fm)]、可变荧光（Fv）、固定荧光（Fo）、最大荧光（Fm）、50 μs、100 μs、300 μs、2 ms、30 ms时的荧光，即O/J/I/P相的荧光值（F1、F2、F3、F4、F5）、光系统Ⅱ光化学的最大效率（Fv/Fm）、光系统Ⅱ活性（Fv/Fo）、在J相时的相对可变荧光强度（Vj）、I相时的相对可变荧光强度（Vi）、标准化的的O-J-I-P荧光诱导曲线等。

  结果与分析

  叶面喷硒对葡萄新梢生长的影响

  由图1A可知，叶施亚硒酸钠后，在果实膨大期，T1、T2、T3处理新梢长度与CK相比，分别增加20.58%、33.64%、16.59%，差异显著；在果实转色期，与CK相比硒处理的新梢长度无显著差异；果实成熟期，T1处理的新梢长度比CK增加16.97%，差异显著，其他处理与CK无显著差异。

  如图1B，叶施亚硒酸钠后，果实膨大期，T1、T2处理下平均节间长与CK相比分别增加39.23%与46.08%，差异显著；果实转色期和成熟期，T1处理平均节间长分别比CK增加16.55%和11.56%，差异显著；其他硒处理无显著效果。

  由图1C可知，在果实膨大期，3个硒处理平均新梢粗度分别比CK增加51.72%、49.55%、27.66%，存在显著差异；果实转色期，T1、T2平均新梢粗度分别比CK增加30.51%与24.98%，差异显著；果实成熟期，3个硒处理的新梢粗度与CK相比分别增加26.15%、15.22%和16.11%，存在显著差异。

  叶面喷硒对葡萄光合色素含量的影响

  叶面喷硒对葡萄光合色素含量的影响光合色素是表现植物光合能力的重要参数，在植物光合作用中参与吸收、传递光能及引起原初光化学反应[13]。在不同浓度外源硒处理下，‘玫瑰香’葡萄光合色素含量有所差异（表1）。果实膨大期，T1处理比CK叶绿素a增加10.70%，差异显著；叶绿素b含量增加2.69%，无显著差异。而T2、T3处理下，叶绿素a含量分别比CK减少25.12%、25.01%，差异显著；T3处理下，叶绿素b含量比CK减少25.91%，差异显著。T1处理比CK总叶绿素含量增加5.01%，无显著差异。而T2、T3处理分别减少24.59%、25.65%，差异显著。T1处理叶绿素a/b较CK处理增加7.75%，差异显著 ，其他无显著差异。各处理下的类胡萝卜素含量与 CK相比均无显著差异。

  果实转色期，与CK相比，T1处理下叶绿素a含量较CK增加7.39% ，T3处理下叶绿素a 含量较CK减少11.65% ，均有显著差异；T1处理下叶绿素b含量比CK增加5.56%，T3处理下叶绿素b含量较CK减少12.02%，均差异显著；总叶绿素含量T1处理较CK增加6.10%，差异显著，其他则无显著差异；各处理下叶绿素a/b与CK相比均无显著差异；T1处理下 ，类胡萝卜含量较CK减少10.39%，存在显著差异，其他无显著差异。

  果实成熟期，T1处理比CK叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量分别增加了2.15%、5.92% 、4.80%；T2 、T3处理下，与CK相比，叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量分别减少了20.61%与26.63%、 19.09%与26.15%、19.54%与26.29%，差异显著；各处理下叶绿素a/b、类胡萝卜素与CK相比均无显著差异。

  叶面喷硒对葡萄叶绿素荧光的影响

  叶绿素荧光是反映植物光合能力、栽培适应性 的重要参数。不同浓度外源硒处理下‘玫瑰香 ’葡萄 叶片OJIP曲线与对照趋势一致（图2）， 不同浓度外 源硒的标准化OJIP曲线变化较小。处于初始荧光的 “O”（Fo） 点时受光后发射的荧光最小，不同处理 在O-I相的荧光值上升幅度均较快，T1处理在I-P相的荧光值高于CK （图2A）。 相对荧光强度的差异可以 反映PSⅡ和放氧复合体对不同浓度外源硒处理的响应 （图2B） 。不同处理与CK之间的最大差值出现在I相 处，其中T1处理差异最明显 ，说明处理最大程度影响 了当电子到达Fm所需要的时间。曲线变化最显著的位 点为P点 ，表明不同浓度外源硒对光合机构影响最大 的是PSⅡ的电子受体（QA 、QB 、PQ等）处于最大程 度还原态时的荧光。说明不同外源硒处理提高了植株 在当下时间节点光能转化效率。

  不同外源硒浓度处理下‘玫瑰香 ’叶片光能吸 收、捕获和传递存在差异（图3）。 图3中，从Fo到Fm 的不同相位荧光强度可看出 ，T1处理增强了‘玫瑰 香 ’葡萄各相位的荧光强度 ，加快了光合速率。各处 理Fv/Fm差异较小，dVG/dto 、dV/dto的最高值均出现在CK。与CK相比，T1处理下Sm 、N和Sm/(tFm)值变小， 而ETo/RC 、ABS/CSo 、DIo/CSo 、TRo/CSo 、ETo/CSo 增大明显，ABS/RC、TRo/RC、DIo/RC变化较小。

  讨论

  硒与植物生长发育有很密切的关系，适宜浓度的硒可以促进植物生长发育，但是硒浓度过高会对植物产生毒害，抑制植物生长[17]。有研究发现 ，施硒对盐 胁迫下‘苏丹娜’葡萄的生长发育有积极影响[18]。郑晓翠等[19]在‘巨峰’葡萄上的试验表明，氨基酸硒可改善果实品质，增加叶片厚度，且叶片喷施效果优于土施。本研究发现，叶喷50、100 mg·L-1亚硒酸钠均对‘玫瑰香’葡萄新梢长度、粗度以及节长有明显的促进作用。本研究发现 ，外源硒浓度达到一定程度（150 mg ·L-1 亚硒酸钠），‘玫瑰香’葡萄生长量有下降的趋势。

  光合作用是植物有机物合成、营养贮存与转化的 重要途经 ，也是影响植物生长的重要指标之一[21-23]。 本研究中，低浓度的硒处理可增加‘玫瑰香’葡萄叶绿素a、 叶绿素b、总叶绿素、 叶绿素a/b、类胡萝卜素含量。王文举等[24]的研究表明，喷施亚硒酸钠浓度为60 mg·L-1时，‘红地球’葡萄光合能力最佳。一方面，硒可以通过直接或间接抑制或诱导活性氧在植物体内的积累和调节光合作用相关酶系统，进而影响植物光合作用[25]；另一方面，适宜剂量的硒能促进叶绿素合成相关元素Fe 、Mn、Cu和Zn等的吸收，从而提高植株叶绿素含量。于敏敏等[26]研究发现，2 mg·kg-1与4 mg·kg-1 外源硒处理显著提高黄瓜幼苗叶片叶绿素 含量，增强黄瓜叶片光合能力。赵肖琼等[27]认为，硒可显著提升番茄幼苗的胆色素原脱氨酶和尿卟啉原合酶活性 ，从而促进植物叶绿素合成过程中胆色素原向 尿卟啉原Ⅲ的转化。然而，本研究中，随着外源硒浓度增加，‘玫瑰香 ’葡萄光合色素含量降低。这可能与过量的硒取代了叶绿素合成的关键酶中巯基键的硫 原子，破坏了酶蛋白的构型，使酶的活性降低有关。

  结论

  在本研究中 ，叶施50 mg·L-1 亚硒酸钠溶液处理 下，‘玫瑰香 ’葡萄新梢长度和粗度、节长、光合色 素含量均高于对照 ，并且随着外源硒浓度的增加， 呈现先上升后下降的趋势 。叶施50 mg·L-1 处理增强 了‘玫瑰香 ’葡萄各相位（Fo到Fm） 的荧光强度， ETo/RC 、ABS/CSo 、DIo/CSo、TRo/CSo、ETo/CSo 与对照相比有较大差异。