基于代谢组学分析喷施纳米硒对小米生长和品质的影响OA

目的:探索叶面喷施不同浓度纳米硒对谷子农艺性状、小米营养品质、小米中硒形态及含量的影响,采用代谢组学分析与小米生长和营养品质有关的差异代谢物及其作用通路,明确谷子叶面最佳的纳米硒喷施量,为富硒小米的生产管理提供科学依据。方法:以金苗K5为试验材料,采用田间试验,设置4个供硒水平:清水对照(T0)、22.5 g/hm^(2)硒(T1)、33.75 g/hm^(2)硒(T2)、45 g/hm^(2)硒(T3),于抽穗期、灌浆期进行叶面喷施,研究谷子农艺性状、小米颜色、营养成分、硒形态和含量,通过热图分析和KEGG富集分析等方法确定喷施硒肥后小米的差异代谢物和代谢通路,并以此分析硒肥对小米生长和品质的影响。结果:叶面喷施22.5 g/hm^(2)(T1)纳米硒时,谷子的株高、茎粗、穗长、穗粗、穗重、产量均达到最大值(P<0.05),较对照组(T0)分别增加了7.9%、15.4%、14.5%、18.8%、13.5%、9.8%;小米的a值达到最大值(P<0.05),b*值也显著高于对照组(T0)(P<0.05);小米的脂肪、总膳食纤维、直链淀粉、维生素E和β-胡萝卜素含量分别提高8.33%、19.56%、2倍、36%和13.36%(P<0.05),碳水化合物和维生素B1含量分别降低1.70%和7.14%(P<0.05);小米总硒含量随着叶面喷施硒浓度的增加而升高,其中,仅T1组小米中的硒含量接近《T/CATEA 003—2022:富硒农产品硒含量标准》的规定。小米中的硒形态均为有机硒,分别为硒代胱氨酸(SeCys2)、硒代蛋氨酸(SeMet),其中硒代蛋氨酸占总硒的比例为96.80%;在对照组小米和富硒组小米中共筛选出213个差异代谢物,涉及的主要代谢通路有24条。其中,精氨酸、谷胱甘肽等代谢物上调促进精氨酸生物合成、ABC转运蛋白等代谢通路,与谷子的农艺性状提高有关;菊二糖、半乳糖酸等参与淀粉和蔗糖代谢、半乳糖代谢等代谢通路,与小米的营养品质(碳水化合物、膳食纤维、直链淀粉)的改善有关;9种磷脂酰胆碱和甘油磷酸胆碱等参与甘油磷脂代谢、醚类脂质代谢、亚油酸代谢、α-亚麻酸代谢等代谢通路,与小米的营养品质(脂肪)改善有关。叶面喷施22.5 g/hm^(2)纳米硒时,谷子有最佳的农艺性状、小米的营养品质显著改善、小米中的硒形态均为有机硒且硒含量接近标准规定的富硒含量。结论:应叶面喷施低于22.5 g/hm^(2)的纳米硒生产富硒小米。