硒（Se）是人体必需微量元素，具有提高免疫力、增强机体新陈代谢等积极作用^[1⇓-3]。但土壤硒元素地理分布不均匀，我国大约72%的地区土壤存在不同程度的缺硒或低硒情况，由此大部分粮食作物硒含量也较低，不能满足人体日常硒摄入量^[4-5]。燕麦（Avena sativa）被誉为“全营养谷类作物”^[6⇓-8]，不仅富含膳食纤维，而且具有良好的氨基酸构成、丰富的不饱和脂肪酸和大量抗氧化活性物质，但其对硒的积累能力在禾谷类作物中相对较弱^[9]，因此，强化燕麦籽粒硒积累，明确其对氨基酸构成以及不饱和脂肪酸组成的影响，对助推营养健康型农业发展具有重要意义^[10]。

外源施加硒肥是提高粮食作物硒含量的一种主要方式，常用的2种途径是叶面喷施和土壤施用^[11-12]，其中叶面喷施是最直接有效的途径^[13]，其富集效果与作物品种、施硒时期、施硒量密切相关。研究^[14]表明，对14个燕麦品种进行叶面施硒处理后，不同品种的硒富集能力存在差异。其中，白燕2号硒富集效果最好（0.30 mg/kg²），晋燕8号和晋燕18号富集效果最差（0.20 mg/kg²）。但在其他研究^[15]结果中，硒富集效果最好的品种则是白燕7号。关于喷施时期及施用量的研究^{[14⇓⇓⇓-18]}发现，在燕麦抽穗期喷施Na₂SeO₃籽粒硒富集效果最佳，但最佳施用量还存在争议，从21.92到70.00 g/hm²不等。在叶面施硒对作物籽粒营养品质影响的研究中发现，硒处理提高了燕麦蛋白质（3.29%~18.62%）、β-葡聚糖（50.37%~186.54%）^[14]和粗蛋白的含量（18.90%）^[16]，降低了燕麦籽粒中铜、铁、锌、镁含量，提高了锰含量，但对钙和硫没有影响^[17]。此外，叶面喷硒同样有助于提高小麦营养品质，增加其抗氧化能力^[19]，促进水稻的食用和糊化品质^[20]，增加谷子粗蛋白（13.90%）、赖氨酸（17.90%）和叶酸（7.50%）的含量^[21]。目前，关于燕麦硒强化的研究^{[14⇓⇓⇓-18]}主要集中在籽粒硒含量、产量、蛋白质及其组分和矿质元素等方面的影响，而对灌浆期籽粒硒积累规律，燕麦氨基酸组成和脂肪酸成分强化方面的研究较少。

本研究以优质专用型燕麦品种坝莜12号、坝莜6号和白燕2号为研究对象，在山西省大同市左云县进行种植，于燕麦扬花期喷施不同浓度叶面硒营养液（SeO₃^2-形式），通过测定灌浆期燕麦籽粒硒积累量和成熟期籽粒氨基酸和不饱和脂肪酸组成及含量，分析不同浓度硒处理对燕麦籽粒营养品质是否具有强化作用，为高寒生态区富硒燕麦优质生产提供理论和实践依据。

试验于2021年在山西省大同市左云县安烟墩村（112°44′22″ E，40°8′33″ N）进行。该地区位于山西省最北部，属于晋西北高寒生态区，平均海拔1200.00 m以上，是典型的温带半干旱大陆性季风气候，年均气温6.11 ℃，年均日照时数2763.80 h，年均降水量399.00 mm，年均无霜期125 d。土壤类型为淡栗褐土，播前0~20 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾和全氮含量分别为11.04 g/kg、94.40 mg/kg、13.80 mg/kg、63.00 mg/kg和0.92 g/kg，硒含量为0.08 mg/kg，pH 8.35。燕麦生长季为每年4-10月，生长季平均气温14.61 ℃，降水量374.90 mm（图1）。

供试燕麦品种为坝莜12号（BY12）、坝莜6号（BY6）和白燕2号（BY2），由山西农业大学高寒区作物研究所与国家燕麦荞麦产业技术体系右玉县农业试验站提供。坝莜12号具有低纤维、易脱粒的特点，主要是燕麦米专用加工品种，为试验当地主栽品种。坝莜6号具有生育期短、低脂肪、面粉保存时间长、出粉率高、面粉色泽白的特点，主要是救灾备荒及大众化磨粉专用加工品种。白燕2号具有高蛋白和高脂肪等特点，主要是大粒型燕麦片专用加工品种。

硒肥为叶面硒营养液（含SeO₃^2- 8.00 mg/mL），由山西省太原市伊丰富硒农业产品研发有限公司提供。

试验采用两因素裂区设计。主区为3个燕麦品种，副区为3个施硒浓度：0（CK）、12.00（Se1）和36.00 g/hm²（Se2）。各处理3个小区（3.00 m×6.00 m）重复，共27个小区。各小区间隔0.50 m，防止喷雾漂移造成交叉污染。

播前整地，机械化条播，行距0.25 m，播种量120.00 kg/hm²。在燕麦扬花期喷施硒肥，按照试验设计，各小区分别取硒原液0、1.44、4.32 mL，对水量450.00 L/hm²，对照组喷相同体积蒸馏水。其余田间管理措施按常规操作进行。喷施硒肥7 d后（7月23日）开始每7 d取样1次，直至成熟期（9月3日）结束，共采样6次。每次取样时各小区剪10穗装入自封袋，标明处理和取样时间，带回实验室。

将每次采集的燕麦穗用大量去离子水冲洗干净后，于烘箱105 ℃杀青30 min，然后调至80 ℃烘干至恒重。脱粒后用电动研磨机（HCP100，中国浙江）磨成面粉，过0.15 mm筛后，参照GB 5009.93-2017采用原子荧光光谱法测定籽粒硒含量。

采用上述1.4.1中研磨过筛的燕麦籽粒粉末进行下述指标测定，参照GB/T 5009采用酸水解法测定16种氨基酸含量。

按照以下公式计算^[22]氨基酸相关指标值：

氨基酸指数（ratio of amino acid，RAA）=某必需氨基酸含量/标准模式（FAO/WHO）中相对应的氨基酸含量；

氨基酸比值系数（ratio coefficient of amino acid，RC）=某必需氨基酸RAA/各种氨基酸RAA均值；

氨基酸比值系数分（score ratio coefficient amino acid，SRC）=100-CV×100；

必需氨基酸指数（essential amino acid index，EAAI）=na1b1×a2b2×a3b3×⋯×anbn。

式中，n为比较的必需氨基酸（EAA）的数

目，n≤8；a₁，a₂，a₃，…，a_n为试验中EAA的含量[g/(100 g)干物质]；b₁，b₂，b₃，…，b_n为标准蛋白质[FAO/WHO评分模式]中与a_n相应的必需氨基酸的含量[g/(100 g)干物质]。

采用脂肪酸甲酯化法进行提取脂肪酸，再采用气相色谱仪测定脂肪酸含量^[23]。

采用Excel 2010软件对数据进行处理，用SPSS 26软件进行方差分析、多重比较、相关性及通径分析，用Origin 2022软件进行作图，用R studio进行相关性绘图。

图2表明，叶面喷硒显著提高了各燕麦品种籽粒硒含量，且随硒肥浓度增加，提高的幅度越明显。成熟期各品种的籽粒硒含量均在0.10~0.30 mg/kg标准范围（GB/T 22499-2008），其中白燕2号籽粒总硒积累量最多（0.17 mg/kg），坝莜6号中最少（0.15 mg/kg）。

花后籽粒中硒积累呈现先增后减的趋势，但同一浓度下不同品种间变化幅度不同，各时期出现的时间点也不同。相对于坝莜12号来说（峰值出现期在花后28 d），坝莜6号和白燕2号需要较长的积累时期（峰值出现期在花后35 d），但高硒处理会缩短籽粒硒积累的时间，使籽粒提前进入硒饱和阶段，具体表现为坝莜12号积累峰值出现在花后21 d，坝莜6号和白燕2号峰值则出现在花后28 d，均缩短了7 d。

同一品种对于不同浓度的叶面硒响应也不同。相对于CK处理来说，低硒品种坝莜6号对外源硒处理更为敏感，使籽粒在形成初期快速累积硒元素，其含量可提高67.37%~125.40%，大大缩短籽粒硒积累时间；而高硒品种白燕2号对外源硒处理敏感程度低，快速积累时期（花后7~14 d）籽粒硒积累幅度小，为9.33%~15.25%，但在积累起始期（花后7 d），其含量在3个品种中最高（图2）。

不同品种对于硒响应的阈值也不同。当地主推品种坝莜12号阈值最低，呈现出明显的低促进高抑制的趋势，CK处理下，快速积累时期籽粒硒积累幅度最大（66.67%），Se2处理最小，为9.80%；坝莜6号虽然品种原始籽粒硒含量低，但它的阈值较坝莜12号高，与CK处理相比，处理Se1和Se2籽粒硒积累幅度分别为125.40%和67.37%；白燕2号在高浓度处理（Se2）时，籽粒硒积累幅度为12.57%。

根据所测燕麦籽粒的16种氨基酸含量（表1）可知，3个燕麦品种中白燕2号的总氨基酸含量及大多数氨基酸含量最高，其次是坝莜12号和坝莜6号。施硒明显提高了各品种的总氨基酸含量。与CK相较，低氨基酸品种坝莜6号的总氨基酸含量增加2.13%~10.53%；高氨基酸品种白燕2号总氨基酸含量增加7.44%~9.37%，而坝莜12号较对照增加1.45%~2.08%。

在必需氨基酸（色氨酸除外）中，异亮氨酸含量最高，其次是甲硫氨酸、亮氨酸、缬氨酸，这4种氨基酸含量平均达到10.00 mg/g以上，但各氨基酸丰度在不同品种中表现不同。除甲硫氨酸（坝莜12号最高）外，白燕2号中3种氨基酸含量最高。施硒对不同品种籽粒中缬氨酸含量没有明显的促进作用，但对苯丙氨酸和赖氨酸的含量有明显的促进作用。不同品种中必需氨基酸含量对硒响应不同，与低浓度处理相比，坝莜6号中甲硫氨酸含量显著提高，异亮氨酸和亮氨酸含量对高浓度硒响应更为显著，分别提高13.83%和16.86%；坝莜12号中则是赖氨酸对硒浓度响应明显；白燕2号中赖氨酸、苏氨酸以及亮氨酸含量显著提高，分别提高7.13%~8.99%、15.95%~18.72%和12.21%~ 18.51%。

在非必需氨基酸中（表2），谷氨酸含量最高，可达15.00 mg/g以上，白燕2号含量最高。硒处理显著提高了坝莜6号中谷氨酸、天冬氨酸含量和白燕2号中丝氨酸含量；与CK相比，高浓度硒处理下白燕2号中酪氨酸、甘氨酸、谷氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、胱氨酸以及组氨酸7种非必需氨基酸含量显著提高，分别增加10.96%、15.13%、9.40%、11.00%、5.49%、12.20%和9.25%；坝莜6号酪氨酸、甘氨酸、丙氨酸、组氨酸和精氨酸含量显著提高，而在坝莜12号中仅有酪氨酸、精氨酸和天冬氨酸3种氨基酸显著提高，分别较CK增加14.13%、32.35%和6.46%。其他氨基酸含量随施硒量的变化因品种而异。总体来看，施硒提高了坝莜6号12种氨基酸含量、坝莜12号5种氨基酸含量和白燕2号12种氨基酸含量。

燕麦中必需氨基酸分别与FAO/WHO氨基酸模式谱和理想蛋白质标准比较（表3），异亮氨酸、甲硫氨酸+胱氨酸含量与模式蛋白组成较一致，而亮氨酸、苯丙氨酸＋酪氨酸、酪氨酸和缬氨酸含量不足。E/T与E/N值明显高于FAO/WHO氨基酸模式值，均高于理想蛋白标准，说明燕麦具有较高食用价值。对于同一品种来说，高浓度处理Se2可强化燕麦籽粒氨基酸含量，提高其食用价值。对于不同品种来说，喷硒对白燕2号营养强化效果显著。

为进一步说明不同燕麦品种氨基酸的营养价值，通过RC、SRC和EAAI指标进行了营养价值评价。各材料7种必需氨基酸的RC、SRC和EAAI值见表4。

3种燕麦材料的第一限制性氨基酸均为赖氨酸，其次是苏氨酸和亮氨酸，但叶面施硒可不同程度提高必需氨基酸的含量，且强化效果均为高浓度硒处理下最好。不同燕麦材料的SRC值排序为白燕2号>坝莜12号>坝莜6号。

对这些材料必需氨基酸指数进行计算，根据EAAI值实用评价标准，白燕2号为优质氨基酸源；其他均属于良好氨基酸源。且从整体来看，硒处理均能不同程度提高必需氨基酸含量、氨基酸比值、氨基酸比值系数、氨基酸比值系数分数和必需氨基酸指数，说明硒处理可以适当提高燕麦籽粒氨基酸的营养价值（表4）。

燕麦籽粒以不饱和脂肪酸为主要成分。由表5可知，3个燕麦品种主要以油酸和亚油酸2个不饱和脂肪酸成分为主，分别约占脂肪含量的40.00%和35.00%；其次是棕榈酸，约为15.00%；另外还包含约1.00%的亚麻酸；饱和脂肪酸（硬脂酸）含量极低，约2.00%。施硒对各类脂肪酸含量均有明显的促进作用。白燕2号各脂肪酸含量最高，高浓度处理Se2对各脂肪酸成分强化效果最好，与CK相比，Se2处理下白燕2号籽粒中油酸、亚油酸、棕榈酸和亚麻酸含量分别提高3.29%、5.11%、7.35%和46.36%。坝莜6号各脂肪酸含量最低。与对照相比，Se2处理下坝莜6号强化效果最好，籽粒中油酸、亚油酸、棕榈酸和亚麻酸含量分别提高0.36%、0.93%、1.66%和53.66%。不同燕麦品种籽粒脂肪酸成分对硒响应不同。不同浓度叶面硒对坝莜12号籽粒中棕榈酸强化效果最好（11.51%~ 19.40%），对坝莜6号籽粒中的亚麻酸强化效果最好（26.83%~53.66%）。品种、硒肥及其互作效应均达到极显著水平。

叶面施硒可以显著强化成熟期燕麦籽粒硒、必需氨基酸、棕榈酸和硬脂酸的含量（图3a），且通过对其进行通径分析发现，硒浓度与成熟期硒含量、必需氨基酸、棕榈酸和硬脂酸存在显著的线性关系（P=0.000、0.004、0.031和0.004），其影响系数分别为0.891、0.689、0.584和0.695（图3b），进一步说明叶面施硒可显著提高上述物质的含量。

此外，必需氨基酸、非必需氨基酸和脂肪酸成分（除棕榈酸外）间存在显著的相关性（图3a）。进一步分析发现，在必需氨基酸中，油酸和亚油酸与苯丙氨酸、赖氨酸和苏氨酸极显著相关，与亮氨酸和缬氨酸显著相关。除上述氨基酸外，硬脂酸还与异亮氨酸和蛋氨酸显著相关，亚麻酸还与异亮氨酸显著相关（图3c）。在非必需氨基酸中，油酸和亚油酸与谷氨酸、天冬氨酸、酪氨酸、甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸显著相关，除上述氨基酸外，硬脂酸和亚麻酸还与组氨酸相关（图3d）。

进一步对其进行通径分析（表6）发现，必需氨基酸（P=0.017，拟合优度指数=0.935）和非必需氨基酸（P=0.042，拟合优度指数=0.969）模型拟合良好。必需氨基酸中（表7），缬氨酸对油酸和亚麻酸存在显著的线性关系（P=0.001和0.005），蛋氨酸对硬脂酸和亚麻酸存在显著线性关系（P= 0.041和0.017）。异亮氨酸与亚油酸线性相关（P= 0.019），其影响系数（标准化系数）为-0.404。苏氨酸与亚油酸也线性相关（P=0.003），影响系数为0.577。非必需氨基酸中，天冬氨酸与油酸、硬脂酸和亚麻酸线性相关（P=0.000、0.009和0.000），其影响系数（标准化系数）分别为1.515、-0.763和0.904。丝氨酸与油酸也存在显著线性相关（P=0.050）。

此外，节点协方差数据（表8）表明，必需氨基酸中，苯丙氨酸与赖氨酸、苏氨酸，亮氨酸与赖氨酸、缬氨酸，赖氨酸与苏氨酸均有显著的关联性。非必需氨基酸中，丝氨酸与甘氨酸，丙氨酸与谷氨酸、甘氨酸、天冬氨酸和酪氨酸，谷氨酸与甘氨酸，甘氨酸与天冬氨酸和天冬氨酸，天冬氨酸与酪氨酸也均具有显著的关联。

叶片喷施外源硒是提高作物可食用部位硒含量的有效途径^[13]。研究^[24-25]发现，植物叶片以被动方式吸收亚硒酸盐，吸收量随喷施溶液中硒浓度的提高而持续增加，但硒强化需在国家富硒安全标准内，否则会对人体产生毒害作用。本研究中，Se2处理下强化了成熟期籽粒硒含量，且均在安全标准内。燕麦灌浆期籽粒硒积累整体呈现先增后减的趋势，可分为积累起始期、快速积累期、缓慢增加期、峰值出现期和缓慢回落期。但同一浓度下不同品种变化幅度不同，各时期出现的时间点也不同。这可能是因为品种硒积累能力不同有关^[15]。且在花后7、21和28 d，燕麦品种和叶面硒肥互作达到显著差异水平。因此，在晋西北高寒生态区种植燕麦在灌浆初期和中后期进行叶面喷施硒肥可达到最佳效果。但品种间籽粒硒积累存在差异，成熟期籽粒硒含量下降的原因有待进一步了解。

燕麦是谷物中氨基酸最平衡的谷物之一，包含人体所必需的8种氨基酸，各种氨基酸含量均接近或高于FAO/WHO所规定的标准，明显优于大米、面粉等谷物蛋白质中必需氨基酸的构成比例^[26]。Hu等^[27]表明，适量施硒能促进水稻中氨基酸的合成。Liang等^[28]发现，硒增加了谷子中苏氨酸合成酶和天冬氨酸合成酶的活性，并促进了相关氨基酸和总氨基酸的含量。本研究发现，Se2处理下3个燕麦品种总氨基酸及各种氨基酸含量均有提高，改善了燕麦的氨基酸营养。

导致氨基酸含量增加的重要因素可能是硒元素引起了植物体内硫和氮代谢的变化。利用无机硒可以提高蛋氨酸和胱氨酸的含量，以合成硒蛋氨酸和硒胱氨酸，原因可能是由于硒和硫同化互作，氮化合物合成过程中氮代谢途径可能发生了变化。可能是外源硒作为激活因子，激活了原本沉默的基因，从而直接产生新的酶或者增加原有通路中关键酶的含量和活性；或者通过干扰其他物质的吸收来间接影响原有代谢；或者通过干扰代谢途径中原本的酶、激活因子或辅助因子，从而使代谢途径流入其他方向，减少目标物质的合成；或者是通过调节促进或抑制目标物质生成的“协同物”或“拮抗物”的合成来调控目标物质的量^[29-30]。

本研究表明，燕麦籽粒中必需氨基酸对硒均有不同程度的响应。其中，品种和硒肥互作亮氨酸差异显著，硒肥单效应下异亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸和苯丙氨酸差异显著，甲硫氨酸仅对硒肥单效应差异显著。且在强化分析中发现，苯丙氨酸与赖氨酸、苏氨酸，亮氨酸与赖氨酸、缬氨酸，赖氨酸与苏氨酸均有显著的关联性。所以，叶面硒强化必需氨基酸的原因可能是上述氨基酸间的“串联效应”。

本研究中，非必需氨基酸对硒肥单效应响应均达到极显著水平。其中，品种和硒肥互作谷氨酸、甘氨酸和丝氨酸差异显著，半胱氨酸仅对硒肥单效应差异显著。合成通路上，它们合成起始物质均来自糖代谢产生的关键中间体（α-酮戊二酸、草酰乙酸、3-磷酸甘油酸、丙酮酸、磷酸烯醇式丙酮酸和4-磷酸赤藓糖等），合成所需的氨基基团大部分来源于谷氨酸的转氨基反应。叶面喷硒提高燕麦各种氨基酸含量的原因之一可能是因为叶面硒提高了谷氨酸的含量。不同氨基酸对硒元素响应的具体机制有待进一步研究。

燕麦虽为非油料作物，但裸燕麦脂肪平均含量可达6.30%，且不饱和脂肪酸含量占80.00%以上^[31]。本研究结果表明，施硒对3个燕麦品种的脂肪酸含量均有明显的促进作用，品种、硒肥及其互作效应均达到极显著水平。Liu等^[32]在谷子研究中发现，参与脂肪酸合成的还原蛋白Os04g0403500（K3ZVQ6）在富硒小米中上调，而还原剂的供应可以限制脂质的积累。Wang等^[33]在稻谷中也发现施硒后能促进还原当量的增加，一些参与脂质降解的蛋白质也被下调，包括磷脂酶、D（K3ZQM7）和Os02g0654100（K3YUG6），进而促进脂肪酸的生物合成。

本研究中，脂肪酸（除棕榈酸外）与缬氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、天冬氨酸、甲硫氨酸、天冬氨酸和丝氨酸存在不同程度的线性关系。推测脂肪酸的强化除了因叶面施硒引起的直接效应外，还有因氨基酸引起的间接效应。但叶面硒促进燕麦籽粒脂肪酸的机制尚不清楚，在碳链去饱和或延长的过程中，有哪些基因或酶受硒调控有待进一步研究验证。

叶面施硒提高了燕麦籽粒中硒含量，优化了必需氨基酸构成比例，促进了不饱和脂肪酸含量，从而强化了燕麦营养品质。