丹參種子特性研究△

單成鋼，張教洪，王光超，張鋒，倪大鵬，朱彥威，王志芬

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 藥用植物研究中心，山東 濟(jì)南 250100；2.蒙陰神農(nóng)中藥飲片有限公司，山東 蒙陰 276214)

丹參種子特性研究△

單成鋼1*，張教洪1，王光超2，張鋒1，倪大鵬1，朱彥威1，王志芬1

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 藥用植物研究中心，山東 濟(jì)南 250100；2.蒙陰神農(nóng)中藥飲片有限公司，山東 蒙陰 276214)

本文研究了丹參種子不同采收部位和采收時(shí)間對(duì)種子數(shù)量和質(zhì)量的影響，以及溫水、高錳酸鉀溶液、氯化鈣溶液浸種等前處理方法對(duì)提高種子發(fā)芽率的作用。研究表明：主果穗的種子質(zhì)量總體上好于側(cè)果穗，果穗中下部的種子質(zhì)量好于果穗上部，果穗上1/2～2/3果殼枯黃時(shí)進(jìn)行采收才能收獲的較多優(yōu)質(zhì)的種子。溫水、高錳酸鉀溶液和氯化鈣溶液浸種處理對(duì)提高丹參種子發(fā)芽率都具有一定的效果，但最佳處理時(shí)間略有不同。因此，為提高收獲丹參種子的質(zhì)量，應(yīng)盡可能在果殼半數(shù)以上至三分之二果殼枯黃時(shí)采收主果穗種子，并對(duì)果穗上端的種子進(jìn)行去除。為提高陳化種子發(fā)芽率以溫水浸種24 h或0.3%的高錳酸鉀溶液浸種6 h處理為宜。

丹參；種子；采收；種子引發(fā)

丹參(SalviamiltiorrhizaBunge)為唇形科鼠尾草屬多年生草本植物，以干燥根及根莖入藥。種子育苗移栽是丹參生產(chǎn)上最常用的方法，但由于丹參花期長(zhǎng)，受自然條件的影響大，造成種子成熟度不一致，出苗率低，在自然條件下丹參種子的萌發(fā)一般只有30%～40%[1]；常溫狀態(tài)下，每放置30d種子發(fā)芽率就下降10%[2],隔年的丹參種子發(fā)芽率幾乎為零。目前關(guān)于采用超低溫貯藏技術(shù)、超低氧貯藏技術(shù)以及超干貯藏技術(shù)的研究雖有報(bào)道[2]，但由于成本過(guò)高、技術(shù)復(fù)雜等原因尚未在生產(chǎn)中應(yīng)用。因此通過(guò)深入研究種子特性尋求提高種子質(zhì)量的方法是解決生產(chǎn)中種子問(wèn)題的關(guān)鍵，也是實(shí)施中藥材規(guī)范化種植(GAP)的當(dāng)務(wù)之急[4]。通過(guò)種子形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，在丹參果實(shí)的果皮外層有10～20 μm厚度的黏液物質(zhì)覆蓋，黏液物質(zhì)能夠迅速吸水膨脹[3]。新鮮種子經(jīng)過(guò)預(yù)先冷凍、PEG或GA3 等溶液浸種處理都可以明顯提高發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率[3-8]。本文分別從如何獲得高質(zhì)量的種子和如何提高已退化種子質(zhì)量?jī)煞矫嫒胧郑匮芯苛说⒎N子采收部位和采收標(biāo)準(zhǔn)，以及通過(guò)前處理提高種子發(fā)芽率的方法，以期為丹參種子質(zhì)量控制提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

山東農(nóng)科院藥用植物研究中心種質(zhì)資源圃栽培二年丹參產(chǎn)種子，室內(nèi)陰干脫粒備用。品種為蒙陰農(nóng)家種。采收部位和采收標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)采用當(dāng)月采收新種子，前處理實(shí)驗(yàn)則采用常溫下陳放6個(gè)月的丹參種子。

1.2 試驗(yàn)方法

果穗不同部位種子試驗(yàn)：分別于丹參果穗2/3枯黃時(shí)采收不同部位果穗30穗和頂生主果穗的不同部位，頂生主果穗P1(見(jiàn)圖1)，側(cè)生主果穗P2，頂生側(cè)果穗P3，頂生主果穗上段P4、中段P5、下段P6，分別調(diào)查每部分的種子量和種子千粒重。再分別置于墊有2 層濕濾紙的培養(yǎng)皿中,每皿擺放50粒,并加蓋保濕,在溫度25 ℃光照培養(yǎng)箱內(nèi)發(fā)芽。重復(fù)3次,每次重復(fù)50粒種子。

圖1 不同位置果穗示意圖

不同采收標(biāo)準(zhǔn)種子試驗(yàn)：分別于果穗全綠S1，1/3枯黃S2，1/2枯黃S3，2/3枯黃S4，全部枯黃S5時(shí)各采收果穗30穗，調(diào)查種子量和千粒重。再分別進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，方法同果穗不同部位種子試驗(yàn)。

不同前處理方法對(duì)種子發(fā)芽率的影響：將丹參種子分別浸于40 ℃溫水(R1)、0.3%K2MnO4(R2)、1%的CaCl2溶液(R3)，浸種時(shí)間為6 h(T1)、12 h(T2)、24 h(T3)，完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共計(jì)9個(gè)處理，不進(jìn)行浸泡的干種子設(shè)為對(duì)照(CK)。浸種后無(wú)菌水沖洗3次,分別進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，方法同果穗不同部位種子試驗(yàn)。

發(fā)芽率的計(jì)算方法：

發(fā)芽率GP(%)=(14 d內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 丹參不同位置果穗種子質(zhì)量的差異

由圖2所示，頂生主果穗(P1)千粒重最大，達(dá)1.5 g，側(cè)生主果穗(P2)與頂生側(cè)果穗(P3)種子千粒重均為1.4 g，低于P1千粒重7.1%，經(jīng)方差分析，千粒重差異未達(dá)顯著水平(P=0.579>0.05)。由圖3所示，P1單穗種子粒數(shù)最多，平均126粒，P2單穗種子粒數(shù)91粒，P3單穗種子粒數(shù)僅為73粒，P1分別高于P2、P3單穗粒數(shù)38.4%和72.6%，經(jīng)方差分析，穗粒數(shù)差異顯著(P=0.001<0.05)。采用LSD法進(jìn)行差異性比較，P1、P2、P3之間均存在顯著性差異。由圖4所示，P1種子的發(fā)芽率為63.33%，P2為52.67%，P3為59.33%，P1>P3>P2，經(jīng)方差分析，發(fā)芽率差異顯著(P=0.025<0.05)。采用LSD法進(jìn)行差異性比較，P1與P2之間存在顯著性差異，P1與P3以及P2與P3之間差異未達(dá)顯著水平。可見(jiàn)，在同樣采收條件下(2/3果穗枯黃時(shí))，無(wú)論從種子的千粒重、數(shù)量、發(fā)芽率來(lái)看，頂生主果穗表現(xiàn)都是最好的，頂生側(cè)果穗與側(cè)生主果穗相比千粒重相同，而種子粒數(shù)上頂生側(cè)果穗高于側(cè)生主果穗，發(fā)芽率上側(cè)生主果穗好于頂生側(cè)果穗，各有優(yōu)勢(shì)。綜合分析，采收時(shí)應(yīng)盡量以采收頂生主果穗和側(cè)生主果穗為主，以保證較高的種子發(fā)芽率。

圖2 不同部位種子千粒重

圖3 不同部位種子粒數(shù)

圖4 不同部位種子發(fā)芽率

2.2 同一果穗不同部位的種子質(zhì)量差異

由圖2所示，果穗上段(P4)千粒重最低，只有1.3 g，說(shuō)明有很多癟粒在其中，果穗下段(P6)千粒重最大，為1.47 g，分別高于中段、上段7.3%和13.1%，經(jīng)方差分析，千粒重差異未達(dá)顯著差異(P=0.086>0.05)。由圖3所示，P4單穗種子粒數(shù)最多，平均13粒，P5單穗種子粒數(shù)31粒，P6單穗種子粒數(shù)僅為18粒，P4、P5單穗粒數(shù)分別高于P6單穗粒數(shù)138.9%和72.2%，經(jīng)方差分析，單穗種子粒數(shù)存在顯著差異(P=0.013<0.05)。采用LSD法進(jìn)行差異性比較，P1與P3之間存在顯著性差異，P1與P2以及P2與P3之間差異未達(dá)顯著水平。由圖4所示，P4種子的發(fā)芽率為40.67%，P5、P6均為58.67%，P4發(fā)芽率明顯低于P5和P6，經(jīng)方差分析，發(fā)芽率差異不顯著(P=0.033<0.05)。采用LSD法進(jìn)行差異性比較，P1與P3以及P1與P2之間存在顯著性差異，而P2與P3之間差異未達(dá)顯著水平?？梢?jiàn)，同一果穗的上、中、下段的種子發(fā)育存在較大差異，在規(guī)定的采收標(biāo)準(zhǔn)下(2/3果穗枯黃時(shí))，位于上段的種子尚未成熟，所以千粒重和發(fā)芽率較低，但能夠收獲到的種子數(shù)量較多。而位于中下段的種子成熟度較高，千粒重、發(fā)芽率都比較高，但由于成熟種子的落粒性，中下段，特別是下段種子脫落較多，能夠收獲到的種子數(shù)量少。綜合分析，采收時(shí)候，以2/3果穗枯黃為采收標(biāo)準(zhǔn)，所收獲的種子中約有53.3%是中下段種子，46.7%屬于果穗上段種子，由于發(fā)芽率低的上段種子占有比重太大，造成了種子整體發(fā)芽率不高，若有條件應(yīng)盡量分離掉果穗上段的成熟度低的種子，以保證種子質(zhì)量較高。

2.3 不同采收標(biāo)準(zhǔn)對(duì)種子質(zhì)量的影響

由圖5所示，在果殼為綠色狀態(tài)下(S1)采收的種子千粒重只有0.97 g，在果穗上1/3、1/2果殼枯黃時(shí)(S2、S3)采收的種子千粒重分別為1.40 g、1.43 g當(dāng)果穗上2/3果殼枯黃時(shí)(S4)采收的種子千粒重為1.53 g，分別高于S2、S3千粒重9.29%和6.99%，當(dāng)果穗上果殼全部變黃時(shí)(S5)所采收種子千粒重又降為1.20 g，經(jīng)方差分析，千粒重存在極顯著差異(P=0.000<0.05)。采用LSD法進(jìn)行差異性比較，S1與S2、S3、S4、S5之間均存在顯著性差異，S5與S2、S3、S4之間均存在顯著差異，其他差異均不顯著。由圖6所示，S5收獲種子粒數(shù)最少54粒，S2收獲種子最多為123粒，是S5的兩倍多，其次S3為111粒，S4為99粒，S1處理收獲種子數(shù)不足80粒，經(jīng)方差分析，種子粒數(shù)存在極顯著差異(P=0.000<0.05)。采用LSD法進(jìn)行差異性比較，除S2與S3，S3與S4之間差異不顯著外，其他差異均達(dá)到顯著或極顯著水平。由圖7所示，S1發(fā)芽率最低只有38.00%，其次是S5為46.67%，S2、S3、S4發(fā)芽率均高于60%，其中S4發(fā)芽率最高達(dá)73.33%，高出S1發(fā)芽率92.97%，經(jīng)方差分析，發(fā)芽率存在極顯著差異(P=0.002<0.05)。采用LSD法進(jìn)行差異性比較，除S1與S5、S2與S3、S2與S3、S3與S4之間差異不顯著外，其他差異均達(dá)到顯著或極顯著水平?？梢?jiàn)，依照不同的采收標(biāo)準(zhǔn)采收的種子數(shù)量和質(zhì)量存在較大差異，在果殼全綠和全部枯黃的情況下采收的種子數(shù)量少、質(zhì)量差，這是由于未成熟的種子占有較大的比重或者成熟種子大量脫落的緣故。綜合分析，應(yīng)以果穗上1/2-2/3果殼枯黃時(shí)進(jìn)行采收才能收獲的較多優(yōu)質(zhì)的種子，傳統(tǒng)上以2/3果殼枯黃為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采收是有一定的科學(xué)道理的。

圖5 不同采收標(biāo)準(zhǔn)下種子的千粒重

圖6 不同采收標(biāo)準(zhǔn)下種子的粒數(shù)

圖7 不同采收標(biāo)準(zhǔn)下種子的發(fā)芽率

2.4 不同前處理方法對(duì)種子發(fā)芽率的影響

由圖8所示，40 ℃溫水(R1)浸種可顯著提高發(fā)芽率，并隨浸種時(shí)間延長(zhǎng)效果更加明顯，其中浸種24 h(T3)發(fā)芽率最高，達(dá)到37.3%，比對(duì)照提高133.31%，其次是浸種12 h(T2)比對(duì)照提高83.33%，浸種6 h(T1)也比對(duì)照提高41.67%；0.3%K2MnO4(R2)溶液浸種6 h(T1)發(fā)芽率達(dá)到45.00%，比對(duì)照提高181.25%，R2T2處理發(fā)芽率達(dá)到38.00%，比對(duì)照提高137.50%，R2T3處理也比對(duì)照提高75.00%；1%CaCl2溶液(R3)浸種6 h(T1)發(fā)芽率為19.00%，比對(duì)照提高18.75%，R3T2處理發(fā)芽率最高，達(dá)到31.00%，比對(duì)照提高93.75%，R3T3比對(duì)照提高35.42%?？梢?jiàn)，三種前處理方法對(duì)提高丹參種子發(fā)芽率都具有一定的效果，但最佳處理時(shí)間略有不同，40 ℃溫水最佳處理是浸種24 h，0.3% K2MnO4(R2)溶液最佳浸種時(shí)間是6 h，延長(zhǎng)時(shí)間則發(fā)芽率反而降低，1%CaCl2溶液最佳浸種時(shí)間為12 h。綜合分析，按處理效果優(yōu)劣依次排序?yàn)椋篟2T1，R2T2，R1T3，R3T2，R1T2，R2T3，R1T1，R3T3，R3T1，經(jīng)方差分析，處理間差異達(dá)極顯著水平(P=0.00<0.05)。

圖8 不同前處理對(duì)種子發(fā)芽率的影響

3 討論與結(jié)論

丹參為輪傘花序6花或多花，下部者疏離，上部者密集，組成長(zhǎng)4.5～17 cm具長(zhǎng)梗的頂生或腋生總狀花序[5]。具有由下而上依次開(kāi)花、結(jié)果和變黃(成熟)的生長(zhǎng)發(fā)育特性，造成種子成熟度不一致，出苗率低[1]，且種子成熟后易脫落。因此，需要在收獲丹參種子的數(shù)量和質(zhì)量之間尋找一個(gè)平衡。本文通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)主果穗的種子質(zhì)量總體上好于側(cè)果穗，果穗中下部的種子質(zhì)量好于果穗上部，果穗上1/2～2/3果殼枯黃時(shí)進(jìn)行采收才能收獲的較多優(yōu)質(zhì)的種子。另外，兩年生丹參群體的生育進(jìn)程比較一致，每一茬花開(kāi)花時(shí)間相對(duì)集中，可以通過(guò)分批采收種子的方法，保證每批收獲的種子質(zhì)量相對(duì)均勻一致。

隨著鈣調(diào)蛋白(CaM)的發(fā)現(xiàn),Ca2+作為細(xì)胞內(nèi)功能調(diào)節(jié)的第二信使,在與鈣調(diào)蛋白結(jié)合后能調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育的各種過(guò)程，Ca2+可以明顯的提高老化種子的發(fā)芽率[6-7]。低濃度的NO和CaCl2浸種能夠有效地提高丹參種子活力，而高濃度NO和CaCl2則降低了丹參種子的活力[8]，但對(duì)CaCl2最佳浸種時(shí)間未做進(jìn)一步研究。高錳酸鉀溶液是一種很好的殺菌劑和強(qiáng)氧化劑,可以使種子表面的菌體酶蛋白失活，同時(shí)可以造成種子的種皮軟化，改善種皮通透性，促進(jìn)水分和其他物質(zhì)進(jìn)入種子，提高種子發(fā)芽速度和發(fā)芽率[9]。本文發(fā)現(xiàn)無(wú)論是溫水、高錳酸鉀溶液還是氯化鈣溶液浸種處理對(duì)提高丹參種子發(fā)芽率都具有一定的效果，但最佳處理時(shí)間略有不同。

綜上所述，為提高收獲丹參種子的質(zhì)量，應(yīng)盡可能在果殼半數(shù)以上至三分之二果殼枯黃時(shí)采收主果穗種子，并對(duì)果穗上端的種子采用剪除或風(fēng)選等方法去除。為提高陳化種子發(fā)芽率可采用溫水浸種24 h或者0.3%的高錳酸鉀溶液浸種6 h處理。

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StudyontheSeedCharacteristicofSalviamiltiorrhiza

SHAN Cheng-gang1,ZHANG Jiao-hong1,WANG Guang-chao2,Zhang Feng,NI Da-peng1,ZHU Jing-bin1,WANG Zhi-fen1*

(1.InstituteofAgro-foodScienceandTechnology/ResearchCenterofMedicinalPlants,ShandongAcademyofAgriculturalSciences,Jinan250100，China；2.MengyinShennongChineseTraditionalMedicineCo.,Ltd，Mengyin276200，China)

The influences of harvesting position and time onSalviamiltiorrhizaseeds quantity and quality,and the seeds germination rate improving effects of different previous processing methods such as soaking seeds in warm water,K2MnO4solution,CaCl2solution,etc.have been systematically studied in this paper.Results showed that the quality of seeds harvested on main fruit clusters was generally better than that on branch ones,while the seeds produced by the middle and back parts of fruit clusters were superior to those on the forepart of the clusters.Larger amount of high quality seeds could be obtained when 1/2～2/3 seed vessels of fruit cluster turns yellow.Immersing seeds in warm water,K2MnO4solution and CaCl2solution are all beneficial to germination rate,but the optimum processing way is different.Soaking in warm water for 24 h or in 0.3% K2MnO4solution for 6 h presents obvious advantage over the other methods.

SalviamiltiorrhizaBunge;Seed;Harvest;Seed priming

2013-01-15)

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山東省科技發(fā)展計(jì)劃(2011GSF11907)；山東省農(nóng)業(yè)良種工程重大課題(2011LZ01-03)；國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2009ZX09308-002-041)

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單成鋼，博士，副研究員，從事藥用植物育種與栽培研究，E-mail：shanchenggang@126.com