紫蘇種子含油率與葉表腺毛特征的相關(guān)性研究

郭夢橋，王曉飛，魏國江，程薪宇

(1.上饒師范學院 生命科學學院，江西 上饒 334001； 2.黑龍江省科學院大慶分院，黑龍江 大慶 163319)

紫蘇(Perillafrutescens(L.)Britt.)是唇形科紫蘇屬一年生草本植物[1]，是衛(wèi)生部第一批規(guī)定的既是藥品又是食品的60種作物之一[2]，在營養(yǎng)學界享有“植物腦黃金”美譽。種子中不飽和脂肪酸占90%以上，而不飽和脂肪酸中，具有重要營養(yǎng)保健功能的α-亞麻酸含量可高達73%[3]，具有增強免疫力[4]、延緩機體衰老[5]、抗氧化[6]、抗腫瘤[7-9]等功效。學者們對紫蘇的研究主要集中在栽培技術(shù)[10]、農(nóng)藝性狀及遺傳多樣性[11-13]、成分提取與分析[14-17]、優(yōu)良品種的選育[18-21]等方面，尤其對高油紫蘇資源的篩選工作關(guān)注較多。

腺毛是揮發(fā)油合成和分泌的主要場所，揮發(fā)油的產(chǎn)生和分泌與腺毛的分布類型及結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。而紫蘇種子含油率與腺毛特征又有著怎樣的相關(guān)性？自黑龍江、吉林、遼寧、河北、河南、山東等地共收集了87份紫蘇資源作為試驗材料，觀測紫蘇葉表腺毛類型、大小、分布、密度及數(shù)量，將各指標與種子含油率進行相關(guān)性分析和比較分析，揭示高油紫蘇資源葉表腺毛的性狀特點，為油用紫蘇資源的篩選及新品種選育提供形態(tài)學參考。

1 材料與方法

1.1 材料

2018-2020年，自我國各紫蘇產(chǎn)區(qū)引進紫蘇資源共87份作為試驗材料(樣本來源見表1)。

表1 紫蘇樣本來源信息Tab.1 Origins of perilla frutescens samples

1.2 方法

紫蘇播種及田間管理。于2020年5月播種于黑龍江省大慶市東風農(nóng)場實驗基地，87份資源分別播種于小區(qū)內(nèi)，每小區(qū)面積16 m2，4行區(qū)，行距0.4 m，區(qū)間道0.4 m，區(qū)間過道1 m。人工條播，播深1 cm，播種后及時鎮(zhèn)壓，苗高5 cm時單株定苗，肥料種下深施25 cm，進行人工除草，機械中耕。

葉片毛狀體特征觀察方法。于現(xiàn)蕾期(開花前3～7 d)，隨機挑選紫蘇樣本10株，采集距離地面2/3處、中央?yún)^(qū)域的成熟葉，每株采集3片樣本，固定于FAA中24 h以上，完全固定后，剪取葉片中部、主脈兩側(cè)面積1 mm2的小方塊，制作臨時裝片，重復(fù)3次，于顯微鏡下觀察腺毛的類型、直徑、分布、密度和數(shù)量，采用佳能5DⅣ拍攝觀察。

紫蘇種子含油率測定方法。HCY-20新型核磁共振含油率測量儀(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司)測定紫蘇種子的含油率[20]。

數(shù)據(jù)分析。Image J軟件的Particle analyzer模塊分析測定腺毛的直徑和數(shù)量；SPSS 10.0進行種子含油率和各腺毛特征的方差分析及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫蘇葉表腺毛大小、密度

根據(jù)表2所示，紫蘇葉片下表皮盾狀腺毛直徑均值為79.22 μm，最大可達86.05 μm(S73)，最小僅為72.44 μm(S21)。平均密度為4.6個/mm2，最大密度可達9.4個/mm2(S61)，最小密度僅為1.0個/mm2(S52、S62)；頭狀腺毛直徑均值為29.32 μm，變幅范圍26.54 μm(S70)～30.46 μm(S25)，頭狀腺毛密度均值為5.6個/mm2，變幅范圍1.2個/mm2(S57)～11.0個/mm2(S12)，不同紫蘇資源間腺毛大小差異不顯著，而腺毛密度差異顯著。

2.2 紫蘇葉表腺毛數(shù)量

紫蘇盾狀腺毛總數(shù)均值為1 102 435.8個，最多可達2 329 602.0個，最少僅174 595.2個，變異系數(shù)為54.49%，不同資源間差異顯著。頭狀腺毛數(shù)量平均為1 327 276.9個，最多可達2 790 315.0個，最少僅247 509.6個，變異系數(shù)39.17%，而生長在三級葉脈上的頭狀腺毛總數(shù)為1 472 337.2個，最多可達2 461 124.0個，最少僅604 637.0個，變異系數(shù)26.69%?？傁倜珨?shù)量均值為2 429 709.7個，最多達4 523 445.0個，最少618 774.0個，變異系數(shù)38.72%。

2.3 紫蘇種子含油率

種子含油率是紫蘇種質(zhì)資源的重要考察標準之一，對87份紫蘇資源的種子含油率進行測定，得知種子含油率均值為47.89%，變幅范圍為36.39%～53.85%，大于50.00%的高油種質(zhì)資源共24份。

表2 紫蘇葉下表皮腺毛直徑、腺毛密度及種子含油量Tab.2 Diameter, density of glandular hairs in the lower epidermis and seed oil content of Perilla frutescens

續(xù)表2

續(xù)表2

2.4 紫蘇種子含油率與腺毛特征相關(guān)性分析

2.4.1 紫蘇葉表腺毛直徑、密度與種子含油率的相關(guān)性分析

根據(jù)表3結(jié)果顯示，種子含油率與盾狀腺毛直徑和頭狀腺毛直徑呈極顯著負相關(guān)，與盾狀腺毛密度和總腺毛密度呈極顯著正相關(guān)。

2.4.2 紫蘇葉表腺毛數(shù)量與種子含油率的相關(guān)性分析

根據(jù)表4結(jié)果表明，盾狀腺毛數(shù)量、頭狀腺毛數(shù)量及三級葉脈頭狀腺毛數(shù)量與種子含油率均呈極顯著正相關(guān)。

表3 紫蘇腺毛性狀與種子含油率相關(guān)性分析Tab.3 Correlation analysis of glandular hair characters and seed oil content of Perilla Frutescens (L.) Britt

表4 紫蘇腺毛數(shù)與種子含油率的相關(guān)性分析Tab.4 Correlation analysis of glandular hair number and seed oil content of Perilla Frutescens (L.) Britt

3 討論

3.1 紫蘇葉表腺毛性狀差異

受植物種內(nèi)遺傳特性分化的影響，不同種源的紫蘇種質(zhì)資源會表現(xiàn)出顯著差異，其中紫蘇葉片性狀的變異明顯[22]。葉片性狀是環(huán)境和遺傳因子相互作用的結(jié)果，本研究在同一試驗地播種，生長地的光照、溫度、水肥處在同一水平，所以不同紫蘇資源的葉表腺毛特性差異主要來自于品系間的遺傳作用。

紫蘇葉表腺毛分為兩種，其中盾狀腺毛分布于葉下表皮，頭狀腺毛分布在上下表皮細胞和三級葉脈上，隨著葉片的生長，腺毛也隨著生長、發(fā)育、成熟、縮裂并脫落，植株生長至現(xiàn)蕾期時，葉表腺毛不再增多，總腺毛數(shù)穩(wěn)定，此時盾狀腺毛直徑為79.22 μm，平均密度為4.6個/mm2，平均數(shù)量為1 102 435.8個，不同資源間盾狀腺毛密度及數(shù)量差異極顯著。頭狀腺毛直徑為29.32 μm，密度均值為5.6個/mm2，平均數(shù)量為1 327 276.9個，不同資源間頭狀腺密度及數(shù)量差異顯著?？傁倜芏染禐?0.1個/mm2，數(shù)量均值為2 429 709.7個，不同資源間總腺毛密度及數(shù)量差異顯著。

3.2 紫蘇葉表腺毛特征與種子含油率的相關(guān)性

通過對紫蘇葉表腺毛特征與種子含油率的相關(guān)性進行分析發(fā)現(xiàn)，腺毛密度和腺毛數(shù)量與種子含油率皆有極顯著的正相關(guān)性。各腺毛密度與種子含油率的相關(guān)性大小依次為：盾狀腺毛密度>總腺毛密度>頭狀腺毛密度>三級葉脈上的頭狀腺毛密度。各腺毛數(shù)量與種子含油率的相關(guān)性大小依次為：盾狀腺毛數(shù)量>總腺毛數(shù)量>頭狀腺毛數(shù)量>三級葉脈上的頭狀腺毛數(shù)量，可見種子含油率與盾狀腺毛的相關(guān)性最顯著，盾狀腺毛的數(shù)量和密度可作為油用紫蘇育種的一項篩選指標。同時，盾狀腺毛直徑和頭狀腺毛直徑與含油率存在極顯著負相關(guān)，但不同資源間腺毛大小差異不顯著，因此不可作為高油紫蘇品種的篩選依據(jù)。

3.3 影響紫蘇葉表腺毛生長的其他因素

光照和溫度對植物腺毛的生長發(fā)育及分泌活動有較大的影響[23-28]。一定范圍內(nèi)的光照強度和溫度與煙草腺毛密度呈正相關(guān)[27]，而溫度過高可能會抑制芳香類植物腺毛的發(fā)育[23]，且腺毛密度會隨著海拔升高而降低，并在一定程度上限制腺毛次級代謝產(chǎn)物合成量[28]。而紫蘇腺毛是否受光照、海拔、溫度等因素影響，仍需進一步試驗研究。