忍冬種子灌漿特性的研究

孫亞鵬，陳 垣*，郭鳳霞，焦旭升，武 睿，姜曉鳳，張 丹，程嘉莉

（1.甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅省中藥材規(guī)范化生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070；4.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；5.定西市經(jīng)濟(jì)作物技術(shù)推廣站，甘肅 定西 743000；6.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730000；7.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070）

金銀花是忍冬科植物忍冬（Lonicera japonicaThunb.）的干燥花蕾，味甘性寒，歸肺、心、胃經(jīng)，具有清熱解毒，疏散風(fēng)寒等功效［1］。以扦插繁殖為主，我國主要三大種植區(qū)為河南封丘、山東平邑、河北巨鹿。甘肅省主要產(chǎn)區(qū)位于定西市通渭縣，主要栽培品種為引自平邑的“北花一號”。由于金銀花采摘花蕾，未結(jié)種子即被采摘，所以各產(chǎn)區(qū)均未生產(chǎn)種子，而種子繁殖可以產(chǎn)生豐富變異的實(shí)生苗，利用實(shí)生苗變異特性進(jìn)行選擇，將品質(zhì)、產(chǎn)量優(yōu)良的單株進(jìn)行無性繁殖，得到優(yōu)良品系后自交純化，再進(jìn)行種子繁殖，可以保障種質(zhì)優(yōu)良的品種留種，快速增加育苗規(guī)模。而忍冬種子繁育特性目前尚未見報(bào)道，因此，本試驗(yàn)主要通過對忍冬種子成熟過程中的灌漿特性和脫水速率進(jìn)行系列研究，以期探明種子發(fā)育特性，及得到最佳采收期，為忍冬優(yōu)質(zhì)種子生產(chǎn)和新品種選育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2020年7月14日至2020年8月27日進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)在甘肅省定西市隴西縣首陽鎮(zhèn)董家堡村譚家莊社隴西藥園圃位于104°24'44''E，35°5'22''N。海拔高度1 910 m。試驗(yàn)期間試驗(yàn)地7月平均氣溫19.1°C，總降水量137.4 mm，日降水量≥0.1 mm的天數(shù)為13 d，日最大降水量為45.8 mm；8月平均氣溫18.7°C，總降水量208.5 mm，日降水量≥0.1 mm的天數(shù)為17 d，日最大降水量為43.4 mm。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料于2020年7月在當(dāng)?shù)剡x取健康、無病蟲害植株，經(jīng)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院中草藥栽培與鑒定系陳垣教授鑒定為6年生忍冬。

1.2 種子灌漿動態(tài)測定

于2020年7月18日，隨機(jī)選取550朵大白期（圖1）的忍冬花，并掛牌標(biāo)記。開花后第7 d（即剛長出小漿果）從7月24日開始每天15：00取樣，每次收取30個(gè)漿果，每隔2 d取樣1次。將采收后的漿果平均隨機(jī)分為3組，分別用鑷子破開果皮并去出籽粒，分別計(jì)數(shù)秤取其鮮重，在75℃烘干至恒重，稱量其干重。分別將籽粒的干重、鮮重?fù)Q算為千粒干重和鮮粒干重，并按下列公式計(jì)算灌漿參數(shù)［2-3］。

圖1 大白期忍冬花Fig.1 White honeysuckle

（1）灌漿速率（g/d·千粒）=（后次千粒干重-前次千粒干重）/量取取樣間隔天數(shù)

（2）平均灌漿速率（g/d·千粒）=開花后某天千粒干重/開花后天數(shù)

（3）含水量（%）=100×（鮮重-干重）/鮮重

（4）脫水速率（%/d）=（前次含水量-后次含水量）/2次取向間隔天數(shù)

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2010和SPSS26軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并制圖。在Excel2010中使用回歸分析方法對籽粒千粒干重（y）和開花后時(shí)間（x）擬合Logistic曲線方程：y=k/（1+eA+Bx），以k表示千粒干重極限值，為理論上籽粒千粒重的最大值；A、B為方程參數(shù)，A為籽粒千粒干重的初始值，B為籽粒干物質(zhì)增長速率；其中，金銀花x∈［7，43］，方法為曲線方程可直線化法。

2 結(jié)果與分析

2.1 忍冬種子灌漿過程中種子干重的變化規(guī)律

經(jīng)過在田間觀察發(fā)現(xiàn)，甘肅省定西市隴西縣6年生忍冬在5月初現(xiàn)花蕾，初花期為5月中旬，盛花期在5月中下旬以后，花期持續(xù)到八月中旬。一年多次開花，花蕾期持續(xù)7 d左右，花朵盛開5～7 d左右凋謝。本實(shí)驗(yàn)選取盛花時(shí)大白期的花朵進(jìn)行掛牌標(biāo)記，從開花后第7 d進(jìn)行測定其漿果中籽粒重的變化。金銀花從形成小漿果到種子成熟，整個(gè)灌漿時(shí)間持續(xù)43 d左右，籽粒的鮮重變化經(jīng)歷了“緩慢增加期—快速增加期—下降期—穩(wěn)定期”四個(gè)階段。籽粒鮮重在開花后7～16 d緩慢增加，屬于灌漿期的“緩慢增加期”階段。在開花后16～22 d其鮮重快速增加，進(jìn)入灌漿期的“快速增加期”階段。在開花后第34 d鮮重達(dá)到最大值為3.142 4 g。在開花后34～37 d由于種子脫水其籽粒鮮重開始下降屬于灌漿期下降階段。37 d以后其籽粒開始緩慢下降趨于不變，屬于灌漿期穩(wěn)定階段。

由圖2可知，忍冬籽粒千粒干重隨灌漿時(shí)間變化呈現(xiàn)“S”型曲線，開花后7～19 d是其發(fā)育前期，籽粒干重隨著灌漿時(shí)間呈緩慢增加的趨勢；開花后16～31 d籽粒干重快速增加，之后開始趨于穩(wěn)定。與Logistic曲線方程和表1公式估算結(jié)果基本一致。千粒干重符合“慢-快-慢”的變化規(guī)律［4］。千粒重積累符合Logistic方程直線化及其估算結(jié)果，方程估測可靠性大（R2=0.979 6）。由表2可知，開花后第18～30 d干物質(zhì)的積累速度最快，干物質(zhì)積累高峰在開花后第18 d，結(jié)束干物質(zhì)積累高峰在開花后第30 d，與圖2干物質(zhì)積累加速期時(shí)間基本一致。方程y=-0.215 9x+5.204 9與X軸交點(diǎn)是灌漿速率最大時(shí)間為開花后第24 d，灌漿結(jié)束時(shí)間是45 d，與實(shí)際結(jié)束時(shí)間相差2 d。

表1 忍冬籽粒千粒重與開花后天數(shù)配合Logistic方程的灌漿參數(shù)及其估算公式Tab.1 Grain filling parameters and their estimation formulas of 1000-grain weight and days after flowering of L.japonica in combina?tion with Logistic equation

表2 忍冬籽粒千粒干重積累與開花后天數(shù)配合Logistic方程估計(jì)的灌漿參數(shù)Tab.2 Estimation of filling parameters based on Logistic equation fitting dry weight of 100-seeds with filling duration in L.japonica

圖2 忍冬種子成熟過程中千粒鮮重和干重的變化Fig.2 Changes in fresh weight and dry weight of 1 000 seeds of L.japonica

2.2 忍冬種子灌漿速率和平均灌漿速率的變化

圖4為忍冬籽粒階段灌漿速率及平均灌漿速率動態(tài)變化圖，從圖中可知，忍冬種子灌漿速率呈現(xiàn)“慢-快-慢”的趨勢。開花后第13 d左右灌漿速率開始加快，第22 d以后開始灌漿速率下降，開花第28 d以后出現(xiàn)第二次加速，第31 d以后灌漿速率第二次減慢，在開花后第31 d達(dá)到最大，之后開始逐漸趨于穩(wěn)定。與Logistic方程估測的干重積累速度最大時(shí)期相差7 d。平均灌漿速率波動較小，與階段灌漿速率趨勢基本一致在開花后第16～31 d緩慢增加，之后略有下降并且趨于穩(wěn)定。

圖3 忍冬籽粒千粒干物質(zhì)積累與開花后時(shí)間符合Logistic直線化結(jié)果Fig.3 Dry matter accumulation and post-flowering time of 1 000 seeds of L.japonica conformto Logistic linear results.

圖4 忍冬種子灌漿速率和平均灌漿速率的變化動態(tài)Fig.4 Dynamic changes of the stage filling rate and the average filling rate in 1000-seeds of L.japonica

2.3 忍冬種子灌漿過程中種子含水量及脫水速率的變化動態(tài)

在忍冬種子灌漿過程中，籽粒含水量在50.00%～20.59%，開花后第7～13 d含水量降低，第13～25 d含水量增加，可能在此期間試驗(yàn)地天氣多雨，導(dǎo)致種子含水量增加，開花后第25 d以后天氣轉(zhuǎn)晴含水量繼續(xù)下降，在開花后第37 d為21.46%之后以此為標(biāo)準(zhǔn)基本維持不變。脫水速率呈現(xiàn)“快-慢-快”的趨勢，在開花后第7～13 d脫水速率增加，第13～16 d脫水速率降低，此時(shí)因降水原因含水量增加，脫水速率也較緩慢，第16～31 d脫水速率逐漸加快，第31 d以后脫水速率降低，并最后基本保持穩(wěn)定，此時(shí)灌漿進(jìn)程也進(jìn)入緩慢期，干物質(zhì)積累高 峰期也在此時(shí)結(jié)束。

圖5 忍冬籽粒灌漿充實(shí)過程中含水量和脫水速率的變化動態(tài)Fig.5 Dynamic changes of water content and dehydrate rate in thousand seeds of L.japonica

2.4 忍冬種子灌漿特性相關(guān)性的分析

對忍冬種子千粒鮮重、千粒干重、含水量、脫水速率及持續(xù)灌漿期進(jìn)行相關(guān)行分析（見表3），結(jié)果表明：千粒鮮重與千粒干重、灌漿持續(xù)期均呈極顯著正相關(guān)，千粒鮮重與含水量呈負(fù)相關(guān)但不顯著，千粒鮮重與脫水速率呈正相關(guān)但不顯著；千粒干重與灌漿持續(xù)期呈極顯著正相關(guān)，千粒干重與含水量呈顯著負(fù)相關(guān)，千粒干重與脫水速率呈正相關(guān)但不顯著；含水量與灌漿持續(xù)期呈顯著負(fù)相關(guān)，含水量與脫水速率呈負(fù)相關(guān)但不顯著；脫水速率與灌漿持續(xù)期呈正相關(guān)但不顯著。

表3 忍冬種子灌漿特性的相關(guān)分析Tab.3 Relationship analysis on filling characteristics in grains of L.japonica

3 討論與總結(jié)

種子作為植物生活史中關(guān)鍵性的特征，可以保持物種的延續(xù)，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本資料［5］。籽粒灌漿是同化產(chǎn)物由源向庫運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)果，了解灌漿特性能更好的掌握作物的生長動態(tài)［6］。關(guān)于藥用植物灌漿特性的研究近些年也有進(jìn)展，曹師［7］等人對唐古特大黃的種子進(jìn)行了灌漿特性的相關(guān)研究，探究出唐古特大黃的最佳采收時(shí)期，并提出對種子分批采收的建議；孫連虎［8］等對紅芪種子灌漿特性做了相關(guān)研究，得出紅芪種子采收最佳時(shí)間，并且可根據(jù)種子顏色判斷是否成熟；王宏霞［9］等人對菘藍(lán)種子灌漿特性進(jìn)行了相關(guān)的研究，得出菘藍(lán)種子的最佳采收時(shí)間；張金霞［10］等人對菘藍(lán)的繁育系統(tǒng)進(jìn)行探究，得出菘藍(lán)不存在生殖融合，具有較強(qiáng)的自交不親和性的結(jié)論，為菘藍(lán)的新品種繁育提供基礎(chǔ)研究成果。蔡子平［11］等人對瀕危藥用植物秦艽種子灌漿特性進(jìn)行了相關(guān)研究，通過研究得出種子最佳采收時(shí)間為瀕危藥用植物資源保護(hù)提供了有力的基礎(chǔ)理論和數(shù)據(jù)支撐。籽粒的灌漿更是種子有機(jī)質(zhì)積累，保持種子生活力的源泉。灌漿期從開花到種子成熟，這一階段發(fā)生了種子吸水、有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化、脫水、保持水分4個(gè)階段。對種子灌漿過程中各個(gè)參數(shù)的了解，能更好的掌握種子的生長規(guī)律和指導(dǎo)種子在采收實(shí)踐中的應(yīng)用［12］。

本試驗(yàn)表明，忍冬種子灌漿過程中，其經(jīng)歷了四個(gè)階段，分別為緩慢增加期、快速增加期、下降期、穩(wěn)定期；種子鮮重在開花后第7 d為0.0676 g，開花后43 d為2.2615 g，在開花后的第37 d達(dá)到最大值為3.1424 g，之后開始逐漸下降最后趨于穩(wěn)定；這一趨勢標(biāo)志著種子灌漿結(jié)束，種子成熟。種子千粒干重呈現(xiàn)“S”型曲線，符合Logistic曲線方程，整個(gè)灌漿過程經(jīng)歷了43 d。忍冬種子灌漿速率趨勢為“慢-快-慢”。忍冬種子的平均灌漿速率波動較小，基本符合Logistic曲線方程的預(yù)測結(jié)果。整個(gè)灌漿過程，籽粒的含水量在50.00%～20.59%范圍內(nèi)，因試驗(yàn)期間天氣多降雨導(dǎo)致含水量出現(xiàn)增加情況，但是整體隨著灌漿時(shí)間含水量下降，在第40 d含水量達(dá)到最低20.59%，脫水速率在第34 d以后緩慢且保持基本穩(wěn)定，灌漿也在此期間結(jié)束。以上說明了種子千粒干重、千粒鮮重、含水量、脫水速率在保持基本穩(wěn)定時(shí)標(biāo)志種子灌漿基本結(jié)束，除含水量、脫水速率以外其他指標(biāo)受天氣影響不大。

本試驗(yàn)通過一段時(shí)間的大田觀察發(fā)現(xiàn)，隨著灌漿時(shí)間的延長，忍冬漿果由淺綠色逐漸加深至深綠色最后變?yōu)楹谧仙?，種子由綠色逐漸變?yōu)樯詈稚?dāng)種子變?yōu)樯詈稚⑶覞{果果皮變?yōu)樯詈稚?，同時(shí)種子千粒重達(dá)到3 g左右，且連續(xù)幾天稱量結(jié)果趨于基本穩(wěn)定，此時(shí)可判定種子成熟，為最佳采收期，即開花后第43 d左右。由于忍冬為無限花序花期持續(xù)時(shí)間較長，應(yīng)根據(jù)花期對種子進(jìn)行分批采收。