藏茴香種子萌發(fā)特性研究

孫 悅, 包旭宏, 陳紅剛, 王彥峰, 謝鑫明

(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué), 蘭州 730000; 2.甘肅奇正藏藥股份有限公司, 蘭州 730000)

藏茴香(CarumcarviL.)又名葛縷子,藏名“裹?！? 多年生草本植物,為雙子葉植物傘形科(Umbelliferae)葛縷子屬(Carum)藏茴香的果實(shí),秋季果實(shí)成熟時(shí)割取全株,陰干,打下果實(shí),除去雜質(zhì)。為雙懸果,呈細(xì)圓柱形,兩端略尖,微彎曲頂端殘留柱基,基部有細(xì)果柄,長2～5 mm,直徑1.5～2 mm;表面黃綠色或灰棕色。分果長橢圓形,面有縱脊線5條,合生面平坦,有溝紋,質(zhì)硬,橫斷面略呈五邊形或六邊形,中心黃白色,具油性;香氣特異,葉麻辣。植株高60 cm,果實(shí)與苘香、小苘香的果實(shí)極為相似,藏苘香的葉子柔軟而狀如羊齒植物,小小的棕色果實(shí)有些卷曲,一簇簇的花叢呈粉紅色或白色。具有溫中健脾、驅(qū)風(fēng)祛寒的功效。用于治療寒滯胃痛、胃寒呃逆、腰痛、寒滯腹痛、疝氣。藏茴香主要化學(xué)成分為葛縷酮(Carvone),其次還有檸檬烯(Limonene)、二氫葛縷酮(Dihydrocarvone)、D-二氫香葦醇(D-dihydrocarveol)、L-異二氫香葦二醇(L-isodihydrocarvediol)、D-紫蘇醛(D-perillaldehylde)、D-二氫蒎腦(D-dihydropinol),脂肪油中含棕櫚酸(Palmitic acid)、油酸(Lieic acid)、亞油酸(Linoleic acid)[1]。根含鐮葉芹醇酮(Falcarinoloen)、油酸(Oleic acid)、鐮吉芹二酮(Fal-carinione),花的揮發(fā)油主要含α-蒎烯(α-pinene)、3-蒈烯(3-carene)。藏茴香的根部及果實(shí)都可入藥,根部入藥可以祛風(fēng)濕,治療關(guān)節(jié)痛等病,果實(shí)入藥可以治療胃病、心臟病等疾病,現(xiàn)代藥理研究表明,藏茴香具有治療白癜風(fēng)、明目、平喘、利膽的功效[1]。

在中國,藏茴香主要作為常用藏藥,其他用途較少,在國外,藏茴香被廣泛用于牙膏、香水、空氣清新劑、化妝品、洗滌用品、釀酒、肥皂等,是一種非常古老的香料[2]。除此之外,藏茴香還被廣泛用于食品添加劑和調(diào)味品中。人工栽植于北歐、非洲及俄羅斯,目前國內(nèi)多分布于青海、西藏、四川等省(區(qū)),主要生長在海拔800～4 000 m的草原、河灘、沼澤、草甸等[3-4]。藏茴香在中國藏區(qū)境內(nèi)分布廣泛,百姓也將藏茴香嫩葉作為山野蔬菜和餡料食用,足見其價(jià)值之高,應(yīng)該對其種質(zhì)資源進(jìn)行合理開發(fā)利用。但目前藏茴香基本處于野生狀態(tài),人工栽培較少,種子自然萌發(fā)率較低[5-7],一直未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；斯ぴ灾?。沈?qū)帠|等[8]研究表明,藏茴香種子休眠的原因是種子中含有內(nèi)源萌發(fā)抑制物,并且種子有后熟作用,藏茴香種子水提液對不同青稞品種種子的萌發(fā)和幼苗生長均有一定的抑制作用,種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)和根長、苗高、根鮮質(zhì)量、苗鮮質(zhì)量等指標(biāo)均較對照有所下降。目前關(guān)于藏茴香的相關(guān)研究資料較少,以資源調(diào)查、資源開發(fā)和種子研究工作明顯不足。因此,本試驗(yàn)研究藏茴香種子的休眠特性,探索打破藏茴香種子休眠及提高種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的方法,為開展藏茴香的人工培育相關(guān)研究提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)藏茴香的大規(guī)?；斯ぴ灾?。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)在甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行,所用儀器與試劑見表1。試驗(yàn)所需藏茴香種子來源于青海西寧市場。經(jīng)甘肅中醫(yī)藥大學(xué)杜弢教授鑒定為藏茴香種子。

表1 試驗(yàn)儀器與試劑

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1種子沙藏

隨機(jī)稱取風(fēng)干藏茴香種子20 g,裝入孔徑為0.8～1.0 mm的尼龍網(wǎng)袋中,分3個(gè)階段變溫沙藏。第一階段:7 ℃沙藏20 d;第二階段:4 ℃沙藏20 d;第三階段:0 ℃沙藏20 d。取出后將沙藏種子置于4 ℃種子儲藏柜中保存。

1.2.2種子性狀觀察

隨機(jī)挑選5粒沙藏前后飽滿的藏茴香種子用蒸餾水沖洗干凈表面的泥沙,在體式顯微鏡下觀察種子形狀、顏色、縱剖面及表面特征等。取沙藏前后種子各20粒,測量其長度、寬度。種子千粒重測定:隨機(jī)選取100粒藏茴香種子稱重,重復(fù)3次,換算成千粒重。

1.2.3種子生活力的測定

試驗(yàn)采用TTC法(氯化三苯四氮唑)測定。把沙藏前后的種子各取50粒,室溫浸泡24 h使其吸脹,將種子沿胚軸切成兩半,放入培養(yǎng)皿中加入0.1%的TTC染液,在20 ℃放置40～60 min,用無菌水沖洗2～3次,沖洗后觀察其染色狀況。

1.2.4種子吸水率的測定

隨機(jī)稱取風(fēng)干藏茴香種子2份,每份1.0 g,其中一份對其種皮進(jìn)行打磨,以不損傷胚乳為宜,另一份不做處理(ck),每個(gè)處理加入50 mL蒸餾水浸泡,在2,4,6,12,24,48 h后,稱量種子吸水量,用吸水紙吸干表面水分后再稱重,重復(fù)3次。計(jì)算種子吸水率,并繪制種子吸水速率圖。

吸水率/%=[(種子吸水后重-種子干重)/種子干重]×100%。

1.2.5低溫沙藏和赤霉素處理對發(fā)芽率的影響

隨機(jī)取風(fēng)干藏茴香種子6份,每份150粒,設(shè)置低溫沙藏和不同濃度赤霉素處理,以未沙藏種子為對照(ck),具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案見表2。用0.5%的NaClO和吐溫-80對供試種子消毒40 min,按照棋盤法擺放在紙床上,每皿50粒,3次重復(fù),20 ℃恒溫培養(yǎng),光照時(shí)間12 h/d,觀察每天發(fā)芽情況,統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

表2 不同處理設(shè)計(jì)方案

發(fā)芽率/%=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%;

發(fā)芽勢/%=(第5天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%;

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt,式中:Gt為第t天種子的發(fā)芽數(shù);Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.2.6數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及作圖,采用SPSS17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 沙藏前后藏茴香種子性狀差異

藏茴香種子為長卵形,表面有5條凸起的縱棱,沙藏前藏茴香種皮呈棕綠色至黃綠色,沙藏后藏茴香種子表皮顏色加深(圖1),而沙藏前后種子的形態(tài)大小差異不大(表3)。

圖1 沙藏前后藏茴香種子形態(tài)比較

表3 沙藏前后藏茴香種子大小比較

2.2 沙藏前后藏茴香種子結(jié)構(gòu)及生活力差異

凡有生活力的種子胚部,在呼吸作用過程中都有氧化還原反應(yīng),而無生命力的種子則無此反應(yīng)。對藏茴香種子形態(tài)及解剖結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn),藏茴香種子由種皮、胚、胚乳3部分組成,且比較沙藏前后的胚可知(圖2c,圖2d),沙藏前的胚發(fā)育尚不完全,生理上還沒有完全成熟,而沙藏后的胚開始伸長,胚已發(fā)育完全。從試驗(yàn)結(jié)果來看,沙藏后的千粒重由1.933 g下降至1.759 g,但胚率由36.24%增長至85.01%,生活力由52.67%增長至79.33%,且沙藏后的種子胚染色更深(圖2a,圖2b),呼吸作用明顯增強(qiáng),脫氫酶的活性亦大大增強(qiáng)。說明在低溫沙藏的過程中促進(jìn)了藏茴香種子胚的生長。

2.3 種子吸水率

藏茴香種子吸水過程主要有3個(gè)時(shí)期(圖3):快速吸水期、緩慢吸水期和近飽和期。打磨種皮種子前2 h的吸水速率快速上升,4～6 h的吸水率上升平穩(wěn),12 h后吸水率趨于平緩,24 h吸水率達(dá) 117.77%的近飽和狀態(tài);未處理(ck)種子前24 h的吸水率持續(xù)上升,24 h吸水率達(dá)100.50%的近飽和狀態(tài)。上述結(jié)果表明,藏茴香種子不存在吸水障礙,種皮對其萌發(fā)沒有影響。

圖3 不同浸泡時(shí)間藏茴香種子的吸水率

注:不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.4 不同處理對藏茴香種子萌發(fā)的影響

試驗(yàn)結(jié)果(表4)顯示,處理A藏茴香種子的發(fā)芽率(34.67%)顯著高于ck及處理B、處理C、處理D、處理E,處理B、處理C、處理D、處理E種子的發(fā)芽率均顯著低于ck。ck和沙藏后種子經(jīng)過赤霉素浸種的處理B、處理C、處理D、處理E發(fā)芽率和發(fā)芽勢均不到10%,且隨著赤霉素濃度的增加藏茴香的發(fā)芽率沒有增高。說明低溫沙藏能夠提高藏茴香種子的萌發(fā)率,赤霉素對藏茴香種子萌發(fā)沒有促進(jìn)作用,相反赤霉素對種子活力產(chǎn)生了一定的負(fù)面抑制作用,具有抑制種子發(fā)芽率的趨勢,各處理間發(fā)芽指數(shù)的差異不顯著。

表4 不同處理對藏茴香種子萌發(fā)的影響

3 結(jié)論與討論

沈?qū)帠|等[9]研究表明,藏茴香種子休眠與種皮機(jī)械阻力無關(guān),種子中存在著內(nèi)源抑制物質(zhì)和后熟作用是造成種子休眠的主要原因,藏茴香種子休眠類型為形態(tài)生理休眠。種子形態(tài)生理休眠是5種種子休眠類型中最復(fù)雜的一種,該類型同時(shí)含有形態(tài)休眠和生理休眠[10]。種胚的分化是MPD種子萌發(fā)的先決條件,且分化的種胚需要生長到一定的閾值才可以萌發(fā),王蕾等[11]研究發(fā)現(xiàn),大花貝母經(jīng)沙藏后其種胚從點(diǎn)狀胚逐步發(fā)育至線性胚,從而完成休眠的解除。趙春香等[12]研究表明,低溫砂藏處理有利于銀杏種子種胚的生長。藏茴香種子經(jīng)過低溫沙藏后,種子的胚率由未處理的36.24%增長到85.01%,種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別上升至34.67%和9.33%,與未沙藏種子對比顯著提高,本試驗(yàn)結(jié)果與沈?qū)帠|等[9]的研究結(jié)論一致,低溫沙藏能夠有效破除藏茴香種子的休眠。

藏茴香種子由種皮、胚、胚乳3部分組成,種胚未發(fā)育成熟,低溫沙藏可以促進(jìn)胚的生長,提高發(fā)芽指標(biāo),而赤霉素對藏茴香種子萌發(fā)沒有促進(jìn)作用。參照Baskin等[13]、付長珍和郭寶林[14]、姚林軍等[15]對MPD種子休眠的分類:如果種子萌發(fā)需要低溫沙藏,則種子休眠類型可分為中度復(fù)雜、深度復(fù)雜兩類,再根據(jù)赤霉素能否替代低溫沙藏促進(jìn)萌發(fā)判斷具體是哪一類,由于藏茴香種子在低溫沙藏下,胚根能夠突破種皮,但赤霉素不能促進(jìn)種子萌發(fā),所以藏茴香種子的休眠類型為深度復(fù)雜形態(tài)生理休眠。本研究中,低溫沙藏可顯著提高藏茴香種子的發(fā)芽勢及發(fā)芽率,且種子出苗也較為整齊。對種子進(jìn)行沙藏處理,目的是讓種子進(jìn)行生理后熟,軟化種皮,改善種殼透性,增加通透性;使種子的內(nèi)源激素發(fā)生變化,發(fā)芽抑制素逐漸減少,生長激素增加,增進(jìn)種子內(nèi)部的新陳代謝,同時(shí)有利于萌發(fā)促進(jìn)物質(zhì)與萌發(fā)抑制物質(zhì)之間的平衡,從而解除休眠促進(jìn)萌發(fā)[16]。赤霉素是一種應(yīng)用及研究上常用的植物激素,它可以促進(jìn)細(xì)胞延長和分裂,對具有休眠特性的種子,生產(chǎn)實(shí)踐中通常選用赤霉素作為打破休眠的激素,促進(jìn)種子萌發(fā),赤霉素質(zhì)量濃度不夠或超過適宜質(zhì)量濃度,都不足以使種子發(fā)芽。藏茴香在該方法下種子萌發(fā)率較低,若搭配其他激素與赤霉素一起浸種或改變環(huán)境條件,是否會進(jìn)一步提高藏茴香種子的萌發(fā)率,還有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)與探索。