美洲商陸果實和種子組分測定及幼苗形態觀察

徐寧偉，賈益豪，包志毅

(1.浙江農林大學 風景園林與建筑學院，浙江 臨安 311300；2.中國林業科學研究院 林業研究所，北京 100091)

美洲商陸Phytolacca americanaLinn.是商陸科Phytolaccaceae商陸屬PhytolaccaL.的多年生草本植物，又名垂序商陸、美國商陸，原產于北美洲，1935 年在杭州發現，目前我國大部分地區均有分布。國內外學者對美洲商陸的藥用價值、重金屬富集能力、化感作用、繁殖生物學特性等方面多有研究[1-6]，而關于美洲商陸果實和種子的形態與組分以及幼苗形態等方面的研究還未見諸報道，為此，本文對美洲商陸果實和種子的大小與組分進行了測定，并對其幼苗形態進行了觀察，以期為美洲商陸的綜合利用提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用美洲商陸果實于2012年10月采自浙江農林大學校園內。一部分果實裝入密封袋中于4℃冰箱中冷藏，并立即用于果實形態與組分的測定；另一部分果實，搓出種子后用清水洗凈，于室溫陰干，置于廣口瓶中，用于2013年4月種子形態與組分的研究。試驗在浙江農林大學林業與生物技術學院實驗中心進行。

1.2 試驗方法

1.2.1 美洲商陸果實和種子形態與果肉和種子組分的觀測方法

果實大小的測定：隨機抽取30個果實，用游標卡尺準確測定果實的大小，3次重復[7]。

種子外部形態的觀測：結合解剖鏡觀察種子的形狀、顏色、紋飾及附屬物等[8]。

種子大小及單粒質量的測定：隨機抽取30粒種子，用游標卡尺和分析天平準確測定種子的大小和質量，3次重復[9]。

分別采用考馬斯亮藍法、茚三酮顯色法、3,5-二硝基水楊酸法、比色法與殘余法[8]依次測定果肉和種子中的蛋白質、游離氨基酸、總糖、紅色素和粗脂肪含量。

種子中礦質元素含量的測定：種子樣品用高氯酸消化，礦質元素含量用原子吸收法測定[10-13]。

1.2.2 美洲商陸種子萌發與幼苗形態的觀察

取30粒種子直接播種于花盆中，置于實驗室向陽處，定期澆水，觀察種子萌發與幼苗形態，待其長出第5片葉子后，測量幼苗子葉、初生葉、次生葉的長和寬以及上胚軸、下胚軸和根的長度，并計算其平均值和變異系數[12-13]。

2 結果與分析

2.1 美洲商陸果實及種子的形態特征

2.1.1 美洲商陸果實的形態特征

美洲商陸果實為扁球形肉質漿果，多汁液，紅色，熟時呈紫黑色(如圖1a所示)，表面無毛，橫徑長0.97～1.10cm，縱經長0.75～0.80cm，梗長1.02～1.18cm，內含種子8～12粒不等，其單粒質量平均為0.54g。

對所測美洲商陸果實大小及單粒質量作相關性分析，結果見表1。從表1 中可以看出，美洲商陸果實梗長和單粒質量呈極顯著負相關，因此，可將梗長和單粒質量作為美洲商陸果實篩選分級的依據。

表1 美洲商陸果實大小與單粒質量之間的相關性分析結果?Table 1 Correlation of fruit size and single fruit mass of P.americana

2.1.2 美洲商陸種子的形態特征

美洲商陸種子為腎圓形，表面較平滑，堅硬，黑色而具光澤(如圖1b所示)。種子為雙子葉有胚乳種子，胚乳呈乳白色，子葉及胚為線型(如圖2所示)，白色，環形鑲嵌在胚乳中。

圖1 美洲商陸的果實與種子Fig.1 The fruits and seeds of P.americana

圖2 美洲商陸種子胚的形狀Fig.2 The shape of embryo of Phytolacca americana

美洲商陸種子大小及單粒質量較為接近(如表2)。約有91％的種子其長度為2.9～3.2mm，平均為3.089mm；99％的種子其最大直徑在2.5～3.1mm的范圍內，平均為2.843mm。約有92％的種子其單粒質量在9.0～11.0mg間，平均單粒質量為9.9mg。

表2 美洲商陸種子大小及單粒質量Table 2 The seed size and single seed mass of P.americana

2.2 美洲商陸果實果肉與種子中幾種營養物質的含量

美洲商陸果實果肉與種子中的幾種營養物質含量見表3。由表3可知，在其果肉中，紅色素的含量最高，其質量分數為0.597mg/g；其次是總糖含量，為0.423mg/g；而游離氨基酸、蛋白質的含量都很低，分別為0.044 、0.057mg/g。在其種子中，粗脂肪含量最高，其質量分數為137.419mg/g；而總糖、游離氨基酸和蛋白質的含量均很低，分別為0.423、0.006和0.008mg/g。

表3 美洲商陸果實果肉和種子中幾種營養物質的含量Table 3 The nutrient contents in P.americana flesh and seed mg/g

2.3 美洲商陸種子中主要礦質元素的含量

美洲商陸種子中主要礦質元素的含量見表4。由表4可知，在美洲商陸種子中，Ca的質量分數最高，其次是Mg的質量分數，Ca和Mg的質量分數分別為1.519和1.053mg/g，明顯高于其他礦質元素的質量分數。

2.5 美洲商陸種子萌發與幼苗形態的觀察結果

觀察到的美洲商陸的幼苗形態如圖3a～d所示。美洲商陸種子萌發所需時間較長，沙培、室溫栽培約需20天的時間，其平均出苗率為60.55％。萌動時，胚根先突出種皮，伸入土中，形成主根，然后下胚軸加速生長，將子葉和胚芽推出土面，幼苗類型為子葉出土型(如圖3a與b所示)。

子葉2片對生，呈橢圓形或卵狀橢圓形，子葉長(2.34±0.21)cm、寬(1.04±0.06)cm，先端急尖，基部楔形下延，全緣，側脈羽狀，主脈粗壯；無被毛，上面綠色，下面淡紫紅色，子葉柄長(1.10±0.18)cm。上胚軸長(1.48±0.39)cm，紫紅色；下胚軸長(1.17±0.21)cm；下部姜黃色，上部紫紅色，圓柱形，無毛。初生葉1枚，闊橢圓形，側脈4～5對，長(3.69±0.50)cm、寬(2.20±0.17)cm，上面綠色，下面淡紫紅色，葉柄長(1.67±0.24)cm。次生葉互生，卵形，側脈6～7對，長(4.20±0.41)cm、寬(2.42±0.18)cm，葉柄長(1.24±0.13)cm，第1～2片次生葉的正面呈綠色、背面為淡紫紅色，第3片葉開始逐漸變成兩面均為綠色，葉光滑無毛。莖為紫紅色(如圖3c與d所示)。主根長為(3.62±1.20)cm，直伸，側根細密。

表4 美洲商陸種子中主要礦質元素的質量分數Table 4 The contents of main mineral elements in P.americana seed mg/g

圖3 美洲商陸的幼苗形態Fig.3 The morphology of P.americana seedlings

3 結論與討論

3.1 美洲商陸果實和種子的形態特征

美洲商陸果實為扁球形肉質漿果，紫黑色，橫徑長0.97～1.10cm，縱徑長0.75～0.80cm，梗長1.02～1.18cm，單粒質量為0.54g，內含種子8～12粒不等。美洲商陸種子呈腎圓形，黑色而具光澤，為雙子葉有胚乳種子，子葉及胚為線型，白色，環形鑲嵌在胚乳中，種子的長度與直徑平均分別為3.089和2.843mm，平均單粒質量為9.9mg，屬小型種子。

3.2 美洲商陸果實果肉中的紅色素含量較高

Kang SS等人曾報道，美洲商陸的紫色果汁可用于食品及酒的染色，其果肉中的紅色素含量較高，作為食品等輕工業產品的添加劑，其開發前景令人期待。

3.3 美洲商陸種子富含油脂，屬于油質種子

美洲商陸種子中的粗脂肪含量較高，其質量分數達到137.419mg/g，與大豆(170～200mg/g)中的粗脂肪含量相當，屬于油質種子。脂肪作為種子中的貯藏物質是最經濟的物質形式，可使種子在水分散失或干旱條件下仍能保持較高的活力[13]，這可能是美洲商陸作為外來入侵種分布比較普遍的原因之一。

3.4 美洲商陸種子中的鈣含量豐富

在美洲商陸種子中，與其他元素相比，所含Ca的質量分數是最高的，為1.519mg/g，高于白花刺薔薇(1.394mg /g)、甜杏仁(0.526mg/g)、花生仁(0.771mg/g)中Ca的質量分數，而低于核桃仁中Ca的質量分數(1.600mg/g)[8，17-18]。Ca與蛋白質結合形成鈣調素,作為細胞的第二信使，參與許多酶活性的調節，對美洲商陸種子的萌發與幼苗的生長具有重要作用。

3.5 美洲商陸幼苗為子葉出土型幼苗

美洲商陸種子在室溫、沙培條件下約需20天的時間才能萌發，平均出苗率為60.55％，為子葉出土型幼苗。子葉2片對生，橢圓形或卵狀橢圓形，上面綠色，下面淡紫紅色，上胚軸紫紅色，下胚軸下部姜黃色，上部紫紅色，初生葉1枚，闊橢圓形，上面綠色，下面淡紫紅色，次生葉互生，卵形，第1～2片次生葉的上面為綠色，下面淡紫紅色，第3片葉開始逐漸變成葉兩面均為綠色。莖為紫紅色。

[1] 河北植物志編輯委員會.河北植物志[M].石家莊:河北科學技術出版社,1986:378-379.

[2] 楊 幫,丁 偉,趙志模.美洲商陸和姜黃提取物抑菌活性的研究[J].西南農業大學學報,2005,27(3):297-304.

[3] 劉 爽,楊愛國,趙 琦.美洲商陸抗病毒蛋白的研究[J].生物技術通報,2005,(6):17-21.

[4] 劉麗莉,馮 濤,嚴明理.幾種破除美洲商陸種子休眠的方法[J].植物生理學通訊,2007,43(4):795-796.

[5] 閆小紅,張蓓玲,周 兵.外來入侵植物美洲商陸提取物的化感活性[J].生態與農村環境學報,2012,28(2):139-145.

[6] 周 兵,閆小紅,肖宜安.外來入侵植物美洲商陸的繁殖生物學特性及其與入侵性的關系[J].生態環境學報,2013,22(4):567-574.

[7] 梁曉靜,韋曉娟,李開祥,等.肉桂果實、種子形態特征的研究[J].中南林業科技大學學報,2012,32(9):65-68.

[8] 徐寧偉,李 津,郭振清,等.白花刺薔薇種子和果實的形態與組分[J].河北科技師范學院學報,2011,25(3):39-43.

[9] 孫 鵬,傅建敏,周道順,等.柿屬植物種子表型多樣性及其萌發與幼苗生長研究[J].中南林業科技大學學報,2013,33(11):19-25.

[10] 劉永軍,郭守華,楊曉玲.植物生理生化試驗[M].北京:中國農業科技出版社,2002.

[11] 曹永慶,姚小華,任華東,等.油茶果實礦質元素含量和油脂積累的相關性[J].中南林業科技大學學報,2013,33(10):38-41.

[12] 曹永慶,任華東,王開良,等.油茶樹體錳元素含量和積累量的變化規律[J].經濟林研究,2012,30(1):19-22.

[13] 徐興友,趙永光,孟憲東,等.葉底珠種子形態與組分研究[J].種子,2007,26(4):18-20.

[14] 胡 晉,王建華,胡偉民.種子生物學[M].北京:高等教育出版社,2006.

[15] 劉長江,林 祁,賀建秀.中國植物種子形態學研究方法和術語[J].西北植物學報,2004,24(1):178-188.

[16] 葉茂富.植物幼苗形態的觀察研究[J].浙江林業科技,1993,13(6):6-15.

[17] 王淑英,溫哲屹,李慧穎.我國甜杏仁營養成分含量分析[J].北京農業,2008,(9):13-16.

[18] 楊 春,盧健鳴,梁 霞,等.杏仁的營養價值與開發利用[J].山西食品工業,1999,(2):23-25,32.