多花黃精種子化學成分及萌發的研究進展

廖發嬌， 伍林濤

(1.貴州大學化學與化工學院， 貴陽 550025； 2.貴州師范學院， 貴陽 550025)

多花黃精(PolygonatumcyrtonemaHua)屬于百合科黃精屬“藥食同源”中藥材，不僅具有較高的藥用價值，還是難得的觀賞佳品[1-2]。據調查，我國黃精屬植物約有39種[3]，《中華人民共和國藥典(2005年第一版)》[4]收錄了黃精、多花黃精和滇黃精的干燥根莖為常用傳統藥材，其中多花黃精品質最佳，是當前最具有市場前景的黃精藥材，且多糖藥效成分含量相對較高[5]。研究表明，多花黃精富含多糖、甾體皂苷類和生物堿等活性成分[6]，有延緩氧化、抗皰疹、免疫激發、降血糖血脂及預防動脈粥樣硬化等作用[7-9]。而多花黃精也因其自身的生物活性成分和結構特點，被廣泛作為健康食品或中醫臨床研究的藥用材料。

目前，隨著醫藥衛生事業的發展和食用植物油的大力推廣，黃精市場需求量逐漸增加，收購量也隨之上升，導致了野生資源蘊藏量不斷減少[10-12]。故大面積種植黃精以滿足市場供應勢在必行，國內外學者對黃精種子的栽培和繁殖技術尤為關注。種子是優質多花黃精最基本的生產源頭，直接影響著黃精的品質和產量。多花黃精的抗旱能力弱、繁殖系數低、育苗周期長、萌發成苗率低、倒伏和落花落果現象嚴重[13-15]，且對種子的貯藏條件、萌發和后熟期間的生理變化情況研究較少，若因在生產過程中處理不當就會造成較大的經濟損失，給生產、科學研究和種質資源收集增加難度。故本文就多花黃精種子的形態結構、化學成分、休眠與萌發等方面進行了分析與總結，為后續黃精種子的深入研究和產品開發起借鑒作用。

1 形態結構

如圖1所示，多花黃精根莖肥壯厚實，呈連珠狀，莖高40～150 cm，伴有10～15枚單葉。漿果黑色，子房3室，種子6～8粒，富含脂肪酸和還原性糖，花期4—6月，果期8—11月[17-18]。多花黃精種子的基本結構包括棒狀胚與胚乳，外部主要包括種阜、種皮和種臍，粒徑長為3.95 mm，寬為3.68 mm，多呈不規則卵圓形或球形，成熟時種子表面為淡黃色，且帶有光澤[19-20]。其鮮種子千粒重為22.92～27.15 g，含水量約48%[20]。

2 化學成分

當前對多花黃精根莖部分的藥理活性成分研究較多，而對種子化學成分的報道相對較少。李勇剛等[21]采用索氏提取法、氣相色譜法等化學方法分析了黃精種子中的粗淀粉、粗脂肪、粗蛋白等重要營養成分，結果表明多花黃精種子中淀粉、脂肪、蛋白質含量分別為73.70%、10.74%、8.21%，屬于淀粉性種子。其中，粗脂肪含有89.52%的不飽和脂肪酸，以油酸(39.75%)和亞油酸(49.77%)為主，且亞油酸含量遠高于油菜(23.71%)、花生(34.76%)中的亞油酸含量[22-23]；多花黃精種子中含有豐富的可溶性糖、還原糖和游離氨基酸等成分。葉靜等[24]利用超臨界CO2萃取技術對黃精種子脂肪酸成分進行測定分析，得到了油酸(17.42%)、棕櫚酸(20.82%)、亞油酸(53.90%)、硬脂酸(3.27%)、15-甲基-十六烷酸(1.63%)、(E)-9-十二碳烯酸(0.25%)和十五烷酸(0.46%) 7種脂肪酸化合物。陳怡[25]測定了不同萌發出苗時期多花黃精種子中的營養物質，結果顯示，種子中淀粉含量約為42.12%，證明多花黃精種子為淀粉性種子，這與李勇剛研究組所得結論一致；還含有豐富的可溶性蛋白質和可溶性糖，其含量分別為16.14 mg·g-1和32.16 mg·g-1。

3 多花黃精化學成分合成相關功能基因的研究

由于多花黃精全基因組序列未測定公開發表，故目前關于基因定位、克隆及功能分析的研究報道還很少。呂煜夢等[26]克隆獲得了多花黃精PcCIGR和PcSCL21基因序列，以18SrRNA為內參基因，通過qPCR技術分析了其組織器官特異性表達模式，結果發現，PcCIGR和PcSCL21基因均在葉片中高表達，以不同的光質進行處理發現，PcCIGR受藍光誘導高表達，在遠紅光誘導下表達水平較低，在光周期為9 h·d-1時表達量達到了最高水平。而PcSCL21受到藍光和綠光誘導高表達，從而有利于多花黃精的生長，在光周期為 18 h·d-1時表達量出現最高值。通過植物激素(NAA和6-BA)誘導處理發現，PcCIGR和PcSCL21基因分別在植物激素(NAA)濃度為 0.2 mg·L-1、細胞分裂素(6-BA)濃度為 4.0 mg·L-1處理條件下表達量達到了最高水平，而且PcCIGR和PcSCL21基因在NAA和6-BA誘導處理條件下其表達量和薯蕷皂苷含量呈現出顯著的正相關。

4 休眠與萌發

種子是多花黃精種質資源收集和長期保存的理想材料，但大多數黃精種子具有多重生理休眠特性，一定程度上限制了黃精野生資源的開發，不利于種子的有性繁殖及其應用研究。祝明珠等[20]指出多花黃精種子具有吸水障礙，若將種皮全部去除，此時種子萌發效果最明顯。趙致等[27]通過對不同萌發時期的多花黃精種子胚乳細胞結構的解剖，發現黃精種子在發育成熟階段，其胚乳細胞壁逐漸加厚，胚乳自身弱化形成機械屏障，從而抑制了種子萌發，進入休眠狀態。

為進一步了解多花黃精種子休眠與萌發之間的關系，陳怡[25]利用液質聯用法測定了多花黃精種子中生長素(IAA)、赤霉素(GA3)、脫落酸(ABA)內源激素的含量，說明IAA和GA3能夠促進黃精種子胚乳細胞的生長和發育，而ABA會抑制種子萌發，導致種子休眠。成京晉等[28]采用酶聯免疫分析(ELISA)對多花黃精種子內源激素GA3、細胞分裂素(CTK)和ABA含量進行測定觀察，結果顯示ABA和CTK含量的變化規律呈極顯著負相關，即ABA含量出現增大的同時CTK的含量出現快速降低。劉保財等[29]利用物理法溫水浸泡和化學法GA3打破多花黃精種子休眠進行了研究，發現種子在低溫(4 ℃)沙藏條件下，利用50 mg·L-1GA3激素浸種3 h處理時，解除休眠的效果十分顯著，發芽率最高，達93.3%。

如上研究所述，種胚形態未成熟、胚乳細胞的機械障礙以及種子內源激素調控作用是造成多花黃精種子休眠的主要原因。種子中的萌發抑制物ABA和萌發促進物CTK、GA3之間的協同作用使種子產生了休眠與萌發行為，這與Khan[30]所提出的GA3、CTK和ABA 三因子學說一致。

5 總結與展望

多花黃精有著廣泛的資源分布和悠久的藥食兩用歷史，具有抑制腫瘤生長、促進免疫功能、抗真菌、抗病毒、增強記憶等功效。因此，可以把藥用植物多花黃精開發成具有輔助治療功效的食用保健品，或者是純天然中草藥的抗氧化護膚品，亦或是研制成具有提高和改善記憶作用、抗真菌、抗腫瘤的新藥，這也一直是國內外醫藥產業研究的熱點。

然而，多花黃精種質資源的開發利用與其種子的繁殖緊密相關。目前，國內外也只是對多花黃精干燥根莖的藥用價值、種子的生物學特征以及種子休眠與萌發進行了初步探究，卻未對多花黃精種子化學成分尤其是脂肪酸成分的應用與開發進行深入系統的分析與研究，種子中可溶性糖類、蛋白質成分和含量的測定等研究報道甚少。由于多花黃精基因組復雜，全基因組拼接困難，到目前為止基因組序列仍沒有公開發表，因此，各藥效成分代謝合成相關基因的研究鮮有報道。同時，多花黃精種子中的營養價值很高，其淀粉含量較高，蛋白質含量適中，氨基酸種類齊全，不飽和脂肪酸豐富，有著顯著的保健作用，可以考慮將黃精屬植物種子產業化，研發成營養保健品或食品添加劑，但尚未見有關此領域系統的研究工作發表，這是非常值得重點探究的。