雞頭黃精種子生物學特性試驗研究

王嘉琛，徐麗霞，孫 靚，張瑋瑋，葉 花，蔡翠芳

（山西藥科職業學院，山西 太原 030001）

黃精又名黃雞菜、老虎姜，為百合科黃精屬的多年生草本植物，具有補氣、養陰、健脾、潤肺、益腎的功效，是我國傳統的大宗藥材，也是常用的滋補食品原料，在國內外市場很受歡迎。《中國藥典》中載有黃精、多花黃精和滇黃精3 種植物[1]，入藥分別稱為雞頭黃精、姜形黃精和大黃精。山西省內所產黃精大多為雞頭黃精[2]。目前除雞頭黃精藥材仍然以野生為主外，姜形黃精和大黃精均實現栽培引種，且生產技術規程、物質積累規律、催芽技術、林下仿生態栽培關鍵技術等方面的研究較多[3-8]。伴隨著黃精市場需求量逐年增大，價格不斷攀升，野生雞頭黃精資源面臨進一步枯竭的境況。

植物繁殖大多采用根莖或種子繁殖的方式，但長期采用根莖繁殖的方式會導致種質退化，影響黃精產業的可持續發展，故對雞頭黃精進行種子繁殖具有重要意義。本試驗對雞頭黃精種子的形態特征、千粒重、含水量、吸水率及發芽條件等進行了系統研究，旨在為雞頭黃精的有性繁殖提供指導。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

雞頭黃精種子來源于山西藥科職業學院中藥材種植園，于2020 年10 月15 日采摘，經揉搓漂洗風干后，挑選完整、飽滿、富有光澤的籽粒用于試驗研究。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子形態特征觀察

隨機選擇雞頭黃精種子100 粒，設3 個重復，共計300 粒。使用游標卡尺（精確度0.01mm）測量種子縱徑、橫徑和厚度。在顯微鏡下觀察種子的形態，主要包括形狀、大小（用種子長、寬、厚表示）、顏色、表皮構造等。

1.2.2 種子千粒重測定

按照《農作物種子檢驗規程》（GB/T 3543—1995）中重量測定法，采用千粒法測定雞頭黃精種子千粒重。從供試樣品中隨機數取1 000 粒凈種子，用電子天平稱重，重復5 次。

1.2.3 含水量測定

按照《農作物種子檢驗規程》（GB/T 3543—1995）中水分測定法，在（130±2）℃下采用恒溫烘干法進行含水量測定。測定1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h、7 h、8 h、9 h、10 h、11 h、12 h 時雞頭黃精種子含水量，各處理重復5 次，每個重復50 粒種子。種子含水量公式如下。

1.2.4 吸水率測定

取干燥、完整的雞頭黃精種子50 粒，稱量干重后，將種子浸泡在蒸餾水中，放置在25 ℃恒溫培養箱中，前2 h 內每隔0.5 h、2 h 后每隔1 h 從培養箱中取出，吸干種子表面水分，用電子天平稱量種子的重量，直至恒重為止。3 次重復，取其平均值繪制種子吸水曲線。種子吸水率公式如下。

1.2.5 生活力測定

1）TTC 染色法。隨機數取250 粒雞頭黃精種子，設置5 個重復，每個重復50 粒種子。將在常溫條件下用蒸餾水浸泡48 h 后的種子沿種臍縱切，取帶胚的1/2放入培養皿中進行測試。浸入0.2%TTC 溶液中，置于30 ℃恒溫培養箱中避光染色10 h，染色結束后用清水沖洗種子切面3～5 次，觀察種子染色情況，統計種子生活力。

2）紅墨水染色法。隨機數取250 粒黃精種子，5 個重復，每個重復50 粒種子。將在常溫條件下用蒸餾水浸泡48 h 后的種子沿種臍縱切，取帶胚的1/2 放入培養皿進行測試。浸入0.5%紅墨水中，置于30 ℃恒溫培養箱中避光染色10 h，染色結束后用清水沖洗種子切面3～5 次，觀察種子染色情況，統計種子生活力，計算公式如下。

1.3 種子發芽試驗

1.3.1 不同處理方式對種子萌發的影響

1）外源激素處理。采用赤霉素（GA3）為外源激素，選取黃精種子100 粒，用50 mg/L、100 mg/L、150 mg/L的赤霉素溶液分別浸種12 h，然后用蒸餾水沖洗種子3 次，再加入3%的H2O2溶液浸泡15 min 后，再次用蒸餾水沖洗種子3 次。在25 ℃培養箱中避光培養，以不加赤霉素溶液的作為對照，重復3 次。

2）超聲波處理。采用超聲波處理器，選取黃精種子100 粒，經溫水浸種24 h 后，加入3%的H2O2溶液浸泡15 min，然后用蒸餾水沖洗種子3 次，接著用頻率為40 kHz 的超聲波對種子進行處理，處理時間分別為0 min、10 min、20 min、30 min。隨后黃精種子在25 ℃培養箱中避光培養，重復3 次。

1.3.2 不同培養溫度試驗將放有雞頭黃精種子的培養皿分別置于15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃的恒溫培養箱進行發芽試驗。

1.3.3 不同光照條件試驗

將放有雞頭黃精種子的培養皿置于25 ℃恒溫培養箱中，分別在光照和黑暗條件下培養。

以上發芽試驗在均勻鋪有兩層濾紙的培養皿中進行，試驗期間保持培養皿中濾紙濕潤，發芽期限設定為60 d，每隔5 d 更換一次無菌濾紙，每24 h 統計1 次種子萌發情況，記錄黃精種子的發芽率，并將已萌發的種子取出。發芽率、發芽勢、發芽指數計算公式如下。

式中：Gt 為浸種后t 天的發芽數，Dt 為相應的發芽天數。

2 試驗結果及分析

2.1 種子形態特征

雞頭黃精種子呈球形、扁球形或橢圓球形。表面呈黃棕色、深黃棕色或黑色，質硬，表面光滑或具有不規則紋理，有明顯的圓點狀種臍，長2.60～4.85 mm，寬2.36～4.30 mm，厚2.13～3.92 mm。

2.2 種子千粒重和含水量

雞頭黃精種子的千粒重平均值為30.71 g，標準差為1.03，變異系數為3.37%，小于標準4%，測定值有效。雞頭黃精種子含水量平均值為9.70%，標準差為0.20，變異系數為2.07%。所試雞頭黃精種子千粒重和含水量見表1。

表1 雞頭黃精種子千粒重和含水量

2.3 種子的吸水率

雞頭黃精種子在25 ℃浸種后，前20 h 吸脹速度較快，吸水率超過40%；23 h 后仍然在持續吸水，但吸水速率減慢；43 h 后進入吸水飽和狀態，黃精種子吸脹結束，最終飽和吸水率為50.60%，見圖1。這可能與胚乳的機械障礙有關，表明黃精種子的種皮存在一定的機械阻力。

圖1 雞頭黃精種子吸水曲線

2.4 種子的生活力

本試驗中將完全染色和染色1/2 及以上的種子視為有生活力的種子。TTC 染色結果中，完全染色的種子有58.4%，染色1/2 及以上的有34.4%，測得種子的平均生活力為92.8%。在紅墨水試驗中，完全染色的種子有40%，染色1/2 及以上的有35.2%，種子的平均生活力為75.2%。兩種測定方法差異比較顯著，且紅墨水法測得的生活力小于發芽率，表明紅墨水法不適于雞頭黃精種子的生活力測定。

2.5 種子發芽試驗

2.5.1 不同處理方式對種子萌發的影響

1）外源激素處理。采用赤霉素（GA3）為外源激素，浸泡黃精種子后，可以顯著提高種子的發芽率、發芽勢及發芽指數等指標。隨著赤霉素溶液濃度的變化，種子的發芽率、發芽勢及發芽指數均體現了先升高后降低的趨勢。當赤霉素濃度為100 mg/L 時，種子發芽率最高，為90.33%，見表2。

2）超聲波處理。采用超聲波處理后，對雞頭黃精種子的發芽率、發芽勢及發芽指數也有提高的作用。隨著超聲波處理時間的延長，種子發芽率、發芽勢及發芽指數出現了先升高后降低的趨勢。當超聲波處理時間為20 min 時，種子的發芽率最高，為87.33%，見表3。

表3 超聲波處理時間對雞頭黃精種子萌發的影響

2.5.2 不同培養溫度對種子萌發的影響

20 ℃和25 ℃下培養黃精種子，在15 d 左右就有種子開始萌發，并隨著時間增加，萌發種子不斷增多，在25～35 d 出現了發芽數量的高峰。25 ℃下的黃精種子在第40 天發芽率達到91.3%，20 ℃下的黃精種子在第47 天發芽率達到86%。當發芽溫度為30 ℃時，黃精種子的初次萌發時間推遲到第20 天，最終種子的萌發率為75.3%。當發芽溫度為15 ℃時，黃精種子的初次萌發時間推遲到第32 天，最終種子的萌發率為15.3%。

由表4 可知，隨著發芽溫度升高，雞頭黃精種子的發芽率、發芽勢及發芽指數均出現了先上升后下降的趨勢。當溫度升高到25 ℃的時候，黃精種子的發芽率、發芽勢及發芽指數均達到了最高，并與其他溫度下的結果有統計學差異。可見，雞頭黃精種子在25 ℃下發芽較為合適。

表4 不同培養溫度對雞頭黃精種子萌發的影響

2.5.3 不同光照條件對種子萌發的影響

不論是在光照條件下還是避光條件下，雞頭黃精種子均能萌發。但是在黑暗避光條件下，雞頭黃精種子的發芽率、發芽勢與發芽指數顯著高于未避光12 h 光照條件。在12 h 光照條件下，雞頭黃精種子的發芽率僅為40%；在避光條件下，雞頭黃精種子的發芽率可以達到91.33%。兩者對比有統計學差異。發芽勢與發芽指數同樣如此，見表5。可見，雞頭黃精種子適宜在避光條件下萌發生長。

表5 不同光照條件對雞頭黃精種子萌發的影響

3 討論

種子生物學特性的研究既是直接面向農業生產服務一線、提高中藥材質量的關鍵，也是實現農業科技進步和進一步加深對物種的生長、發育、進化、起源等認識的基礎。

本試驗從雞頭黃精種子的生物學特性研究著手，研究了雞頭黃精種子的形態特征、千粒重、含水量、吸水率以及不同條件對雞頭黃精種子萌發的影響。不僅確定了雞頭黃精種子的生物學特性，更為進一步制定相應的種質標準和實踐應用提供了理論依據。

因活性種子中含有的脫氫酶可以將TTC 作為受氫體使之還原而顯紅色，故常作為測定種子活性的方法之一。因現階段研究試驗中農作物種子研究多，中藥材種子研究少，且不同文獻中對TTC 法測定種子活性的濃度與時間也不盡相同，故在預試驗階段對不同濃度和時間對雞頭黃精種子的染色情況進行了研究。設置了0.1%、0.2%、0.4%、0.6% 4 個不同的TTC 濃度，在30 ℃恒溫培養箱中避光染色1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h、7 h、8 h、9 h、10 h、12 h、14 h、16 h、18 h，發現0.2%濃度下染色10 h，染色結果不再變化，故正式試驗中選取了0.2%TTC 溶液染色10 h，與朱思宇等（2020）用該法快速測定南京椴種子活力濃度相同，時間不一致，這可能是因為植物不同所產生的。

激素是種子生長發育中的調節劑，能夠通過信號傳導對種子內外的各種生理變化作出相應的反應，是種子快速萌發、植物增產增收的常用手段之一。激素種類眾多，不同激素促進萌發的機理也不盡相同。在預試驗階段發現，乙烯利促進雞頭黃精種子萌發的作用強于赤霉素，結果與王月等（2018）對滇黃精種子萌發試驗的結果一致，但因乙烯利的最優濃度為500 mg/L，遠高于赤霉素的100 mg/L，為盡量降低激素的使用量，預防殘留現象的發生，試驗中選取了赤霉素和超聲波研究對雞頭黃精種子萌發的影響。

4 結論

試驗所用雞頭黃精種子長2.60～4.85 mm、寬2.36～4.30 mm、厚2.13～3.92 mm，平均千粒重為30.71 g，平均含水量為9.70%。由試驗結果可知，雞頭黃精前20 h種子吸水快速吸脹，43 h 后進入吸水飽和狀態，平均吸水率為50.60%；通過TTC 染色檢測種子生活力，為92.8%；經赤霉素浸泡或超聲波處理均能促進種子萌發，其中赤霉素濃度為100 mg/L、超聲波處理時間為20 min 時結果最顯著；光照會顯著影響種子的萌發，在避光條件下最適宜種子萌發；最適發芽溫度為25 ℃。