不同種源防風種子質量分析

秦義杰, 王 浩, 劉美娟, 劉玉華, 曾 燕

(1.河北農業大學, 河北 保定 071000; 2.中國中藥有限公司, 北京 102600)

中藥防風為傘形科植物防風[Saposhnikoviadivaricate(Turcz.)Schischk.]的未抽花莖植株的干燥根。性微溫,味辛甘,祛風解表,勝濕止痛,止痙。用于感冒頭痛,風濕痹痛,風疹瘙癢,破傷風[1]等癥。始載于秦漢時期的《神農本草經》,列為草部上品[2]。

中醫藥被越來越多的國家所重視,防風作為中藥基礎原料,質量優劣直接關系到中藥產品質量,對中藥現代化,國際化進程具有重要作用,由于野生資源逐漸匱乏,人工栽培已經成為主要藥源,因此,積極發展人工種植,提供優質的防風藥材已成為當前主要方向。而優質的防風藥材需要優質的防風種子,種子是重要的生產基礎資料,種子質量不僅關系到藥材的產量,還關系到藥材的品質問題,但目前的防風種子存在種質資源混雜、種子質量不一、種子供銷市場不規范等問題,缺乏相關的質量標準[3]。

本研究分析不同種源防風種子的外觀性狀、千粒重、發芽率和發芽勢、田間出苗率及成苗率,為防風優質種源篩選提供科學依據,具有重要的理論和實踐意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

防風材料是2019年從內蒙古、黑龍江、吉林、河北4個省(區)采集的14份野生種子與栽培種子,經中國醫學科學院藥用植物研究所齊耀東教授鑒定為植物防風雙懸果的分果(種子),其種源地理信息詳見表1。

1.2 試驗儀器

電子分析天平(SX205型),梅特勒;智能光照培養箱(GTOP-268Y型),浙江托普云農科技股份有限公司;顯微測距攝像頭。

1.3 試驗方法

1.3.1試驗時間和地點

試驗2020年于河北省承德市圍場縣吉上村進行,室內試驗2019年于中國中藥有限公司科技研發部實驗室進行。

1.3.2種子外觀測定

每個種源種子隨機抽取50粒,重復3次,采用顯微測距攝像頭測量防風種子的長與寬。

1.3.3種子質量測定

種子千粒重測定:選取自然風干的種子采用四分法分成4份,每份隨機取250粒,1 000粒為一組,重復3次,計算3次樣品測定的平均值。

種子發芽勢與發芽率測定:隨機選取自然風干的種子100粒,4次重復,放置光照培養箱內,25 ℃恒溫培養。觀察記錄種子發芽情況,以種子胚根長度達到種子長度一半為種子萌發開始的標志,稱為始芽日,連續4 d未有種子發芽為萌發結束,二者之間的天數為發芽持續期[4-5],并按下列公式計算種子的發芽勢、發芽率等指標[6]。

發芽勢/%=(達到發芽高峰時正常發芽種子數/供試種子總數)×100%;

發芽率/%=(發芽試驗終期正常發芽種子數/供試種子總數)×100%。

1.3.4種子田間出苗情況測定

采用單因素完全隨機區組,每個種源3次重復,小區面積為36 m2。

播種一個月后,在幼苗長出真葉時統計出苗數,在幼苗長至10 cm高時統計成苗數。

1.3.5數據分析

利用Excel2019軟件進行數據整理,通過SPSS24.0軟件進行統計分析。

1.3.6隸屬函數綜合評價

采用模糊數學隸屬函數法對14個防風種源的種子質量各項指標進行綜合評價,利用下列公式計算各項指標的隸屬函數值。

式中,Uij為i種源j指標的隸屬函數值;Xij為i種源j指標的平均值;Ximax為所有種源中此指標的最大值;Ximin為所有種源中此指標的最小值;Ui為i種源各指標的綜合評價均值。

2 結果與分析

2.1 種子性狀的差異

野生種源防風種子性狀如表2,由表2可以看出,在種子長度方面,種源4、種源6種子長度分別為4.49 mm和4.44 mm,二者間無顯著差異,均顯著高于其他野生種源;種源1種子長度為4.29 mm,除顯著低于種源4、種源6外,顯著高于其他種源;種源2、種源3、種源5、種源7種子長度在4.06～4.18 mm之間,4個種源間無顯著差異。

表2 野生種源防風種子性狀的差異Table 2 The variance for seed traits of wild provenances of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk.

在種子寬度方面,種源4種子寬度為2.43 mm,顯著高于其他種源;種源6種子寬度為2.34 mm,除顯著低于種源4外,顯著高于其他種源;種源2、種源3種子寬度分別為2.21 mm和2.25 mm,二者間無顯著差異,除顯著低于種源4和種源6外,顯著高于其他種源;種源1種子寬度為2.14 mm,除顯著低于種源4、種源6、種源2、種源3外,顯著高于其他種源;種源5、種源7種子寬度分別為2.05 mm和2.04 mm,二者間無顯著差異。

在千粒重方面,種源6千粒重為3.84 g,顯著高于其他種源;種源4千粒重為3.61 g,除顯著低于種源6外,顯著高于其他種源;種源3千粒重為3.49 g,顯著低于種源6、種源4,顯著高于其他種源;種源1千粒重為3.07 g,顯著低于種源6、種源4、種源3,顯著高于其他種源;種源5、種源7千粒重分別為2.88 g和2.91 g,除顯著高于種源2外,顯著低于其他種源;種源2千粒重為2.73 g,顯著低于其他種源。

栽培種源防風種子性狀如表3,由表3可以看出,在種子長度方面,種源8種子長度為5.36 mm,顯著高于其他種源;種源13種子長度為4.94 mm,除顯著低于種源8外,顯著高于其他種源;種源9、種源10、種源11、種源12、種源14種子長度在4.25～4.49 mm之間,其中,種源9、種源10、種源11、種源12間及種源9、種源10、種源14間無顯著差異,但種源11、種源12與種源14差異顯著。

表3 栽培種源防風種子性狀的差異Table 3 The variance for seed traits of cultivated provenances of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk.

在種子寬度方面,種源8種子寬度為2.84 mm,顯著高于其他種源;種源13種子寬度為2.62 mm,顯著高于除種源8外的其他種源;種源9、種源10、種源11、種源12種子寬度在2.38～2.43 mm之間,四者間無顯著差異,顯著低于種源8、種源13,顯著高于種源14;種源14種子寬度為2.13 mm,顯著低于其他種源。

在種子千粒重方面,種源8種子千粒重為4.66 g,顯著高于其他種源;種源14種子千粒重為4.12 g,顯著高于除種源8外的其他種源;種源9、種源10、種源11、種源12、種源13種子千粒重在3.55～3.67 g之間,5個種源間無顯著差異,均顯著低于種源8、種源14。

野生與栽培種源防風種子性狀間的比較如表4,由表4可知,防風栽培種源與野生種源相比,種子長度平均分別為4.61 mm和4.25 mm,種子寬度平均分別為2.46 mm和2.21 mm,種子千粒重平均分別為3.83 mm和3.22 mm,栽培種源在種子長度、寬度及千粒重方面,均顯著高于野生種源。表明栽培防風種子較野生種子具有更為優良的種子性狀。

表4 野生與栽培種源防風種子性狀的比較Table 4 The comparison for seed traits of wild and cultivated provenances of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk.

2.2 種子發芽及田間出苗的差異

野生種源防風種子發芽及田間出苗狀況如表5,由表5可以看出,在種子發芽勢方面,種源1、種源4、種源6發芽勢在35.50%～40.75%之間,三者間無顯著差異,但顯著高于其他種源;種源5發芽勢為28.75%,除顯著低于種源1、種源4、種源6外,顯著高于其他種源;種源2、種源3、種源7種子發芽勢在14.75%～23.75%之間,其中,種源2、種源3及種源2、種源7間無顯著差異,但種源3、種源7間差異顯著,三者發芽勢均顯著低于種源1、種源4、種源6。

表5 野生種源防風種子發芽及田間出苗狀況Table 5 The seed emergence and seedling formation for wild provenances of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk.

在種子發芽率方面,種源1、種源4、種源5發芽率在76.50%～83.75%之間,三者間無顯著差異,但顯著高于種源2、種源3、種源7;種源1、種源6發芽率分別為76.50%和72.00%,二者間無顯著差異,但顯著高于種源3和種源7;種源3與種源7發芽率分別為53.25%和56.50%,二者間無顯著差異,均顯著低于除種源2以外的其他種源。

在田間出苗率方面,種源6田間出苗率為18.41%,顯著高于其他種源;種源1、種源3、種源5田間出苗率在12.84%～14.47%之間,三者間無顯著差異,但顯著高于除種源6外的其他種源;種源2、種源4、種源7田間出苗率在6.56%～9.07%之間,三者間無顯著差異,且顯著低于除種源4外的其他種源。

在田間成苗率方面,種源6田間成苗率為11.50%,顯著高于其他種源;種源1、種源3、種源4、種源5田間成苗率在6.03%～8.52%之間,四者間無顯著差異,顯著高于除種源6外的其他種源;種源2、種源7田間成苗率分別為5.23%和3.67%,二者間無顯著差異,顯著低于其他種源。

栽培種源防風種子發芽及田間出苗狀況如表6,由表6可以看出,在種子發芽勢方面,種源9、種源10、種源11種子發芽勢在35.75%～45.0%之間,三者間無顯著差異,顯著高于其他種源;種源8、種源12、種源14種子發芽勢在14.75%～23.50%之間,三者間無顯著差異,顯著低于種源9、種源10、種源11,其中種源8顯著高于種源13,種源13種子發芽勢最低,僅為10.33%。

表6 栽培種源防風種子發芽及田間出苗狀況Table 6 The seed emergence and seedling formation for wild provenances of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk.

在種子發芽率方面,種源8、種源9、種源11、種源12、種源14種子發芽率在76.25%～87.00%之間,五者間無顯著差異,但顯著高于種源13;種源9、種源10、種源11、種源14種子發芽率在71.33%～81.00%之間,四者間無顯著差異,但顯著高于種源13;種源13種子發芽率最低,為31.50%。

在田間出苗率方面,種源8、種源9、種源10、種源14田間出苗率在18.85%～21.68%之間,四者間無顯著差異,但顯著高于種源12、種源13;種源12、種源13田間出苗率分別為13.50%和10.57%,二者間無顯著差異,且顯著低于除種源11外的其他種源。

在田間成苗率方面,種源10田間成苗率為14.14%,顯著高于其他種源;種源8、種源9、種源11、種源12、種源13、種源14田間成苗率在8.28%～10.87%之間,6個種源間無顯著差異。

野生與栽培種源防風種子發芽及田間出苗的比較如表7,由表7可知,防風野生種源與栽培種源相比,種子發芽勢分別為28.50%和25.68%,發芽率分別為69.82%和73.23%,野生種源與栽培種源防風種子發芽勢及發芽率間無顯著差異。野生種源與栽培種源防風種子田間出苗率分別為11.85%和17.34%,成苗率分別為7.20%和10.05%,野生種源與栽培種源防風種子出苗率及成苗率間差異顯著,栽培種源田間出苗率與成苗率均顯著高于野生種源。

表7 野生與栽培種源防風種子發芽及田間出苗的比較Table 7 Comparison for seed emergence and field seedling formation of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk. from wild and cultivated provenances

2.3 種子質量綜合評價

采用模糊數學隸屬函數法對種子質量進行綜合評價,種子質量的隸屬函數值依據不同種源種子長度、種子寬度、千粒重等性狀指標的均值,依據1.3.6中公式計算所得平均隸屬函數值。

對7個野生種源的防風種子長度、寬度、千粒重、發芽勢、發芽率、出苗率、成苗率等指標進行模糊函數綜合評價(表8),不同產地野生種源防風種子質量綜合評價值依次為:種源6>種源4>種源1>種源3>種源5>種源2>種源7。

表8 野生種源防風種子質量綜合評價Table 8 Comprehensive evaluation for seed quality of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk. from wild provenances

對7個栽培種源防風的種子長度、寬度、千粒重、發芽勢、發芽率、出苗率、成苗率等指標進行模糊函數綜合評價(表9),不同產地栽培種源防風種子質量綜合評價值依次為:種源8>種源10>種源11>種源9>種源14>種源12>種源13。

表9 栽培種源防風種子質量綜合評價Table 9 Comprehensive evaluation for seed quality of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk. for cultivated provenances

2.4 種子性狀與地理因子間的相關性分析

野生種源防風種子性狀與地理因子間的相關性如表10,由表10可以看出,野生種源防風種子長度與種子寬度呈顯著正相關,相關系數為0.804,種子長度與千粒重呈顯著正相關,相關系數為0.795,種子長度與發芽勢呈極顯著正相關,相關系數為0.947,種子長度與成苗率呈顯著正相關,相關系數為0.761;種子寬度與千粒重呈顯著正相關,相關系數為0.804;千粒重與成苗率呈極顯著正相關,相關系數為0.889;發芽勢與發芽率呈顯著正相關,相關系數為0.774;出苗率與成苗率呈顯著正相關,相關系數為0.786;經度與海拔呈顯著負相關,相關系數為-0.913。

表10 野生種源防風種子性狀與地理因子間的相關系數Table 10 The correlation coefficients between seed traits and geographical factor of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk. from wild provenances

栽培種源防風種子性狀與地理因子間的相關性如表11,由表11可以看出,栽培種源防風種子長度與種子寬度呈極顯著正相關,相關系數為0.942;千粒重與經度呈顯著正相關,相關系數為0.840;發芽勢與海拔呈顯著正相關,相關系數為0.779;經度與緯度呈顯著正相關,相關系數為0.922。

表11 栽培種源防風種子性狀與地理因子間的相關系數Table 11 Correlation coefficients between seed traits and geographical factors of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk. from cultivated provenances

3 討 論

種子質量是藥用植物防風實現優質高產的基礎,保障藥材品質的前提,本試驗結果發現,不同種源的種子在長度、寬度、千粒重、發芽勢、發芽率、田間出苗率及成苗率方面均有顯著差異,與楊寶森[7]研究結果一致;楊帆[8]研究不同種子間比較結果也認為,內蒙古種子長度(5.66 mm)及寬度(3.20 mm)最大,本試驗栽培種源8質量最好,種子長度及寬度最大,分別為5.36 mm、2.84 mm,千粒重為4.66 g,野生種源7質量最差,種子長度為4.06 mm、種子寬度為2.04 mm,千粒重為2.91 g。

本研究得出,由于栽培種源種子經多代馴化后所得,因此在種子性狀上整體要優于野生種源,其中栽培種源千粒重與經度呈顯著正相關,發芽勢與海拔呈顯著正相關,與李紀元等[9]、魏勝利等[10]、戚文濤等[11]、任俊杰等[12]研究結果基本一致,但野生種源并無此趨勢,可能是采集的野生種源防風產區較集中導致。

由于種子性狀的特征是多方面的,僅憑種子長度、種子寬度、千粒重及田間出苗率和成苗率并不能全面而準確地反映種子的特征,防風不同種源間的種子質量因地理環境和采收時機的差異,可能也是影響其發芽和出苗效果的重要因素,而非種子本身質量原因,出苗及成苗較高的種源6、種源10、種源14的生長環境可能與試驗區相似,表現出較好的適應性,所以14個不同種源的防風種子質量指標有待進一步研究。

4 結 論

野生種源種子長度、寬度、千粒重、種子發芽勢、發芽率、田間出苗率及成苗率分別在4.06～4.49 mm、2.04～2.43 mm、2.73～3.84 g、14.75%～40.75%、53.25%～83.75%、6.56%～18.41%、3.67%～11.50%之間。各項指標值較大的是種源4、種源6,較小的是種源2、種源3、種源7。栽培種源種子長度、寬度、千粒重、種子發芽勢、發芽率、田間出苗率及成苗率分別在4.25～5.36 mm、2.13～2.84 mm、3.55～4.66 g、10.33%～41.00%、31.50%～87.00%、10.57%～21.68%、8.28%～14.14%之間。各項指標值較大的是種源8、種源10,較小的是種源12、種源13。

栽培種源防風的種子長度、寬度及千粒重、田間出苗率及成苗率,均顯著高于野生種源。經隸屬函數法分別對野生與栽培種源防風種子質量進行綜合分析得出,野生種源防風種子質量最好的為內蒙古額爾古納地區的種源;栽培種源防風種子質量最好的為內蒙古赤峰地區的種源。