黄精种子萌发抑制物质及其去除方法研究初探

邵财 刘继永 刘宁 张亚玉

摘 要：为探讨黄精种子抑制物质生理活性及种子中抑制物质的去除方法，采用乙酸乙酯、甲醇和水提取对黄精种子进行浸提，并测定提取物对白菜幼苗生长的抑制活性；用温水浸种12，24，36 h，测定各处理黄精种子萌发率。结果表明，黄精种子浸提液（乙酸乙酯提取液除外）对白菜幼根及胚轴均有显著抑制作用，且抑制物质的活性随着提取物浓度的增加而增强，其中水提取液的抑制活性高于甲醇提取液，黄精种子乙酸乙酯提取液对白菜幼苗无显著抑制作用（P>0.05）；温水浸种时间对黄精种子萌发时间及萌发率均产生显著影响，其中温水浸种24 h的种子，沙藏30 d种子完成萌发，萌发率达91%，而温水浸种12 h和36 h处理组的种子，沙藏40 d种子完成萌发，萌发率分别为89%和79%。综合分析表明，黄精种子中存在抑制物质，用温水浸泡可有效除去种子抑制物质，以浸种24 h最佳。

关键词：黄精；种子休眠；抑制物质

中图分类号：S567.23+9 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.03.005

Abstract： In order to study the bioassay of endogenous germination inhibitors and the removal method of inhibitors in Polygonatum sibiricum seeds， the P. sibiricum seeds were extracted by ethyl acetate， methanol and water， the effect of solvent extracts on Chinese cabbage seedlings was measured； the P. sibiricum seeds were presoaked 12， 24， 36 hours with the warm water， then the germination rate of each treatment was measured.The results showed that the extracts （except ethyl acetate extract） of P. sibiricum seeds had significant inhibitory effects on hypocotyl and radicle length of Chinese cabbage seedlings， and the inhibitory ratio was increased with the increase of extract concentration. The inhibitory effect of water extract was significant higher than methanol extract， and the ethyl acetate extract had no inhibition at any concentration（P>0.05）. The germination time and germination rate of P. sibiricum seeds were greatly influenced by the different soaking time of warm water. When the seeds were presoaked 24 h， the germination completed at 30 days in sand storage， and the germination rate was 91%. When the seeds were presoaked 12 h and 36 h ， the germination completed at 40 days， and the germination rates were 89% and 79%， respectively. These results suggested that there were inhibitory substances in P. sibiricum seeds and the inhibitors could be removed effectively by soaking with the warm water， and the optimum presoaked time was 24 h.

Key words： Polygonatum sibiricum； seed dormancy； inhibitors

黃精（Polygonatum sibiricum Red.）为百合科黄精属多年生草本植物，俗称“鸡头七”，“乌鸦七”，集药用、食用和观赏价值于一身，分布于东北、华北及陕西、宁夏、甘肃、山东等地[1]。黄精含有甾体皂苷、三萜皂苷、黄酮类、生物碱类、多糖类等多种成分[2]，2015版《中国药典》收载，黄精以根茎入药，具补气养阴、健脾、润肺、益肾的功效，可用于防治脾胃气虚，体倦乏力，胃阴不足，口干食少，肺虚燥咳，劳嗽咳血，精血不足，腰膝酸软，须发早白，内热消渴[3]。现代药理学研究表明，黄精具有调节免疫力、抗氧化及延缓衰老、降血糖、调血脂、预防动脉粥样硬化等药理作用[2]。近年来，由于对黄精的过度采挖，致使野生黄精资源锐减。为了满足人们健康用药的需要，人工栽培是解决黄精药材短缺的主要途径，但由于黄精种子存在休眠现象，多年来主要靠根茎进行无性繁殖，既浪费商品药材也导致其后代退化，而数量庞大的种子没有被有效利用，不利于黄精大面积种植推广。张跃进等[4-5]针对黄精种子休眠问题从种子外部形态、解剖结构等方面已开展了一定的研究工作，但关于种子抑制物质活性方面报道较少。

本试验对黄精种子内源抑制物质活性及内源抑制物质去除方法进行初步研究，以探讨内源抑制物质对黄精种子萌发的影响，为打破黄精种子休眠、提高其繁殖系数提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材 料

2016年9月在吉林市左家镇农业部长白山野生生物资源观测站采集黄精种子；白菜种子购于北京万隆裕丰种子有限公司。乙酸乙酯和甲醇为分析纯，购于北京化工厂。

1.2 方 法

1.2.1 黄精种子浸提物取 3份自然干燥的黄精种子（含水量为6.23%）各40 g，分別加入研钵研碎后，移入100 mL三角瓶中，分别加入50 mL乙酸乙酯、甲醇和蒸馏水，用封口膜密封，置于25 ℃，100 r·min-1摇床24 h，超声波提取15 min；粗提液过滤后，残渣按上述方法再浸提2次；合并全部滤液，旋转蒸发仪40 ℃减压浓缩，最终定容50 mL，分别获得乙酸乙酯、甲醇和水的提取液，质量浓度均为0.8 g·mL-1，4 ℃保存备用。

1.2.2 黄精种子浸提物抑制活性测定 取上述0.8 g·mL-1种子浸提液，分别配制成质量浓度为0.05，0.10，0.20，0.40 g·mL-14个浓度梯度的溶液，各取5.0 mL溶液至灭菌的培养皿（直径11 cm，铺有2层滤纸）中，待有机溶剂挥发完全后（水提液除外），每皿加入蒸馏水5 mL，对照组每皿加入蒸馏水5.0 mL（加入有机试剂挥干后的处理与蒸馏水对照组间无显著性差异（P>0.05），数据未显示），每皿放100粒白菜种子，每个处理重复3次，25 ℃恒温箱黑暗培养，培养72 h后采用数显游标卡尺测量根长及胚轴长。

1.2.3 温水浸种对黄精种子萌发的影响 取3份自然干燥的黄精种子各60 g，放入250 mL三角瓶中，加入100 mL 蒸馏水，置于25 ℃，100 r·min-1摇床，每12 h更换一次蒸馏水，可获得浸泡12，24，36 h的黄精种子，将种子置于22 ℃恒温箱黑暗沙藏，分别于沙藏15，20，25，30，35，40 d取样，测定黄精种子的萌发率。

1.3 数据处理

利用SAS6.12软件对数据进行单因素方差分析，不同处理组间的差异显著性分析采用Fishers LSD（least significant difference）法；抑制物质活性计算参照Huang等[6]的方法进行。

抑制活性=（1 - 处理组/对照组）×100% （1）

2 结果与分析

2.1 黄精种子浸提物对白菜幼苗的影响

由表 1可知，黄精种子乙酸乙酯提取液在各个浓度对白菜的根长和胚轴生长均无抑制作用，表现为与对照组差异不显著（P>0.05），而甲醇和水浸提液对白菜幼根和胚轴生长均有显著抑制作用，表明黄精种子中存在着生长抑制物质，且抑制物质的活性随着粗提物浓度的增大而增强。不同溶剂提取种子抑制物质的活性以水提取液最强，甲醇提取液次之，当提取液质量浓度为0.05 g·mL-1时，水提取液显著抑制白菜根长（P<0.05），但对白菜胚轴生长无明显抑制作用（P>0.05），水提取液与甲醇提取液之间对白菜幼苗的抑制活性无显著性差异（P>0.05）；当提取液质量浓度为0.10 g·mL-1时，水提取液对白菜根长抑制活性较甲醇提取液显著提高了11.44个百分点（P<0.05），2种提取液均显著抑制白菜胚轴的生长（P<0.05），但二者之间无显著性差异（P>0.05）；当提取液质量浓度为0.40 g·mL-1时，水提取液较甲醇提取液对白菜胚根和胚轴的抑制活性分别显著提高了9.79和14.04个百分点（P<0.05）。可见，黄精种子浸提物对白菜幼根抑制作用高于对胚轴的抑制作用。

2.2 温水浸种对黄精种子萌发的影响

由图1可知，温水浸种时间对黄精种子萌发时间及萌发率产生明显影响，其中温水浸种24 h的处理在沙藏30 d时完成萌发，萌发率达到91%；而温水浸种12 h和36 h处理组均在沙藏40 d完成萌发，萌发率分别为89%和79%。

3 结论与讨论

王剑龙等[7]研究报道，黄精种子存在休眠特性。植物种子中存在萌发抑制物质是导致种子休眠的一个主要因素[8]。本研究发现，黄精种子含有活性较高的抑制物质，对白菜幼根和胚轴均有显著抑制作用，抑制物质的生物活性随质量浓度（在试验范围内）的逐渐增大而增强，其中水提取液的抑制活性高于甲醇提取物，乙酸乙酯提取物对白菜幼苗无显著抑制作用，故推断黄精种子萌发抑制物质为极性化合物。在植物种子休眠机制研究中，曾有报道推测植物种子中含有的不饱和内酯、生物碱、氨、氰化物、有机酸、醛类、酚类等化合物可能是种子中的萌发抑制物质[9]，明确黄精种子的萌发抑制物质还需进一步研究。

在农业生产上根据一部分抑制物质溶于水的特性，用水冲洗或浸洗种子来去除种子或果实中的抑制物质。如防风、桔梗、膜荚黄芪栽培生产一般播种前用40～45 ℃温水浸种，间隔一段时间更换清水，可促进种子提早萌发和出苗整齐，水浸种的作用不仅是软化种皮提高其通透性，更重要的在于温水浸种可浸泡出大量内源抑制物质，降低内源抑制物质对种子萌发和幼苗生长的抑制作用[10-12]。一些研究表明，对于非水溶性的抑制物质，可以用有机试剂进行冲洗或浸洗，如黄花乌头、返魂草、狭叶柴胡等种子用乙醚、乙醇等浸种，再将种子用清水洗净，可提高种子发芽率或提前出苗[13-15]，但是，能否用有机溶剂浸种来改变种皮透性及浸淋掉部分抑制物质，并将其应用到药用植物栽培生产上，以及浸种对出苗后植株长势、入药部位质量安全性等方面的影响尚不明确，有待进一步研究。本研究表明，温水浸提种子可除去大部分抑制物质，加快黄精种子的萌发，以浸泡24 h为最佳，浸泡时间过长，可能由于种子长期处于缺氧条件而受到毒害，从而影响萌发率。

参考文献：

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