荆芥种子外在品质检验与萌发特性研究

周 莹，白 钰，严 辉，蒋 益，唐晓清，丁安伟

(1.南京农业大学中药材研究所，江苏南京210095;2.南京中医药大学/江苏省中药资源产业化过程协同创新中心，江苏南京210023;3.亚邦医药股份有限公司，江苏常州213163)

荆芥(Schizonepeta tenuifolia Briq)为唇形科植物，以全草入药，称为“荆芥”，以花穗入药，称为“荆芥穗”，其性辛，微温，归肺、肝经，具有解表散风、透疹、消疮的功效，主治感冒、头痛、麻疹、风疹、疮疡初起等症［1］。目前已从荆芥中分离鉴定出挥发油、单萜苷、黄酮、有机酸、三萜、甾体类等化学成分［2］。现代药理试验结果表明，荆芥具有抗炎、抗病毒、抑菌、解热镇痛等作用［2－3］。除了入药，荆芥还可作为蔬菜食用［4］。荆芥分布地域较广，野生和栽培类型均有，但不同产地荆芥药材质量参差不齐，现主产于河北、河南等地。江苏地区荆芥的栽培已有200多年历史，尤以武进孟河附近所产者质优，称为“孟荆芥”。优良的种子种苗是药用植物栽培生产的第1个环节，种子种苗的质量是提高中药产品产量、品质的基础，是促进中药产业健康发展的重要保证。目前对荆芥的研究主要集中于化学成分、药理药效、挥发油提取工艺等，鲜有对其种质资源以及萌发特性的报道。本研究主要着重于不同产地荆芥种子净度、千粒质量、含水量等外在品质指标间的差异，不同温度和溶液pH值以及覆土厚度对荆芥种子萌发特性的影响，以期为荆芥种质资源评价提供参考依据，为荆芥标准化栽培技术体系的建立奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试样品 荆芥种子于2015年10月收集于江苏、河南、河北、安徽4个地区，具体来源和编号见表1。所收集的种子均由南京农业大学中药研究所王康才教授鉴定属于唇形科植物荆芥(Schizonepeta tenuifolia Briq)。

表1 荆芥种子来源及编号

1.1.2 仪器及药品 1/10 000电子天平AR1140，样品盒，玻璃培养皿，电热恒温鼓风干燥箱DHG－9140A，光照培养箱GXZ－800B;磷酸氢二钾、磷酸二氢钾试剂，均为分析纯。覆土试验所用基质为蓓蕾牌有机栽培基质(氮、磷、钾含量≥2%，有机物含量≥35%，水分含量≤45%，pH值为5.5～6.5)。

1.2 方法

1.2.1 取样方法 从待检验的荆芥种子袋中分上、中、下3层用扦样器分别取样，将取得的样品混合，作为混合样品。将混合样品置于平滑玻璃板上，用分样板将样品先纵向混合，再横向混合，重复混合4～5次，然后将种子摊平成正方形，用分样板划2条对角线，使样品分成4个三角形，再取2个对顶三角形内的样品继续按上述方法分取，直到2个三角形内的样品接近2份试验样品的质量为止(50～200 g)。经过分样取得的2份平均样品，1份供检验净度(包括千粒质量、纯度、发芽率等)，1份供检验水分，立即置于密闭容器内。

1.2.2 种子净度的测定 采用四分法。取各样品种子进行称质量，记为m1，将其倒在光洁的玻璃板面上，将纯净种子和杂质分开，并称质量，纯净种子质量记为m2，杂质质量记为m3。重复3次。在种子筛选和称质量的时候，可能由于操作而造成m2+m3＜m1，因此，需对该数据进行验证。增失差=［(m1－m2－m3)/m1］×100%，当增失差 ＞5%，则该数值不可取，需重做。根据下列公式计算种子的净度:种子净度=［m2/(m2+m3)］×100%。

1.2.3 种子千粒质量的测定 将全部纯净的种子用四分法分成4份，从每份中随机取250粒，共1 000粒为1组，每组重复3次，取其平均值为千粒质量。

1.2.4 种子含水量的测定 采用105℃恒质量法(标准法)。取0.5 g整粒种子直接用于含水量的测定。先将称量盒于105℃烘干至恒质量，称质量，再将样品置于预先烘干和称质量的样品盒内，称取试样3份。然后打开盒盖，一起置于(105±2)℃的烘箱内，经10 h后取出，盖上盖子置于干燥器内冷却后称质量;再放入(105±2)℃烘箱内2 h后取出，盖上盖子置于干燥容器内冷却后称质量，直至后次称质量和前次称质量之差不超过0.02 g为止，记下最后一次结果作为烘干后质量。种子水分含量=［(烘前试样质量－烘后试样质量)/烘前试样质量］×100%。

1.2.5 温度与pH值发芽试验 以发芽温度与pH值作为试验因素，采用2因子完全随机区组设计。溶液pH值设置3个水平:6、7、8，磷酸盐缓冲溶液浓度为 0.05 mol/L，萌发温度设置10、20、30℃ 3个水平。种子萌发采用培养皿纸上床法，即在玻璃培养皿内铺2层定性滤纸，作为发芽床。每个发芽床随机放置100粒种子，每个处理设3次重复。将种子置于光照培养箱中进行培养，光照时间为16 h(6:00—22:00)，光照率为33%。试验于2015年12月20日至2016年1月3日进行，每天定期补充缓冲液，保持湿润，以胚轴突破种皮作为种子发芽的标准。对每天萌发的种子进行记录(2 d后进行统计)，以3 d内没有新芽萌发为结束标准。

1.2.6 覆土试验 以有机质为栽培基质，播种于育苗盘中。设定不覆土和覆土 0.5、1.0、1.5、2.0 cm 4 种覆土厚度，选取颗粒饱满的种子播种，每个处理播20粒种子，设3次重复。试验于2016年1月5日至1月20日在光照培养箱内进行，每天定时浇水，保持基质湿润。每天统计出苗率(7 d后进行统计)，以3 d内出苗率保持不变作为结束的标准。

1.3 统计分析

采用Excel 2013和SPSS 19.0软件对数据进行整理和计算，用Duncan's法进行多重比较。采用模糊数学隶属函数法对6个产地荆芥种子的品质进行综合评价，利用公式X(μ)=(X－Xmin)/(Xmax－Xmin)计算净度、千粒质量2个检验指标的隶属函数值;用X(μ)=1－(X－Xmin)/(Xmax－Xmin)计算含水量检验指标的隶属函数值。式中:X为某一检验指标的测定值;Xmax为某指标的测定最大值;Xmin为某指标的测定最小值。先求出每个产地各指标隶属值，再把每一指标的隶属值累加求平均值，平均值越大，外在品质越好。

2 结果与分析

2.1 不同产地荆芥种子外在品质检验

由表2可知，HB－AG荆芥种子净度最高，其次是HN－ZK、JS－TC荆芥种子，三者的净度显著高于其余3个产地(p＜0.05);栽培类型的HN－XY、AH－BZ荆芥种子因含有大量瘪种，其净度较低;因含有较多的瘪种和泥土，野生型的JS－WJ种子净度最低。

表2 不同产地荆芥种子外在品质检验结果(n=3)

6个产地的荆芥种子千粒质量为0.18～0.34 g，其中AH－BZ荆芥种子千粒质量最高，观察发现，相比于其他产地的荆芥种子，野生类型的JS－TC荆芥种子偏小，千粒质量显著低于其余5个产地(p＜0.05)。

6个产地的荆芥种子含水量为7.29% ～10.25%，其中HN－XY荆芥种子的含水量显著高于其余5个产地(p＜0.05)，HN－ZK荆芥种子含水量显著低于其余5个产地(p＜0.05)。除野生类型的JS－WJ、JS－TC产地的荆芥种子含水量之间没有显著差异外，其余4个产地之间差异显著(P ＜0.05)。

由表3可知，栽培类型的荆芥种子外在品质优于野生类型，优劣排序依次是 HB－AG、HN－ZK、AH－BZ、HN－XY、JS－WJ、JS－TC。

表3 不同产地荆芥种子外在品质综合评价结果

2.2 温度和溶液pH值对荆芥种子萌发特性的影响

由图1可知，6个产地荆芥种子发芽的适宜pH值均为6，pH值为7或8时，荆芥种子发芽率极低或者不萌发。pH值为6时，随着温度的升高，JS－WJ荆芥种子发芽率逐渐降低，并在10℃时先于20℃完成发芽。10℃时，JS－TC荆芥种子发芽率明显低于20、30℃条件下的发芽率，虽然在30℃条件下，JS－TC种子能够在较短时间内完成发芽，但是温度过高会导致胚芽发黄，生长不正常。20℃时，HB－AG、AH－BZ、HN－ZK和HN－XY荆芥种子的发芽率明显高于10、30℃ 下的发芽率，特别是HB－AG荆芥种子发芽率能达到80%以上。所以可以看出，10、20℃分别能实现野生和栽培产地荆芥种子的正常萌发。

2.3 覆土厚度对不同产地荆芥种子萌发特性的影响

表4结果显示，覆土厚度对6个产地荆芥种子发芽率均有显著影响(p＜0.05)，不覆土或覆土0.5 cm厚有利于荆芥种子萌发。在适宜覆土厚度下，HB－AG荆芥种子的发芽率最高达到84.70%，显著高于其余5个产地(p＜0.05)。

3 讨论与结论

3.1 种子外在品质的影响因素

种子外在品质指标主要包括净度、千粒质量、含水量等。千粒质量反映的是种子的成熟度、饱满度。野生类型的JSTC荆芥种子千粒质量明显偏低，可能与采收时间有关，因为果穗偏绿，种子没有完全成熟。所以用于生产种植的荆芥种子采收时间应当明确，以保障种子的质量。种子含水量是影响在贮藏期间种子活力和活力保持的关键因素之一［5］。刘小丽等通过试验发现，随着种子含水量(10.04% ～3.54%)的下降，荆芥种子发芽率呈现出先下降后上升再迅速下降的总体趋势，种子含水量为7.11% ～5.88%时，荆芥种子的发芽率较高，抗老化能力强［6］。对川牛膝和柴胡种子的研究也表明，适当降低种子含水量可以保持或者提高种子的发芽率［7－8］。2个野生产地荆芥种子含水量明显高于除HN－XY之外的栽培产地，在20℃、pH值为6的条件下，野生产地荆芥种子发芽率则明显低于栽培产地，种子含水量可能是影响因素之一。经综合比较可知，栽培类型的荆芥种子外在品质优于野生类型，且HB－AG荆芥种子的外在品质为最优。

影响药用植物种子质量的因素主要有生产区域的积温、光照度、空气湿度、土壤状况、肥料供应、病虫草害、采收时间等［9］。在人工栽培条件下，水肥充足，田间管理良好，药用植物的营养生长和生殖生长能正常进行，加上合理的采收时间，所收获的种子成熟度一致，品质较好，发芽率高。而在野生条件下，较多不利的环境或者生物因素会影响药用植物的生长，且采收时机不合理也会使药用植物的种子质量参差不齐。

3.2 荆芥种子萌发对温度和pH值的响应

栽培和野生荆芥种子分别在20、10℃条件下实现正常萌发，30℃有利于种子的吸涨过程并促进发芽，却不利于随后的代谢活动，与高峰等认为的10～35℃荆芥种子萌发率均无显著变化的研究结果［10］有所不同，原因可能是在不同产地，栽培和野生类型荆芥种子的萌发特性存在差异。目前在全国大部分地区均有种植荆芥，主要分布在河北、江苏、浙江、江西、湖北、湖南和东北3省等地［11］，栽培分布地域跨度较大，种子萌发温度适应范围较广，上述试验结果也印证了这一点。

表4 不同覆土厚度下各产地荆芥种子的萌发率(n=3)

在本研究中，弱酸条件有利于荆芥种子的萌发，碱性条件荆芥种子不萌发。这可能是由于一定的弱酸条件有利于种皮的软化，进而促进荆芥种子的发芽。碱性条件不利于荆芥种子的萌发，原因可能是碱性条件抑制了荆芥种子内部与萌发有关的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶的活性，使胚乳分解速度减慢，导致种子萌发受阻［12］。丹参种子虽然具有较宽的适宜pH值范围(pH值2～10)，但仍在pH值为6时，其种子的发芽率达到最高值［13］。对pH值小于6时荆芥种子的萌发情况还有待进一步探究。

3.3 荆芥种子萌发对覆土厚度的响应

覆土厚度对荆芥种子的萌发有显著影响，排除种子自身成熟度的影响，不覆土或者覆薄土对荆芥种子萌发有利。其他唇形科药用植物种子，例如丹参，若覆盖腐殖土，最适覆土厚度为1.0 cm［13］。百里香种子播种时应将种子直接撒播，为使种子与土壤紧密接触要用手轻拍，覆土厚度不宜超过0.5 cm，覆土越厚反而会降低出苗率［14］。在大田生产中，对于这类顶土能力弱的小粒种子，也可以尝试用枯草覆盖以提高发芽率［15］。在最适覆土厚度条件下，6个产地荆芥种子的萌发率相差较大，栽培类型的HB－AG荆芥种子发芽率明显高于其他5个产地。结合外在品质指标的综合评价结果以及发芽温度与pH值试验结果得出，HB－AG荆芥种子质量最好，适合应用于荆芥药材的生产，但是野生种质资源的保护工作也不容忽视。

3.4 结论

在本试验中，传统栽培区河北安国所产荆芥种子的质量最优，微酸条件和覆薄土适宜荆芥种子萌发，这个结论可以为荆芥的规范化栽培提供参考依据。