紫苏种子表观性状与含油率的相关性分析

郭梦桥， 王晓飞1， 刘淑霞1， 魏国江1， 程薪宇

(1.黑龙江省科学院大庆分院， 黑龙江 大庆 163319； 2.黑龙江省科学院自然与生态研究所， 哈尔滨 150045； 3.上饶师范学院 生命科学学院， 江西 上饶 334001)

紫苏(Perillafrutescens(L.) Britt.)是唇形科(Labiatae)紫苏属(Perilla)一年生草本植物[1]，是迄今报道的种子油中α亚麻酸含量最高的植物物种[2]，在不饱和脂肪酸中达60%以上[3]。α亚麻酸在人体内可以转化生成对人体有重要生理作用的2种生命活性因子——二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)，是构成大脑细胞和人体神经细胞的主要成分，具有提高记忆力、增强免疫力、延缓机体衰老、保护视力、预防阿尔茨海默病等功效[4-6]，同时在心脑血管疾病[7-8]、癌症[9]等方面均有显著疗效。在营养学界有“植物脑黄金”的美誉[10]。因此，种子含油率高低是优选紫苏种质资源的重要指标。

为探究紫苏种子表观性状与含油量之间的相关性，作者在前人研究[11-12]的基础上，增加了紫苏种质资源的采集地和样品数量，自黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、山东6个省收集了87份紫苏资源作为实验材料，测量不同产地紫苏资源的种子颜色、长度、宽度、截面面积、千粒重以及含油率，并对各指标进行比较分析和相关性分析，揭示高油紫苏资源的种子表观性状的规律，以期为油用紫苏资源的筛选提供一种直观快捷的方法。

1 材料与方法

1.1 材 料

87份紫苏种质资源分别收集自山东(Z 1Z 14)、辽宁(Z 15Z 25)、吉林(Z 26Z 43)、河南(Z 44Z 58)、黑龙江(Z 59Z 69)和河北(Z 70Z 87)6个省市。种子颜色、长、宽、截面面积和千粒重详见表1。

1.2 方 法

1.2.1紫苏种子表观性状指标测定

紫苏种子表观性状指标的测定包括千粒重和种子大小(即种子的长、宽、截面面积)。随机取每个资源的种子1 000粒，重复3次，取平均值为种子的千粒重。随机取每个资源的种子50粒，采用佳能5 DⅣ拍摄，Image J软件的Particle analyzer模块分析测定种子的长、宽和截面面积。

1.2.2紫苏种子油含量测定

HCY-20新型核磁共振含油量测量仪(浙江托普云农科技股份有限公司)测定紫苏种子的含油率。纯紫苏油50 g，放入130 ℃烘箱内烘1.5 h，密封干燥器内冷却至室温，倒入测量仪专用试管内，称重，计算纯油质量，将试管盖紧并用蜡将管口密封好，制作纯油标样。取待测种子样品30 g，放入130 ℃烘箱内烘至恒重，密封干燥器内冷却至室温，取出称重，将其倒入专用试管中。校准仪器后重复测量5次，取平均值。

表1 87份紫苏种质资源的种子性状及含油率

资源种子颜色千粒重/g长/mm宽/mm截面面积/mm2含油率/%Z01黑/黑褐色4.452.70±0.172.16±0.24.33±0.5651.46Z02黑/黑褐色4.652.76±0.172.17±0.154.47±0.4151.67Z03黑/黑褐色3.662.28±0.151.89±0.173.21±0.4449.11Z04黑/黑褐色3.302.29±0.191.89±0.163.23±0.4542.66Z05灰/灰褐色3.562.32±0.121.95±0.113.34±0.2846.32Z06黑/黑褐色3.482.33±0.151.91±0.113.32±0.3147.72Z07黑/黑褐色4.442.76±0.202.22±0.164.55±0.5352.5Z08黑/黑褐色4.752.74±01.82.23±0.24.53±0.6150.28Z09黑/黑褐色4.882.83±0.142.3±0.174.83±0.552.89Z10黑/黑褐色2.602.14±0.161.7±0.173.99±0.5436.39Z11黑/黑褐色3.762.35±0.151.95±0.133.44±0.3945.33Z12黑/黑褐色4.002.33±0.161.92±0.173.5±0.4649.83Z13黑/黑褐色3.352.39±0.141.95±0.143.51±0.3848.2Z14黑/黑褐色3.142.26±0.131.89±0.133.18±0.3649.02Z15黑/黑褐色2.822.32±0.151.93±0.143.32±0.446.5Z16灰/灰褐色2.762.29±0.241.89±0.213.25±0.4944.06Z17灰/灰褐色2.902.21±0.131.89±0.113.12±0.3146.21Z18灰/灰褐色4.542.82±0.192.28±0.24.79±0.6251.93Z19黑/黑褐色4.802.6±0.182.11±0.184.09±0.5652.45Z20黑/黑褐色3.882.54±0.182.07±0.213.93±0.6152.29Z21黑/黑褐色4.402.63±0.162.14±0.164.17±0.4749.37Z22黑/黑褐色4.182.62±0.192.16±0.154.19±0.5253.42Z23黑/黑褐色4.582.65±0.312.14±0.264.26±0.6652.53Z24灰白色4.803.03±0.242.23±0.35.12±0.9149.87Z25黑/黑褐色2.922.03±0.181.72±0.172.86±0.5840.02Z26黑/黑褐色4.102.61±0.162.12±0.164.13±0.4648.2Z27黑/黑褐色4.232.56±0.162.12±0.154.01±0.4449.35Z28黑/黑褐色5.102.6±0.172.19±0.174.25±0.5451.58Z29灰白色3.282.33±0.111.87±0.153.26±0.3446.22Z30黑/黑褐色3.742.31±0.151.85±0.153.19±0.4144.07Z31黑/黑褐色3.382.3±0.151.9±0.163.25±0.3947.82Z32黑/黑褐色3.202.42±0.191.98±0.143.56±0.4748.85Z33灰/灰褐色4.202.29±0.171.86±0.153.16±0.4145.34Z34灰/灰褐色3.642.46±0.22.05±0.183.77±0.5947.28Z35黑/黑褐色3.402.37±0.161.94±0.183.43±0.545.13Z36黑/黑褐色4.082.46±0.191.98±0.163.63±0.4844.6Z37黑/黑褐色3.882.38±0.161.95±0.153.45±0.4448.78Z38灰白色3.362.41±0.141.97±0.153.54±0.3646.55Z39黑/黑褐色4.962.83±0.182.34±0.174.92±0.5648.3Z40黑/黑褐色4.972.89±0.172.28±0.144.88±0.4550.51Z41黑/黑褐色3.042.34±0.151.88±0.133.29±0.3546.3Z42灰白色4.52.59±0.172.14±0.174.12±0.5350.5Z43灰白色4.752.9±0.152.37±0.145.1±0.4350.83

续表1：

资源种子颜色千粒重/g长/mm宽/mm截面面积/mm2含油率/%Z46灰/灰褐色3.762.32±0.141.91±0.143.31±0.3748.73Z47灰/灰褐色3.042.4±0.151.99±0.143.57±0.444.03Z48灰/灰褐色2.872.26±0.161.86±0.143.14±0.4241.16Z49灰/灰褐色4.192.56±0.252.11±0.214.04±0.6152.12Z50灰白色4.432.7±0.172.16±0.184.34±0.4951.37Z51灰/灰褐色3.92.63±0.152.14±0.154.15±0.4648.12Z52黑/黑褐色3.922.35±0.171.95±0.163.43±0.4846.07Z53黑/黑褐色3.482.3±0.151.92±0.143.29±0.3647.19Z54黑/黑褐色2.562.28±0.131.84±0.143.14±0.3540.35Z55黑/黑褐色3.202.31±0.151.9±0.163.27±0.4348.49Z56黑/黑褐色3.412.44±0.171.94±0.183.53±0.4548.87Z57黑/黑褐色4.282.39±0.151.95±0.143.48±0.3945.33Z58黑/黑褐色4.202.61±0.172.13±0.174.13±0.5152.6Z59黑/黑褐色4.502.58±0.162.09±0.154.02±0.4846.21Z60灰/灰褐色3.282.44±0.291.95±0.173.56±0.5846.64Z61黑/黑褐色5.402.83±0.112.35±0.174.96±0.6153.85Z62黑/黑褐色3.722.38±0.151.94±0.123.44±0.3548.22Z63黑/黑褐色3.972.27±0.131.92±0.173.3±0.4248.96Z64灰/灰褐色3.922.45±0.211.98±0.183.62±0.2947.03Z65黑/黑褐色4.682.79±0.162.29±0.194.76±0.5151.41Z66黑/黑褐色4.32.56±0.132.09±0.154.06±0.4148.17Z67灰白色4.562.7±0.192.17±0.164.44±0.5251.28Z68灰白色3.642.35±0.131.94±0.143.41±0.3645.19Z69灰/灰褐色3.712.35±0.171.99±0.123.49±0.3547.14Z70灰/灰褐色3.802.57±0.162.09±0.164±0.4146.16Z71黑/黑褐色4.202.59±0.142.16±0.154.15±0.4352.15Z72黑/黑褐色4.202.61±0.112.15±0.124.19±0.2951.91Z73黑/黑褐色4.262.55±0.192.11±0.174.01±0.4847.9Z74灰白色4.502.98±0.132.28±0.155.01±0.3749.06Z75黑/黑褐色4.202.65±0.172.17±0.194.25±0.4351.91Z76黑/黑褐色3.802.57±0.182.09±0.133.98±0.5345.15Z77黑/黑褐色3.682.56±0.22.08±0.163.95±0.5645.13Z78黑/黑褐色3.402.5±0.192.06±0.183.87±0.5248.21Z79黑/黑褐色3.322.49±0.132.05±0.193.8±0.4249.16Z80黑/黑褐色3.812.46±0.122.03±0.173.74±0.3748.19Z81灰/灰褐色3.842.46±0.172.03±0.133.71±0.3446.22Z82黑/黑褐色3.762.43±0.152.02±0.163.68±0.3545.03Z83黑/黑褐色3.972.4±0.142.01±0.173.61±0.4144.98Z84黑/黑褐色3.162.4±0.132.01±0.143.58±0.3547.03Z85黑/黑褐色3.482.39±0.132.01±0.153.58±0.4248.17Z86灰白色3.162.36±0.171.99±0.133.54±0.3648.44Z87灰/灰褐色2.322.3±0.121.80±0.143.01±0.3838.02平均值3.862.492.043.8247.89

1.2.3分析方法

测定的数据利用Image J软件和SPSS 19.0软件进行方差分析和相关分析等。

2 结果与分析

2.1 紫苏种子性状

紫苏种子呈黑色、黑褐色、灰褐色、灰色或灰白色，扁椭圆形至扁圆形。种子平均千粒重为3.86 g，最大达5.40 g(Z 61)，最小仅2.32 g(Z 87)，变异系数为16.57%。表2可见，在6个产地中，采集自黑龙江的紫苏种子千粒重均值最大，达4.15 g；种子均长(最大直径)为2.49 mm，变幅范围在2.03 mm(Z 25)～3.03 mm(Z 24)之间，变异系数为7.88%。其中，采集自黑龙江、辽宁、吉林和河北的紫苏种子长度较大，均值在2.50～2.52 mm之间；种子均宽(最小直径)为2.04 mm，变幅范围为1.70(Z 10)～2.37 mm(Z 43)，变异系数为7.02%；种子平均截面面积为3.81 mm2，变幅范围为2.86(Z 25)～5.12 mm2(Z 24)，变异系数为14.26%，黑龙江、辽宁和河北的紫苏种子截面面积略大，均值为3.87～3.92 mm2；从长宽比进行观测对比，6个产地几乎无差异，都在1.21～1.23之间。6个产地的紫苏种质资源在种子大小和千粒重上虽略有差异，但不显著。

表2 不同产地紫苏种子大小及千粒重比较

产地千粒重种子大小长宽截面面积长/宽河北3.71±0.522.52±0.152.06±0.103.87±0.411.218黑龙江4.15±0.602.52±0.192.06±0.15 3.91±0.581.219河南3.67±0.562.43±0.141.99±0.113.62±0.411.222吉林3.99±0.662.50±0.202.04±0.17 3.83±0.621.224辽宁3.87±0.852.52±0.292.05±0.17 3.92±0.711.227山东3.86±0.692.46±0.242.01±0.173.73±0.641.225均值3.86±0.642.49±0.202.04±0.143.81±0.551.223±0.027

2.2 种子性状与种子含油率相关性

对6个产地87份紫苏资源的种子含油率进行测量分析，紫苏种子含油率均值为47.89%，最小含油率36.39%(Z 10)，最大含油率53.85%(Z 61)。分别以种子长、宽、截面面积以及千粒重为横坐标，种子含油率为纵坐标，绘制相关性回归曲线。结果显示：种子长、宽、截面面积以及千粒重与种子含油率均呈极显著正相关(p<0.01)(见表3)。

紫苏种子长度与种子含油率的回归方程y=11.577x+19.053(图1-a)，相关系数r=0.675(表3)，长度平均每增加0.1 mm，含油率平均提高约1.16个百分点。种子含油率低于45%的紫苏资源，种子长度均小于2.5 mm；种子含油率高于50%的紫苏资源，种子长度在2.5～2.9 mm之间。因此，种子长度在2.5～2.9 mm之间的紫苏资源较种子长度小于2.5 mm的资源平均含油率高。紫苏种子宽度与种子含油率的回归方程y=17.489x+12.276(图1-b)，相关系数r=0.743(表3)，宽度平均每增加0.1 mm，含油率平均提高约1.75个百分点。种子含油率低于45%的紫苏资源，种子宽度均小于2.1 mm；种子含油率高于50%的紫苏资源，种子宽度范围为2.1～2.35 mm。因此，种子宽度在2.1～2.35 mm之间的紫苏资源较种子小于2.1 mm的资源平均含油率高。紫苏种子截面面积与种子含油率的回归方程y=4.203 8x+31.881(图1-c)，相关系数r=0.689(表3)，截面面积平均每增加0.1 mm2，含油率平均提高约0.42个百分点。种子含油率低于45%的紫苏资源，种子截面面积均小于3.7 mm2；种子含油率高于50%的紫苏资源，种子截面面积范围3.9～5.1 mm2。因此，种子截面面积在3.9～5.1 mm2之间的紫苏资源较种子截面面积小于3.7 mm2的资源平均含油率高。紫苏种子千粒重与种子含油率的回归方程y=3.793 2x+33.243(图1-d)，相关系数r=0.721(表3)。千粒重平均每增加0.1 g，含油率平均提高0.38个百分点。种子含油率低于45%的紫苏资源，种子千粒重均小于4.1 g；种子含油率高于50%的紫苏资源，种子千粒重大于4.2 g。因此，种子千粒重大于4.2 g的紫苏资源较小于4.1 g的资源平均含油率高。

表3 紫苏种子各性状相关性分析

性状截面面积长宽千粒重含油率截面面积1长0.988**1宽0.979**0.960**1千粒重0.841**0.820**0.846**1含油率0.689**0.675**0.743**0.721**1

注： “**”表示极显著相关(p<0.01)。

3 讨 论

3.1 紫苏种子性状与地理环境的相关性

受气候、地形、土壤等因素的影响，在一定区域范围内随着纬度的增加，种子的形态有增大的趋势[13]。学者们对不同地理分布的紫苏种子大小[11-12]以及千粒重[14-16]分别进行了测量，但鲜有比较研究。本研究对6个不同地区的紫苏种子性状(长、宽、截面面积、千粒重以及长宽比)进行了对比分析，观察到6个不同省市的紫苏种子大小及千粒重的差异并不显著，可能是由于产区均在我国北部，地理纬度跨越不够大的缘故。而紫苏种子是否会随着纬度的增加而增大？仍需进一步的研究。

图1 紫苏种子各性状与含油率相关性回归曲线

3.2 紫苏种子含油率与种子性状的相关性

紫苏是我国卫生部首批颁布的60种药食同源植物之一，其种子油具有提高人体免疫力和增强大脑功能发育等多种医疗保健功效。种子含油率高是紫苏优良品种的重要体现。对高油紫苏资源的筛选是现阶段的重要任务，很多学者搜集了国内外的紫苏资源，进行资源调查分析，并对优良品种的选择制定了一系列参考标准[17-20]。而紫苏种子性状作为紫苏种质资源调查及育种研究的重要考察标准之一，为紫苏的育种研究及种质资源评价提供指导与依据[17]。本研究发现，种子长、宽、截面面积以及千粒重与种子含油率均呈极显著正相关，可以作为油用紫苏资源筛选的重要指标。紫苏种子含油率高于50%的种质资源的种子表观性状的共同特征是种子长度范围2.5～2.9 mm，种子宽度范围2.1～2.35 mm，种子截面面积范围3.9～5.1 mm2，种子千粒重大于4.2 g。相关系数由高至低依次为：种子宽度>千粒重>种子截面面积>种子长度。本研究通过实验研究和数据分析，总结出高油紫苏资源种子具有的表观性状，为油用紫苏资源的筛选提供一条直观快捷的方法。