多花黄精种子化学成分及萌发的研究进展

廖发娇， 伍林涛

(1.贵州大学化学与化工学院， 贵阳 550025； 2.贵州师范学院， 贵阳 550025)

多花黄精(PolygonatumcyrtonemaHua)属于百合科黄精属“药食同源”中药材，不仅具有较高的药用价值，还是难得的观赏佳品[1-2]。据调查，我国黄精属植物约有39种[3]，《中华人民共和国药典(2005年第一版)》[4]收录了黄精、多花黄精和滇黄精的干燥根茎为常用传统药材，其中多花黄精品质最佳，是当前最具有市场前景的黄精药材，且多糖药效成分含量相对较高[5]。研究表明，多花黄精富含多糖、甾体皂苷类和生物碱等活性成分[6]，有延缓氧化、抗疱疹、免疫激发、降血糖血脂及预防动脉粥样硬化等作用[7-9]。而多花黄精也因其自身的生物活性成分和结构特点，被广泛作为健康食品或中医临床研究的药用材料。

目前，随着医药卫生事业的发展和食用植物油的大力推广，黄精市场需求量逐渐增加，收购量也随之上升，导致了野生资源蕴藏量不断减少[10-12]。故大面积种植黄精以满足市场供应势在必行，国内外学者对黄精种子的栽培和繁殖技术尤为关注。种子是优质多花黄精最基本的生产源头，直接影响着黄精的品质和产量。多花黄精的抗旱能力弱、繁殖系数低、育苗周期长、萌发成苗率低、倒伏和落花落果现象严重[13-15]，且对种子的贮藏条件、萌发和后熟期间的生理变化情况研究较少，若因在生产过程中处理不当就会造成较大的经济损失，给生产、科学研究和种质资源收集增加难度。故本文就多花黄精种子的形态结构、化学成分、休眠与萌发等方面进行了分析与总结，为后续黄精种子的深入研究和产品开发起借鉴作用。

1 形态结构

如图1所示，多花黄精根茎肥壮厚实，呈连珠状，茎高40～150 cm，伴有10～15枚单叶。浆果黑色，子房3室，种子6～8粒，富含脂肪酸和还原性糖，花期4—6月，果期8—11月[17-18]。多花黄精种子的基本结构包括棒状胚与胚乳，外部主要包括种阜、种皮和种脐，粒径长为3.95 mm，宽为3.68 mm，多呈不规则卵圆形或球形，成熟时种子表面为淡黄色，且带有光泽[19-20]。其鲜种子千粒重为22.92～27.15 g，含水量约48%[20]。

2 化学成分

当前对多花黄精根茎部分的药理活性成分研究较多，而对种子化学成分的报道相对较少。李勇刚等[21]采用索氏提取法、气相色谱法等化学方法分析了黄精种子中的粗淀粉、粗脂肪、粗蛋白等重要营养成分，结果表明多花黄精种子中淀粉、脂肪、蛋白质含量分别为73.70%、10.74%、8.21%，属于淀粉性种子。其中，粗脂肪含有89.52%的不饱和脂肪酸，以油酸(39.75%)和亚油酸(49.77%)为主，且亚油酸含量远高于油菜(23.71%)、花生(34.76%)中的亚油酸含量[22-23]；多花黄精种子中含有丰富的可溶性糖、还原糖和游离氨基酸等成分。叶静等[24]利用超临界CO2萃取技术对黄精种子脂肪酸成分进行测定分析，得到了油酸(17.42%)、棕榈酸(20.82%)、亚油酸(53.90%)、硬脂酸(3.27%)、15-甲基-十六烷酸(1.63%)、(E)-9-十二碳烯酸(0.25%)和十五烷酸(0.46%) 7种脂肪酸化合物。陈怡[25]测定了不同萌发出苗时期多花黄精种子中的营养物质，结果显示，种子中淀粉含量约为42.12%，证明多花黄精种子为淀粉性种子，这与李勇刚研究组所得结论一致；还含有丰富的可溶性蛋白质和可溶性糖，其含量分别为16.14 mg·g-1和32.16 mg·g-1。

3 多花黄精化学成分合成相关功能基因的研究

由于多花黄精全基因组序列未测定公开发表，故目前关于基因定位、克隆及功能分析的研究报道还很少。吕煜梦等[26]克隆获得了多花黄精PcCIGR和PcSCL21基因序列，以18SrRNA为内参基因，通过qPCR技术分析了其组织器官特异性表达模式，结果发现，PcCIGR和PcSCL21基因均在叶片中高表达，以不同的光质进行处理发现，PcCIGR受蓝光诱导高表达，在远红光诱导下表达水平较低，在光周期为9 h·d-1时表达量达到了最高水平。而PcSCL21受到蓝光和绿光诱导高表达，从而有利于多花黄精的生长，在光周期为 18 h·d-1时表达量出现最高值。通过植物激素(NAA和6-BA)诱导处理发现，PcCIGR和PcSCL21基因分别在植物激素(NAA)浓度为 0.2 mg·L-1、细胞分裂素(6-BA)浓度为 4.0 mg·L-1处理条件下表达量达到了最高水平，而且PcCIGR和PcSCL21基因在NAA和6-BA诱导处理条件下其表达量和薯蓣皂苷含量呈现出显著的正相关。

4 休眠与萌发

种子是多花黄精种质资源收集和长期保存的理想材料，但大多数黄精种子具有多重生理休眠特性，一定程度上限制了黄精野生资源的开发，不利于种子的有性繁殖及其应用研究。祝明珠等[20]指出多花黄精种子具有吸水障碍，若将种皮全部去除，此时种子萌发效果最明显。赵致等[27]通过对不同萌发时期的多花黄精种子胚乳细胞结构的解剖，发现黄精种子在发育成熟阶段，其胚乳细胞壁逐渐加厚，胚乳自身弱化形成机械屏障，从而抑制了种子萌发，进入休眠状态。

为进一步了解多花黄精种子休眠与萌发之间的关系，陈怡[25]利用液质联用法测定了多花黄精种子中生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)内源激素的含量，说明IAA和GA3能够促进黄精种子胚乳细胞的生长和发育，而ABA会抑制种子萌发，导致种子休眠。成京晋等[28]采用酶联免疫分析(ELISA)对多花黄精种子内源激素GA3、细胞分裂素(CTK)和ABA含量进行测定观察，结果显示ABA和CTK含量的变化规律呈极显著负相关，即ABA含量出现增大的同时CTK的含量出现快速降低。刘保财等[29]利用物理法温水浸泡和化学法GA3打破多花黄精种子休眠进行了研究，发现种子在低温(4 ℃)沙藏条件下，利用50 mg·L-1GA3激素浸种3 h处理时，解除休眠的效果十分显著，发芽率最高，达93.3%。

如上研究所述，种胚形态未成熟、胚乳细胞的机械障碍以及种子内源激素调控作用是造成多花黄精种子休眠的主要原因。种子中的萌发抑制物ABA和萌发促进物CTK、GA3之间的协同作用使种子产生了休眠与萌发行为，这与Khan[30]所提出的GA3、CTK和ABA 三因子学说一致。

5 总结与展望

多花黄精有着广泛的资源分布和悠久的药食两用历史，具有抑制肿瘤生长、促进免疫功能、抗真菌、抗病毒、增强记忆等功效。因此，可以把药用植物多花黄精开发成具有辅助治疗功效的食用保健品，或者是纯天然中草药的抗氧化护肤品，亦或是研制成具有提高和改善记忆作用、抗真菌、抗肿瘤的新药，这也一直是国内外医药产业研究的热点。

然而，多花黄精种质资源的开发利用与其种子的繁殖紧密相关。目前，国内外也只是对多花黄精干燥根茎的药用价值、种子的生物学特征以及种子休眠与萌发进行了初步探究，却未对多花黄精种子化学成分尤其是脂肪酸成分的应用与开发进行深入系统的分析与研究，种子中可溶性糖类、蛋白质成分和含量的测定等研究报道甚少。由于多花黄精基因组复杂，全基因组拼接困难，到目前为止基因组序列仍没有公开发表，因此，各药效成分代谢合成相关基因的研究鲜有报道。同时，多花黄精种子中的营养价值很高，其淀粉含量较高，蛋白质含量适中，氨基酸种类齐全，不饱和脂肪酸丰富，有着显著的保健作用，可以考虑将黄精属植物种子产业化，研发成营养保健品或食品添加剂，但尚未见有关此领域系统的研究工作发表，这是非常值得重点探究的。