涉案罂粟种子微形态及其活力特征研究

刘大伟， 应耿迪， 赵静怡， 谢春平

(1.南京森林警察学院刑事科学技术学院， 江苏 南京 210023；2.国家林业局森林公安司法鉴定中心， 江苏 南京 210023)

根据我国《刑法》第352条的规定“非法买卖、运输、携带、持有未经灭活的罂粟等毒品原植物种子或者幼苗，数量较大的，处三年以下有期徒刑、拘役或者管制，并处或者单处罚金”。因此，涉案罂粟(PapaversomniferumL.)种子是否具有活力是该罪名判定的重要依据之一。罂粟隶属于罂粟科(Papaveraceae)罂粟属(PapaverL.)，含有丰富的生物碱，是镇痛药、镇咳药和解痉药的重要成分，在我国已有数百年的使用历史。但过度和不当使用会造成严重的成瘾性，因此也成为滥用最广、毒性最强、危害最大的违禁麻醉品之一[1]。毒品问题是政府层面开展社会治理，保障社会稳定、经济发展、国家安全的重要治理领域[2]；我国政府长期致力于毒品犯罪的大力打击并取得了显著的成效[3]。因此，切断毒品原植物的种植与传播，是打击毒品犯罪的重要手段之一。

罂粟的鉴定除了茎、叶、花、果实等常规的表型依据外，种子是其分类属性的重要判别依据。相比于其他植物形态器官而言，种子在封闭的环境中发育形成后，其表型特征趋于稳定，尤其是种皮表面的纹饰，它可作为物种鉴定和植物分类的一个重要依据[4-5]。由于每个罂粟蒴果内含有数千粒细小的种子，每一粒种子都有可能发育形成成熟的个体，从而导致毒品原植物的泛滥，因此，检验涉案罂粟种子是否具有活力也是毒品原植物鉴定工作的另外一个重要方面。种子发芽是一个复杂的生物过程，受各种环境和遗传因素的影响[6]，被认为是植物生命周期中最关键的时期之一[7]。一般而言，当通气条件不受限制时，温度和水分主要决定种子发芽的速度[7]；而当水分充足时，活种子样品的发芽率和最终发芽率均会受到温度的直接影响[9]。研究表明，罂粟种子的最适宜发芽温度为18 ℃[10]；国家林业局森林公安司法鉴定中心自成立以来已受理了数百起毒品原植物罂粟种子及其活力鉴定的案件，长期的罂粟种子活力检验鉴定工作经验也表明罂粟种子在20 ℃左右较易发芽。由于送检的涉案罂粟种子来源特殊及复杂，如何有效地检验这些种子活力以及后期如何做灭活处理等，均是司法鉴定工作过程中需要思考的问题。

基于此，本研究对不同年份送检的罂粟种子进行发芽实验，在测定不同年份罂粟种子的发芽率、发芽势、发芽指数等多项指标的基础上，探讨罂粟种子活力的衰减情况，旨在为涉案罂粟种子活力检验时间的确定、种子灭活处理等方面提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验材料来自2013—2020年期间各级公安机关送检的涉案罂粟种子。上述种子均放置在密闭的塑料自封袋内，常温储存，无任何特殊处理。

1.2 实验方法

1) 种子的测定及微形态

对不同年份送检的罂粟种子各随机选取30粒，用精度0.001 mm的电子游标卡尺分别测量种子的长度、宽度和高。利用千分天平(精度为0.001 g)测定百粒重，重复10次。

利用手持电子显微镜(0～200倍放大)对供试罂粟和虞美人(PapaverrhoeasL.)种子的表皮进行微形态观察。

2) 种子发芽

2020年8—10月在国家林业局森林公安司法鉴定中心实验室进行试验，所有实验过程及样本均受到严格控制。提取历年送检的罂粟种子，每个年份做4个重复，每个重复提取100粒种子，做好年份及重复的播种标记。首先将材料放置在100目的纱布上进行简单的冲洗，将果壳、残叶等杂质去除。其次将每份材料放置在0.1%的KMnO4溶液中浸泡10 min，用自来水冲洗干净。在培养皿底部铺垫一层医用棉花，覆盖滤纸，并将棉花和滤纸用蒸馏水浸湿润，然后点播上实验用罂粟种子，放置在20 ℃全光照恒温培养箱中培养。放置72 h后，每天17：00时开始逐一记录种子发芽情况。当胚根>2 mm视为种子发芽，反之视为种子未发芽[11]。当连续3 d未见有新发芽种子，则视为发芽结束[12]。实验结束后，所有材料均用NaOH溶液浸泡进行灭活处理。

3) 项目测定

发芽率(%)=(发芽种子数/供试种子总数)×100%；

发芽势(%)=(规定天数内种子发芽数/供试种子总数)×100%；

发芽指数=∑(Gt/Dt)，其中Gt为在t日当天的发芽数，Dt为发芽日数[13]。

供试种子数为100粒，种子发芽势统计时间为播种后的第7天。

1.3 数据处理

所有测定结果均以平均值±标准差的方式表示；利用IBM SPSS 22.0软件对不同年份涉案罂粟种子的各项数据进行单因素方差分析和差异显著性分析(LSD)；利用皮尔森相关系数检验不同指数间的相关性。利用Excel 2010软件进行数据整理、绘图与拟合回归方程。

2 结果与分析

2.1 罂粟种子微形态特征

罂粟和虞美人不论是花果还是种子形态特征，均具有一定的相似性(图1)。从图1 a可以看出，罂粟种子整体上多数呈肾形，较为丰满圆厚。罂粟的种子长为0.85～1.1 mm，宽为0.75～0.85 mm，高为0.65～0.75 mm。种子外具有蜡质层，种皮呈褐色、灰褐色、黄褐色或浅黄等，但多数种子以深色为主。种皮具有明显的网眼状结构，网眼边缘明显凸起；多数网眼呈规则或不规则的五边形或六边形，少数出现四边形的情况；同时，在各网眼内还分布有大小不一、形状各异的网纹孔。种脐位于种子凹缩处，浅褐色，呈海绵状。

从图1 b可以看出，虞美人种子的基本形态与罂粟具有相似的肾形结构，但其在种子中间凹缩程度较小；部分虞美人种子呈现出三角状、卵形、椭圆形等情况。虞美人的种子较罂粟明显小，长0.65～0.90 mm，宽0.50～0.70 mm，高0.40～0.50 mm。种子外也具有蜡质层，种皮有浅褐色、浅黄色或灰黄色，整体颜色以偏黄褐为主。种皮网眼结构在显微镜下清晰可见，网眼边界凸起明显；多数网眼呈四边形或五边形，几乎无六边形的情况；网眼的排列也较为整齐。在普通显微镜观察下，网眼内的网纹结构模糊可见或较不明显。种脐位于种子凹缩处，浅灰色或白色，呈海绵状。

2.2 不同年份涉案罂粟种子形态变化

表1所列为不同送检年份涉案罂粟种子的形态及重量特征。2013—2020年送检的罂粟种子的百粒重分别为0.027 g、0.024 g、0.031 g、0.031 g、0.030 g、0.035 g、0.036 g和0.032 g。整体上现呈出时间间隔越长种子越轻的情况，其中2019年送检的种子的百粒重平均值最大为0.036 g；但2020年种子的百粒重与其他年份差异显著(p<0.05)。不同送检年份的罂粟种子长分别为0.872 mm、0.934 mm、0.942 mm、0.932 mm、0.991 mm、1.013 mm、0.955 mm、0.883 mm，其中最长的是2018年的种子，为1.013 mm。从种子的宽来看，不同年份值分别为0.745 mm、0.748 mm、0.784 mm、0.820 mm、0.802 mm、0.767 mm、0.798 mm和0.728 mm，最宽的是2016年送检的种子，为0.820 mm。从种子的高来看，不同年份值分别为0.653 mm、0.689 mm、0.658 mm、0.714 mm、0.743 mm、0.732 mm、0.769 mm和0.704 mm，最高的是2019年送检的种子，为0.769 mm。因此，从上述数据可以看出，虽然不同送检年份之间罂粟种子的形态数量特征存在一定的差异性，但并未有特定年份种子的差异特别显著，这与百粒重仅为2020年显著差异有明显区别。

表1 不同送检年份涉案罂粟种子的形态及重量特征

2.3 不同年份涉案罂粟种子发芽特征

由图2 a可见，以连续3 d未见有新发芽种子为实验结束。除2019年的种子发芽时间较短外(9 d)，其余各年的发芽时间均在10 d以上。从发芽初始时间来看，近3年种子发芽的初始时间均在4 d内开始，而2013年的样本则在第10天才出现发芽的迹象；因此送检的罂粟种子年份越长初始发芽时间越晚，发芽延续时间也越长。

发芽率是种子活性的最基本体现，它反映了种子在适宜条件下能够长成正常植株的能力，可以直接反映种子的生活力[14]。从图2 b可以看出，不同年份送检的罂粟种子随着时间的延长，发芽率呈降低的趋势，这种趋势符合曲线方程y=0.061 5x2-14.478x+118.79，R2=0.912 8。从图2 b还可以看出，2018—2020年的发芽率均在90%以上，其中以2019年最高为(96.3±2.49)%；随着年限延长，在2013年的发芽率最低，为(9.7±0.94)%。不同年份发芽率差异性检验表明，近3年涉案罂粟种子之间的发芽率无明显差异，但与其他年份有显著差异(p<0.05)；同时2013年、2014年、2017年的样品之间也存在显著差异。

发芽势主要有根据日发芽种子数达到最高峰计数[14]或指定时长计数[15]两种方法，本研究根据后者在第7天计算各年份罂粟种子发芽势。由图2 c可知，不同送检年份的罂粟种子发芽势之间的关系符合曲线方程y=1.291 7x2-24.597x+110.63，R2=0.714 3。从整体趋势看出，发芽势的变化与发芽率近似，即送检年份越短发芽势表现越高，随着送检年限增加发芽势呈下降趋势；而2018—2020年的近3年的发芽势与其他年份有显著差异(p<0.05)。

从图2 d可以看出，2019年样品的发芽指数最高，为97.3±18.5，然后逐年降低到2013年的3.0±0.5。近3年的发芽指数依然是最高的，它们与其他年份的样品有显著差异(p<0.05)。不同年份的发芽指数之间的关系符合曲线方程y=1.008 7x2-22.669x+119.04，R2=0.898 6。

通过上述分析可知，不同年份送检的罂粟种子的发芽过程、发芽率、发芽势和发芽指数均存在一定的差异。皮尔森相关性检验的结果表明，发芽率与发芽势(0.908，p<0.01)、发芽率与发芽指数(0.968，p<0.01)、发芽势与发芽指数(0.962，p<0.01)均存在极显著正相关。

3 结论与讨论

由于受微环境、植株个体、营养情况、年份差异等综合因素的影响，果实及其种子的大小均会在数量特征上存在一定程度的变异[16-17]；但种子表皮特征，如纹饰、种皮颜色、种脐等均具有种内稳定性[18]，这为植物系统分类及物种鉴定提供了可靠的形态学依据，已获得了广泛的应用[19]。由于虞美人在园林应用中较为广泛，且其花形态近似于罂粟，故常被非专业人士误以为是毒品原植物罂粟；更有不法分子将两个物种的种子进行混淆，进行非法交易。通过电子显微镜观察，这两个物种的种子虽然在形态上较为相似，但通过微形态观察仍可较好地将两者区别开，主要体现在以下几点： 1) 从个体大小看，单颗罂粟种子为虞美人的1.5～2倍大； 2) 从种皮纹饰看，罂粟种子的五边形或六边形的网眼较多，且网眼内还清晰可见不规则的网孔结构，而虞美人则以四边形为主； 3) 从整体形态上看，虽然两者均以肾形为主，但罂粟种子的形态较为单一，虞美人出现其他形态更多样； 4) 罂粟的种皮颜色以灰褐色或淡灰色为主，虞美人以偏黄褐色居多。因此，上述4个种子形态特征点可较好地区别两者。

从不同年份送检的罂粟种子形态数量特征来看，其长、宽、高虽然存在差异性，但未见某一年份的种子差异显著于其他年份。不同年份涉案罂粟种子大小的影响主要受遗传和环境因素两方面的影响[20]。首先，实验所获取的种子来自不同的案发地，这就使得种子的地理分布环境存在较大的差异；其次，不同来源地的罂粟存在不同的品种类型或不同家系，这也是导致种子形态特征存在变异的重要原因之一。类似的情况在降香(DalbergiaodoriferaT. chen)[16]、桔梗(Platycodongrandiflorus(Jacq.) A. DC.)[21]、构树(Broussonetiapapyrifera(Linn.) L'Hert. ex Vent.)[22]等许多植物中出现。此外，2020年送检的罂粟百粒重与其他年份具有显著差异，这可能是当年收种子含水率较高的原因所致。虽然与其他物种的情况类似，种子均表现出随着储存年份的增加，种子重量呈下降的趋势[23]；但它们之间的百粒重差异不显著，这可能是罂粟种子表皮的蜡质层抑制了种内水分的蒸发。种内种子形态数量特征的差异性状是普遍存在的现象；因此，需要在具体的物种鉴定工作中加以重视，避免通过单一的数量特征来判断种类。

随着贮藏时间的延长、贮藏环境的变化，种子会因为自然老化或人工老化发生劣变[24]，而这种变化最直接的体现就是在种子发芽过程中发芽率、发芽势、发芽指数等数量特征的变化。从本研究可以看出，不同年份送检的罂粟种子在上述3个种子活力检验指标中均具有较明显的变化。这3个指标统一表现出随着存储年份的增加，种子活力呈衰减的趋势。一般认为，种子内的存储物种是种子活力形成的基础，它是在种子形成和发育过程中逐渐积累形成的；随着种子的不断成熟，体内的营养物质逐渐积累，种子的活力也逐渐提高，直至生理成熟期达到高峰[23]。但是，此后种子活力开始逐渐下降，尤其是种子细胞膜随贮藏时间的增加逐渐损坏和老化[14]，种子细胞结构和功能受损伤，这个过程不可避免和逆转[25]。因此存储时间越长罂粟种子的活力就越低。一般种子工作者可能更关注的是种子发芽势和发芽指数，因为它们会影响出苗率、整齐性等。但在植物法庭科学中，种子发芽率则是重点关注对象。本实验结果表明，时间越久远的种子初始发芽所需的时间越长，发芽率也越低。有学者对同属的野罂粟(PapavernudicauleL.)种子长期冷冻贮藏发芽力变化进行了研究，其发芽率统计周期为7 d[26]；但本实验部分样品在第10天才出现发芽的迹象。因此，在对涉案罂粟种子进行活力检验实验中，应适当延长实验时间，保证在10 d以上；如若在首次未检出活力，应注意控制和调整实验条件，避免漏检。