不同种源血人参种子特性和萌发差异研究

张 娜， 吴 媛， 吴之坤

(贵州中医药大学， 贵阳 550025)

血人参是豆科(Leguminosae)木蓝属(Indigofera)植物茸毛木蓝(IndigoferastachyodesLindl.)的干燥根，又名雪人参、铁刷子、山红花和红苦刺[1]。性温，味甘、苦，是贵州布依族、苗族常用药，具有利湿、滋阴补虚、化痰、活血的功效，主要用于治疗感冒发热、咳嗽、崩漏、体虚久痢、风湿痹痛、妇女腹痛、溃疡不敛、跌打损伤、肝硬化和疳积等[2]。研究表明，血人参富含挥发油，还含有黄酮及黄酮苷类、硝基丙酰基葡萄糖类、甾醇体类等化合物，具有抗氧化、降血糖、降血脂、保肝、抗癌、抑菌、抗炎等药理作用[3]。

血人参是贵州具有重要开发价值的苗药之一。德昌祥药业以其为主要原料开发的芪胶升白胶囊，在临床上用于治疗白血病、癌症、肿瘤、妇科病及糖尿病等，对肿瘤放化疗后引起的白细胞减少症、人体气血亏虚引起的免疫力低下具有疗效[4-6]。

优良种质资源是决定药材质量的首要关键因素，刘莉等[7]研究了血人参种子的采收加工、生物学特性及育苗技术，结果表明，12月份为最佳采收时期，以沟播方式、偏酸性的腐殖土处理，覆土深度1～2 cm更利于血人参种子的萌发。索贝贝等[8]研究表明，烫种处理、25 ℃黑暗条件下培养更利于血人参种子的萌发。但目前关于血人参不同种源的筛选和不同产地的种子质量研究未见报道。为寻找适宜贵州地区血人参药材种植的优良种源，对黔产不同种源血人参种子特征和萌发特性进行研究，以期为血人参的野生种质资源开发利用和新品种培育提供科学依据。

1 实验材料及方法

1.1 材料来源

2020年12月对血人参种子野生种质资源进行调查并采集标本及种子。植物标本经贵州中医药大学鉴定教研室吴之坤老师鉴定为豆科植物茸毛木蓝(IndigoferastachyodesLindl.)，共采集了15个产地血人参种子，见表1。

表1 不同种源血人参种子采集信息表

1.2 实验方法

1.2.1血人参果实、种子的形态及成熟度判断方法

观察血人参果实果皮的颜色变化，解剖观察种子颜色、形态。

1.2.2血人参成熟果实果荚大小测定

选取不同产地血人参果荚，用游标卡尺测定其长度，计算不同产地果荚大小、比较其差异。

1.2.3血人参种子大小的测定

选取不同产地血人参种子，用游标卡尺测定其长径和直径，计算不同产地种子形态大小的平均值、比较其差异。

1.2.4成熟果实中种子饱满度测定

选取不同产地血人参果荚，分别记录果荚中成熟种子、未成熟种子、劣质种子以及果荚中种子总数，统计每个果实中平均种子数、平均成熟种子数，计算不同产地的平均值、比较其差异。

1.2.5种子千粒重、硬实率测量

硬实率[8]采用浸种法测定种子硬实率，从样品中随机选取饱满的种子100粒，室温下蒸馏水中浸泡24 h，记录硬实种子数，重复3次。取平均数，比较不同产地种子的硬实率，计算公式如下：

硬实率(%)=(硬实种子数/供试种子总数)×100%。

千粒重：参照《农作物种子检验规程》[9]，采用“千粒重”测定方法。将全部纯净种子充分混合后，从中随机数取1 000粒种子，用电子分析天平精确称重，测定其千粒重，3次重复，求平均值。

1.2.6发芽试验

种子预处理：将不同产地采集的种子在60 ℃下热水浸泡2 h[8]，晾干备用。

培养：采用培养皿培养法，在培养皿中铺薄层脱脂棉，上覆1层滤纸，再用无菌水浸润脱脂棉，每皿放种子50粒，置于黑暗25 ℃条件下恒温培养箱培养[8]。

观察种子的萌发情况。记录数据并且计算发芽势和萌发率及萌发指标，计算公式如下：

发芽势[10](%)=(7 d内正常发芽种子数/供试种子总数)×100%；

萌发率[10](%)=F/S×100%，F为发芽总粒数，S为试验种子总数；

发芽指数[10]=∑Gt/Dt，Gt为在t天的种子发芽数，Dt为对应的种子发芽天数。

测定指标：每组50粒，重复3次。以胚芽伸出1 mm时作为初次计数时间，种子萌发数达到最高，以再无萌发种子出现时的天数作为末次计数时间，统计不同种源种子的发芽势、发芽率、发芽指数及发芽时间。

2 结果与分析

2.1 不同种源果实及种子成熟度判断

2.1.1未成熟果实及种子

果皮略皱缩，外果皮褐绿色或深红棕色，略粗糙，或具有纵皱纹，较细长；内果皮浅棕色或黑色，种子凹陷或皱缩、绿色、棕色或深褐色。

2.1.2成熟果实及种子

果实饱满，外果皮浅棕褐色，内果皮近棕色。种子褐色、黄绿色，光滑饱满，有光泽，近圆柱形或球形。

2.2 不同种源果荚长度统计分析

采集不同产地的果实，分别统计各产地的平均果荚长度，不同种源血人参果荚长度的均值为34.59 mm，变化范围为24.55～41.33 mm。不同产地血人参果实大小呈显著性差异(p=0.00<0.05)，果荚顺序为D 1>D 9>D 14>D 6>D 5>D 2>D 13>D 10>D 11>D 12>D 3>D 15>D 4>D 7>D 8，D 1果实明显大于其余产地，D 8果实明显小于其余产地，各产地果实的大小差异见图1。

注：不同大写字母表示在0.05水平差异显著，不同小写字母表示在0.01水平差异极显著。

2.3 血人参种子形态大小统计分析

不同产地血人参种子的大小有差异，种子的长径均值为2.054 6 mm，变化范围为1.05～2.99 mm，组间差异显著；种子平均直径1.636 3 mm，变化范围为0.63～2.32 mm，组间差异显著。种子长径的顺序为：D 13>D 6>D 3>D 14>D 10>D 15>D 9>D 7>D 2>D 5>D 4>D 12>D 11>D 8>D 1；种子直径的顺序为：D 13>D 6>D 14>D 12>D 5>D 15>D 10>D 4>D 7>D 9>D 3>D 11>D 8>D 2>D 1，D 8和D 1种子的长径与其余种源的种子长径存在极显著差异；D 1种子直径与其余种源的种子直径存在极显著差异，见表2。

2.4 血人参成熟果实中种子数量统计

不同产地血人参单果平均种子数、成熟种子数均有明显差异(p<0.05)，单果平均种子数为8.8粒，变化范围为4～12粒；单果平均成熟种子数为2.8粒，变化范围为0～11粒。不同种源间，单果种子数差异显著，单果种子成熟数差异极显著，单果种子数顺序为：D 10>D 14>D 9>D 12>D 11>D 13>D 6>D 5>D 4>D 8>D 2>D 7>D 15>D 1>D 3；成熟种子数顺序为：D 12>D 10>D 4>D 9>D 14>D 13>D 15>D 3>D 7>D 11>D 2>D 6>D 5>D 8>D 1；D 10单果平均种子数明显高于其余产地，D 3单果平均种子数明显低于其余产地。D 12单果成熟种子数明显高于其余产地，D 1单果成熟种子数明显低于其余产地，见表2。

2.5 不同种源种子千粒重、硬实率

各产地种子的千粒重平均值为4.700 087 g，变化范围为3.352 5～6.163 6 g。各产地的血人参种子的千粒重存在极显著差异，千粒重：D 6>D 14>D 15>D 5>D 10>D 1>D 7>D 2>D 3>D 11>D 13>D 12>D 9>D 4>D 8。D 6的千粒重为最大，为(6.163 467±0.000 231 g)，D 8的千粒重最小，为(3.355 833±0.002 887 g)，见表2。

表2 不同种源血人参种子特性

种子硬实率的平均值为87.294 7%，变化范围为25%～100%。硬实率：D 12>D 13>D 4>D 9>D 2>D 15>D 3>D 8>D 6>D 1>D 7>D 14>D 5>D 10>D 11。各产地种子的硬实率也存在极显著差异，D 11硬实率(32.333 3%)最低，D 12硬实率(99.666 7%)最高，见表3。

表3 不同种源血人参种子的萌发特性

2.6 不同种源血人参种子萌发特性

发芽率是鉴别种子质量的重要指标，不同种源血人参种子萌发具有极显著差异，平均萌发率为65.0%，萌发率范围在17%～100%，不同种源血人参种子发芽率差异显著(p<0.05)，萌发率的顺序为：D 9>D 13>D 2>D 14>D 5>D 1>D 10>D 3>D 7>D 6>D 15>D 4>D 12>D 8>D 11。D 9的发芽率最高(82%)，D 11的发芽率不到50%。

为进一步研究不同种源血人参种子发芽的趋势和整齐程度，对发芽指数和发芽势进行测定，结果表明，发芽势：D 14>D 1>D 9>D 6>D 5>D 3>D 2>D 14>D 15>D 13>D 7>D 10>D 8>D 11>D 12；发芽指数：D 3>D 9>D 5>D 14>D 1>D 2>D 6>D 4>D 13>D 15>D 7>D 10>D 8>D 12>D 11。D 14发芽势最高(58%)，与D 13、D 12、D 11、D 10、D 8、D 7差异极显著；D 3发芽指数最高(4.8)，与D 8、D 10、D 11、D 12差异极显著。D 11的发芽率、发芽指数、发芽势最低，分别为25%、1.2、15%。

不同种源血人参种子在萌发过程中，萌发时间及发芽累计有差异，见图2。除D 6、D 7、D 8、D 11、D 12、D 13、D 15在第3天开始萌发，其余均在第2天萌发，D 1的萌发速度最快，在第6天萌发率达到51%，D 14在第7天萌发率达到58%，D 5、D 6在第8天萌发率超过50%，D 2、D 3分别在第9天超过50%。其余萌发速度稍慢，D 11和D 8萌发率低且速度慢，仅萌发了23%和40%。D 9萌发时间最短，仅18 d，D 15、D 10、D 8、D 7萌发时间最长，为27 d。

图2 不同种源血人参种子发芽率差异

2.7 种子特征与发芽相关性

果荚的长度与种子的长径、单果种子数和千粒重呈正相关，果荚长度与种子的千粒重、发芽指数和发芽势的相关系数分别为0.59、0.62、0.55，达显著水平(p<0.05)，种子的大小(长径和直径)与单果种子数、千粒重、硬实率和发芽率呈正相关关系，单果种子数与千粒重呈正相关关系，单果种子数与硬实率、发芽率、发芽指数和发芽势呈负相关关系，和单果成熟种子数相关性达显著水平(p<0.05)；单果成熟种子数与硬实率呈正相关关系，千粒重与硬实率呈负相关关系，与发芽率、发芽势呈正相关关系，与发芽指数的相关系数为0.521，达显著水平(p<0.05)；发芽势与发芽率、发芽指数的相关系数分别为0.727、0.942，达极显著水平(p<0.01)；发芽指数与发芽率的相关系数为0.59，达显著水平(p<0.05)，结果见表4。

表4 血人参种子特征与发芽特性的相关性

3 讨论与结论

3.1 血人参果荚大小与种子饱满度

15份不同种源的血人参果荚大小、单果种子饱满度、种子成熟率差异显著。血人参果荚长度均值为34.59 mm，单果平均种子数为8.8粒，变化范围为4～12粒；单果平均成熟种子数为2.8粒，变化范围为0～11粒。已有研究表明，不同产地七叶莲的果实性状、每果种子粒数差异显著[11]；蓖麻种子的成熟度和饱满度对种子的活力和萌发率有重要影响[12]；水稻种子成熟度越高、种子萌发率则越高[13]；山竹子种子饱满度是影响种子萌发的重要内在因素[14]。本研究中，果荚越大，单果种子数越多，成熟种子数也越多，不同产地血人参果荚大小与种子的饱满度、成熟度差异显著，但它们之间的关系还有待进一步研究。

3.2 血人参种子形态变异

15份不同种源的血人参种子大小不同居群间差异显著，种子的长径为2.05 mm，变化范围为1.05～2.99 mm，种子直径为1.63 mm，变化范围为0.63～2.32 mm。前人研究表明，种子形态变异既受遗传的控制，也受环境中生物因素(如捕食、寄生、竞争等)和非生物因素(光、温、水、海拔、纬度等)的影响[15-16]。胡平等[17]研究表明，海拔较高的地区，川射干种子大而饱满，种子发芽指数、发芽势和发芽率均表现好；低海拔地区川射干种子较瘦小，种子发芽指数、发芽势和发芽率均表现较差。本研究中，血人参种子也表现出相同的趋势。海拔较高居群种子饱满度最好、种子籽粒最大(普安森林公园、晴隆安谷乡)，而海拔较低居群种子饱满度最低、种子籽粒最小(兴仁陈家沟)。榧树和长叶榧种子的形态大小随着纬度南移而变大[18-19]，表明影响种子形态大小变异的因素较多，不能简单地归于海拔这一因素。目前，关于种子大小的变异机制尚不明确，有待进一步研究。

3.3 种子大小对血人参种子萌发的影响

优良的种源是决定药材质量的关键因素。种子大小可影响种子萌发，进而影响幼苗生长、植被建成和整个群落结构。研究表明，木棉不同居群种子变异系数为10.45%～28.85%，种子形态存在丰富差异，木棉局域性居群环境因子形成种子特有形态，影响种子的萌发及幼苗生长[20]。赵晓慧等[21]研究发现，侧柏种子的千粒重、种子最大长和最大宽在母树不同径级之间差异不显著，在种子萌发上，发芽率和发芽指数随径级逐渐增加，陈雅静等[22]研究表明，福建樱花种子的平均长度为7.84 mm，平均宽度为5.66 mm，千粒重108.20 g；段春香[23]研究表明，料慈竹种子带稃长度变化范围为8.2～10.5 mm，直径变化范围3.1～3.7 mm；木夹红豆种子不同硬实程度种子活力差异显著[24]；不同颜色牛大力种子含水量差异不大，牛大力种子随颜色变深，种子活力逐级降低[25]；不同种源截叶铁扫帚种子无论是长、宽还是千粒重，均与发芽率和发芽指数正相关性不显著[26]。本研究中，不同产地血人参种子千粒重、种子大小和萌发率存在显著差异，且种子大小与种子千粒重有一定的关系，萌发率最高的是D 9，萌发率最小的是D 11；种子的大小与种子萌发率呈一定的正向关系，千粒重与种子萌发率的相关性不明显，影响种子萌发的因素有很多，关于千粒重与种子萌发的关系有待进一步研究。

3.4 硬实率对种子萌发率的影响

种子的硬实特性是豆科植物普遍存在的现象。近年来，关于豆科种子硬实特性及破除方法等相关研究报道较多，潘睿[27]以黄花苜蓿、兴安胡枝子为研究对象，分析了种子发育过程中硬实的形成过程；罗晓燕等[28]研究硬实特性及划破种皮、浓硫酸处理、热水浸泡3种处理方法对种子硬实率、发芽率和发芽指数的影响；唐晓敏等[29]研究广金钱草种子活力，发现种皮硬实是限制种子萌发的主要因素；研究表明，青岛老鹳草、花木蓝、灰叶豆种子、决明种子、酸枣、阴山胡枝子等硬实种子可用浓硫酸破除种子的硬实[30-35]，提高种子萌发率；披针叶黄华、猪屎豆等利用机械摩擦的方法破除种子硬实[36-37]，此外，热水温烫种子也是破除种子硬实的方法之一[38]。本研究利用热水烫种的方法处理种子，测量种子的萌发率、发芽势和发芽指数，结果表明，不同产地种子硬实率与种子的萌发率、发芽势和发芽指数相关性不显著，发芽势、发芽率及发芽指数是反应种子质量优劣的主要指标，发芽势高，种子的生命力强，出苗整齐，发芽指数是种子的活力指标，发芽指数越大，种子的活力越强。而种子的硬实率也受光照、降雨量、气温等因素的影响，在本研究中通过温烫破除硬实后，高硬实率(D 12)种子发芽率远远高于低硬实率(D 11)种子，可能源于浸泡温度和时间对非硬实种子损伤所致，相关关系有待进一步探究。

3.5 研究展望

野外研究调查发现，血人参在不同的生态环境下均有生长，不同居群间果荚、种子生长存在一定的差异，不同生境下种子果荚的大小、种子的成熟度、饱满度均有一定的差异；血人参是多年生灌木，植物群落丰富度较低，部分地区种子霉坏、虫蛀情况较严重，种子饱满度和成熟度低。研究表明，不同产地血人参种子特性差异显著，可能与不同的生态环境因子(海拔、温度、降雨量)、气候、生态破坏程度等有关，综合所有指标，黔产血人参种子，月亮河地区的野生血人参种子质量最佳。但关于不同生态环境对血人参种子的影响，还有待进一步研究。