打顶对黄精种子生长生理及萌发特性的影响

张红瑞，孟盼盼，刘国彬，何立威，高致明，王 茜

(1.河南农业大学农学院，河南郑州 450046；2.河南省三门峡市农业技术推广站，河南三门峡 472000；3.河南省农业科学院长垣分院，河南长垣 453400)

黄精(Red.)为百合科黄精属多年生草本植物，是中药黄精的基源植物之一。黄精以根茎入药，始载于《名医别录》，曰：“黄精，味甘，平，无毒。主补中益气，除风湿，安五脏。久服轻身、延年、不饥”。传统中医认为黄精性甘、味平；归脾、肺、肾经；具有补气养阴、健脾、润肺、益肾的功效。现代研究表明，黄精含有多糖、低聚糖、黄酮、皂苷、生物碱、挥发油等，具有降血糖、降血脂、抗肿瘤、抗脂肪肝、保护心脏、保护肾脏、抗氧化、抗阿尔茨海默症等药理作用。近年来，随着人们保健意识的增强，黄精作为药食同源中药材需求量逐渐增大，野生资源无法满足市场需求，栽培资源逐渐成为主要商品来源。研究发现，种子繁殖具有繁殖系数高的优势，黄精为无限花序，花开放时间不一致，一般为先下后上，种子成熟度不一致，质量参差不齐，又具有休眠特性，自然状态下种子繁殖萌发期较长。打顶是促进作物优质高产的重要措施，有关黄精打顶方面的研究鲜有报道。本试验研究了打顶对黄精种子生理及萌发特性的影响，以期明确打顶对黄精种子发育进程的影响及适宜打顶的叶位，为黄精良种繁育提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020年在河南省洛阳市嵩县黄精种植基地(112.11°E，33.80°N)进行，海拔670 m。以栽培3年的黄精为试验材料，经河南农业大学高致明教授鉴定，为百合科黄精属植物黄精(Red.)。

1.2 试验设计

选栽培3年、长势均匀、无病虫害的黄精，现蕾期标记茎粗(8±1)mm的植株200株，由于黄精一般在植株从下往上数第3轮叶开始开花结实，并随着叶位升高结果数逐渐降低，分别在第4轮、第6轮、第8轮、第10轮叶位上方约1 cm处打顶，以不打顶为对照，每处理40株。7月31日开始第1次采种取样(整株采收)，每15 d取1次样，每次取样每处理随机抽取5株进行采种。

1.3 测定项目及方法

用于酶活性测定的样品采收后立即保存于液氮，其余分别用信封保存备用。测定完百果质量和果实直径后搓去果肉洗净，吸干种子表面水分，测定鲜黄精种子千粒质量及可溶性糖、淀粉、脂肪含量。用培养皿法进行发芽试验，用穴盘在自然环境下育苗。冷冻样品用于测定超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、过氧化物酶(peroxidase，POD)、过氧化氢酶(catalase，CAT)活性及可溶性蛋白含量。

1.3.1 黄精果实及种子农艺性状的测定 果实和种子颜色参考前人研究，采用目测法划分。每个处理随机抽取100颗黄精果实称质量，重复3次，计算百果质量。用游标卡尺测量垂直于果柄和柱头的连线，3次重复，每个重复随机抽取10颗果实测量后取平均值，计算果实直径。采用百粒法测定黄精种子千粒质量。

1.3.2 黄精种子能量物质的测定 可溶性蛋白含量用考马斯亮蓝法测定；可溶性糖含量用蒽酮-硫酸法测定；淀粉含量用蒽酮比色法测定；粗脂肪含量用油重法(索氏提取法)测定。

1.3.3 黄精种子生理指标的测定 SOD活性使用氮蓝四唑(NBT)光化还原法测定；POD活性用愈创木酚法测定；CAT活性用紫外吸收法测定。称取新鲜黄精种子5 g左右，105 ℃下烘至恒质量，称质量，重复3次，计算含水率，含水率=(鲜质量-干质量)/鲜质量×100%。

1.3.4 发芽参数的测定 将黄精果实搓去果肉，洗净，随机数30粒种子，均匀摆放于铺有湿润的双层滤纸的培养皿中。每个处理3次重复，每个重复30粒种子，用培养皿法进行发芽试验。将培养皿置于恒温恒湿培养箱内，温度(26±0.5)℃，每4 d统计发芽种子数(胚根突破种皮2 mm视为发芽)、初生根茎数(胚芽基部有明显的膨大视为形成初生根茎)、发霉种子数。发芽时间为60 d。发芽率=发芽种子数/30×100%，发芽势=40 d内发芽的种子总数/30×100%，发芽指数=∑(当天发芽种子数/发芽日数)。

1.3.5 出苗率的测定 每次样品搓去果肉洗净后，随机数50粒种子，播种在穴宽5 cm、每盘50穴的穴盘中，重复3次，基质选用品氏基质。穴盘置于林下并覆盖地膜，翌年3月下旬统计出苗率。出苗率=出苗数/50×100%。

1.4 数据分析

数据主要采用Excel 2016和SPSS 25.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 打顶对黄精果实和种子农艺性状的影响

2.1.1 打顶对黄精果实百果质量的影响 由图1可知，不同时期、不同打顶高度对黄精果实百果质量均有影响。7月31日第10轮(65.40 g)、第8轮(54.39 g)、第6轮(52.15 g)叶处打顶的百果质量极显著大于对照(48.13 g)。8月15日仅第10轮(61.31 g)叶处打顶百果质量极显著大于对照(52.40 g)。8月30日第10轮(63.72 g)和第8轮(59.84 g)叶处打顶百果质量极显著大于对照(52.46 g)。9月14日第10轮(62.99 g)和第8轮(62.40 g)叶处打顶百果质量与对照(62.05 g)无显著差异，但均极显著大于第6轮(55.38 g)和第4轮(54.92 g)叶打顶。9月29日不同打顶高度与对照均无显著差异。可知，在黄精第10轮叶处打顶能提高8月30日前果实百果质量，截去的黄精叶轮数越多其果实百果质量越小。

2.1.2 打顶对黄精果实直径的影响 由图2可知，黄精果实直径在各个时间变化不大。7月31日第8轮叶处打顶果实直径最大，为11.33 mm，极显著大于对照(10.27 mm)和第10轮(10.16 mm)、第6轮(10.53 mm)叶处打顶；8月15日对照果实直径最大，为11.07 mm，极显著大于第6轮(10.08 mm)叶处打顶且显著高于另外3个打顶高度；8月30日、9月14日、9月29日3个时期不同打顶程度之间均无显著差异性。说明打顶仅在8月15日前能增大果实直径，且第8轮叶处打顶最明显。

2.1.3 打顶对黄精种子千粒质量的影响 由图3可知，黄精种子千粒质量随生长时间变久而变大。在第10轮和第8轮叶处打顶黄精种子千粒质量较大，大于对照和其他打顶高度。7月31日第10轮、第8轮叶处打顶种子千粒质量分别为40.76、40.73 g，极显著高于其他处理，第4轮叶处打顶黄精种子千粒质量(34.47 g)显著小于对照(36.60 g)。8月15日第10轮、第8轮叶处打顶黄精种子千粒质量分别为46.93、46.73 g，差异不显著，但都极显著大于其他打顶高度及对照(40.57 g)。8月30日第10轮叶处打顶黄精种子千粒质量最大，为47.57 g，极显著大于对照(43.23 g)和第6轮(41.20 g)、第4轮(41.73 g)叶处打顶；第8轮叶处打顶黄精种子千粒质量为45.20 g，极显著大于第6轮和第4轮叶处打顶。9月14日第10轮叶处打顶黄精种子千粒质量最大，为48.13 g，显著大于对照(44.97 g)并极显著大于其他打顶高度。9月29日仍为第10轮叶处打顶黄精种子千粒质量最大，为49.27 g，极显著大于对照(46.63 g)和第6轮(44.00 g)、第4轮(42.93 g)叶处打顶，与第8轮(48.63 g)叶处打顶差异不显著。从千粒质量来看打顶高度应在第8～10轮叶处。

2.2 打顶对黄精种子物质积累的影响

2.2.1 打顶对黄精种子可溶性糖含量的影响 由图4可知，7月31日第10轮叶处打顶的可溶性糖含量(30.95 mg/g)极显著高于对照(27.24 mg/g)，第8轮(28.04 mg/g)叶处打顶与对照无显著差异，第6轮(23.86 mg/g)和4轮(20.83 mg/g)叶处打顶的都极显著低于对照，且极显著低于第10轮和第8轮。8月15日所有打顶处理的黄精种子可溶性糖含量均显著低于对照(27.58 mg/g)，且第8轮(24.54 mg/g)、6轮(23.65 mg/g)、4轮(17.95 mg/g)叶处打顶极显著低于对照。8月30日第10轮叶处打顶的黄精种子可溶性糖含量(20.10 mg/g)与对照(20.86 mg/g)之间无显著差异，但显著高于第8轮(17.38 mg/g)、6轮(17.98 mg/g)、4轮(17.92 mg/g)叶处打顶处理。9月14日只有第4轮叶处打顶的黄精种子可溶性糖含量极显著低于对照和其他处理，其他处理间及与对照均无显著差异。9月29日对照与处理间均无显著差异。

2.2.2 打顶对黄精种子可溶性蛋白含量的影响 由图5可知，7月31日不同打顶处理黄精种子可溶性蛋白含量无显著差异。8月15日不同打顶处理黄精种子表现为4轮(142.58 mg/g)>6轮(130.93 mg/g)>8轮(127.36 mg/g)>10轮(115.62 mg/g)>对照(110.06 mg/g)，从第4轮叶处打顶的黄精种子显著高于其他处理，第6轮和8轮叶处打顶高于第10轮叶处和对照，但未达到显著水平。8月30日亦是第4轮打顶的可溶性蛋白含量最高，显著高于其他处理，且极显著高于对照。9月14日和9月29日不同打顶处理黄精种子的可溶性蛋白含量无显著差异。

2.2.3 打顶对黄精种子淀粉含量的影响 从图6可以看出，7月31日对照(141.57 mg/g)与第10轮叶处打顶黄精种子淀粉含量(141.00 mg/g)无显著差异但都极显著高于第6轮(119.94 mg/g)、第4轮(118.09 mg/g)叶处打顶。8月15日对照黄精种子淀粉含量(145.28 mg/g)显著高于第10轮(136.45 mg/g)、第8轮(133.68 mg/g)叶处打顶，极显著高于第6轮(126.18 mg/g)、第4轮(123.44 mg/g)叶处打顶。9月14日第10轮叶处打顶黄精种子淀粉含量(67.37 mg/g)最低，极显著低于对照(91.23 mg/g)、第6轮(81.53 mg/g)和第4轮(92.27 mg/g)叶处打顶。8月30日、9月29日各处理间淀粉含量无显著差异。

2.2.4 打顶对黄精种子粗脂肪含量的影响 由图7可以看出，7月31日处理组黄精种子粗脂肪含量均极显著高于对照，除第10轮和第8轮叶处打顶处理，其他均两两间有极显著差异性，表现为第4轮叶处打顶(12.94%)>6轮(11.57%)>8轮(11.20%)>10轮(11.05%)>对照(10.00%)。8月15日处理组均显著高于对照，但处理间无显著差异。8月30日、9月29日不同打顶处理黄精种子粗脂肪含量均无显著差异。9月14日，第8轮(15.15%)、6轮(15.15%)叶处打顶的黄精所结种子粗脂肪含量极显著高于对照(13.54%)，第10轮(14.02%)叶处打顶高于对照，第4轮(12.55%)叶处打顶低于对照，但均未表现出差异性。

2.3 打顶对黄精种子生理指标的影响

2.3.1 打顶对黄精种子SOD活性的影响 由图8可以看出，黄精种子SOD活性先升高后降低，在第4轮叶处打顶于9月14日达到峰值，其余处理均在8月30日达到峰值。7月31日第4轮叶处打顶(91.02 U/g)黄精种子SOD活性显著高于第10轮(72.63 U/g)，极显著高于对照(68.80 U/g)，第6轮叶处打顶(87.24 U/g)显著高于第10轮和对照。8月15日第4轮叶处打顶(234.08 U/g)极显著高于对照(131.29 U/g)及其他打顶处理，第6轮(172.49 U/g)和第8轮叶处打顶(165.62 U/g)极显著高于对照，显著高于第10轮叶处打顶(142.17 U/g)。8月30日对照(705.49 U/g)和第10轮叶处打顶(745.51 U/g)黄精种子SOD活性极显著高于其他打顶处理，第8轮(613.54 U/g)、第6轮叶处打顶(588.65 U/g)极显著高于第4轮打顶(432.78 U/g)。9月14日第4轮叶处打顶(459.23 U/g)黄精种子SOD活性显著高于对照(359.18 U/g)和第10轮(380.38 U/g)。9月29日第4轮叶处打顶(303.69 U/g)黄精种子SOD活性极显著高于对照(174.94 U/g)和第10轮(229.00 U/g)，打顶处理均显著高于对照。

2.3.2 打顶对黄精种子POD活性的影响 由图9可以看出，黄精种子POD活性先升高后降低再升高，不同打顶高度达到峰值的时间略有不同。7月31日打顶处理黄精种子POD活性与对照均无显著差异，第6轮叶处打顶(4.56 U/g)显著高于第10轮(3.37 U/g)。8月15日打顶处理黄精种子的POD活性均高于对照(5.01 U/g)，第6轮叶处打顶(6.63 U/g)达到显著水平，第4轮(9.19 U/g)达到极显著水平。8月30日以第8轮叶处打顶黄精种子POD活性最高，为8.81 U/g，极显著高于对照(6.02 U/g)及其他处理水平，第10轮(6.76 U/g)、6轮(6.41 U/g)叶处打顶所得黄精种子的POD活性与对照无显著差异，而第4轮叶处打顶(4.61 U/g)黄精种子POD活性极显著低于对照。9月14日打顶黄精种子POD活性均低于对照(6.90 U/g)，且第6轮(4.83 U/g)、4轮(4.76 U/g)叶处打顶的黄精种子POD活性达到显著水平。9月29日不同打顶处理之间及与对照之间均无显著性差异。

2.3.3 打顶对黄精种子CAT活性的影响 由图10可知，黄精种子CAT活性总体呈先升后降趋势。7月31日打顶处理黄精种子CAT活性均极显著高于对照，且第4轮叶处打顶(408.89 U/g)极显著高于其他处理。8月15日黄精种子CAT活性为4轮(496.67 U/g)>6轮(491.11 U/g)>8轮(422.22 U/g)>10轮(324.44 U/g)>对照(262.22 U/g)，打顶处理种子CAT活性均显著高于对照，且8轮、6轮、4轮达到极显著水平。8月30日打顶处理仍然均显著高于对照(435.56 U/g)，而第6轮(608.89 U/g)和4轮(620.00 U/g)叶处打顶种子CAT活性均极显著低于第8轮(706.67 U/g)。9月14日第4轮叶处打顶种子CAT活性与对照(462.22 U/g)无显著差异，且均极显著低于第10轮(673.33 U/g)、8轮(666.67 U/g)、6轮(704.44 U/g)。9月29日各处理黄精种子CAT活性为对照(677.78 U/g)>10轮(593.33 U/g)>8轮(560.00 U/g)>6轮(526.67 U/g)>4轮(488.89 U/g)，打顶处理均显著低于对照，且第4～8轮叶处打顶达到极显著水平。

2.3.4 打顶对黄精种子含水率的影响 由图11可知，黄精种子含水率总体呈下降趋势。7月31日对照黄精种子含水率最高，为65.57%，极显著高于打顶处理，第10轮(63.56 g)、第8轮(63.11 g)叶处打顶黄精种子含水率显著高于第4轮(61.70 g)，第10轮叶处打顶达到极显著水平，第6轮(62.59 g)叶处打顶与第4轮叶处打顶黄精种子含水率无显著差异。8月15日不同打顶处理与对照均无显著差异。8月30日对照黄精种子含水率最高，为44.02%，显著高于第6轮(41.71 g)、第8轮(42.21 g)叶处打顶，且极显著高于第4轮(39.85 g)。9月14日和9月29日不同打顶处理和对照均无显著差异。

2.4 打顶对黄精种子萌发特性的影响

从表1可以看出，在7月31日打顶处理黄精种子发芽率均高于对照，且随着打顶叶位降低发芽率呈升高趋势；第8轮、第6轮、第4轮叶处打顶均显著高于对照，且第4轮达到极显著水平。8月15日对照发芽率明显升高，这与不同时期黄精种子的发芽规律相同。8月30日打顶处理黄精种子比之上一时期发芽率更低，且此时对照的种子发芽率也开始降低。9月14日所有打顶处理所得的黄精种子发芽率又有所提高，且极显著高于对照。9月29日对照种子发芽率升高幅度较小，而打顶处理黄精种子发芽率回升幅度较大。

表1 打顶对黄精种子萌发特性的影响

7月31日以第10轮叶处打顶黄精种子发芽指数(3.79)最高，显著高于对照和其他打顶处理。8月15日各处理与对照均无显著差异，但第8轮叶处打顶黄精种子发芽指数极显著高于第10轮、4轮。8月30日各处理间及与对照均无显著差异。9月14日对照黄精种子发芽指数显著高于第10轮、8轮叶处打顶。9月29日不同打顶处理与对照间的发芽指数均无显著差异。

前4个时期不同处理间发芽势与对照相比均无显著差异。9月29日第8轮叶处打顶的黄精种子发芽势最高，显著高于对照，其他处理间及与对照均无显著差异。

7月31日打顶处理黄精种子初生根茎形成率均显著高于对照，不同处理间无显著差异，这与打顶处理后黄精种子发芽率高有关。8月15日除第10轮叶处打顶外初生根茎形成率均显著低于对照，且第4轮叶处打顶达到极显著水平。8月30日各打顶处理与对照均无显著差异。9月14日第4轮叶处打顶初生根茎形成率与对照间形成显著差异，其余处理与对照间差异均不显著。9月29日打顶处理初生根茎形成率均高于对照，且第8轮叶处打顶达到极显著水平，同时，第8轮叶处打顶初生根茎形成率极显著高于第10轮、显著高于第6轮叶处打顶，说明通过打顶可以改变黄精种子在不同时期初生根茎形成率，提高第2年出苗的潜力。

从发霉率来看，7月31日黄精种子发霉率随着打顶叶位降低呈下降趋势，对照最高(47.78%)，显著高于第10轮(36.67%)、8轮(35.56%)叶处打顶，极显著高于第6轮(30.00%)、4轮(26.67%)叶处打顶。8月15日为对照种子发霉率最高(24.44%)，第10轮叶处打顶(18.67%)次之，两者之间无显著差异，第8轮(14.44%)、第6轮(13.33%)、第4轮(14.67%)叶处打顶的种子发霉率均显著低于对照。其后3个时期，不同处理间及与对照相比均无显著差异，说明打顶可以降低7月底至8月中旬采收的黄精种子发霉率。

3 结论与讨论

打顶处理可以促进黄精种子的发育进程，在第8～10轮叶处打顶较为适宜。第10轮、第8轮叶处打顶能显著增高7月31日采收的黄精果实百果质量和种子千粒质量；打顶对黄精果实直径影响不大；8月30日前打顶叶位越低种子含水率、可溶性糖含量、淀粉含量越低，可溶性蛋白含量、粗脂肪含量越高，8月30日后差别不大；不同时期黄精种子SOD、POD、CAT活性均呈先升后降的趋势，打顶可使POD、CAT活性提前达到峰值；打顶对黄精种子的萌发特性有显著影响，7月31日打顶叶位越低发芽率越高，8月15日打顶叶位越低发芽率越低，9月14日和9月29日打顶黄精种子发芽率均高于对照。打顶可以提高7月底至8月中旬以前采收的黄精种子发芽率、发芽势、初生根茎形成率，降低发霉率。打顶叶位过高促进作用不明显，打顶叶位过低造成叶片过少，光合速率降低，不利于黄精种子的发育。种植3年的黄精宜在第 8～10轮叶处打顶，可使种子提前达到生理成熟，采收期提前，为黄精种子当年发芽争取高温时间。

打顶作为一项常用的栽培措施，对多种作物的优质高产意义重大。打顶的目的主要有控制高度、促进侧枝发育、控制开花时间、促进坐果等，其本质都是消除顶端优势，调控源-库关系。目前有关黄精打顶的研究较少，王东辉研究认为，黄精叶片的净光合速率随叶位的变化呈单峰曲线，第11轮叶片净光合速率最高，叶位高于17轮叶时叶片光合速率显著下降，建议去顶以利于黄精地下部分生长。而本研究发现，打顶还可促进种子的发育，和抗倒伏作用明显。杨清平等对多花黄精进行研究发现，摘花和打顶措施可以调控其库-源关系，实现光合产物和养分的定向运输，能显著提高多花黄精一年生块茎生物量、生长速度。中药材育种也常通过打顶来改善种子质量，如桔梗、肉苁蓉、甘草、丹参等，打顶不仅能促进黄精种子发育，适宜高度打顶也可以防止倒伏和促进地下部分生长。