栝楼种子质量分级标准研究

郑 雷，王化东, 梁雪兰

（四川中医药高等专科学校 药学院，四川 绵阳 621000）

栝楼Trichosanthes kirilowiiMaxim.为葫芦科栝楼属多年生中药材，其果实、种子、瓜皮、块根均可入药，分别为常用中药瓜蒌、瓜蒌子、瓜蒌皮和天花粉，具有较高的经济价值。近年来，其需求量逐年增加。为提高产量和质量，目前已开展栝楼新品种选育及栽培技术等研究工作[1-3]，并富有成效。种子种苗是中药材生产的物质基础，亦是实现中药材规范化栽培的源头[4]，不同等级种子（种苗）所产药材产量和质量差异显著[5-7]。目前在三七、麦冬、滇重楼、黄芩、穿心莲、蓬莪术等中药材上均建立了相应的种子（种苗）质量分级标准[8-13]，促进了中药材生产的标准化和规范化，然而关于栝楼种子质量分级标准的研究却尚未见报道。栝楼适应性强，在山东、安徽、河南、河北、四川、湖南等省均有广泛分布，由于地理阻隔和不同自然环境的长期作用，其种子性状存在显著差异[14]。本研究以不同产地栝楼种子为试验材料，根据我国农作物种子检验规程和栝楼种子质量检验方法的研究[15-16]，开展栝楼种子质量分级标准研究，以期为栝楼规范化栽培、良种繁育及种子规范化管理提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

采集于不同栝楼产区的12 份栝楼种子样品，具体采集信息如表1 所示，经四川中医药高等专科学校江洪波教授鉴定为栝楼属植物栝楼T.kirilowii。栝楼种子均为栝楼果实成熟采收后用清水洗净，自然晾干，备测。

表1 不同产地栝楼种子基本信息Tab.1 Basic information of T.kirilowii from different areas

1.2 测定指标和方法

1.2.1 种子形态特征观察 采用肉眼及体视镜观察栝楼种子的外观性状、颜色。

1.2.2 种子长、宽、厚度测量 采用卡尺测量法，每个样品随机选取30 粒种子进行测定，重复3 次。

1.2.3 种子千粒重测定 采用五百粒法进行测定[15-16]，重复2 次。

1.2.4 种子含水量测定 将栝楼种子纵切为两半后，采用高恒温烘干法进行测定[15-16]，重复2 次。

1.2.5 种子生活力测定 采用TTC 染色法，随机取50 粒种子，将种子于蒸馏水中浸泡24 h 后纵切，取一半用0.5% TTC 溶液，在30 ℃恒温培养箱中避光染色4 h 后观察并统计染色情况，重复3 次。

1.2.6 种子发芽率测定 采用砂上发芽法，随机取50 粒种子均匀置于砂上发芽盒中，于25 ℃恒温培养箱中培养，30 d 后统计种子发芽率，重复3 次。

1.3 数据处理

采用Excel 2010 和SPSS 25.0 软件进行数据处理及统计分析。变异系数（CV）=标准差/均值×100%。

2 结果与分析

2.1 不同产地栝楼种子形态特征及质量指标测定

栝楼种子呈卵状椭圆形，扁平；种子颜色呈棕色至亮黄棕色；种子表面较平滑，表面有一圈棱线；种子两端大小不同，种脐端稍窄微凹，另端稍宽钝圆。对12 份栝楼种子形态特征进行观察，结果见图1。不同产地栝楼种子外形、颜色和种子长宽厚度有一定差异，其中，样品3、样品8、样品9 个体较大，样品5、样品6 个体较小。

图1 不同产地栝楼种子形态特征Fig.1 Seed morphological characteristics of T.kirilowii from different areas

对12 份栝楼种子长度、宽度、厚度、含水量、千粒重、生活力及发芽率7 个质量指标进行测定，结果见表2。栝楼种子长12.63 ～ 15.48 mm，宽7.48 ～10.52 mm，厚2.56 ～4.32 mm。种子长度、宽度、厚度、含水量、千粒重、生活力及发芽率在不同产地间（P＜0.01），其中，样品8、样品3 综合质量较优。不同产地栝楼种子7 个质量指标的标准偏差在0.51 ～ 59.80 之间，其中，栝楼种子长度、宽度、厚度和含水量4 个质量指标标准偏差较小，而栝楼种子千粒重、生活力和发芽率标准偏差则较大，分别为59.80、18.99 和28.55。不同产地栝楼种子7 个质量指标的变异系数在6.7% ～ 49.8%之间，其中，种子发芽率（49.8%）、种子千粒重（29.8%）和种子生活力（24.4%），变异系数较大，其余4 个栝楼种子质量指标变异系数较小，在6.7% ～ 14.2%之间。结果表明，栝楼种子千粒重、生活力和发芽率对栝楼种子质量影响较大，可作为栝楼种子质量分级的重要指标。

表2 不同产地栝楼种子质量指标测定Tab.2 Seed quality indexes of T.kirilowii from different areas

2.2 栝楼种子质量指标相关性分析

对栝楼种子的7 个质量指标进行相关性分析，其结果如表3 所示。种子长度与种子宽度、厚度、含水量、千粒重、生活力及发芽率呈正相关，但均未达到显著水平。种子宽度与种子厚度和种子千粒重呈极显著正相关，相关系数为0.794 和0.923；与种子含水量呈显著正相关，相关系数为0.650。种子厚度与种子含水量和种子千粒重呈显著正相关，相关系数为0.606 和0.674。种子含水量与种子千粒重、发芽率呈正相关，与种子生活力呈负相关，但均未达到显著水平。种子千粒重与种子发芽率呈正相关，与种子生活力呈负相关，但均未达到显著水平。种子生活力与种子发芽率呈极显著正相关，相关系数为0.884。

表3 栝楼种子质量指标相关性分析Tab.3 Correlation analysis on seed quality indicators of T.kirilowii

2.3 栝楼种子质量分级标准制定

2.3.1 主成分分析 对栝楼种子的7 个质量指标进行主成分分析，结果如表4 所示。提取前2 个主成分，累计贡献率为79.01%，包含了大部分主要指标信息。提取前2 个主成分的特征值，并计算特征向量。前2个主成分为：

表4 栝楼种子质量指标主成分分析Tab.4 Principal component analysis on seed quality indicators of T.kirilowii

F1=-0.213ZX1+0.375ZX2+0.471ZX3-0.345ZX4-0.472ZX5-0.118ZX6+0.085ZX7；

F2=-0.037ZX1-0.040ZX2+0.167ZX3+0.019ZX4-0.192ZX5+0.488ZX6+0.544ZX7(ZXi 为各性状Xi 的标准化值)。第 1 主成分贡献率为50.504%，其在种子厚度和种子千粒重上有较大荷载，向量值分别为0.471和-0.472，同时由相关性可知种子厚度与种子千粒重呈显著正相关，可将种子厚度与种子千粒重合并为一类。第2 主成分贡献率为29.48%，其在种子生活力和种子发芽率上有较大荷载，向量值为0.488 和0.544。结果表明，种子千粒重、种子生活力和种子发芽率对栝楼种子质量影响较大。因此，可将种子千粒重、种子生活力和种子发芽率作为栝楼种子质量分级的主要指标。

2.3.2 系统聚类分析 对不同产地的12 份栝楼种子进行系统聚类分析，分析结果见图2。12 份栝楼种子在阈值10 处可划分为三类：类群1 包括样本5、样本6、样本4、样本1、样本12、样本7 和样本2；类群2 包括样本3、样本8 和样品11；类群3 包括样本9 和样本10。

图2 栝楼种子质量指标系统聚类分析树状图Fig.2 Tree diagram based on systematic cluster analysis of T.kirilowii seed quality indicators

对3 个类群栝楼种子质量性状进行方差分析和多重比较表明，不同类群栝楼种子质量性状存在差异，见表5。种子宽度、千粒重、生活力及发芽率在不同类群间存在极显著差异（P＜0.01），种子长度、种子厚度、含水量3 个质量性状指标则在不同类群间差异不显著。类群1 种子个体小、种子千粒重小，但生活力及发芽率较高；类群2 种子个体大，种子千粒重、生活力及发芽率高；类群3 具有较高的种子千粒重，但种子生活力和发芽率较低。结果表明，种子千粒重、种子生活力和种子发芽率为栝楼种子质量类群划分的重要指标。因此，可根据种子千粒重、生活力和发芽率对栝楼种子进行质量分级，将栝楼种子质量划分为3 个等级。

表5 不同类群栝楼种子质量指标分析（n = 12）Tab.5 Analysis on seed quality index of various T.kirilowii groups (n = 12)

2.3.3 K-均值聚类分析 对栝楼种子千粒重、生活力和发芽率3 项质量指标进行K-均值聚类分析，结果见表6。通过 K-均值聚类分析，确定了栝楼种子质量分级指标的范围，将12 份栝楼种子分为3 个等级，其中，Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级种子样本数分别为7份、2 份和3 份。

表6 K-均值聚类分析结果（n = 12）Tab.6 Results of K-means clustering (n = 12)

2.3.4 栝楼种子质量分级标准 通过测定12 份不同产地栝楼种子质量性状指标，结合相关性分析及主成分分析，确定了栝楼种子质量等级划分以种子千粒重、种子生活力和种子发芽率为主要指标。采用系统聚类分析确定了栝楼种子等级划分数目，K-均值聚类分析对栝楼种子分级指标范围进行界定。综合分析并结合生产实际，适当调整分级指标范围，初步制定栝楼种子质量等级划分标准，划分结果见表7，其中，Ⅲ级种子千粒重、生活力及发芽率均较低，不宜在生产上使用。

表7 栝楼种子质量分级标准Tab.7 Seed quality grading standard of T.kirilowii

3 讨论

种子质量优劣显著影响中药材的产量和质量，建立栝楼种子质量分级标准，可有效提高栝楼种子播种的精确度，促使种子出苗后达到苗齐、苗均、苗壮，为栝楼优质药材生产提供保障。种子长度、宽度、厚度、含水量、千粒重、生活力和发芽率均为种子质量评价的重要指标，但这些指标对种子质量的影响程度存在差异。种子长度、宽度、厚度主要反映种子个体大小，其与种子千粒重均可反映种子饱满程度和成熟情况；含水量高低决定种子安全储存和种子寿命；生活力主要反映种子发芽潜力或种胚生命力，可间接反映种子质量；发芽率可直接反映种子的田间出苗率，是确定播种量和用种量的主要依据[10]。本研究通过对12 份不同产地栝楼的7 个种子质量性状指标进行测定表明，不同产地栝楼种子的7 个质量性状指标差异明显，其中，种子发芽率、种子千粒重和种子生活力变异系数较大，显著影响栝楼种子质量，同时通过相关性分析和主成分分析进一步确定可将种子千粒重、生活力和发芽率作为栝楼种子质量分级的主要指标，这与李晓琳等[17]的研究结果类似。聚类分析表明，不同产地栝楼种子可划分为3 个类群且各类群种子千粒重、生活力及发芽率存在极显著差异，该结果为栝楼种子质量等级划分数目提供了依据，与此前研究[18]报道一致。同时本研究结果表明不同产地栝楼种子质量存在显著差异，这可能与种源、产地环境、栽培技术、田间管理等因素密切相关，因此生产上为提高种子质量，还需进一步加强相关研究。

4 结论

本研究以种子千粒重、生活力和发芽率作为栝楼种子质量分级的主要指标并结合田间生产实际，将栝楼种子质量等级划分为3 个等级，初步建立了栝楼种子质量分级标准，为规范管理栝楼种子市场秩序提供了重要依据，同时也为促进栝楼规范化栽培和良种繁育奠定了基础。