美洲商陸果實(shí)和種子組分測(cè)定及幼苗形態(tài)觀察

徐寧偉，賈益豪，包志毅

(1.浙江農(nóng)林大學(xué) 風(fēng)景園林與建筑學(xué)院，浙江 臨安 311300；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)研究所，北京 100091)

美洲商陸Phytolacca americanaLinn.是商陸科Phytolaccaceae商陸屬PhytolaccaL.的多年生草本植物，又名垂序商陸、美國(guó)商陸，原產(chǎn)于北美洲，1935 年在杭州發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)大部分地區(qū)均有分布。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)美洲商陸的藥用價(jià)值、重金屬富集能力、化感作用、繁殖生物學(xué)特性等方面多有研究[1-6]，而關(guān)于美洲商陸果實(shí)和種子的形態(tài)與組分以及幼苗形態(tài)等方面的研究還未見(jiàn)諸報(bào)道，為此，本文對(duì)美洲商陸果實(shí)和種子的大小與組分進(jìn)行了測(cè)定，并對(duì)其幼苗形態(tài)進(jìn)行了觀察，以期為美洲商陸的綜合利用提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用美洲商陸果實(shí)于2012年10月采自浙江農(nóng)林大學(xué)校園內(nèi)。一部分果實(shí)裝入密封袋中于4℃冰箱中冷藏，并立即用于果實(shí)形態(tài)與組分的測(cè)定；另一部分果實(shí)，搓出種子后用清水洗凈，于室溫陰干，置于廣口瓶中，用于2013年4月種子形態(tài)與組分的研究。試驗(yàn)在浙江農(nóng)林大學(xué)林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 美洲商陸果實(shí)和種子形態(tài)與果肉和種子組分的觀測(cè)方法

果實(shí)大小的測(cè)定：隨機(jī)抽取30個(gè)果實(shí)，用游標(biāo)卡尺準(zhǔn)確測(cè)定果實(shí)的大小，3次重復(fù)[7]。

種子外部形態(tài)的觀測(cè)：結(jié)合解剖鏡觀察種子的形狀、顏色、紋飾及附屬物等[8]。

種子大小及單粒質(zhì)量的測(cè)定：隨機(jī)抽取30粒種子，用游標(biāo)卡尺和分析天平準(zhǔn)確測(cè)定種子的大小和質(zhì)量，3次重復(fù)[9]。

分別采用考馬斯亮藍(lán)法、茚三酮顯色法、3,5-二硝基水楊酸法、比色法與殘余法[8]依次測(cè)定果肉和種子中的蛋白質(zhì)、游離氨基酸、總糖、紅色素和粗脂肪含量。

種子中礦質(zhì)元素含量的測(cè)定：種子樣品用高氯酸消化，礦質(zhì)元素含量用原子吸收法測(cè)定[10-13]。

1.2.2 美洲商陸種子萌發(fā)與幼苗形態(tài)的觀察

取30粒種子直接播種于花盆中，置于實(shí)驗(yàn)室向陽(yáng)處，定期澆水，觀察種子萌發(fā)與幼苗形態(tài)，待其長(zhǎng)出第5片葉子后，測(cè)量幼苗子葉、初生葉、次生葉的長(zhǎng)和寬以及上胚軸、下胚軸和根的長(zhǎng)度，并計(jì)算其平均值和變異系數(shù)[12-13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 美洲商陸果實(shí)及種子的形態(tài)特征

2.1.1 美洲商陸果實(shí)的形態(tài)特征

美洲商陸果實(shí)為扁球形肉質(zhì)漿果，多汁液，紅色，熟時(shí)呈紫黑色(如圖1a所示)，表面無(wú)毛，橫徑長(zhǎng)0.97～1.10cm，縱經(jīng)長(zhǎng)0.75～0.80cm，梗長(zhǎng)1.02～1.18cm，內(nèi)含種子8～12粒不等，其單粒質(zhì)量平均為0.54g。

對(duì)所測(cè)美洲商陸果實(shí)大小及單粒質(zhì)量作相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表1。從表1 中可以看出，美洲商陸果實(shí)梗長(zhǎng)和單粒質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，因此，可將梗長(zhǎng)和單粒質(zhì)量作為美洲商陸果實(shí)篩選分級(jí)的依據(jù)。

表1 美洲商陸果實(shí)大小與單粒質(zhì)量之間的相關(guān)性分析結(jié)果?Table 1 Correlation of fruit size and single fruit mass of P.americana

2.1.2 美洲商陸種子的形態(tài)特征

美洲商陸種子為腎圓形，表面較平滑，堅(jiān)硬，黑色而具光澤(如圖1b所示)。種子為雙子葉有胚乳種子，胚乳呈乳白色，子葉及胚為線型(如圖2所示)，白色，環(huán)形鑲嵌在胚乳中。

圖1 美洲商陸的果實(shí)與種子Fig.1 The fruits and seeds of P.americana

圖2 美洲商陸種子胚的形狀Fig.2 The shape of embryo of Phytolacca americana

美洲商陸種子大小及單粒質(zhì)量較為接近(如表2)。約有91％的種子其長(zhǎng)度為2.9～3.2mm，平均為3.089mm；99％的種子其最大直徑在2.5～3.1mm的范圍內(nèi)，平均為2.843mm。約有92％的種子其單粒質(zhì)量在9.0～11.0mg間，平均單粒質(zhì)量為9.9mg。

表2 美洲商陸種子大小及單粒質(zhì)量Table 2 The seed size and single seed mass of P.americana

2.2 美洲商陸果實(shí)果肉與種子中幾種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量

美洲商陸果實(shí)果肉與種子中的幾種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量見(jiàn)表3。由表3可知，在其果肉中，紅色素的含量最高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.597mg/g；其次是總糖含量，為0.423mg/g；而游離氨基酸、蛋白質(zhì)的含量都很低，分別為0.044 、0.057mg/g。在其種子中，粗脂肪含量最高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為137.419mg/g；而總糖、游離氨基酸和蛋白質(zhì)的含量均很低，分別為0.423、0.006和0.008mg/g。

表3 美洲商陸果實(shí)果肉和種子中幾種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量Table 3 The nutrient contents in P.americana flesh and seed mg/g

2.3 美洲商陸種子中主要礦質(zhì)元素的含量

美洲商陸種子中主要礦質(zhì)元素的含量見(jiàn)表4。由表4可知，在美洲商陸種子中，Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，其次是Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，Ca和Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.519和1.053mg/g，明顯高于其他礦質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.5 美洲商陸種子萌發(fā)與幼苗形態(tài)的觀察結(jié)果

觀察到的美洲商陸的幼苗形態(tài)如圖3a～d所示。美洲商陸種子萌發(fā)所需時(shí)間較長(zhǎng)，沙培、室溫栽培約需20天的時(shí)間，其平均出苗率為60.55％。萌動(dòng)時(shí)，胚根先突出種皮，伸入土中，形成主根，然后下胚軸加速生長(zhǎng)，將子葉和胚芽推出土面，幼苗類型為子葉出土型(如圖3a與b所示)。

子葉2片對(duì)生，呈橢圓形或卵狀橢圓形，子葉長(zhǎng)(2.34±0.21)cm、寬(1.04±0.06)cm，先端急尖，基部楔形下延，全緣，側(cè)脈羽狀，主脈粗壯；無(wú)被毛，上面綠色，下面淡紫紅色，子葉柄長(zhǎng)(1.10±0.18)cm。上胚軸長(zhǎng)(1.48±0.39)cm，紫紅色；下胚軸長(zhǎng)(1.17±0.21)cm；下部姜黃色，上部紫紅色，圓柱形，無(wú)毛。初生葉1枚，闊橢圓形，側(cè)脈4～5對(duì)，長(zhǎng)(3.69±0.50)cm、寬(2.20±0.17)cm，上面綠色，下面淡紫紅色，葉柄長(zhǎng)(1.67±0.24)cm。次生葉互生，卵形，側(cè)脈6～7對(duì)，長(zhǎng)(4.20±0.41)cm、寬(2.42±0.18)cm，葉柄長(zhǎng)(1.24±0.13)cm，第1～2片次生葉的正面呈綠色、背面為淡紫紅色，第3片葉開(kāi)始逐漸變成兩面均為綠色，葉光滑無(wú)毛。莖為紫紅色(如圖3c與d所示)。主根長(zhǎng)為(3.62±1.20)cm，直伸，側(cè)根細(xì)密。

表4 美洲商陸種子中主要礦質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 4 The contents of main mineral elements in P.americana seed mg/g

圖3 美洲商陸的幼苗形態(tài)Fig.3 The morphology of P.americana seedlings

3 結(jié)論與討論

3.1 美洲商陸果實(shí)和種子的形態(tài)特征

美洲商陸果實(shí)為扁球形肉質(zhì)漿果，紫黑色，橫徑長(zhǎng)0.97～1.10cm，縱徑長(zhǎng)0.75～0.80cm，梗長(zhǎng)1.02～1.18cm，單粒質(zhì)量為0.54g，內(nèi)含種子8～12粒不等。美洲商陸種子呈腎圓形，黑色而具光澤，為雙子葉有胚乳種子，子葉及胚為線型，白色，環(huán)形鑲嵌在胚乳中，種子的長(zhǎng)度與直徑平均分別為3.089和2.843mm，平均單粒質(zhì)量為9.9mg，屬小型種子。

3.2 美洲商陸果實(shí)果肉中的紅色素含量較高

Kang SS等人曾報(bào)道，美洲商陸的紫色果汁可用于食品及酒的染色，其果肉中的紅色素含量較高，作為食品等輕工業(yè)產(chǎn)品的添加劑，其開(kāi)發(fā)前景令人期待。

3.3 美洲商陸種子富含油脂，屬于油質(zhì)種子

美洲商陸種子中的粗脂肪含量較高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到137.419mg/g，與大豆(170～200mg/g)中的粗脂肪含量相當(dāng)，屬于油質(zhì)種子。脂肪作為種子中的貯藏物質(zhì)是最經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)形式，可使種子在水分散失或干旱條件下仍能保持較高的活力[13]，這可能是美洲商陸作為外來(lái)入侵種分布比較普遍的原因之一。

3.4 美洲商陸種子中的鈣含量豐富

在美洲商陸種子中，與其他元素相比，所含Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是最高的，為1.519mg/g，高于白花刺薔薇(1.394mg /g)、甜杏仁(0.526mg/g)、花生仁(0.771mg/g)中Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而低于核桃仁中Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1.600mg/g)[8，17-18]。Ca與蛋白質(zhì)結(jié)合形成鈣調(diào)素,作為細(xì)胞的第二信使，參與許多酶活性的調(diào)節(jié)，對(duì)美洲商陸種子的萌發(fā)與幼苗的生長(zhǎng)具有重要作用。

3.5 美洲商陸幼苗為子葉出土型幼苗

美洲商陸種子在室溫、沙培條件下約需20天的時(shí)間才能萌發(fā)，平均出苗率為60.55％，為子葉出土型幼苗。子葉2片對(duì)生，橢圓形或卵狀橢圓形，上面綠色，下面淡紫紅色，上胚軸紫紅色，下胚軸下部姜黃色，上部紫紅色，初生葉1枚，闊橢圓形，上面綠色，下面淡紫紅色，次生葉互生，卵形，第1～2片次生葉的上面為綠色，下面淡紫紅色，第3片葉開(kāi)始逐漸變成葉兩面均為綠色。莖為紫紅色。

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