李瑪,蘇鈦,李云,陳明瑋,邱斌,段麗*
(1.云南省藥物研究所,云南 昆明 650111;2.云南白藥集團創(chuàng)新研發(fā)中心,云南 昆明 650111;3.云南省中藥和民族藥新藥創(chuàng)制企業(yè)重點實驗室,云南 昆明 650111)
種子是最基本的生產(chǎn)資料,是育苗生產(chǎn)的物質(zhì)基礎,開展中藥材種子檢驗規(guī)程和質(zhì)量研究,制定種子檢驗規(guī)程和種子質(zhì)量標準,能夠從源頭上保證中藥材質(zhì)量的穩(wěn)定可控[1],是國家推進中藥標準化的一項重要任務。與農(nóng)作物種子標準化的進程相比,中藥材的種子質(zhì)量控制還非常落后,目前關于中藥材種子質(zhì)量標準控制的工作已逐步展開,諸如三七[2]、射干[3]、青蒿[4]、遠志[5]等藥材的種子質(zhì)量檢驗方法已見報道。
滇重樓ParispolyphyllaSmith var.yunnanensisHand-Mazz.是百合科重樓屬多年生宿根性草本植物[6],以干燥根及根莖入藥,藥材名重樓,它以重樓皂苷作為有效成分,具有清熱解毒、消腫止痛、涼肝定驚之功效,用于癰腫、咽喉腫痛、毒蛇咬傷、跌打傷痛、驚風抽搐等癥[7]。隨著市場對滇重樓藥材需求的不斷增加,野生資源已不能滿足市場對滇重樓藥材的需求,人工馴化種植工作正在逐步開展。滇重樓的主要繁殖方式有切塊繁殖和種子繁殖,對比兩種繁殖方式,切塊繁殖大量消耗藥材,且繁殖率低,而種子繁殖率高,可大規(guī)模提供種苗,能夠滿足當下滇重樓種植產(chǎn)業(yè)對種苗的需求。近年來對滇重樓的研究主要集中于化學成分的分析與測定、藥理作用、栽培繁育[8]方面,但對關乎種子質(zhì)量的種子檢驗方法尚未見報道。因此,本研究對滇重樓種子的凈度、千粒重、真實性鑒定、含水量、生活力的檢測方法以及發(fā)芽條件進行系統(tǒng)的研究,以期為制定滇重樓種子檢驗規(guī)程和質(zhì)量分級標準提供依據(jù)。
滇重樓種子收集于云南省紅河州和文山州各滇重樓栽培區(qū),經(jīng)中科院昆明植物研究所李恒研究員鑒定為百合科重樓屬植物滇重樓ParispolyphyllaSmith var.yunnanensis(Franch.)Hand.-Mazz.的種子。
2.1.1 種子批 根據(jù)滇重樓種子的市場流通情況和送驗要求,確定滇重樓種子批的最大質(zhì)量和送驗樣品的最小質(zhì)量。
2.1.2 扦取送驗樣品和試驗樣品 按GB/T 3543.2-1995《農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程扦樣》的規(guī)定執(zhí)行。樣品扦取后,干凈紙袋包裝,在室內(nèi)陰涼干燥處保存。
按GB/T 3543.3-1995《農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程凈度分析》的規(guī)定執(zhí)行。四分法從送驗樣品中扦取試驗樣品,并將其分成凈種子、其他植物種子和雜質(zhì)3種成分,測定各成分的重量百分比,重復4次。
采用種子形態(tài)鑒定法。隨機數(shù)取種子100粒,重復3次,逐粒對大小、形狀、顏色和表面構造進行觀察并記錄。
按GB/T 3543.7-1995《農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程其他項目檢驗》規(guī)定執(zhí)行。分別采用百粒法、五百粒法、和千粒法進行測定。①百粒法:隨機從凈種子中數(shù)取100粒,重復8次,分別稱重,計算平均值、標準差和變異系數(shù),變異系數(shù)(CV)<4.0%,測定值有效;②五百粒法:隨機從凈種子中數(shù)取500粒,重復4次,分別稱重,計算平均值、標準差和變異系數(shù),變異系數(shù)(CV)<4.0%,測定值有效;③隨機從凈種子中數(shù)取1000粒,重復2次,分別稱重,計算平均值和重復間差數(shù)與平均數(shù)之比,重復間差數(shù)與平均數(shù)之比小于5.0%,測定值有效。
采用烘干減重法測定滇重樓種子含水量。按GB/T 3543.6-1995《農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程水分測定》規(guī)定執(zhí)行。將用于盛裝樣品的小鋁盒預先烘干1 h(130~133 ℃)并置于硅膠干燥器中冷卻備用。分別采用高恒溫法和低恒溫法對種子含水量進行測定。①低恒溫法:分別在(103±2 ℃)低恒溫條件下,設置1、2、3、4、5、6、7、8、17 h計算種子水分損失量;②高恒溫法:分別在(131±2 ℃)高恒溫條件下,設置1、2、3、4、5、6、7、8、9 h計算種子水分損失量。每個處理3次重復,每次重復(5±0.001)g。
采用紅四氮唑(TTC)法測定種子生活力。
2.6.1 種子預處理 室溫條件下,蒸餾水浸種12 h后,沿種臍縱切種子,取半粒備用。
2.6.2 染色條件的確定 取上述備好的種子進行試驗:分別設置TTC溶液濃度為0.01%、0.05%、0.1%,染色時間為1、2、3、4、5、6、7、8 h,于30、35、40 ℃條件下對種子進行染色,每個處理3次重復,每個重復100粒種子。染色結(jié)束后,瀝去溶液,沖洗3~5次,觀察并計數(shù)。
2.6.3 滇重樓種子有無生活力標準建立 參照種子的發(fā)芽試驗結(jié)果,建立滇重樓種子TTC染色的鑒定標準。
2.7.1 發(fā)芽前處理 自來水(ck)、無菌水、0.1%高錳酸鉀、1%次氯酸鈉各浸種10 min后,ck和無菌水浸種處理組直接置床,其余2處理組無菌水沖洗3次后置床,采用紙上法,置于20 ℃培養(yǎng)箱中黑暗培養(yǎng),觀察種子污染率,每個處理50粒種子,3次重復。
2.7.2 適宜發(fā)芽床的確定 發(fā)芽床設3個處理:(1)紙上:培養(yǎng)皿中鋪2層充分吸濕的濾紙,將預處理的種子均勻置床;(2)砂上:將拌好的含水量為20%的濕砂在培養(yǎng)皿內(nèi)鋪10 mm厚,種子均勻置床,(3)蛭石:將拌好的含水量為20%的蛭石在培養(yǎng)皿內(nèi)鋪10 mm厚,種子均勻置床,培養(yǎng)條件為20 ℃黑暗培養(yǎng),每個處理50粒種子,3次重復,觀察統(tǒng)計種子發(fā)芽情況。
2.7.3 適宜發(fā)芽溫度的確定 發(fā)芽床為紙上,發(fā)芽溫度設定為恒溫15、20、25 ℃,黑暗下培養(yǎng),每個處理50粒種子,3次重復,觀察種子發(fā)芽情況。
2.7.4 光照對種子發(fā)芽的影響 以紙上為發(fā)芽床,于20 ℃恒溫條件下進行光照(12 h光照,12 h黑暗)和24 h全黑暗處理,每個處理50粒種子,3次重復,觀察種子發(fā)芽情況。
2.7.5 發(fā)芽計數(shù)時間確定 根據(jù)種子發(fā)芽表現(xiàn),確定初次計數(shù)時間和末次計數(shù)時間。以胚根伸出種皮2 mm時的天數(shù)為初次計數(shù)時間,以種子發(fā)芽數(shù)達到最高時,以后再無發(fā)芽種子出現(xiàn)時的天數(shù)為末次計數(shù)時間。
2.7.6 結(jié)果統(tǒng)計 試驗結(jié)果以發(fā)芽率表示:
(1)
滇重樓種子批的最大質(zhì)量為2000 kg,凈度分析試樣是按至少含有2500粒種子推算而來,根據(jù)3.4結(jié)果,滇重樓種子千粒重為62.42 g,2500粒種子重量為187.26 g,所以確定滇重樓凈度分析試樣的最小重量為200 g,送驗樣品為凈度分析的10倍以上,最少為2000 g。
試驗中滇重樓種子均由所收集的果實洗去果皮并陰干表面水分所得,試樣均沒有其他植物種子,亦無雜質(zhì),凈度為100%。
滇重樓果實蒴果室背開裂,棕黃色;種子多數(shù),種皮肉質(zhì)多汁,櫻紅色,長:6.64~7.42 mm,寬:5.09~5.52 mm,厚:5.47~6.10 mm;除去假種皮后種子呈卵球形,種子堅硬,光滑,呈白色,長:4.85~5.97 mm,寬:3.75~4.65 mm,厚:3.53~4.65 mm;種子一側(cè)有黃白色圓形種臍。
隨機選取經(jīng)凈度分析后的滇重樓種子試樣進行測定,結(jié)果見表1。采用百粒法測定結(jié)果顯示變異系數(shù)(CV)大于4.0%,所以百粒法不適用于滇重樓種子千粒重的測定;根據(jù)結(jié)果顯示采用五百粒法及千粒法兩種方法測定時,測定值均有效,鑒于500粒法所用種子數(shù)量較少,因此,滇重樓種子適宜的千粒重測定方法為五百粒法。
表1 滇重樓種子千粒重測定
滇重樓種子含水量測定結(jié)果見表2。高恒溫烘干法中,1~6 h滇重樓種子水分不斷失去,是快速失水期,失去自由水;6~7 h水分散失減慢,是緩慢失水的時期,7~9 h水分散失顯著減慢,是較慢的失水期,失去分解水,失水量趨于穩(wěn)定,烘干8 h與9 h之間無顯著差異;低恒溫烘干中,1~4 h滇重樓種子水分不斷失去,是快速失水期,失去自由水;之后水分散失減慢,是緩慢失水的時期;烘干17 h后種子含水量與高恒溫烘干8 h無顯著差異。因此,使用高恒溫烘干法烘干8 h測定滇重樓種子含水量。
表2 滇重樓種子水分測定
注:處理間多重比較采用LSD法,差異顯著性分析取P= 0.05水平,同一列中含有不同字母表示差異具有統(tǒng)計學意義。
3.6.1 染色條件的確定 滇重樓種子染色情況受染色的時間、溫度和染色液濃度的影響,生活力測定結(jié)果見表3。綜合染色時間、濃度及染色效果,在30 ℃、0.01%TTC溶液染色效果最好;并且染色7 h與染色8 h無顯著差異。因此30 ℃、0.01%TTC溶液中染色7h宜作為滇重樓種子生活力檢測的染色條件。
3.6.2 有無生活力鑒定標準的確定 滇重樓種子脫落時,胚極不發(fā)育,而是一個很小、未完全分化的多細胞橢圓體,肉眼很難觀察到滇重樓種子的胚,根據(jù)TTC染色法的原理,結(jié)合滇重樓種子的實際情況,有活力的滇重樓種子整個縱切面被TTC染為鮮紅色,染色均勻。滇重樓種子有無生活力鑒定標準如下,有活力的滇重樓種子:胚乳被TTC溶液染為鮮紅色或淺紅色,種子切面全部著色或大部分著色,染色均勻;無生活力的滇重樓種子:胚乳完全不著色或著淺色,染色不均勻;或局部著色,著色較淺。
表3 滇重樓種子生活力測定
注:處理間多重比較采用LSD法,差異顯著性分析取P=0.05水平,同一列中含有不同字母表示差異具有統(tǒng)計學意義。
3.7.1 滇重樓種子發(fā)芽前處理 由表4可見,經(jīng)過殺菌劑處理的滇重樓種子在試驗結(jié)束后種子的發(fā)芽率明顯高于ck,結(jié)果表明,在試驗前使用殺菌劑處理種子,能夠抑制霉菌污染,保證在試驗結(jié)束時有足夠的種子用于統(tǒng)計發(fā)芽率,提高計數(shù)的便利性。根據(jù)試驗結(jié)果,滇重樓種子發(fā)芽前出理方法為0.1%高錳酸鉀溶液浸泡10 min。
3.7.2 適宜發(fā)芽床的確定 由表5可見,紙上、沙上、和蛭石3種發(fā)芽床處理對滇重樓種子發(fā)芽無顯著的影響,均可作為滇重樓種子的發(fā)芽床,但考慮試驗操作的簡單性和觀察統(tǒng)計的便宜性,選取紙上作為滇重樓種子的最適發(fā)芽床。
表4 發(fā)芽前不同處理對滇重樓種子發(fā)芽率的影響
注:處理間多重比較采用LSD法,差異顯著性分析取P=0.05水平,同一列中含有不同字母表示差異具有統(tǒng)計學意義。
表5 不同發(fā)芽床對種子發(fā)芽率的影響
注:處理間多重比較采用LSD法,差異顯著性分析取P=0.05水平,同一列中含有不同字母表示差異具有統(tǒng)計學意義。
3.7.3 適宜發(fā)芽溫度的確定 在紙上黑暗培養(yǎng)條件下,20 ℃條件下種子發(fā)芽與15 ℃和25 ℃條件下種子發(fā)芽存在顯著差異。因此滇重樓種子適宜的發(fā)芽溫度為20 ℃。
表6 溫度對滇重樓種子發(fā)芽的影響
注:處理間多重比較采用LSD法,差異顯著性分析取P=0.05水平,同一列中含有不同字母表示差異具有統(tǒng)計學意義。
3.7.4 光照條件的確定 實驗結(jié)果如表7,種子在光照條件下和黑暗條件下發(fā)芽率存在顯著差異,所以滇重樓種子發(fā)芽時選擇全黑條件對其進行培養(yǎng)。
表7 光照對滇重樓種子發(fā)芽的影響
注:處理間多重比較采用LSD法,差異顯著性分析取P=0.05水平,同一列中含有不同字母表示差異具有統(tǒng)計學意義。
3.7.5 發(fā)芽計數(shù)時間的確定 種子置發(fā)芽床后第30 d胚根突破種皮約2 mm,以后種子逐漸發(fā)芽,第80 d后發(fā)芽速率明顯下降,100 d后,發(fā)芽基本結(jié)束,見圖1。
圖1 滇重樓種子發(fā)芽率與發(fā)芽時間的關系
因此,整個發(fā)芽計數(shù)時間在第30~100 d。因此滇重樓種子初次計數(shù)時間為30 d,末次計數(shù)時間為100 d。
市場滇重樓種子交易物為果實,需去除果皮及假種皮后方可播種,本研究中滇重樓種子是收集果實去除果皮后所得,凈度為100%,因此,質(zhì)量檢驗規(guī)程中未考慮凈度分析。
目前,滇重樓種植面積在不斷擴大,各種植區(qū)間相互引種以及同屬植物種子摻入,是引起滇重樓種子混雜的原因,僅僅通過外觀形態(tài)觀測很難對種子真實性進行有效的鑒定,如果做田間鑒定則要到成苗期才能判斷,所需時間較長,筆者有意借助分子生物學手段對滇重樓種子進行鑒定,但具體方法有待進一步研究。
在進行滇重樓種子生活力檢測時,筆者分別運用TTC法和紅墨水法,實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)有活力的種子和通過沸水殺死的死種子均能被紅墨水染色,采用紅墨水法不能有效測定滇重樓種子生活力。因此TTC染色法是測定滇重樓種子生活力的有效方法。滇重樓種子成熟脫離植株時,胚極不發(fā)育,肉眼不可見,在制定滇重樓種子生活力測定的染色標準時,需要參照種子發(fā)芽率的測定結(jié)果。試驗結(jié)果顯示,以此方法測定的種子生活力越高,其對應種子的發(fā)芽率也越高,之后筆者對30個批次的滇重樓種子進行了生活力和發(fā)芽率的測定,其結(jié)果符合上述規(guī)律,證明TTC法測定滇重樓種子生活力方法可靠,鑒定標準成立,結(jié)果可信。
先前有學者報道,滇重樓種子具有形態(tài)-生理休眠特性,萌發(fā)速率慢,萌發(fā)率低等原因限制了滇重樓的人工栽培[9],在本試驗中,筆者采用的實驗材料為剛從植株上取下去除假種皮后的新鮮種子,之后立即對種子進行處理,處理條件為20 ℃恒溫暗培養(yǎng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理30 d后種子開始發(fā)芽,100 d后發(fā)芽率可達97%以上。這表明,種子采收后立即給予合適的處理條件可以加快滇重樓種子胚形態(tài)的發(fā)育進程,縮短發(fā)芽時間,提高種子發(fā)芽率。滇重樓種子發(fā)芽進程緩慢,即使在適宜的條件下發(fā)芽周期亦長達100 d,在整個發(fā)芽進程中,要及時觀察發(fā)芽床的濕度,應保持發(fā)芽床始終保持濕潤。同時,培養(yǎng)箱內(nèi)不能擺放過多的樣品,以免影響通風,使向內(nèi)各處溫度不均衡從而影響種子發(fā)芽進程。
滇重樓生長緩慢,從種子到藥材一般需要5~8年的時間,對于后期滇重樓藥材質(zhì)量標準的研究及劃分,以及不同等級的滇重樓種子對應的藥材質(zhì)量等研究,需要后期更長時間的努力。
本研究從扦樣、凈度分析、真實性鑒定、含水量、千粒重等方面對滇重樓種子檢驗方法進行了研究,制定了適宜滇重樓種子的檢驗規(guī)程,見表8。
表8 滇重樓種子檢驗規(guī)程
筆者利用本研究建立的滇重樓種子檢驗規(guī)程,先后對30份滇重樓種子樣品進行檢測,盡管表明不同產(chǎn)地的種子,在發(fā)芽率、生活力等指標的測定結(jié)果有差異,但是方法穩(wěn)定,廣泛適用于滇重樓種子質(zhì)量的控制。所以此規(guī)程適用于滇重樓種子質(zhì)量檢驗,能夠為中藥材滇重樓種子的規(guī)范化生產(chǎn)提供依據(jù)。