北沙參種子質(zhì)量分級標準初探

賈俊英，楊 敏，徐建平，王聰聰，張春紅，李旻輝,3

（1內(nèi)蒙古民族大學，內(nèi)蒙古通遼028000；2包頭醫(yī)學院，內(nèi)蒙古包頭014060；3內(nèi)蒙古自治區(qū)中醫(yī)藥研究所，呼和浩特010110）

0 引言

北沙參為傘形科植物珊瑚菜Glehnia littoralisFr.Schmidt ex Miq.的干燥根，是中國的傳統(tǒng)中藥材之一。其味甘、微苦，性微寒，歸肺、胃經(jīng)，屬補陰藥，具有養(yǎng)陰清肺、益胃生津的功效，常用于治療肺熱燥咳，勞嗽痰血，胃陰不足，熱病傷津，咽干口渴等癥[1]。除藥用外，其還具有良好的食用價值[2]。近年來北沙參的市場需求量不斷擴大，目前主要依靠人工栽培來滿足需求。北沙參適應性較強，保肥保水能力較強的砂質(zhì)、半砂質(zhì)壤土的土壤類型適宜種植栽培[3-4]。隨著種植區(qū)域的不斷擴大，北沙參的主產(chǎn)區(qū)從原道地產(chǎn)區(qū)山東萊陽、牟平、文登、日照等沿?？h市發(fā)展到了現(xiàn)今的河北安國、內(nèi)蒙古赤峰等地區(qū)，種植面積大幅增加[5-9]。2012年，內(nèi)蒙古赤峰市牛家營子鎮(zhèn)的北沙參被評為中國地理標志產(chǎn)品，其產(chǎn)量占全國的20%以上，所產(chǎn)藥材色澤純正、形狀條長無分支，外皮細嫩，品味及有效成分含量高、商品性好，質(zhì)量為全國上乘，主要銷往廣州、浙江等地；國際市場上，主要銷往新加坡、日本、韓國及美國和澳洲。河北亦是北沙參的主要產(chǎn)區(qū)之一，該省安國所產(chǎn)的北沙參顏色淺黃，形狀粗短，廣泛銷往全國各地藥用[10-15]。

當前市場上，北沙參種子生產(chǎn)以個體農(nóng)戶自留種為主，農(nóng)民缺乏技術指導，加之北沙參種子具有休眠的生物學特性，種子處理和保存方式各異，導致種子質(zhì)量參差不齊，給北沙參的生產(chǎn)安全造成了嚴重威脅[16-17]。制定北沙參種子質(zhì)量標準，對于企業(yè)從事北沙參規(guī)范種植、提高藥材產(chǎn)量和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，推動北沙參GAP基地建設，保護良種資源等諸多方面具有重要的意義[18]。本研究通過對赤峰和河北兩個產(chǎn)地的北沙參種子進行凈度、飽滿度、含水量、千粒重、發(fā)芽率及生活力等各項指標研究探索，初步制定出北沙參種子的質(zhì)量分級標準，以期為其質(zhì)量標準化建設提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2016 年 7 月至 2017 年 9 月，于內(nèi)蒙古赤峰喀喇沁旗和河北安國各采集傘形科珊瑚菜秋季收獲后陰干的種子6批，2018年3月，又自內(nèi)蒙古赤峰喀喇沁旗和河北安國各購買了6 批經(jīng)過沙藏越冬后的種子，經(jīng)內(nèi)蒙古科技大學包頭醫(yī)學院張春紅教授鑒定均為多年生草本植物珊瑚菜(Glehnia littoralisFr.Schmidt ex Miq.)的種子。

1.2 方法

1.2.1 種子外觀形態(tài)觀測 在每份成熟的北沙參種子中隨機取樣若干粒，放在坐標紙上，通過實體解剖鏡觀察種子的顏色、形態(tài)、橫切面、縱切面，并測量種子的大小。

1.2.2 種子凈度測定 取3 張白紙平鋪在潔凈的臺面上，稱取60 g種子均勻地攤放在白紙上，攤成正方形，然后用2根直尺從一側(cè)兩角對角線方向延伸交匯于中心點，往外將左側(cè)1/4的種子撥到另外一張紙上，同法將右側(cè)1/4 的種子撥到另外一張紙上，將撥出的種子放入種子袋中，直至撥出的質(zhì)量約為30 g為止，稱重記為W1，再將純凈種子和雜質(zhì)區(qū)分開，分別稱重，純凈種子記為W2，雜質(zhì)記為W3，然后利用以下公式進行種子凈度計算，重復3 次。每批種子試驗條件及方法均相同。

式中W1：用四分法分離后的種子量(g)；W2：純凈種子量(g)；W3：雜質(zhì)量(g)。

1.2.3 種子千粒重測定 凈度分析后，將凈種子用四分法分成4份，從每份中隨機取250粒，共1000粒為1組，重復3次。每批種子的試驗條件及處理方法均相同。

1.2.4 種子含水量測定 每批種子分別隨機稱取樣品3份，置于已恒重的稱量瓶稱重，每份約10 g，將樣品均勻攤平后放入烘箱中；待烘箱溫度上升至(103±2)℃后開始計時，烘干12 h；在烘箱內(nèi)將稱量瓶蓋子蓋好，取出后迅速放入干燥器中冷卻30 min，精密稱定重量，再繼續(xù)干燥2 h，取出，置干燥器中，室溫冷卻30 min，精密稱定重量，至連續(xù)2次干燥后稱重的差異在5 mg以下為止。記錄此時的重量，放在干燥器中備用。

式中W1：種子樣品重量(g)；W2：稱量瓶恒重的重量(g)；W3：（稱量瓶+樣品）干燥至連續(xù)2次稱重的差異不超過5 mg后的重量(g)。

1.2.5 種子發(fā)芽率測定 每個批次各取樣品3 份，每份樣品隨機選取25粒種子（沙藏后的種子需用蒸餾水洗凈表面沙子，北沙參上一年的干種子提前浸種12 h），分別以砂子和濾紙作為發(fā)芽床，放置于溫度分別設置為15℃、20℃、25℃的人工氣候箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為濕度為50%，光照強度12000 lx，光照時間12 h/d，根據(jù)種子發(fā)芽率確定最佳培養(yǎng)條件，在最佳條件下進行種子萌發(fā)試驗，每天記錄種子萌發(fā)情況，以3天無新種子萌發(fā)則視為發(fā)芽結(jié)束，并記錄最終天數(shù)。

1.2.6 種子生活力 用去離子水配置濃度為0.3 g/L、pH 6.8～7.2的TTC溶液，置于棕色瓶中，避光4℃保存。將上述各批次的種子隨機選取25 粒，分別用溫水（約30℃）浸泡10 h，使種子充分吸脹，以增強種胚的呼吸強度，使顯色迅速。顯色完成后隨機取吸脹的北沙參種子，沿種子胚的中心線縱切為二半。分別置于4 個培養(yǎng)皿中，作為平行，加入適量預先配制好的TTC 溶液。然后置于25℃恒溫箱中避光染色24 h。染色結(jié)束后，用清水沖洗種子1～2次，觀察種胚被染色情況。凡種胚被染成紅色的即為具有生命力的種子；種胚不被染色的為死種子；如果種胚中非關鍵性部位（如子葉的一部分）被染色，而胚根或胚芽的尖端不染色都屬于不能正常發(fā)芽的種子，但具有生活力。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)均采用SPSS 17.0 軟件進行試驗結(jié)果處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外觀形態(tài)觀測結(jié)果分析

經(jīng)觀測分析，北沙參種子為植物學包衣種子，雙懸果，圓球形或橢圓形，長1.2～1.9 cm，寬0.6～1.2 cm，厚0.4～0.8 cm，表面黃褐色或黃棕色，頂端鈍圓，分果背面隆起，腹面較平，橫切面弧形，胚細小，乳白色，埋生于種仁基部。種子外觀形態(tài)詳見圖1。

圖1 種子的外觀形態(tài)圖

2.2 凈度測定結(jié)果分析

凈度作為分析種子質(zhì)量的一項重要指標，GB/T 3543.3—1995“農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程”定義，凡能明確的鑒別出他們是屬于所分析的種子，即使是未成熟的、瘦小的、皺縮的、帶病的或發(fā)過芽的種子單位都應作為凈種子。凈度低的種子，其利用率低。本研究按GB/T 3543.3—1995“農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程”的凈度分析要求采用四分法對北沙參種子進行凈度試驗，各試驗品增失差均小于5%，表明此種方法切實可行。從表1 可以看出，種子的凈度分別在95.0%、90.0%以及85.0%3個層次，即按照這3個層次將種子的凈度分為3個等級，詳見表1。

表1 凈度測定結(jié)果%

2.3 千粒重測定結(jié)果分析

千粒重作為檢驗種子活力的一項指標，它體現(xiàn)種子大小與飽滿程度，粒越大，越飽滿，發(fā)芽率越高。通過對北沙參種子的千粒重測定數(shù)據(jù)分析可知，北沙參種子的千粒重可分為不小于23 g、不小于18 g、不小于15 g 3個等級，詳見表2。

表2 千粒重測定結(jié)果g

2.4 含水量測定結(jié)果分析

采用低恒溫烘干法按GB/T 3543.6—1995 進行北沙參種子的含水量測定試驗，在相同的處理條件下，北沙參種子的含水量可分為8.0%～12.0%、≥12.0%或≤8.0%2個級別，詳見表3。

表3 含水量測定結(jié)果 %

2.5 發(fā)芽率測定結(jié)果分析

發(fā)芽率是衡量種子質(zhì)量的重要指標之一，發(fā)芽率高的種子表明其生活力強。通過比較分析測定結(jié)果，發(fā)現(xiàn)陳年未沙藏的北沙參種子發(fā)芽率為0，表明陳年未沙藏種子幾乎失去生活力；溫度條件為15℃時，種子萌發(fā)的時間普遍比溫度條件為20℃時的時間長，且溫度條件為15℃時種子發(fā)芽率較低，相同地，溫度條件為25℃時，種子萌發(fā)的時間普遍比溫度條件為20℃時的時間長，且在25℃時的種子發(fā)芽率較低。因此，上一年沙藏后的北沙參種子最佳萌發(fā)溫度為20℃，基質(zhì)為沙子，具體試驗結(jié)果詳見表4。

基于以上數(shù)據(jù)的分析，在粒數(shù)、溫度、光照等外界條件相同的條件下，未沙藏過的北沙參種子的平均發(fā)芽率分別在不小于12.0%、不小于10.0%以及不小于8.0%的范圍內(nèi)，因此可以分為3個級別；沙藏過的北沙參種子的平均發(fā)芽率分別在不小于65.0%、不小于60.0%以及不小于55.0%的范圍內(nèi)，因此根據(jù)種子的萌發(fā)試驗結(jié)果數(shù)據(jù)同樣可以將北沙參種子的發(fā)芽率分為3個級別，詳見表5。

2.6 生活力測定結(jié)果分析

種子的生活力指種子的發(fā)芽潛在能力和種胚所具有的生命力，通常是指一批種子中具有生命力（即活的）種子數(shù)占種子總數(shù)的百分率。種子的生活力也是衡量種子質(zhì)量的一項重要指標，種子的生活力越強說明種子的質(zhì)量越好。本次試驗結(jié)果表明，同一產(chǎn)地的北沙參種子，未沙藏的生活力分別在不小于35.0%、25.0%、15.0%的范圍內(nèi)，因此可以將北沙參的生活力分為3 個等級；同樣，沙藏的生活力分別在不小于70.0%、65.0%、60.0%的范圍內(nèi)，因此可將沙藏后的北沙參的生活力分為3 個等級；通過沙藏與未沙藏的生活力的比較，表明沙藏后的種子生活力高，詳見表6。

2.7 北沙參種子的質(zhì)量分級標準

采用分級方法確定等級最低標準原則，即任何一項指標不符合規(guī)定標準，則該種子不能作為相應等級的合格種子。根據(jù)上述試驗研究，將沙藏前與沙藏后的北沙參種子質(zhì)量各分為3 個等級，北沙參種子質(zhì)量標準的3 個等級分別為：一級種子凈度要大于95.0%，飽滿度不低于70.0%，發(fā)芽率不低于12.0%，生活力不低于35.0%，含水量在8.0%～12.0%之間，千粒重不低于23.0 g；二級種子凈度不低于90.0%，飽滿度不低于60.0%，發(fā)芽率不低于10.0%，生活力不低于25.0%，含水量在8.0%～12.0%之間，千粒重不低于18.0 g；三級種子凈度不低于85.0%，飽滿度不低于50.0%，發(fā)芽率不低于8.0%，生活力不低于15.0%，含水量大于等于12.0%或者小于等于8.0%，千粒重不低于15.0 g。另外，對于沙藏后的北沙參種子質(zhì)量劃分3 個等級分別為：一級種子飽滿度不低70.0%，種子發(fā)芽率不低于65.0%，生活力不低于70.0%；二級種子飽滿度不低于60.0%，發(fā)芽率不低于60.0%，生活力不低于65.0%；三級種子飽滿度不低于50.0%，發(fā)芽率不低于55.0%，生活力不低于60.0%，詳見表7和表8。

表4 發(fā)芽率數(shù)據(jù)統(tǒng)計

表5 發(fā)芽率測定結(jié)果 %

表6 生活力測定結(jié)果%

3 討論與結(jié)論

隨著中藥逐步走向國際市場，臨床上對藥材資源的需求量越來越大，致使野生藥用資源量大幅縮減，許多藥材資源逐漸枯竭，瀕危狀況日益嚴重，而野生北沙參作為中國漸危植物之一，早在1999年就被國家列為II 級重點保護野生植物[19]。目前，對于北沙參的研究大都集中在藥理，化學成分和種植技術等幾個方面，而關于北沙參種子的質(zhì)量標準研究還處在基礎階段。趙玉玲等[20]通過測定經(jīng)不同貯藏方式的北沙參種子的發(fā)芽率，發(fā)現(xiàn)北沙參種子的發(fā)芽率不高，在11%～13%左右，后續(xù)相關研究進展緩慢，這主要與北沙參種子的發(fā)芽率較低有關[21]。通過對北沙參種子的生物學特性研究并查看相關文獻資料，發(fā)現(xiàn)北沙參種子發(fā)芽率不高可能與以下3 個原因有關：第一，根據(jù)Khan 種子休眠類型的分類方法，北沙參種子屬于深度休眠類型[22]，經(jīng)相關研究表明這可能與北沙參種子內(nèi)含有高含量的香豆素類成分（香豆素是最早被確定為誘導休眠的物質(zhì)之一）[23]有關，該物質(zhì)的存在也許大大地抑制了種子的發(fā)芽；第二，北沙參種子采收時成熟度不夠，胚尚未發(fā)育完全即成熟脫落，所以將采收后的種子直接進行發(fā)芽試驗或者投入生產(chǎn)后，其發(fā)芽率不高；第三，北沙參種子在儲存時含水量的高低會對發(fā)芽產(chǎn)生較大的影響，種子極度干燥會使其細胞質(zhì)膜構(gòu)造損傷嚴重，后期播種時質(zhì)膜修復發(fā)生困難，生理代謝功能失調(diào)，對發(fā)芽產(chǎn)生及其不利的影響，而含水量過大又會導致種子發(fā)熱、變質(zhì)甚至霉變，所以北沙參種子的含水量過高或者過低均會導致發(fā)芽率低下[24-25]。北沙參種子的壽命只能保持2年，種子還必須經(jīng)過一個低溫后熟的過程，才能順利發(fā)芽出土。因此，為了提高北沙參種子的發(fā)芽率，本試驗對不同產(chǎn)地的北沙參種子進行了預處理，即低溫沙藏。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過預處理的種子發(fā)芽率大大增加，可達50%以上。

表7 未經(jīng)沙藏的北沙參種子質(zhì)量分級標準

表8 沙藏后的北沙參種子質(zhì)量分級標準%

北沙參作為人工栽培藥材，優(yōu)良的種子是保證藥材質(zhì)量穩(wěn)定和增產(chǎn)增收的重要因素，然而在實際的種植與生產(chǎn)中，其種子種苗提純、復壯工作滯后，變異退化，嚴重影響了道地藥材的質(zhì)量穩(wěn)定。另外，其基原植物珊瑚菜為異花授粉植物，遺傳變異現(xiàn)象顯著，又由于北沙參在藥典中不分品種，種子質(zhì)量標準的匱乏導致道地藥材質(zhì)量下降，給人們用藥安全、有效帶來了極大隱患[20]。所以，本研究通過對大量的科學調(diào)查、試驗和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的研究，綜合考慮影響北沙參種子品質(zhì)的各種因素，對北沙參種子的凈度、飽滿度、含水量、千粒重、發(fā)芽率及生活力等指標進行系統(tǒng)性地試驗研究，初步制定了北沙參種子質(zhì)量分級標準，通過進一步對試驗結(jié)果的分析，表明一級與二級北沙參種子的質(zhì)量較好，能有效指導實踐，具有較強的實用性和適用性，有利于促進北沙參生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

本試驗所選取的種子質(zhì)量評價指標以及相關測定方法，具有科學、簡單、便捷、易操作等優(yōu)點，但因試驗中所用種子來自內(nèi)蒙古赤峰和河北安國兩大主產(chǎn)區(qū)，制定出的標準是否適宜其他種源的種子，試驗中經(jīng)過預處理的條件是否在其他產(chǎn)區(qū)同樣適用，這些有待于進一步研究。