紫蘇種子表觀性狀與含油率的相關(guān)性分析

郭夢橋， 王曉飛1， 劉淑霞1， 魏國江1， 程薪宇

(1.黑龍江省科學(xué)院大慶分院， 黑龍江 大慶 163319； 2.黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所， 哈爾濱 150045； 3.上饒師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院， 江西 上饒 334001)

紫蘇(Perillafrutescens(L.) Britt.)是唇形科(Labiatae)紫蘇屬(Perilla)一年生草本植物[1]，是迄今報(bào)道的種子油中α亞麻酸含量最高的植物物種[2]，在不飽和脂肪酸中達(dá)60%以上[3]。α亞麻酸在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化生成對人體有重要生理作用的2種生命活性因子——二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)，是構(gòu)成大腦細(xì)胞和人體神經(jīng)細(xì)胞的主要成分，具有提高記憶力、增強(qiáng)免疫力、延緩機(jī)體衰老、保護(hù)視力、預(yù)防阿爾茨海默病等功效[4-6]，同時(shí)在心腦血管疾病[7-8]、癌癥[9]等方面均有顯著療效。在營養(yǎng)學(xué)界有“植物腦黃金”的美譽(yù)[10]。因此，種子含油率高低是優(yōu)選紫蘇種質(zhì)資源的重要指標(biāo)。

為探究紫蘇種子表觀性狀與含油量之間的相關(guān)性，作者在前人研究[11-12]的基礎(chǔ)上，增加了紫蘇種質(zhì)資源的采集地和樣品數(shù)量，自黑龍江、吉林、遼寧、河北、河南、山東6個(gè)省收集了87份紫蘇資源作為實(shí)驗(yàn)材料，測量不同產(chǎn)地紫蘇資源的種子顏色、長度、寬度、截面面積、千粒重以及含油率，并對各指標(biāo)進(jìn)行比較分析和相關(guān)性分析，揭示高油紫蘇資源的種子表觀性狀的規(guī)律，以期為油用紫蘇資源的篩選提供一種直觀快捷的方法。

1 材料與方法

1.1 材 料

87份紫蘇種質(zhì)資源分別收集自山東(Z 1Z 14)、遼寧(Z 15Z 25)、吉林(Z 26Z 43)、河南(Z 44Z 58)、黑龍江(Z 59Z 69)和河北(Z 70Z 87)6個(gè)省市。種子顏色、長、寬、截面面積和千粒重詳見表1。

1.2 方 法

1.2.1紫蘇種子表觀性狀指標(biāo)測定

紫蘇種子表觀性狀指標(biāo)的測定包括千粒重和種子大小(即種子的長、寬、截面面積)。隨機(jī)取每個(gè)資源的種子1 000粒，重復(fù)3次，取平均值為種子的千粒重。隨機(jī)取每個(gè)資源的種子50粒，采用佳能5 DⅣ拍攝，Image J軟件的Particle analyzer模塊分析測定種子的長、寬和截面面積。

1.2.2紫蘇種子油含量測定

HCY-20新型核磁共振含油量測量儀(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司)測定紫蘇種子的含油率。純紫蘇油50 g，放入130 ℃烘箱內(nèi)烘1.5 h，密封干燥器內(nèi)冷卻至室溫，倒入測量儀專用試管內(nèi)，稱重，計(jì)算純油質(zhì)量，將試管蓋緊并用蠟將管口密封好，制作純油標(biāo)樣。取待測種子樣品30 g，放入130 ℃烘箱內(nèi)烘至恒重，密封干燥器內(nèi)冷卻至室溫，取出稱重，將其倒入專用試管中。校準(zhǔn)儀器后重復(fù)測量5次，取平均值。

表1 87份紫蘇種質(zhì)資源的種子性狀及含油率

資源種子顏色千粒重/g長/mm寬/mm截面面積/mm2含油率/%Z01黑/黑褐色4.452.70±0.172.16±0.24.33±0.5651.46Z02黑/黑褐色4.652.76±0.172.17±0.154.47±0.4151.67Z03黑/黑褐色3.662.28±0.151.89±0.173.21±0.4449.11Z04黑/黑褐色3.302.29±0.191.89±0.163.23±0.4542.66Z05灰/灰褐色3.562.32±0.121.95±0.113.34±0.2846.32Z06黑/黑褐色3.482.33±0.151.91±0.113.32±0.3147.72Z07黑/黑褐色4.442.76±0.202.22±0.164.55±0.5352.5Z08黑/黑褐色4.752.74±01.82.23±0.24.53±0.6150.28Z09黑/黑褐色4.882.83±0.142.3±0.174.83±0.552.89Z10黑/黑褐色2.602.14±0.161.7±0.173.99±0.5436.39Z11黑/黑褐色3.762.35±0.151.95±0.133.44±0.3945.33Z12黑/黑褐色4.002.33±0.161.92±0.173.5±0.4649.83Z13黑/黑褐色3.352.39±0.141.95±0.143.51±0.3848.2Z14黑/黑褐色3.142.26±0.131.89±0.133.18±0.3649.02Z15黑/黑褐色2.822.32±0.151.93±0.143.32±0.446.5Z16灰/灰褐色2.762.29±0.241.89±0.213.25±0.4944.06Z17灰/灰褐色2.902.21±0.131.89±0.113.12±0.3146.21Z18灰/灰褐色4.542.82±0.192.28±0.24.79±0.6251.93Z19黑/黑褐色4.802.6±0.182.11±0.184.09±0.5652.45Z20黑/黑褐色3.882.54±0.182.07±0.213.93±0.6152.29Z21黑/黑褐色4.402.63±0.162.14±0.164.17±0.4749.37Z22黑/黑褐色4.182.62±0.192.16±0.154.19±0.5253.42Z23黑/黑褐色4.582.65±0.312.14±0.264.26±0.6652.53Z24灰白色4.803.03±0.242.23±0.35.12±0.9149.87Z25黑/黑褐色2.922.03±0.181.72±0.172.86±0.5840.02Z26黑/黑褐色4.102.61±0.162.12±0.164.13±0.4648.2Z27黑/黑褐色4.232.56±0.162.12±0.154.01±0.4449.35Z28黑/黑褐色5.102.6±0.172.19±0.174.25±0.5451.58Z29灰白色3.282.33±0.111.87±0.153.26±0.3446.22Z30黑/黑褐色3.742.31±0.151.85±0.153.19±0.4144.07Z31黑/黑褐色3.382.3±0.151.9±0.163.25±0.3947.82Z32黑/黑褐色3.202.42±0.191.98±0.143.56±0.4748.85Z33灰/灰褐色4.202.29±0.171.86±0.153.16±0.4145.34Z34灰/灰褐色3.642.46±0.22.05±0.183.77±0.5947.28Z35黑/黑褐色3.402.37±0.161.94±0.183.43±0.545.13Z36黑/黑褐色4.082.46±0.191.98±0.163.63±0.4844.6Z37黑/黑褐色3.882.38±0.161.95±0.153.45±0.4448.78Z38灰白色3.362.41±0.141.97±0.153.54±0.3646.55Z39黑/黑褐色4.962.83±0.182.34±0.174.92±0.5648.3Z40黑/黑褐色4.972.89±0.172.28±0.144.88±0.4550.51Z41黑/黑褐色3.042.34±0.151.88±0.133.29±0.3546.3Z42灰白色4.52.59±0.172.14±0.174.12±0.5350.5Z43灰白色4.752.9±0.152.37±0.145.1±0.4350.83

續(xù)表1：

資源種子顏色千粒重/g長/mm寬/mm截面面積/mm2含油率/%Z46灰/灰褐色3.762.32±0.141.91±0.143.31±0.3748.73Z47灰/灰褐色3.042.4±0.151.99±0.143.57±0.444.03Z48灰/灰褐色2.872.26±0.161.86±0.143.14±0.4241.16Z49灰/灰褐色4.192.56±0.252.11±0.214.04±0.6152.12Z50灰白色4.432.7±0.172.16±0.184.34±0.4951.37Z51灰/灰褐色3.92.63±0.152.14±0.154.15±0.4648.12Z52黑/黑褐色3.922.35±0.171.95±0.163.43±0.4846.07Z53黑/黑褐色3.482.3±0.151.92±0.143.29±0.3647.19Z54黑/黑褐色2.562.28±0.131.84±0.143.14±0.3540.35Z55黑/黑褐色3.202.31±0.151.9±0.163.27±0.4348.49Z56黑/黑褐色3.412.44±0.171.94±0.183.53±0.4548.87Z57黑/黑褐色4.282.39±0.151.95±0.143.48±0.3945.33Z58黑/黑褐色4.202.61±0.172.13±0.174.13±0.5152.6Z59黑/黑褐色4.502.58±0.162.09±0.154.02±0.4846.21Z60灰/灰褐色3.282.44±0.291.95±0.173.56±0.5846.64Z61黑/黑褐色5.402.83±0.112.35±0.174.96±0.6153.85Z62黑/黑褐色3.722.38±0.151.94±0.123.44±0.3548.22Z63黑/黑褐色3.972.27±0.131.92±0.173.3±0.4248.96Z64灰/灰褐色3.922.45±0.211.98±0.183.62±0.2947.03Z65黑/黑褐色4.682.79±0.162.29±0.194.76±0.5151.41Z66黑/黑褐色4.32.56±0.132.09±0.154.06±0.4148.17Z67灰白色4.562.7±0.192.17±0.164.44±0.5251.28Z68灰白色3.642.35±0.131.94±0.143.41±0.3645.19Z69灰/灰褐色3.712.35±0.171.99±0.123.49±0.3547.14Z70灰/灰褐色3.802.57±0.162.09±0.164±0.4146.16Z71黑/黑褐色4.202.59±0.142.16±0.154.15±0.4352.15Z72黑/黑褐色4.202.61±0.112.15±0.124.19±0.2951.91Z73黑/黑褐色4.262.55±0.192.11±0.174.01±0.4847.9Z74灰白色4.502.98±0.132.28±0.155.01±0.3749.06Z75黑/黑褐色4.202.65±0.172.17±0.194.25±0.4351.91Z76黑/黑褐色3.802.57±0.182.09±0.133.98±0.5345.15Z77黑/黑褐色3.682.56±0.22.08±0.163.95±0.5645.13Z78黑/黑褐色3.402.5±0.192.06±0.183.87±0.5248.21Z79黑/黑褐色3.322.49±0.132.05±0.193.8±0.4249.16Z80黑/黑褐色3.812.46±0.122.03±0.173.74±0.3748.19Z81灰/灰褐色3.842.46±0.172.03±0.133.71±0.3446.22Z82黑/黑褐色3.762.43±0.152.02±0.163.68±0.3545.03Z83黑/黑褐色3.972.4±0.142.01±0.173.61±0.4144.98Z84黑/黑褐色3.162.4±0.132.01±0.143.58±0.3547.03Z85黑/黑褐色3.482.39±0.132.01±0.153.58±0.4248.17Z86灰白色3.162.36±0.171.99±0.133.54±0.3648.44Z87灰/灰褐色2.322.3±0.121.80±0.143.01±0.3838.02平均值3.862.492.043.8247.89

1.2.3分析方法

測定的數(shù)據(jù)利用Image J軟件和SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)分析等。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫蘇種子性狀

紫蘇種子呈黑色、黑褐色、灰褐色、灰色或灰白色，扁橢圓形至扁圓形。種子平均千粒重為3.86 g，最大達(dá)5.40 g(Z 61)，最小僅2.32 g(Z 87)，變異系數(shù)為16.57%。表2可見，在6個(gè)產(chǎn)地中，采集自黑龍江的紫蘇種子千粒重均值最大，達(dá)4.15 g；種子均長(最大直徑)為2.49 mm，變幅范圍在2.03 mm(Z 25)～3.03 mm(Z 24)之間，變異系數(shù)為7.88%。其中，采集自黑龍江、遼寧、吉林和河北的紫蘇種子長度較大，均值在2.50～2.52 mm之間；種子均寬(最小直徑)為2.04 mm，變幅范圍為1.70(Z 10)～2.37 mm(Z 43)，變異系數(shù)為7.02%；種子平均截面面積為3.81 mm2，變幅范圍為2.86(Z 25)～5.12 mm2(Z 24)，變異系數(shù)為14.26%，黑龍江、遼寧和河北的紫蘇種子截面面積略大，均值為3.87～3.92 mm2；從長寬比進(jìn)行觀測對比，6個(gè)產(chǎn)地幾乎無差異，都在1.21～1.23之間。6個(gè)產(chǎn)地的紫蘇種質(zhì)資源在種子大小和千粒重上雖略有差異，但不顯著。

表2 不同產(chǎn)地紫蘇種子大小及千粒重比較

產(chǎn)地千粒重種子大小長寬截面面積長/寬河北3.71±0.522.52±0.152.06±0.103.87±0.411.218黑龍江4.15±0.602.52±0.192.06±0.15 3.91±0.581.219河南3.67±0.562.43±0.141.99±0.113.62±0.411.222吉林3.99±0.662.50±0.202.04±0.17 3.83±0.621.224遼寧3.87±0.852.52±0.292.05±0.17 3.92±0.711.227山東3.86±0.692.46±0.242.01±0.173.73±0.641.225均值3.86±0.642.49±0.202.04±0.143.81±0.551.223±0.027

2.2 種子性狀與種子含油率相關(guān)性

對6個(gè)產(chǎn)地87份紫蘇資源的種子含油率進(jìn)行測量分析，紫蘇種子含油率均值為47.89%，最小含油率36.39%(Z 10)，最大含油率53.85%(Z 61)。分別以種子長、寬、截面面積以及千粒重為橫坐標(biāo)，種子含油率為縱坐標(biāo)，繪制相關(guān)性回歸曲線。結(jié)果顯示：種子長、寬、截面面積以及千粒重與種子含油率均呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)(見表3)。

紫蘇種子長度與種子含油率的回歸方程y=11.577x+19.053(圖1-a)，相關(guān)系數(shù)r=0.675(表3)，長度平均每增加0.1 mm，含油率平均提高約1.16個(gè)百分點(diǎn)。種子含油率低于45%的紫蘇資源，種子長度均小于2.5 mm；種子含油率高于50%的紫蘇資源，種子長度在2.5～2.9 mm之間。因此，種子長度在2.5～2.9 mm之間的紫蘇資源較種子長度小于2.5 mm的資源平均含油率高。紫蘇種子寬度與種子含油率的回歸方程y=17.489x+12.276(圖1-b)，相關(guān)系數(shù)r=0.743(表3)，寬度平均每增加0.1 mm，含油率平均提高約1.75個(gè)百分點(diǎn)。種子含油率低于45%的紫蘇資源，種子寬度均小于2.1 mm；種子含油率高于50%的紫蘇資源，種子寬度范圍為2.1～2.35 mm。因此，種子寬度在2.1～2.35 mm之間的紫蘇資源較種子小于2.1 mm的資源平均含油率高。紫蘇種子截面面積與種子含油率的回歸方程y=4.203 8x+31.881(圖1-c)，相關(guān)系數(shù)r=0.689(表3)，截面面積平均每增加0.1 mm2，含油率平均提高約0.42個(gè)百分點(diǎn)。種子含油率低于45%的紫蘇資源，種子截面面積均小于3.7 mm2；種子含油率高于50%的紫蘇資源，種子截面面積范圍3.9～5.1 mm2。因此，種子截面面積在3.9～5.1 mm2之間的紫蘇資源較種子截面面積小于3.7 mm2的資源平均含油率高。紫蘇種子千粒重與種子含油率的回歸方程y=3.793 2x+33.243(圖1-d)，相關(guān)系數(shù)r=0.721(表3)。千粒重平均每增加0.1 g，含油率平均提高0.38個(gè)百分點(diǎn)。種子含油率低于45%的紫蘇資源，種子千粒重均小于4.1 g；種子含油率高于50%的紫蘇資源，種子千粒重大于4.2 g。因此，種子千粒重大于4.2 g的紫蘇資源較小于4.1 g的資源平均含油率高。

表3 紫蘇種子各性狀相關(guān)性分析

性狀截面面積長寬千粒重含油率截面面積1長0.988**1寬0.979**0.960**1千粒重0.841**0.820**0.846**1含油率0.689**0.675**0.743**0.721**1

注： “**”表示極顯著相關(guān)(p<0.01)。

3 討 論

3.1 紫蘇種子性狀與地理環(huán)境的相關(guān)性

受氣候、地形、土壤等因素的影響，在一定區(qū)域范圍內(nèi)隨著緯度的增加，種子的形態(tài)有增大的趨勢[13]。學(xué)者們對不同地理分布的紫蘇種子大小[11-12]以及千粒重[14-16]分別進(jìn)行了測量，但鮮有比較研究。本研究對6個(gè)不同地區(qū)的紫蘇種子性狀(長、寬、截面面積、千粒重以及長寬比)進(jìn)行了對比分析，觀察到6個(gè)不同省市的紫蘇種子大小及千粒重的差異并不顯著，可能是由于產(chǎn)區(qū)均在我國北部，地理緯度跨越不夠大的緣故。而紫蘇種子是否會隨著緯度的增加而增大？仍需進(jìn)一步的研究。

圖1 紫蘇種子各性狀與含油率相關(guān)性回歸曲線

3.2 紫蘇種子含油率與種子性狀的相關(guān)性

紫蘇是我國衛(wèi)生部首批頒布的60種藥食同源植物之一，其種子油具有提高人體免疫力和增強(qiáng)大腦功能發(fā)育等多種醫(yī)療保健功效。種子含油率高是紫蘇優(yōu)良品種的重要體現(xiàn)。對高油紫蘇資源的篩選是現(xiàn)階段的重要任務(wù)，很多學(xué)者搜集了國內(nèi)外的紫蘇資源，進(jìn)行資源調(diào)查分析，并對優(yōu)良品種的選擇制定了一系列參考標(biāo)準(zhǔn)[17-20]。而紫蘇種子性狀作為紫蘇種質(zhì)資源調(diào)查及育種研究的重要考察標(biāo)準(zhǔn)之一，為紫蘇的育種研究及種質(zhì)資源評價(jià)提供指導(dǎo)與依據(jù)[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，種子長、寬、截面面積以及千粒重與種子含油率均呈極顯著正相關(guān)，可以作為油用紫蘇資源篩選的重要指標(biāo)。紫蘇種子含油率高于50%的種質(zhì)資源的種子表觀性狀的共同特征是種子長度范圍2.5～2.9 mm，種子寬度范圍2.1～2.35 mm，種子截面面積范圍3.9～5.1 mm2，種子千粒重大于4.2 g。相關(guān)系數(shù)由高至低依次為：種子寬度>千粒重>種子截面面積>種子長度。本研究通過實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出高油紫蘇資源種子具有的表觀性狀，為油用紫蘇資源的篩選提供一條直觀快捷的方法。