不同種質(zhì)野菊種子的質(zhì)量研究

池蓮鋒， 魏 民， 李建領(lǐng)， 許 雷， 魏偉鋒， 劉三波， 韓正洲， 劉暉暉

(1.華潤三九醫(yī)藥股份有限公司， 廣東 深圳 518110；2.華潤三九(黃石)藥業(yè)有限公司， 湖北 黃石 435000)

野菊(ChrysanthemumindicumL.)為菊科菊屬多年生宿根植物，廣布于東北、華北、華中、華南及西南各地[1]，其干燥頭狀花序野菊花(ChrysanthemiIndiciFlos)為大宗常用中藥材，富含黃酮類、有機酸類、揮發(fā)油類等化學(xué)成分[2-3]，具有抗菌消炎、抗流感、保護(hù)心血管系統(tǒng)等多種藥理作用[4]。

近年來隨著市場需求量與日俱增，人工栽培野菊面積不斷擴(kuò)大。而目前野菊栽培種源混雜、種質(zhì)不清，這一方面與我國立法規(guī)范《中藥材種子種苗管理辦法》的理念背道而馳，另一方面難以保證藥材質(zhì)量的穩(wěn)定、可控。韓正洲等[5]、樊高潔等[6]通過UPLC-Q-TOF/MS技術(shù)的代謝組學(xué)方法對栽培與野生野菊花的代謝輪廓及化學(xué)成分進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示差異明顯，表明兩者在化學(xué)成分上存在明顯差異。種子是植物生存、繁殖及躲避不良環(huán)境因子而保持基因延續(xù)的一種形式，是植物進(jìn)行有性生殖最重要器官，其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響植物產(chǎn)量和質(zhì)量[7-9]。種質(zhì)是影響種子質(zhì)量最為穩(wěn)定和重要的因素，不同種質(zhì)藥材種子質(zhì)量存在很大差異[10-11]。目前對野菊種子生物學(xué)特性、種子引發(fā)等研究較多，鄭昊芳等[12]明確了野菊種子適宜發(fā)芽條件；李文鶴等[13]研究了PEG-6000處理對野菊種子萌發(fā)期抗旱性的影響；朱艷霞等[14]分析了野菊花種子人工老化過程的活力變化及PEG引發(fā)對種子活力的影響。但對不同種質(zhì)野菊種子的質(zhì)量研究鮮有報道。

本研究通過對不同種質(zhì)野菊種子質(zhì)量進(jìn)行研究，探討貯藏溫度對野菊種子發(fā)芽率影響，以期為野菊品種選育和優(yōu)質(zhì)種子生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

收集湖北大悟、陽新、羅田、河南潢川等4份野生野菊，經(jīng)郭巧生教授鑒定為野菊(ChrysanthemumindicumL.)，種植于湖北陽新野菊種質(zhì)圃，每個野菊種植面積20 m2，常規(guī)管理，待不同野菊種子成熟時采樣測定種子質(zhì)量。

1.2 測定指標(biāo)、方法

1.2.1種子形態(tài)觀察及千粒重、凈度、含水量測定

外觀形態(tài)觀察：利用體式顯微鏡(OLYMPUS SZX 61 體式顯微鏡)對野菊種子進(jìn)行拍照觀察并測量種子長度、寬度。

千粒重、凈度、含水量測定：取凈度測定后不同種質(zhì)野菊種子，采用百粒法和烘干減重法分別測定種子千粒重與含水量，重復(fù)3次，計算平均值。

1.2.2種子萌發(fā)試驗

種子經(jīng)0.1% KMnO4消毒1 min，40 ℃溫水浸種30 min后[17]，隨機取50粒均置于已消毒鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，25 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)，重復(fù)3次，每天統(tǒng)計種子發(fā)芽粒數(shù)，計算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)。

其中：Gt表示第t天時的發(fā)芽粒數(shù)，Dt表示相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.2.3種子貯藏處理

采用湖北陽新產(chǎn)業(yè)化野菊種子進(jìn)行貯藏處理，取適量種子密封于紙袋中，置于室溫、4 ℃、-20 ℃、-80 ℃，分別于貯藏0個月、3個月、6個月、9個月時測定種子發(fā)芽率。

1.3 統(tǒng)計分析

采用Excel 2010和SPSS 21軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析，采用一般線性模型分析種子發(fā)芽率。

2 結(jié)果與分析

2.1 野菊種質(zhì)基本信息

大別山區(qū)為野菊花傳統(tǒng)主產(chǎn)區(qū)，資源豐富。4份野菊種質(zhì)采集地分別為湖北大悟、陽新、羅田及河南潢川，野菊種質(zhì)同質(zhì)圃物候期觀測表明，不同野菊種質(zhì)開花期及種子成熟期不同，以種質(zhì)Ⅱ開花結(jié)實最早，以種質(zhì)Ⅲ開花結(jié)實最晚，詳細(xì)信息見表1。

表1 野菊種質(zhì)信息基本情況

2.2 野菊種子形態(tài)觀察及千粒重

不同種質(zhì)野菊種子形態(tài)結(jié)構(gòu)基本相同，均為瘦果，長卵圓形，扁平，表面褐色或黑褐色。頂端漸狹，基部鈍圓且偏向一邊彎曲，表面具有多條明顯的縱棱，其中3～4條尤為明顯，棱線從基部射出，收束于頂端。種子頂端與基部分別具有黃色或白色向內(nèi)凹陷的黏質(zhì)物，頂端為花冠、花萼著生的位置，基部生長于花盤上。從圖1中可以看出，種質(zhì)Ⅲ體型較為碩大、飽滿，種質(zhì)Ⅱ較為狹長，種質(zhì)Ⅰ和種質(zhì)Ⅳ比較相似，偏向卵圓形。

圖1 不同種質(zhì)野菊種子形態(tài)

不同種質(zhì)野菊種子在種子大小方面差異較大(表2)。野菊種子長度種質(zhì)Ⅲ>種質(zhì)Ⅱ>種質(zhì)Ⅳ>種質(zhì)Ⅰ，種子寬度種質(zhì)Ⅲ>種質(zhì)Ⅳ>種質(zhì)Ⅱ>種質(zhì)Ⅰ，其中種質(zhì)Ⅲ種子長度和寬度為1.34 mm和0.58 mm；較最小種質(zhì)Ⅰ長12.6%和寬20.8%，差異顯著。不同種質(zhì)野菊種子千粒重差異顯著，千粒重種質(zhì)Ⅲ>種質(zhì)Ⅳ>種質(zhì)Ⅱ>種質(zhì)Ⅰ，其中種質(zhì)Ⅲ千粒重0.157 2 g，較種質(zhì)Ⅰ千粒重高80.1%。

表2 不同種質(zhì)野菊種子性狀及千粒重差異(n=20)

2.3 不同野菊種質(zhì)種子質(zhì)量性狀

不同野菊種質(zhì)種子質(zhì)量性狀差異顯著(表3)。種子凈度以種質(zhì)Ⅲ最高，為96.87%，種質(zhì)Ⅰ最低，為85.90%。不同種質(zhì)野菊種子發(fā)芽率種質(zhì)Ⅲ>種質(zhì)Ⅳ>種質(zhì)Ⅱ>種質(zhì)Ⅰ，其中種質(zhì)Ⅲ發(fā)芽率為94.67%，較種質(zhì)Ⅰ發(fā)芽率高46.4%，差異顯著；發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均為種質(zhì)Ⅲ>種質(zhì)Ⅱ>種質(zhì)Ⅳ>種質(zhì)Ⅰ，種質(zhì)Ⅲ發(fā)芽勢顯著高于其他種質(zhì)，不同種質(zhì)野菊種子含水量在8.90%～10.24%之間。

表3 不同種質(zhì)野菊種子發(fā)芽分析

2.4 野菊種子發(fā)芽時間響應(yīng)

不同種質(zhì)野菊種子發(fā)芽時間響應(yīng)不同，但發(fā)芽時滯均為2 d，6 d基本完成種子萌發(fā)(圖2)。不同種質(zhì)單日發(fā)芽粒數(shù)有較大差異，各種質(zhì)以播種后第2天單日發(fā)芽粒數(shù)最高，其中種質(zhì)Ⅲ第2天平均發(fā)芽粒數(shù)43.7粒，占總發(fā)芽量的87.4%；較種質(zhì)Ⅰ第2天平均發(fā)芽粒數(shù)高133.7%。

圖2 不同種質(zhì)野菊種子發(fā)芽時間響應(yīng)

2.5 不同貯藏溫度種子發(fā)芽率動態(tài)分析

貯藏溫度對野菊種子發(fā)芽率影響顯著，低溫貯藏能顯著提升野菊種子發(fā)芽率(圖3)。常溫條件下，貯藏種子發(fā)芽率迅速降低，3個月后發(fā)芽率降為54.7%，降幅35.1%，貯藏 6個月后種子幾乎不發(fā)芽。4 ℃、-20 ℃、-80 ℃貯藏野菊種子發(fā)芽率下降緩慢，貯藏半年后發(fā)芽率分別為82.0%、79.3%、75.3%；6個月后開始迅速下降，貯藏9個月后發(fā)芽率分別為50.0%、51.3%、30.7%。

圖3 不同貯藏溫度野菊種子發(fā)芽率動態(tài)分析

隨著貯藏時間增加，種子發(fā)芽率不斷降低，不同貯藏時間發(fā)芽率差異顯著(p<0.001)；溫度不同，種子發(fā)芽率不同，不同處理間種子發(fā)芽率差異顯著(p<0.001)；貯藏溫度、時間不同，種子發(fā)芽率不同，貯藏時間與貯藏溫度存在交互效應(yīng)(p<0.001)。

表4 不同貯藏溫度野菊種子發(fā)芽率顯著性分析

3 結(jié)論與討論

種子是農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)和根本，種質(zhì)是影響種子質(zhì)量最為重要的因素之一，種質(zhì)資源越多，遺傳多樣性越豐富，選育優(yōu)良新品種可能性越高[15]?，F(xiàn)已了解野菊屬于廣布種，全國各地均有分布，而本試驗野菊來源僅限于大別山區(qū)，在較小范圍內(nèi)雖然不同種質(zhì)野菊種子外觀形態(tài)基本相同，但在種子長度、寬度、千粒重、凈度、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)方面差異顯著。由此表明，野菊種質(zhì)存在較為豐富的遺傳多樣性。目前，已有藥用地黃、鐵棍山藥等中藥材對優(yōu)良種質(zhì)進(jìn)行篩選獲得優(yōu)良品種[16-17]，以此繁育出優(yōu)質(zhì)種子，因此，有必要進(jìn)一步對野菊種質(zhì)資源進(jìn)行調(diào)查、收集建立種質(zhì)圃，為野菊良種選育奠定基礎(chǔ)。

種子貯藏是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要環(huán)節(jié)，貯藏溫度對種子壽命有重要影響，低溫貯藏是目前種子保存最為有效的方法[18]。大量研究結(jié)果顯示，低溫貯藏能實現(xiàn)植物種質(zhì)資源的中長期保存，保持遺傳信息相對穩(wěn)定[19-20]。本試驗常溫貯藏條件下野菊種子發(fā)芽率迅速降低，貯藏半年后種子幾乎無活力，這可能與種子細(xì)小，養(yǎng)分儲備少，且呼吸和代謝活動較強有關(guān)。低溫貯藏能顯著延長野菊種子發(fā)芽率，4 ℃、-20 ℃貯藏9個月后發(fā)芽率分別為50.0%、51.3%，顯著高于-80 ℃種子發(fā)芽率(30.7%)，這可能與貯藏野菊種子含水量較高，超低溫條件下種子容易死亡有關(guān)[21]。