不同種源防風(fēng)種子質(zhì)量分析

秦義杰, 王 浩, 劉美娟, 劉玉華, 曾 燕

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué), 河北 保定 071000; 2.中國中藥有限公司, 北京 102600)

中藥防風(fēng)為傘形科植物防風(fēng)[Saposhnikoviadivaricate(Turcz.)Schischk.]的未抽花莖植株的干燥根。性微溫,味辛甘,祛風(fēng)解表,勝濕止痛,止痙。用于感冒頭痛,風(fēng)濕痹痛,風(fēng)疹瘙癢,破傷風(fēng)[1]等癥。始載于秦漢時(shí)期的《神農(nóng)本草經(jīng)》,列為草部上品[2]。

中醫(yī)藥被越來越多的國家所重視,防風(fēng)作為中藥基礎(chǔ)原料,質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到中藥產(chǎn)品質(zhì)量,對中藥現(xiàn)代化,國際化進(jìn)程具有重要作用,由于野生資源逐漸匱乏,人工栽培已經(jīng)成為主要藥源,因此,積極發(fā)展人工種植,提供優(yōu)質(zhì)的防風(fēng)藥材已成為當(dāng)前主要方向。而優(yōu)質(zhì)的防風(fēng)藥材需要優(yōu)質(zhì)的防風(fēng)種子,種子是重要的生產(chǎn)基礎(chǔ)資料,種子質(zhì)量不僅關(guān)系到藥材的產(chǎn)量,還關(guān)系到藥材的品質(zhì)問題,但目前的防風(fēng)種子存在種質(zhì)資源混雜、種子質(zhì)量不一、種子供銷市場不規(guī)范等問題,缺乏相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[3]。

本研究分析不同種源防風(fēng)種子的外觀性狀、千粒重、發(fā)芽率和發(fā)芽勢、田間出苗率及成苗率,為防風(fēng)優(yōu)質(zhì)種源篩選提供科學(xué)依據(jù),具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

防風(fēng)材料是2019年從內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、河北4個(gè)省(區(qū))采集的14份野生種子與栽培種子,經(jīng)中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所齊耀東教授鑒定為植物防風(fēng)雙懸果的分果(種子),其種源地理信息詳見表1。

1.2 試驗(yàn)儀器

電子分析天平(SX205型),梅特勒;智能光照培養(yǎng)箱(GTOP-268Y型),浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司;顯微測距攝像頭。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)

試驗(yàn)2020年于河北省承德市圍場縣吉上村進(jìn)行,室內(nèi)試驗(yàn)2019年于中國中藥有限公司科技研發(fā)部實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.3.2種子外觀測定

每個(gè)種源種子隨機(jī)抽取50粒,重復(fù)3次,采用顯微測距攝像頭測量防風(fēng)種子的長與寬。

1.3.3種子質(zhì)量測定

種子千粒重測定:選取自然風(fēng)干的種子采用四分法分成4份,每份隨機(jī)取250粒,1 000粒為一組,重復(fù)3次,計(jì)算3次樣品測定的平均值。

種子發(fā)芽勢與發(fā)芽率測定:隨機(jī)選取自然風(fēng)干的種子100粒,4次重復(fù),放置光照培養(yǎng)箱內(nèi),25 ℃恒溫培養(yǎng)。觀察記錄種子發(fā)芽情況,以種子胚根長度達(dá)到種子長度一半為種子萌發(fā)開始的標(biāo)志,稱為始芽日,連續(xù)4 d未有種子發(fā)芽為萌發(fā)結(jié)束,二者之間的天數(shù)為發(fā)芽持續(xù)期[4-5],并按下列公式計(jì)算種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率等指標(biāo)[6]。

發(fā)芽勢/%=(達(dá)到發(fā)芽高峰時(shí)正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%;

發(fā)芽率/%=(發(fā)芽試驗(yàn)終期正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。

1.3.4種子田間出苗情況測定

采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組,每個(gè)種源3次重復(fù),小區(qū)面積為36 m2。

播種一個(gè)月后,在幼苗長出真葉時(shí)統(tǒng)計(jì)出苗數(shù),在幼苗長至10 cm高時(shí)統(tǒng)計(jì)成苗數(shù)。

1.3.5數(shù)據(jù)分析

利用Excel2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,通過SPSS24.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.6隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)

采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對14個(gè)防風(fēng)種源的種子質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),利用下列公式計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值。

式中,Uij為i種源j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值;Xij為i種源j指標(biāo)的平均值;Ximax為所有種源中此指標(biāo)的最大值;Ximin為所有種源中此指標(biāo)的最小值;Ui為i種源各指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子性狀的差異

野生種源防風(fēng)種子性狀如表2,由表2可以看出,在種子長度方面,種源4、種源6種子長度分別為4.49 mm和4.44 mm,二者間無顯著差異,均顯著高于其他野生種源;種源1種子長度為4.29 mm,除顯著低于種源4、種源6外,顯著高于其他種源;種源2、種源3、種源5、種源7種子長度在4.06～4.18 mm之間,4個(gè)種源間無顯著差異。

表2 野生種源防風(fēng)種子性狀的差異Table 2 The variance for seed traits of wild provenances of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk.

在種子寬度方面,種源4種子寬度為2.43 mm,顯著高于其他種源;種源6種子寬度為2.34 mm,除顯著低于種源4外,顯著高于其他種源;種源2、種源3種子寬度分別為2.21 mm和2.25 mm,二者間無顯著差異,除顯著低于種源4和種源6外,顯著高于其他種源;種源1種子寬度為2.14 mm,除顯著低于種源4、種源6、種源2、種源3外,顯著高于其他種源;種源5、種源7種子寬度分別為2.05 mm和2.04 mm,二者間無顯著差異。

在千粒重方面,種源6千粒重為3.84 g,顯著高于其他種源;種源4千粒重為3.61 g,除顯著低于種源6外,顯著高于其他種源;種源3千粒重為3.49 g,顯著低于種源6、種源4,顯著高于其他種源;種源1千粒重為3.07 g,顯著低于種源6、種源4、種源3,顯著高于其他種源;種源5、種源7千粒重分別為2.88 g和2.91 g,除顯著高于種源2外,顯著低于其他種源;種源2千粒重為2.73 g,顯著低于其他種源。

栽培種源防風(fēng)種子性狀如表3,由表3可以看出,在種子長度方面,種源8種子長度為5.36 mm,顯著高于其他種源;種源13種子長度為4.94 mm,除顯著低于種源8外,顯著高于其他種源;種源9、種源10、種源11、種源12、種源14種子長度在4.25～4.49 mm之間,其中,種源9、種源10、種源11、種源12間及種源9、種源10、種源14間無顯著差異,但種源11、種源12與種源14差異顯著。

表3 栽培種源防風(fēng)種子性狀的差異Table 3 The variance for seed traits of cultivated provenances of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk.

在種子寬度方面,種源8種子寬度為2.84 mm,顯著高于其他種源;種源13種子寬度為2.62 mm,顯著高于除種源8外的其他種源;種源9、種源10、種源11、種源12種子寬度在2.38～2.43 mm之間,四者間無顯著差異,顯著低于種源8、種源13,顯著高于種源14;種源14種子寬度為2.13 mm,顯著低于其他種源。

在種子千粒重方面,種源8種子千粒重為4.66 g,顯著高于其他種源;種源14種子千粒重為4.12 g,顯著高于除種源8外的其他種源;種源9、種源10、種源11、種源12、種源13種子千粒重在3.55～3.67 g之間,5個(gè)種源間無顯著差異,均顯著低于種源8、種源14。

野生與栽培種源防風(fēng)種子性狀間的比較如表4,由表4可知,防風(fēng)栽培種源與野生種源相比,種子長度平均分別為4.61 mm和4.25 mm,種子寬度平均分別為2.46 mm和2.21 mm,種子千粒重平均分別為3.83 mm和3.22 mm,栽培種源在種子長度、寬度及千粒重方面,均顯著高于野生種源。表明栽培防風(fēng)種子較野生種子具有更為優(yōu)良的種子性狀。

表4 野生與栽培種源防風(fēng)種子性狀的比較Table 4 The comparison for seed traits of wild and cultivated provenances of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk.

2.2 種子發(fā)芽及田間出苗的差異

野生種源防風(fēng)種子發(fā)芽及田間出苗狀況如表5,由表5可以看出,在種子發(fā)芽勢方面,種源1、種源4、種源6發(fā)芽勢在35.50%～40.75%之間,三者間無顯著差異,但顯著高于其他種源;種源5發(fā)芽勢為28.75%,除顯著低于種源1、種源4、種源6外,顯著高于其他種源;種源2、種源3、種源7種子發(fā)芽勢在14.75%～23.75%之間,其中,種源2、種源3及種源2、種源7間無顯著差異,但種源3、種源7間差異顯著,三者發(fā)芽勢均顯著低于種源1、種源4、種源6。

表5 野生種源防風(fēng)種子發(fā)芽及田間出苗狀況Table 5 The seed emergence and seedling formation for wild provenances of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk.

在種子發(fā)芽率方面,種源1、種源4、種源5發(fā)芽率在76.50%～83.75%之間,三者間無顯著差異,但顯著高于種源2、種源3、種源7;種源1、種源6發(fā)芽率分別為76.50%和72.00%,二者間無顯著差異,但顯著高于種源3和種源7;種源3與種源7發(fā)芽率分別為53.25%和56.50%,二者間無顯著差異,均顯著低于除種源2以外的其他種源。

在田間出苗率方面,種源6田間出苗率為18.41%,顯著高于其他種源;種源1、種源3、種源5田間出苗率在12.84%～14.47%之間,三者間無顯著差異,但顯著高于除種源6外的其他種源;種源2、種源4、種源7田間出苗率在6.56%～9.07%之間,三者間無顯著差異,且顯著低于除種源4外的其他種源。

在田間成苗率方面,種源6田間成苗率為11.50%,顯著高于其他種源;種源1、種源3、種源4、種源5田間成苗率在6.03%～8.52%之間,四者間無顯著差異,顯著高于除種源6外的其他種源;種源2、種源7田間成苗率分別為5.23%和3.67%,二者間無顯著差異,顯著低于其他種源。

栽培種源防風(fēng)種子發(fā)芽及田間出苗狀況如表6,由表6可以看出,在種子發(fā)芽勢方面,種源9、種源10、種源11種子發(fā)芽勢在35.75%～45.0%之間,三者間無顯著差異,顯著高于其他種源;種源8、種源12、種源14種子發(fā)芽勢在14.75%～23.50%之間,三者間無顯著差異,顯著低于種源9、種源10、種源11,其中種源8顯著高于種源13,種源13種子發(fā)芽勢最低,僅為10.33%。

表6 栽培種源防風(fēng)種子發(fā)芽及田間出苗狀況Table 6 The seed emergence and seedling formation for wild provenances of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk.

在種子發(fā)芽率方面,種源8、種源9、種源11、種源12、種源14種子發(fā)芽率在76.25%～87.00%之間,五者間無顯著差異,但顯著高于種源13;種源9、種源10、種源11、種源14種子發(fā)芽率在71.33%～81.00%之間,四者間無顯著差異,但顯著高于種源13;種源13種子發(fā)芽率最低,為31.50%。

在田間出苗率方面,種源8、種源9、種源10、種源14田間出苗率在18.85%～21.68%之間,四者間無顯著差異,但顯著高于種源12、種源13;種源12、種源13田間出苗率分別為13.50%和10.57%,二者間無顯著差異,且顯著低于除種源11外的其他種源。

在田間成苗率方面,種源10田間成苗率為14.14%,顯著高于其他種源;種源8、種源9、種源11、種源12、種源13、種源14田間成苗率在8.28%～10.87%之間,6個(gè)種源間無顯著差異。

野生與栽培種源防風(fēng)種子發(fā)芽及田間出苗的比較如表7,由表7可知,防風(fēng)野生種源與栽培種源相比,種子發(fā)芽勢分別為28.50%和25.68%,發(fā)芽率分別為69.82%和73.23%,野生種源與栽培種源防風(fēng)種子發(fā)芽勢及發(fā)芽率間無顯著差異。野生種源與栽培種源防風(fēng)種子田間出苗率分別為11.85%和17.34%,成苗率分別為7.20%和10.05%,野生種源與栽培種源防風(fēng)種子出苗率及成苗率間差異顯著,栽培種源田間出苗率與成苗率均顯著高于野生種源。

表7 野生與栽培種源防風(fēng)種子發(fā)芽及田間出苗的比較Table 7 Comparison for seed emergence and field seedling formation of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk. from wild and cultivated provenances

2.3 種子質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對種子質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),種子質(zhì)量的隸屬函數(shù)值依據(jù)不同種源種子長度、種子寬度、千粒重等性狀指標(biāo)的均值,依據(jù)1.3.6中公式計(jì)算所得平均隸屬函數(shù)值。

對7個(gè)野生種源的防風(fēng)種子長度、寬度、千粒重、發(fā)芽勢、發(fā)芽率、出苗率、成苗率等指標(biāo)進(jìn)行模糊函數(shù)綜合評(píng)價(jià)(表8),不同產(chǎn)地野生種源防風(fēng)種子質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)值依次為:種源6>種源4>種源1>種源3>種源5>種源2>種源7。

表8 野生種源防風(fēng)種子質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)Table 8 Comprehensive evaluation for seed quality of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk. from wild provenances

對7個(gè)栽培種源防風(fēng)的種子長度、寬度、千粒重、發(fā)芽勢、發(fā)芽率、出苗率、成苗率等指標(biāo)進(jìn)行模糊函數(shù)綜合評(píng)價(jià)(表9),不同產(chǎn)地栽培種源防風(fēng)種子質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)值依次為:種源8>種源10>種源11>種源9>種源14>種源12>種源13。

表9 栽培種源防風(fēng)種子質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)Table 9 Comprehensive evaluation for seed quality of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk. for cultivated provenances

2.4 種子性狀與地理因子間的相關(guān)性分析

野生種源防風(fēng)種子性狀與地理因子間的相關(guān)性如表10,由表10可以看出,野生種源防風(fēng)種子長度與種子寬度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.804,種子長度與千粒重呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.795,種子長度與發(fā)芽勢呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.947,種子長度與成苗率呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.761;種子寬度與千粒重呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.804;千粒重與成苗率呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.889;發(fā)芽勢與發(fā)芽率呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.774;出苗率與成苗率呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.786;經(jīng)度與海拔呈顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.913。

表10 野生種源防風(fēng)種子性狀與地理因子間的相關(guān)系數(shù)Table 10 The correlation coefficients between seed traits and geographical factor of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk. from wild provenances

栽培種源防風(fēng)種子性狀與地理因子間的相關(guān)性如表11,由表11可以看出,栽培種源防風(fēng)種子長度與種子寬度呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.942;千粒重與經(jīng)度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.840;發(fā)芽勢與海拔呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.779;經(jīng)度與緯度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.922。

表11 栽培種源防風(fēng)種子性狀與地理因子間的相關(guān)系數(shù)Table 11 Correlation coefficients between seed traits and geographical factors of Saposhnikovia divaricate (Turcz.) Schischk. from cultivated provenances

3 討 論

種子質(zhì)量是藥用植物防風(fēng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ),保障藥材品質(zhì)的前提,本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同種源的種子在長度、寬度、千粒重、發(fā)芽勢、發(fā)芽率、田間出苗率及成苗率方面均有顯著差異,與楊寶森[7]研究結(jié)果一致;楊帆[8]研究不同種子間比較結(jié)果也認(rèn)為,內(nèi)蒙古種子長度(5.66 mm)及寬度(3.20 mm)最大,本試驗(yàn)栽培種源8質(zhì)量最好,種子長度及寬度最大,分別為5.36 mm、2.84 mm,千粒重為4.66 g,野生種源7質(zhì)量最差,種子長度為4.06 mm、種子寬度為2.04 mm,千粒重為2.91 g。

本研究得出,由于栽培種源種子經(jīng)多代馴化后所得,因此在種子性狀上整體要優(yōu)于野生種源,其中栽培種源千粒重與經(jīng)度呈顯著正相關(guān),發(fā)芽勢與海拔呈顯著正相關(guān),與李紀(jì)元等[9]、魏勝利等[10]、戚文濤等[11]、任俊杰等[12]研究結(jié)果基本一致,但野生種源并無此趨勢,可能是采集的野生種源防風(fēng)產(chǎn)區(qū)較集中導(dǎo)致。

由于種子性狀的特征是多方面的,僅憑種子長度、種子寬度、千粒重及田間出苗率和成苗率并不能全面而準(zhǔn)確地反映種子的特征,防風(fēng)不同種源間的種子質(zhì)量因地理環(huán)境和采收時(shí)機(jī)的差異,可能也是影響其發(fā)芽和出苗效果的重要因素,而非種子本身質(zhì)量原因,出苗及成苗較高的種源6、種源10、種源14的生長環(huán)境可能與試驗(yàn)區(qū)相似,表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性,所以14個(gè)不同種源的防風(fēng)種子質(zhì)量指標(biāo)有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

野生種源種子長度、寬度、千粒重、種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、田間出苗率及成苗率分別在4.06～4.49 mm、2.04～2.43 mm、2.73～3.84 g、14.75%～40.75%、53.25%～83.75%、6.56%～18.41%、3.67%～11.50%之間。各項(xiàng)指標(biāo)值較大的是種源4、種源6,較小的是種源2、種源3、種源7。栽培種源種子長度、寬度、千粒重、種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、田間出苗率及成苗率分別在4.25～5.36 mm、2.13～2.84 mm、3.55～4.66 g、10.33%～41.00%、31.50%～87.00%、10.57%～21.68%、8.28%～14.14%之間。各項(xiàng)指標(biāo)值較大的是種源8、種源10,較小的是種源12、種源13。

栽培種源防風(fēng)的種子長度、寬度及千粒重、田間出苗率及成苗率,均顯著高于野生種源。經(jīng)隸屬函數(shù)法分別對野生與栽培種源防風(fēng)種子質(zhì)量進(jìn)行綜合分析得出,野生種源防風(fēng)種子質(zhì)量最好的為內(nèi)蒙古額爾古納地區(qū)的種源;栽培種源防風(fēng)種子質(zhì)量最好的為內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)的種源。