滇黄精种子的繁育特性

王 苑，李锦鹏，吴冬艳，郭 襄，廖 波，周 丽

(兴义民族师范学院，贵州兴义 562400)

滇黄精(PolygonatumkingianumColl.et Hemsl)别称大黄精、老虎姜，为百合科黄精属多年生草本植物，主产于我国贵州、广西、云南等省(区)，其根状茎肥大，呈块状或结节状，株型高大，产量高[1]，是中药黄精的重要基原植物之一，具有补气养阴、健脾、润肺、益肾等功效，常用于治疗脾胃虚弱、体倦乏力、口干食少、肺虚燥咳、精血不足、内热消渴等症，对糖尿病有疗效。滇黄精药理作用表明，它具有扩张血管、促进血液偱环、降低血压等作用，对肾上腺素引起的血糖过高有抑制作用，能防止粥样动脉硬化，对肝脏脂肪浸润有一定作用，对伤寒杆菌、结核杆菌、金黄色葡萄球菌及皮肤真菌有抑制作用，具有促进免疫功能，且能增强人体抗病、抗衰老能力。

滇黄精用途广泛，随着其用量逐年增加，其野生资源已不能满足市场需求，加上多年来只挖不种，滇黄精野生资源蕴藏量锐减。人工栽培滇黄精需要2年或2年以上才能收获，而采取常规方法播种时滇黄精种子萌发率相对较低，且相关研究较少。本试验通过研究滇黄精种子的繁殖生物学特性，以期为滇黄精人工栽培奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

试验在贵州省兴义民族师范学院生物学实验室和栽培大棚内进行，于2015年11中旬果实开始发白时采收滇黄精果实。主要仪器设备有智能人工气候培养箱、培养皿、电子天平、显微镜等。

1.2 滇黄精花、果实、种子的生物学特性

以校园内人工栽培的滇黄精为材料，测量块茎直径为 5～6 cm植株上的花，每株测30朵花，重复3次；子房及种子采用常规石蜡制片法制片，用铁矾-苏木精染色法染色，用加拿大树胶封片，在Olympus显微镜下观察并拍照。随机选取30个滇黄精成熟果实，用天平称单果质量，用游标卡尺测量果实纵、横径，重复3次，计算平均值和标准误差。随机选取1 000粒种子，用精准度为0.01 g的天平称质量，重复3次，计算平均值和标准误差。

1.3 不同贮藏方法对种子萌发的影响

试验共设8个处理(表1)，将成熟果实用0.1%HgCl2消毒，无菌水清洗3遍；随机分为3组，密封保存于经灭菌的组培瓶中，灭菌后的果实不会发霉或腐烂，保存在瓶子中果实不易失水，有助于种子的保湿，分别于4、25 ℃和自然条件下贮藏，处理编号分别为Z1、Z2、Z3；将成熟果实清洗干净，分别直接放置于4、25 ℃和自然条件下贮藏，此时果实自然缓慢失水，种子处于半干状态，处理编号分别为Z4、Z5、Z6；采用人工取种，对种皮有一定损伤，取种后自然风干贮藏，处理编号为Z7；发酵取种法，对种皮无损伤，取种后自然风干贮藏，处理编号为Z8。将各类种子播种于直径为1 mm的沙中，湿度保持在45%～50%，温度为25 ℃，每个处理种子数30粒，重复3次。播种后20 d，统计第1次种子的萌发数量，之后每隔1周统计1次种子的萌发情况。

表1 种子贮藏条件

1.4 不同萌发温度对种子萌发的影响

将4 ℃保湿保存4个月的滇黄精种子分别在15、20、25、30 ℃ 4个温度条件下进行沙藏萌发，湿度保持在45%～50%，每个处理种子数30粒，重复3次，调查统计种子萌发率、分化率，以胚根突破种皮视为萌发，胚根长度>5 mm、根茎部有膨大视为分化。萌发率、分化率计算公式分别如下：

萌发率=(萌发种子数/供试种子总数)×100%；

分化率=(分化种子数/萌发种子数)×100%。

1.5 不同种子对吸水率的影响

分别选取质粒均匀、颗粒饱满的自然风干种子1组、4 ℃低温保湿贮藏的种子2组、刚发酵漂洗出的鲜种子3组，每组种子240粒，用天平分别称量原始质量；把各组种子分别置于直径为120 mm、底部垫2层滤纸的培养皿中，加入适量蒸馏水，以恰好淹没种子为宜；盖上培养皿盖，置于25 ℃培养箱中进行吸水试验，前16 h每隔2 h称量1次种子质量，之后每隔 1 d 称量1次种子质量，每次测定后重新换水，直至种子质量不再变化为止，计算种子吸水率，公式如下：

种子吸水率=(种子吸水后质量-种子吸水前质量)/种子吸水前质量×100%。

2 结果与分析

2.1 滇黄精花、果实、种子的生物学特性

试验结果表明，滇黄精花与茎叶的分化同时进行，春季抽生茎、展叶后花便从叶腋处长出，每个节位上的花序数与同节上的叶片数相等。滇黄精为伞形花序，总花梗长1～2 cm，下垂，先端生4朵小花，花梗长0.5～1.5 cm，苞片膜质，白色微小，位于花梗下部(图1-A)；花被基部长1.5～2.0 cm，筒状，朱红色，花被筒内部浅黄色，顶部6裂，长0.3～0.6 cm，先端呈嫩黄绿色；雄蕊6枚，花丝着生于花筒中部，花丝长 0.3～0.5 cm，花药长0.4～0.6 cm，“丁”字形着药，雌蕊1枚，花柱长0.8～1.7 cm，子房长0.4～0.6 cm(图1-B)，由3心皮构成3室，每室有2列胚珠(图1-C)；花开时胚珠已发育完全，倒生胚珠，双珠被，卵细胞位于近珠孔端(图1-D)。

花后60 d剥取幼果中的幼嫩种子，种子很柔软，长 0.55 cm，宽0.36 cm，胚乳呈凝胶状，显微镜观察可见胚呈明显的长柱形，长0.18 cm，宽0.05 cm，已见开始分化(图1-E)；花后90 d的种子形态更为饱满，胚乳有固定形态，胚进一步分化(图1-F)；花后180 d的果实长势均匀，浆果近球形，果实平均单果质量为(3.93±0.47) g，纵、横径分别为(1.85±0.16)、(1.90±0.11) cm；果实内有3室，每室有2～6粒成熟种子，胚分化较完全，胚体前端的盾片呈长柱形结构(图1-G)，并在种子萌发时会一直留在种子中将胚乳的营养物质转运给小苗(图1-H)。种子在花后180 d达到生理成熟，这时果实由青转白时可采收，用种皮为青白色的果实剥取种子时果肉不易与种皮分离，想要清理干净种子上的果肉容易造成种皮伤害，此时将果实放入塑料袋中密封2～3周进行发酵，逐渐有果实变黄发软，这时取种很容易，又不会对种子造成伤害，所以采用发酵法取种最好。

滇黄精种子颗粒均匀，种子之间质量差异不大，鲜种子千粒质量为(85.09±0.40) g，干种子千粒质量为(46.04±0.40) g；种子表面光滑，种皮长轴两端分布着种脐和种孔；50粒种子的胚、胚乳质量分别为(0.026±0.003 6)、(3.373±0.069 0) g，胚与胚乳的质量比为1 ∶129.73。对种子进行解剖，显微镜下观察其结构可以看出，种胚细小，包埋于胚乳中，胚乳厚而紧密，胚结构分化不完整的种子所占比例相对较少。

2.2 不同贮藏条件对种子萌发的影响

由表2可知，播种后20 d，Z3处理的种子萌发率相对最高，达到83.75%，而一直处于生长最适温度保存的种子(Z2处理)萌发率相对较低，为38.46%，说明贮藏时温度变化有利于提高种子的萌发率；半干种子在前20 d萌发较慢，21～50 d萌发相对较快，之后有所减慢，说明半干状态保存的种子在播种后需要一定的时间恢复生长；Z7处理由于种皮有损伤，其萌发率在处理80 d时相对最低，仅为12.50%；播种后80 d，Z1、Z2、Z3处理的种子萌发率高于95.0%，Z4、Z5、Z6处理的种子萌发率不到70.0%，Z7、Z8处理的种子萌发率约为20%，说明种子的保湿储存有助于提高种子的萌发率，完全干的种子萌发率相对较低。

表2 不同贮藏条件对种子萌发的影响

2.3 不同温度对种子萌发和分化的影响

由图2可知，随着温度的增加，滇黄精种子的萌发率提高；播种后20 d，15 ℃条件下的滇黄精种子萌发率相对最低，仅为13.48%，其他3个温度条件下的种子萌发率均超过 50.0%；播种后41 d，除15 ℃条件下的种子萌发率为 69.67% 外，其他3个温度处理的种子萌发率均在93.0%以上。由图3可知，随温度的增加，种子萌发后的分化率也提高；播种后20 d，15 ℃条件下的滇黄精种子分化率为0%，27 d 时分化率为27.27%，48 d时达91.42%，分化速度相对较慢，其他3个温度处理种子萌发的分化率相对较高，48 d时达到98.0%以上。总体而言，在20～30 ℃温度条件下，滇黄精种子的萌发率和分化率相对较高，生长速度也较快。

2.4 不同种子对吸水率的影响

由图4可知，4 ℃低温保湿贮藏的种子和刚发酵漂洗出来的鲜种子其吸水规律基本相似，24 h内吸水缓慢，吸水率小于35.0%，24～48 h吸水速度增加也较为缓慢，吸水率增加量在5.0百分点内，2～3 d吸水速度相对较快，吸水率增加量在16.0百分点左右，3～7 d吸水速度又有所放缓，每天的吸水率增加量由8.0百分点逐渐降低到2.0百分点左右；滇黄精干种子在初期吸水相对较快，6 h内吸水率高达37.35%，24 h时达到79.67%，3 d时吸水率高达85.34%，之后种子吸水率略有下降，部分种子发臭并出现腐烂，这是由于种子在自然干燥过程中缓慢脱水，导致水膜结构受到破坏[2]，种子丧失活力，吸胀早期吸水极快，后期易腐烂发臭。

2.5 滇黄精种子的萌发过程

由图1-I、图1-J可见，滇黄精种子表皮白色光滑，种皮上有种脐和种孔分布于种子长轴的两端；种子萌发时，胚根从种孔处伸出并逐渐长长，根上密被根毛；随后，胚中的胚轴部长长、膨大形成第1块根状茎，第1张叶片逐渐生长形成；整个萌发过程中，胚根对面的顶部细胞形成的圆柱状体始终将种子与新植株连接在一起，虽然这个圆柱状体易与种子分离，但仍然起到将胚乳内的营养物质运输到小苗中的重要作用。

3 结论与讨论

水稻、花生、玉米等常规种子经干燥贮藏后其萌发率仍然很高，而由于种皮障碍、胚形态发育不完全、生理后熟、种子内有化学萌发抑制物等原因，有一些种子易产生休眠现象。张洁等研究表明，紫椴树的种皮对种子吸水有阻碍作用，导致种子萌发缓慢[2]；假色槭种子由于存在萌发抑制物质而导致休眠[3]；雷山杜鹃种子种皮内含有抑制白菜种子萌发的物质[4]；紫斑牡丹种子由于胚轴休眠，需要用GA3处理以提高其萌发率[5]；金光菊种子需要一定的光照才能萌发[6]；海伦兜兰、白芨等兰科种子由于胚结构不完整，需要组培育苗[7-8]。

滇黄精果实由青转白时可进行采收，用种皮青白色的果实剥取种子时，果肉不易与种皮分离，此时清理干净种子上的果肉容易对种皮造成伤害，而将果实放入塑料袋中密封2～3周进行发酵，待果实变黄发软时取种相对容易，且不会对种子造成伤害。本试验结果表明，滇黄精成熟种子中的胚已有一定的分化，胚与胚乳质量比为1 ∶129.73，具有胚占种子比例相对较低的特性；种子较耐低温，4 ℃保湿条件下贮藏，不影响滇黄精种子的萌发，属于低度顽拗性种子[9]；滇黄精种子萌发对温度的适应范围较大，15 ℃时滇黄精种子的萌发生长及萌发后种子的分化较慢；在20～30 ℃范围内，滇黄精种子的萌发率和分化率相对较高，生长速度较快；滇黄精种子干会大大降低种子的萌发率，提高种子萌发的烂种率，而采用含水率为45%的湿沙进行保湿贮藏，可使滇黄精种子播种后的萌发率保持在95.0%以上。