柴胡种子灌浆动态及发芽特性研究
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[摘要]以三年生柴胡为研究对象，对其种子灌浆及发芽特性进行研究，旨在为提高柴胡种子质量提供科学依据。结果表明，柴胡种子干物质积累趋势呈“S”型曲线，快增期在花后25～34 d，开花后46 d灌浆基本结束。灌浆速率呈“快-慢-快-慢”规律。开花后28 d开始柴胡种子的灌浆速率迅速下降，至开花后43 d后趋于稳定，种子脱水速率和种子千粒鲜重达到最大。种子发芽质量与千粒重呈极显著正相关，与种子含水量呈极显著负相关。柴胡种子应在花后52 d左右采收最佳，此时种子含水量10%左右，发芽率为34.33%。
柴胡为伞形科Umbelliferae柴胡属Bupleurum L.多年生草本植物，以干燥根入药，为重要的大宗药材。柴胡在我国使用历史悠久，始载于《神农本草经》，被列为上品[1]。2010年版《中国药典》一部中收录柴胡药用品种分别为柴胡B. chinense DC.和狭叶柴胡B. scorzonerifolium Willd. [2]。柴胡是治疗感冒发热，胸肋胀痛，月经不调等的传统药材。现代研究证实，柴胡还具有保肝、解热、抗菌、抗病毒、预防消化道溃疡[3-6]，治疗心血管系统疾病和改善免疫功能等作用[7]。柴胡中主要的药用成分包括柴胡皂苷、黄酮类化合物、挥发油和多糖类物质，其中挥发油和皂苷对癌症发热和感冒发热效果佳，柴胡皂苷d还有很好的降脂作用。柴胡的药用价值得到了充分的肯定，需求量也随之逐年增加，野生资源已无法满足市场需求。缓解这种供需矛盾的出路就是大力发展柴胡的规范化种植。目前人工栽培的柴胡由于缺乏科学、规范的种植技术，致使商品柴胡质量不稳定，影响人们用药安全有效。
柴胡以种子（果实）繁殖，种子直接影响播种出苗和幼苗的健壮程度，进而影响药材产量和质量。然而生产实践中发现，由于柴胡生长发育整齐度差，故市售或收获的种子均是不同生育期种子的混合群体。种子质量差异大，必然导致出苗整齐度差和质量低下，魏建和等发现不同成熟度的柴胡种子发芽率和出苗率间差异显著[8]。种子的灌浆动态能够很好的反应种子的成熟状况，了解灌浆规律就能掌握种子的成熟规律。目前，柴胡种子灌浆特性及其与种子质量、发芽特性之间的相关研究均未见报道。通过研究柴胡种子的灌浆特性、成熟规律，确定最佳采收期，获得成熟整齐高质量的柴胡种子，对建立柴胡GAP基地和促进柴胡产业发展有十分重要的意义。
1 材料与方法
1.1 供试材料与试区概况 供试材料为甘肃农业大学百草园已栽培3年的柴胡种株，由甘肃农业大学农学院中草药系陈垣教授鉴定为柴胡B. chinense。试验区海拔1 517.3 m，属中温带气候区，内陆性气候特征明显，四季分明，光照充足，气候干燥。年降水量349.9 mm，年蒸发量1 664 mm。年平均气温8.9 ℃。年日照2 476.4 h，无霜期171 d。
1.2 籽粒灌浆指标测定 于2013年7月16日柴胡盛花期选取株型及植株生长整齐一致的植株花序挂吊牌标记。开花第10天开始，于下午（15：00）取样，每次采集30朵复伞形花序上的种子，每隔3 d取样1次。每次采收后按四分法随机取样1 000粒混匀称千粒鲜重（上海AL104，1/1万），105 ℃烘至恒重称千粒干重，重复3次，其余种子置牛皮纸袋在通风干燥处阴干备用。参照叶青等[9]的方法测定籽粒干物质积累量。
灌浆速率=（后次千粒干重-前次千粒干重）/2次取样间隔天数
平均灌浆速率= 开花后某天千粒干重/开花后天数
含水量=（千粒鲜重-千粒干重）/千粒鲜重×100%
脱水速率=（前次含水量-后次含水量）/2次取样相隔天数
1.3 发芽试验 将不同时间采收的柴胡种子风干后设置为单因素不同水平进行发芽试验，发芽试验于2013年10月15日至11月15日在甘肃农业大学中草药系实验室进行。参照徐丽霞研究北柴胡种子发芽条件[10]，采用培养皿滤纸床进行发芽试验，每个处理3次重复，每重复100粒种子，分别置对应编号培养皿，加入10 mL灭菌蒸馏水浸种24 h后，用灭菌蒸馏水冲洗3次，然后将其均匀摆放在铺有2层滤纸的已灭菌对应编号培养皿（直径10 cm）中，置20 ℃恒温暗箱条件下培养。8 d后开始统计发芽种子数，以胚根露出种子长度的1/2为发芽标志，种子连续5 d不再发芽确定为发芽结束，然后测定柴胡种子的发芽势（10 d种子发芽数占供试种子数的百分比）和发芽率（30 d种子发芽数占供试种子数的百分比）。
1.4 数据分析 试验数据采用SPSS 19.0软件进行方差分析和相关性分析，用Excel 2003制图。
2 结果与分析
2.1 柴胡种子灌浆过程中干物质积累动态变化 柴胡生长需2～3年才能完成1个生长发育周期。人工栽培柴胡第1年只生长基生叶和茎，不结籽。第2年春季5 ℃以上开始返青，植株生长迅速，13 ℃以上开始抽茎，于7―8月下旬陆续开花，8―9月中旬为果熟期。该研究于7月16日（盛花期）挂牌，于7月25日（花后第10天）柴胡果实出现后开始定期采收种子，测定种子生长的动态变化（图1）。从图1可以看出柴胡从形成果实到种子成熟经历了渐增期、快增期、稳增期和下降期等4个时期。柴胡开花后10～25 d千粒鲜重缓慢增加，籽粒灌浆处于渐增期。花后第25～34天籽粒鲜重快速增加，灌浆进入快增期。花后第34～43天为稳增期，籽粒鲜重增加速度趋于平稳，并在花后第43天左右千粒鲜重达到最大值为1.390 6 g，较开花后第3天千粒鲜重增重171.44%。之后因籽粒脱水加快，鲜重急剧下降，至成熟期籽粒鲜重逐渐接近干重的水平，开花55 d后千粒鲜重下降不显著，标志柴胡种子成熟。
2.2 柴胡种子灌浆速率及平均灌浆速率的变化 柴胡种子在整个灌浆过程中，籽粒灌浆速率（以1 000粒计）呈“快-慢-快-慢”规律，出现2次灌浆高峰，其灌浆速率从种子形成逐渐升高，到7月28日（花后13 d）左右出现第1次高峰（0.026 1 g・d-1），之后降低，花后22 d出现灌浆低峰（0.004 9 g・d-1），接着又回升，于8月12日（花后28 d）又达一高峰值（0.040 0 g・d-1），此后开始波动持续下降，花后49 d达最低值并稳定在较低水平。在整个灌浆过程中，平均灌浆速率趋势存在同样的规律，开花22 d前维持在较高水平，随后短暂下降并再次回升，至43 d后灌浆速率下降并趋于稳定，基本完成灌浆（图2）。
2.3 柴胡种子灌浆过程中籽粒含水量及脱水速率的变化 柴胡种子含水量在整个籽粒灌浆过程中呈持续下降趋势，7月25日（花后10 d）籽粒含水量最高（47.78%），随后籽粒灌浆脱水，含水量缓慢降低。脱水速率先随灌浆进程平稳增大，至8月27日（花后43 d）灌浆基本结束时，脱水速率直线上升，随后快速下降并保持稳定，干物质继续积累，但积累速度减慢。整个种子灌浆过程中，种子含水量变化为1.37%～47.78%，含水量每下降1%，籽粒千粒干重增加0.015 9 g（图3）。
2.4 不同采收期柴胡种子发芽特性的动态变化 不同时期采收的柴胡种子发芽率和发芽势均存在差异，且二者的变化动态趋势一致。开花后28 d内采收的种子不具备发芽能力（表1）。由表1可以看出，开花后31 d及以后的种子着床后第8 d开始发芽，且随着灌浆持续时间的延长，种子发芽率和发芽势均有极显著提高，开花后第52天（9月5日）左右采收的种子发芽率达到34.33%，发芽势为13.33%，均达到最大值，显著高于开花后49 d采收的种子。之后发芽势和发芽率分别在开花后第55天和第58天分别出现下降和上升的趋势，但其差异均未达到差异显著水平。
2.5 不同采收期种子发芽特性与灌浆特性的相关分析 相关性分析显示，柴胡种子灌浆过程中，籽粒鲜重与发芽率和发芽势均呈极显著正相关（P
3 结论与讨论
柴胡种子从开花到成熟，千粒鲜重经历了渐增期、快增期、缓增期和失水下降期，即千粒鲜重从开花后持续增加，至花后43 d达到最大值，随后迅速下降到接近干重的水平。千粒干重随灌浆进程不断增加呈近似“S”型曲线，灌浆速率表现为“快-慢-快-慢”的规律，在开花后13，28 d分别出现2个灌浆高峰。开花后前12 d为种子形成期，此时平均灌浆速率（以1 000粒计）为0.012 8 g・d-1，千粒干物质积累量为0.177 7 g，增重缓慢；灌浆中期持续21 d（开花后22～43 d），期间灌浆速率（以1 000粒计）迅速增加达到0.022 5 g・d-1，千粒干物质积累量为0.472 7 g，这一阶段对粒重贡献最大（46.96%），为种子产量形成的关键时期；灌浆后期自花后43 d开始持续15 d，灌浆速率（以1 000粒计）很低（0.005 8 g・d-1），种子干物质积累缓慢，积累量为0.087 1 g，种子脱水速率在这一阶段初期直线上升，含水量快速下降，标志着种子开始成熟。
水稻Oryza sativa、玉米Zea mays、油菜Brassica napus等作物中均有报道称种子的成熟度与发芽率之间存在正相关，且成熟度越高发芽所需的时间越短[11-13]。与本研究得出的结论相同，柴胡种子的灌浆动态对其萌发特性影响极显著。柴胡种子在开花后28 d内基本不具备发芽能力，而花后28 d正是柴胡种子第2次灌浆高峰出现的时间点，在这之前柴胡种子灌浆不充分、没有成熟，因而不具备萌发能力。31 d后随着灌浆持续，种子开始具备萌发能力；40 d前后脱水速率迅速上升，同时种子的发芽势和发芽率都有了极显著的提高；开花后52 d在经历了籽粒的快速脱水后，柴胡种子的灌浆速率不再变化，种子含水量也保持在较低水平，灌浆充分完成，种子成熟，发芽势和发芽率再次极显著增加，均达到最大。此时柴胡茎、叶开始枯萎，种子遇风开始脱落。而后随着种子的进一步成熟，其发芽率反而出现了一定的下降趋势，该趋势与玉米、油菜等作物中所呈现的趋势相同[12-13]，可能是由于完熟期的种子内一些激素含量发生变化出现了休眠特性，影响了发芽率，或是与气候条件有关[14]。综合可得开花后52 d，即9月初是柴胡种子采收的最佳时间。
在以往关于提高柴胡种子发芽率的研究中，研究者主要针对导致柴胡种子发芽率低的因素提出了一些解决方法，周艳玲等用乙醚浸泡种子，去除种皮中的发芽抑制物质，将发芽率提高到了66.5%[15]。魏建和等通过去除种皮的方法也使发芽率提高了10%[8]。赤霉素（GA3）、细胞分裂素（6-BA）、吲哚乙酸（IAA）等外源激素同样对提高柴胡种子出苗率非常有效[16]。或者探讨种子发芽的最佳温度，15～20 ℃普遍认为是最适宜柴胡发芽的温度，通过15～25 ℃或20～30 ℃变温，也能提高种子发芽率[17]。但上述研究都没有从根源即种子自身质量上进行探讨，柴胡的发芽率虽然得到了提高，但由于种子质量所限，对柴胡栽培的帮助不大。本研究通过对灌浆规律等进行研究，掌握柴胡种子生长发育的动态变化，并据此确定了柴胡种子的最佳采收期，目的是尽可能获得生长发育充分、成熟度高、质量佳的柴胡种子，确保柴胡播种质量，为获得高产优质的柴胡提供保障，对整个柴胡产业发展意义重大。
[参考文献]
[1]康廷国.中药鉴定学[M].北京：中国中医药出版社，2007：149.
[2]中国药典.一部[S]. 2010： 263.
[3]Liu C T， Chuang P T， Wu C Y， et al. Antioxidative and in vitro hepatoprotective activity of Bupleurum kaoi leaf infusion[J]. Phytother Res， 2006，20（11）： 1003.
[4]Cheng P W， Ng L T， Chiang L C， et al. Antiviral effects of saikosaponins on human coronavirus 229E in vitro[J]. Clin Exp Pharmacol P， 2006，33（7）：612.
[5]Chang L C， Ng L T， Liu L T， et al. Cytotoxicity and anti-hepatitis B virus activities of saikosaponins from Bupleurum species[J]. Planta Med， 2003， 69（8）： 705.
[6]Matsumoto T， Sun X B， Hanawa T， et al. Effect of the antiulcer polysaccharide fraction from Bupleurum falcatum L. on the healing of gastric ulcer induced by acetic acid in rats[J]. Phytother Res， 2002，16（1）： 91.
[7]Wang Z， Li H， Xu H， et al. Beneficial effect of Bupleurum polysaccharides on autoimmune disease induced by campylobacter jejuni in BALB/c mice[J]. J Ethnopharmacol， 2009，124（3）： 481.
[8]魏建和，李昆同，程惠珍，等.种子成熟度及种皮对北柴胡和三岛柴胡种子萌发的影响[J].中国中药杂志，2003，28（7）：614.
[9]叶青，董娟娥，李小平，等.菘蓝种子中营养物质积累过程及不同采收期种子的活力差异[J].西北农林科技大学学报，2006，34（4）：69.
[10]徐丽霞，杨新根，杨东方，等.北柴胡种子发芽条件研究[J].山西农业科学，2008，36（10）：23.
[11]张桂莲，杨定照，张顺堂，等.不同成熟度对水稻种子萌发及其生理特性的影响[J].植物生理学报，2012，48（3）：272.
[12]石海春，柯永培，傅体华，等.不同成熟度玉米种子活力的差异性研究[J].四川农业大学学报，2006，24（3）：269.
[13]徐洪志，曾川，廖淑梅，等.甘蓝型油菜不同收获期的种子发芽率研究[J].西南农业学报，2005，18（6）：702.
[14]胡晋.种子生物学[M].北京：高等教育出版社，2006：116.
[15]周艳玲，赵敏，彭元举，等.狭叶柴胡种子萌发与内源抑制物质[J].植物研究，2009，29（3）：329.
[16]邓友平，赵力强，张立鸣.外源激素促进北柴胡和三岛柴胡种子萌发的研究[J].中草药，2009，27（7）：427.
[17]杨成民，曹海禄，魏建和，等.发芽温度及种质对柴胡种子萌发的影响[J].中草药，2007，38（3）：426.
Grain filling dynamics and germination characteristics of
Bupleurum chinense seeds
JIN Xin1， REN Bing2， CAO Ai-nong2， JIN Xiao-jun2*
（1.College of Life Science， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China；
2. College of Agronomy， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China）
[Abstract] Bupleurum chinense used in the study were cultivated in the experimental fields of Gansu agricultural University for three years. The seeds of B. chinense were collected every 3 days 10 d after the blossom. The result showed that the 1 000-grain fresh weight reached the maximum 43 d after the blossom and then decreased rapidly， at the mature period the fresh weight of seeds were falling to the same level of the dry weight. The dynamic change of the grain dry matter accumulation showed as an S-shape curve， the rapid increase stage was 25-34 d following the flower， and the grain filling was ended 46 d after blossom. Grain filling rate was under the law ″fast-slow-fast-slow″. And there were two peaks of grain filling rate appeared， after reached the second peak 28 d after the flower the filling rate decreased rapidly and stayed steadily 43 d after flowering. The dehydration rate was also measured at its maximum 43 d following flower. The indexes of seeds all reached the top 52 days following the blossom， when the germination rate reached the peak （34.33%） and water content of seeds was near 10%. The rate of germination and the 1 000-graid weight of seed showed significant positive correlation， while the water content of seeds was found significant negatively correlation with germination percentage. So the best time for harvest should be 52 d after flowering （9 month）， the seeds collected at that time showed both high quality and germination rate.
[Key words] Bupleurum chinense； seed； grain filling dynamics； germination characteristic
doi：10.4268/cjcmm20141914