廖發(fā)嬌， 伍林濤

(1.貴州大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院， 貴陽 550025； 2.貴州師范學(xué)院， 貴陽 550025)

多花黃精(PolygonatumcyrtonemaHua)屬于百合科黃精屬“藥食同源”中藥材，不僅具有較高的藥用價值，還是難得的觀賞佳品[1-2]。據(jù)調(diào)查，我國黃精屬植物約有39種[3]，《中華人民共和國藥典(2005年第一版)》[4]收錄了黃精、多花黃精和滇黃精的干燥根莖為常用傳統(tǒng)藥材，其中多花黃精品質(zhì)最佳，是當前最具有市場前景的黃精藥材，且多糖藥效成分含量相對較高[5]。研究表明，多花黃精富含多糖、甾體皂苷類和生物堿等活性成分[6]，有延緩氧化、抗皰疹、免疫激發(fā)、降血糖血脂及預(yù)防動脈粥樣硬化等作用[7-9]。而多花黃精也因其自身的生物活性成分和結(jié)構(gòu)特點，被廣泛作為健康食品或中醫(yī)臨床研究的藥用材料。

目前，隨著醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展和食用植物油的大力推廣，黃精市場需求量逐漸增加，收購量也隨之上升，導(dǎo)致了野生資源蘊藏量不斷減少[10-12]。故大面積種植黃精以滿足市場供應(yīng)勢在必行，國內(nèi)外學(xué)者對黃精種子的栽培和繁殖技術(shù)尤為關(guān)注。種子是優(yōu)質(zhì)多花黃精最基本的生產(chǎn)源頭，直接影響著黃精的品質(zhì)和產(chǎn)量。多花黃精的抗旱能力弱、繁殖系數(shù)低、育苗周期長、萌發(fā)成苗率低、倒伏和落花落果現(xiàn)象嚴重[13-15]，且對種子的貯藏條件、萌發(fā)和后熟期間的生理變化情況研究較少，若因在生產(chǎn)過程中處理不當就會造成較大的經(jīng)濟損失，給生產(chǎn)、科學(xué)研究和種質(zhì)資源收集增加難度。故本文就多花黃精種子的形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、休眠與萌發(fā)等方面進行了分析與總結(jié)，為后續(xù)黃精種子的深入研究和產(chǎn)品開發(fā)起借鑒作用。

1 形態(tài)結(jié)構(gòu)

如圖1所示，多花黃精根莖肥壯厚實，呈連珠狀，莖高40～150 cm，伴有10～15枚單葉。漿果黑色，子房3室，種子6～8粒，富含脂肪酸和還原性糖，花期4—6月，果期8—11月[17-18]。多花黃精種子的基本結(jié)構(gòu)包括棒狀胚與胚乳，外部主要包括種阜、種皮和種臍，粒徑長為3.95 mm，寬為3.68 mm，多呈不規(guī)則卵圓形或球形，成熟時種子表面為淡黃色，且?guī)в泄鉂蒣19-20]。其鮮種子千粒重為22.92～27.15 g，含水量約48%[20]。

2 化學(xué)成分

當前對多花黃精根莖部分的藥理活性成分研究較多，而對種子化學(xué)成分的報道相對較少。李勇剛等[21]采用索氏提取法、氣相色譜法等化學(xué)方法分析了黃精種子中的粗淀粉、粗脂肪、粗蛋白等重要營養(yǎng)成分，結(jié)果表明多花黃精種子中淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)含量分別為73.70%、10.74%、8.21%，屬于淀粉性種子。其中，粗脂肪含有89.52%的不飽和脂肪酸，以油酸(39.75%)和亞油酸(49.77%)為主，且亞油酸含量遠高于油菜(23.71%)、花生(34.76%)中的亞油酸含量[22-23]；多花黃精種子中含有豐富的可溶性糖、還原糖和游離氨基酸等成分。葉靜等[24]利用超臨界CO2萃取技術(shù)對黃精種子脂肪酸成分進行測定分析，得到了油酸(17.42%)、棕櫚酸(20.82%)、亞油酸(53.90%)、硬脂酸(3.27%)、15-甲基-十六烷酸(1.63%)、(E)-9-十二碳烯酸(0.25%)和十五烷酸(0.46%) 7種脂肪酸化合物。陳怡[25]測定了不同萌發(fā)出苗時期多花黃精種子中的營養(yǎng)物質(zhì)，結(jié)果顯示，種子中淀粉含量約為42.12%，證明多花黃精種子為淀粉性種子，這與李勇剛研究組所得結(jié)論一致；還含有豐富的可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖，其含量分別為16.14 mg·g-1和32.16 mg·g-1。

3 多花黃精化學(xué)成分合成相關(guān)功能基因的研究

由于多花黃精全基因組序列未測定公開發(fā)表，故目前關(guān)于基因定位、克隆及功能分析的研究報道還很少。呂煜夢等[26]克隆獲得了多花黃精PcCIGR和PcSCL21基因序列，以18SrRNA為內(nèi)參基因，通過qPCR技術(shù)分析了其組織器官特異性表達模式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PcCIGR和PcSCL21基因均在葉片中高表達，以不同的光質(zhì)進行處理發(fā)現(xiàn)，PcCIGR受藍光誘導(dǎo)高表達，在遠紅光誘導(dǎo)下表達水平較低，在光周期為9 h·d-1時表達量達到了最高水平。而PcSCL21受到藍光和綠光誘導(dǎo)高表達，從而有利于多花黃精的生長，在光周期為 18 h·d-1時表達量出現(xiàn)最高值。通過植物激素(NAA和6-BA)誘導(dǎo)處理發(fā)現(xiàn)，PcCIGR和PcSCL21基因分別在植物激素(NAA)濃度為 0.2 mg·L-1、細胞分裂素(6-BA)濃度為 4.0 mg·L-1處理條件下表達量達到了最高水平，而且PcCIGR和PcSCL21基因在NAA和6-BA誘導(dǎo)處理條件下其表達量和薯蕷皂苷含量呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)。

4 休眠與萌發(fā)

種子是多花黃精種質(zhì)資源收集和長期保存的理想材料，但大多數(shù)黃精種子具有多重生理休眠特性，一定程度上限制了黃精野生資源的開發(fā)，不利于種子的有性繁殖及其應(yīng)用研究。祝明珠等[20]指出多花黃精種子具有吸水障礙，若將種皮全部去除，此時種子萌發(fā)效果最明顯。趙致等[27]通過對不同萌發(fā)時期的多花黃精種子胚乳細胞結(jié)構(gòu)的解剖，發(fā)現(xiàn)黃精種子在發(fā)育成熟階段，其胚乳細胞壁逐漸加厚，胚乳自身弱化形成機械屏障，從而抑制了種子萌發(fā)，進入休眠狀態(tài)。

為進一步了解多花黃精種子休眠與萌發(fā)之間的關(guān)系，陳怡[25]利用液質(zhì)聯(lián)用法測定了多花黃精種子中生長素(IAA)、赤霉素(GA3)、脫落酸(ABA)內(nèi)源激素的含量，說明IAA和GA3能夠促進黃精種子胚乳細胞的生長和發(fā)育，而ABA會抑制種子萌發(fā)，導(dǎo)致種子休眠。成京晉等[28]采用酶聯(lián)免疫分析(ELISA)對多花黃精種子內(nèi)源激素GA3、細胞分裂素(CTK)和ABA含量進行測定觀察，結(jié)果顯示ABA和CTK含量的變化規(guī)律呈極顯著負相關(guān)，即ABA含量出現(xiàn)增大的同時CTK的含量出現(xiàn)快速降低。劉保財?shù)萚29]利用物理法溫水浸泡和化學(xué)法GA3打破多花黃精種子休眠進行了研究，發(fā)現(xiàn)種子在低溫(4 ℃)沙藏條件下，利用50 mg·L-1GA3激素浸種3 h處理時，解除休眠的效果十分顯著，發(fā)芽率最高，達93.3%。

如上研究所述，種胚形態(tài)未成熟、胚乳細胞的機械障礙以及種子內(nèi)源激素調(diào)控作用是造成多花黃精種子休眠的主要原因。種子中的萌發(fā)抑制物ABA和萌發(fā)促進物CTK、GA3之間的協(xié)同作用使種子產(chǎn)生了休眠與萌發(fā)行為，這與Khan[30]所提出的GA3、CTK和ABA 三因子學(xué)說一致。

5 總結(jié)與展望

多花黃精有著廣泛的資源分布和悠久的藥食兩用歷史，具有抑制腫瘤生長、促進免疫功能、抗真菌、抗病毒、增強記憶等功效。因此，可以把藥用植物多花黃精開發(fā)成具有輔助治療功效的食用保健品，或者是純天然中草藥的抗氧化護膚品，亦或是研制成具有提高和改善記憶作用、抗真菌、抗腫瘤的新藥，這也一直是國內(nèi)外醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)研究的熱點。

然而，多花黃精種質(zhì)資源的開發(fā)利用與其種子的繁殖緊密相關(guān)。目前，國內(nèi)外也只是對多花黃精干燥根莖的藥用價值、種子的生物學(xué)特征以及種子休眠與萌發(fā)進行了初步探究，卻未對多花黃精種子化學(xué)成分尤其是脂肪酸成分的應(yīng)用與開發(fā)進行深入系統(tǒng)的分析與研究，種子中可溶性糖類、蛋白質(zhì)成分和含量的測定等研究報道甚少。由于多花黃精基因組復(fù)雜，全基因組拼接困難，到目前為止基因組序列仍沒有公開發(fā)表，因此，各藥效成分代謝合成相關(guān)基因的研究鮮有報道。同時，多花黃精種子中的營養(yǎng)價值很高，其淀粉含量較高，蛋白質(zhì)含量適中，氨基酸種類齊全，不飽和脂肪酸豐富，有著顯著的保健作用，可以考慮將黃精屬植物種子產(chǎn)業(yè)化，研發(fā)成營養(yǎng)保健品或食品添加劑，但尚未見有關(guān)此領(lǐng)域系統(tǒng)的研究工作發(fā)表，這是非常值得重點探究的。