樊良帥,尚興樸,朱 勇,包 芳,張 峰,曾 燕,
(1.國(guó)藥種業(yè)有限公司,北京 100035; 2.中國(guó)中藥有限公司,北京 100195 )
蒙古黃芪為豆科植物蒙古黃芪的干燥根,具有補(bǔ)氣固表、利尿托毒、斂瘡生肌等功效,蒙古黃芪主要分布在甘肅、內(nèi)蒙古、山西和青海等地。蒙古黃芪是十大隴藥和40種常用大宗藥材品種之一,野生資源日漸匱乏,市場(chǎng)需求量的日益增加,其栽培面積也在逐年擴(kuò)大,且以栽培蒙古黃芪為主[1]。蒙古黃芪以種子繁殖為主,但其種子缺乏相應(yīng)的質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),存在種質(zhì)資源混雜、種子質(zhì)量良莠不齊,商品種子摻假嚴(yán)重,種子供需市場(chǎng)不規(guī)范等問(wèn)題[2]。
近年來(lái),在蒙古黃芪的栽培及繁育方面有較多報(bào)道,也進(jìn)行了蒙古黃芪種子萌發(fā)特性的研究[3-4],但有關(guān)蒙古黃芪種子粒徑分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究在確定蒙古黃芪種子質(zhì)量檢驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上,對(duì)所收集的16份不同產(chǎn)地的蒙古黃芪種子進(jìn)行凈度分析、千粒重分析,并對(duì)山西蒙古黃芪種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)進(jìn)行研究[2]。管耀義等[5]指出,蒙古黃芪種子硬實(shí)率較高,種皮堅(jiān)硬,不經(jīng)處理不易吸水膨脹,阻礙種子發(fā)芽,有的種子硬實(shí)率高達(dá)50%。播種后自然發(fā)芽率在30%以下,生產(chǎn)上可通過(guò)98%硫酸處理解決硬實(shí)問(wèn)題;荊志宇等[6]研究表明,種子硬實(shí)與其發(fā)育成熟度有關(guān),而種子成熟度與種子灌漿特性密切相關(guān);石有太等[7-8]、趙洋等[9]和郭鳳霞等[10]對(duì)大黃、當(dāng)歸和北美灌漿特性進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)種子成熟度與灌漿呈現(xiàn)“S”型曲線變化。因此,開(kāi)展蒙古黃芪種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究,制定種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),對(duì)提高種子的發(fā)芽率和利用率具有重要意義,且可為蒙古黃芪種子的精量播種和包衣丸?;漠a(chǎn)量和品質(zhì)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。
試驗(yàn)材料為蒙古黃芪種子,來(lái)源于甘肅、內(nèi)蒙古、山西等地的野生、仿野生和栽培種。相關(guān)信息見(jiàn)表1。
人工氣候培養(yǎng)箱(QHP-150 BE,上海力辰儀器科技有限公司)、FA 2004電子天平(上海津平科學(xué)儀器有限公司)、智能型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(HT-600 B,上海朗軒實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)、種子凈度工作臺(tái)(TJD-800,杭州綠博儀器有限公司)、高速多功能粉碎機(jī)(RHP-100型,浙江榮浩工貿(mào)有限公司)、圓孔篩和長(zhǎng)孔篩等。
1.3.1種子粒徑分級(jí)
隨機(jī)取蒙古黃芪種子若干粒,按照粒徑大小分為一級(jí)(?≥2.5 mm)、二級(jí)(2.3 mm≤?<2.5 mm)、三級(jí)(2.0 mm≤?<2.3 mm)、四級(jí)(?<2.0 mm)4個(gè)等級(jí)。
表1 蒙古黃芪種子樣品相關(guān)信息Table 1 Relative information of Astragalus membranaceus var. mongholicus seed samples
1.3.2種子凈度分析
依據(jù)GB/T 3543.3的規(guī)定扦取樣品,每份檢測(cè)樣品至少含有2 500個(gè)種子單位或不少于30 g。將待檢測(cè)樣品置于干凈的白紙上,用鑷子挑出凈種子(除去雜質(zhì)和其他種子),精量稱重(精確到0.000 1 g)。每份樣品重復(fù)3次,取平均值。
1.3.3含水量測(cè)定
參考GB/T 3543.6,采用低恒溫烘干法測(cè)定水分。依據(jù)GB/T 3543.2的規(guī)定,取蒙古黃芪凈種子4.5~5.0 g粉碎,烘箱預(yù)熱至133 ℃,精密稱重(精確到0.000 1 g)樣品后放置電熱恒溫干燥箱,使箱內(nèi)溫度在10~15 min內(nèi)回升到(133±2)℃時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),烘6 h。取出后放入干燥器中冷卻30 min,取出精密稱重,每個(gè)樣品3次重復(fù)。
含水量(%)=[(烘干前樣品重量-烘干后樣品重量)/烘干前樣品重量]×100%。
1.3.4種子粒徑測(cè)定
隨機(jī)取蒙古黃芪凈種子若干,參考GB/T 3543.5的方法觀察各粒徑種子形態(tài)大小,并用游標(biāo)卡尺測(cè)量各粒徑種子的大小。
1.3.5種子千粒重測(cè)定
將凈度分析之后的種子隨機(jī)數(shù)取4個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)1 000粒種子,將4份種子分別用萬(wàn)分之一天平稱重(g),計(jì)算平均值,兩個(gè)重復(fù)的重量之差與平均值之比不超過(guò)5%,將4個(gè)重復(fù)的平均值換算為千粒重。
1.3.6種子發(fā)芽率測(cè)定
1) 發(fā)芽盒實(shí)驗(yàn):4個(gè)粒徑等級(jí)的蒙古黃芪凈種子各50粒,分別用98%硫酸處理6 h,自來(lái)水沖洗干凈,晾干。處理后的種子分別開(kāi)展發(fā)芽盒紙床和發(fā)芽盒沙床實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)于25 ℃、12 h光照下培養(yǎng),每天定時(shí)噴適量水保持發(fā)芽床濕潤(rùn),實(shí)驗(yàn)第2天開(kāi)始統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率(胚根長(zhǎng)度超過(guò)種子長(zhǎng)度視為發(fā)芽),第7天實(shí)驗(yàn)結(jié)束后計(jì)算發(fā)芽率,每組實(shí)驗(yàn)5個(gè)重復(fù)。
表2 不同產(chǎn)地蒙古黃芪種子質(zhì)量比較Table 2 Comparison of Astragalus membranaceus var. mongholicus seed quality from different origins
發(fā)芽率(%)=(正常發(fā)芽種子數(shù)/放置種子數(shù))×100%。
2) 大田試驗(yàn):試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),樣方之間間距為50 cm,每個(gè)樣方大小為1 m×1 m,每個(gè)樣方100穴,株行距均為10 cm,每穴播種2粒,播后覆沙約2 cm,每組5個(gè)重復(fù)。種子長(zhǎng)出兩片葉時(shí),視為出苗,統(tǒng)計(jì)出苗率。
出苗率(%)=(成苗數(shù)/播種種子數(shù))×100%。
蒙古黃芪種子各項(xiàng)指標(biāo)采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),并通過(guò)SPSS 19.0軟件中的Duncan法進(jìn)行方差分析。
2.1.1不同產(chǎn)地蒙古黃芪種子形態(tài)特征
由表2可知,各產(chǎn)地蒙古黃芪種子長(zhǎng)2.93~3.70 mm,平均3.62 mm,種子寬2.20~2.86 mm,平均2.76 mm,種子厚1.02~1.47 mm,平均1.32 mm。山西省渾源縣-5和陜西省子洲縣產(chǎn)地蒙古黃芪種子長(zhǎng)度最小,山西省應(yīng)縣和陜西省子洲縣產(chǎn)地蒙古黃芪種子寬度最小,山西省渾源縣-5、內(nèi)蒙古固陽(yáng)縣和山西省應(yīng)縣-1產(chǎn)地蒙古黃芪種子厚度最??;綜合可知,山西和甘肅產(chǎn)地蒙古黃芪種子較飽滿,種子粒徑較大,陜西蒙古黃芪種子較小,蟲籽和雜質(zhì)較多。
2.1.2不同產(chǎn)地蒙古黃芪種子千粒重
由表2可知,山西省渾源縣、山西省應(yīng)縣、甘肅省民樂(lè)縣和甘肅省岷縣等7個(gè)產(chǎn)地蒙古黃芪種子千粒重為6.709 5~7.364 0 g,陜西省子州縣產(chǎn)地蒙古黃芪種子千粒重低于6.000 0g,其他產(chǎn)地蒙古黃芪種子千粒重在6.659 8~7.028 0g之間。
2.1.3不同產(chǎn)地蒙古黃芪種子發(fā)芽率實(shí)驗(yàn)
由表2可知,山西省五寨縣和山西省渾源縣黃芪種子發(fā)芽率均在90.00%以上,甘肅和內(nèi)蒙黃芪種子發(fā)芽率在78.91%~89.17%之間,陜西蒙古黃芪種子發(fā)芽率低于75.0%。因此,山西蒙古黃芪種子發(fā)芽率最高。
2.2.1山西不同粒徑蒙古黃芪種子凈度測(cè)定
由表3得出,山西3個(gè)產(chǎn)地蒙古黃芪種子,粒徑在2.3 mm≤?<2.5 mm之間的種子凈度均高于其他粒徑種子,凈度均高于90.00%;其中,五寨縣蒙古黃芪種子在2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑和2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑的種子凈度高于90.00%,應(yīng)縣的蒙古黃芪種子的粒徑在2.3 mm≤?<2.5 mm之間的種子凈度高于90.00%,渾源縣蒙古黃芪種子的粒徑大于2.0 mm的種子凈度高于90.00%。因此,山西蒙古黃芪種子凈度在2.3 mm≤?<2.5 mm之間最好。
2.2.2山西不同粒徑蒙古黃芪種子千粒重測(cè)定
由表4可以看出,山西3個(gè)產(chǎn)地蒙古黃芪種子的粒徑在大于等于2.5 mm 的千粒重最大,應(yīng)縣和渾源縣蒙古黃芪種子的千粒重均高于8.400 0 g,五寨縣蒙古黃芪種子的千粒重低于8.000 0 g;其次為2.3 mm≤?<2.5 mm和2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑,小于2.0 mm的種子千粒重最小,均低于2.500 0 g。
表3 山西不同粒徑蒙古黃芪種子凈度分析Table 3 Purity analysis of Astragalus membranaceus var. mongholicus seed with different seed particle sizes in Shanxi Province
表4 山西不同粒徑蒙古黃芪種子千粒重Table 4 1 000-grain weight of Astragalus membranaceus var. mongholicus seeds with different seed particle sizes in Shanxi Province
2.2.3山西不同粒徑蒙古黃芪種子含水量測(cè)定
由表5可知,五寨縣蒙古黃芪種子粒徑在2.3 mm≤?<2.5 mm之間的含水量為9.73%,與2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑含水量相比增加0.93%,與?≥2.5 mm粒徑的含水量相比增加1.03%;應(yīng)縣蒙古黃芪種子粒徑在2.3 mm≤?<2.5 mm之間的含水量為8.65%,與2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑含水量相比增加0.10%,與?≥2.5 mm粒徑的含水量相比增加0.71%;渾源縣蒙古黃芪種子粒徑在2.3 mm≤?<2.5 mm之間的含水量為8.43%,與2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑含水量相比增加0.13%,與?≥2.5 mm粒徑的含水量相比增加0.39%;山西3個(gè)產(chǎn)地蒙古黃芪種子2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑的含水量均高于其他粒徑。
表5 山西不同粒徑等級(jí)蒙古黃芪種子含水量Table 5 Water content of Astragalus membranaceus var. mongholicus seeds with different particle sizes in Shanxi Province
2.2.4山西不同粒徑蒙古黃芪種子發(fā)芽試驗(yàn)
1) 由表6可知,五寨縣蒙古黃芪種子2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑發(fā)芽率為95.3%,與?≥2.5 mm粒徑的相比提高2.7%,與2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑的相比提高1.7%,與?<2.0 mm粒徑的相比提高66.7%;應(yīng)縣蒙古黃芪種子2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑發(fā)芽率為94.4%,與?≥2.5 mm粒徑的相比提高9.7%,與2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑的相比提高4.3%,與?<2.0 mm粒徑的相比提高65.7%;渾源縣蒙古黃芪種子2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑發(fā)芽率為96.8%,與?≥2.5 mm粒徑的相比提高3.3%,與2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑的相比提高1.6%,與?<2.0 mm粒徑的相比提高75.5%。因此,山西不同產(chǎn)地不同等級(jí)蒙古黃芪發(fā)芽盒實(shí)驗(yàn)得出,2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑蒙古黃芪種子最好。
2) 由表7可知,五寨縣蒙古黃芪種子2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑發(fā)芽率為87.3%,與?≥2.5 mm粒徑的相比提高6.6%,與2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑的相比提高7.0%,與?<2.0 mm粒徑的相比提高56.8%;應(yīng)縣蒙古黃芪種子2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑發(fā)芽率為82.4%,與?≥2.5 mm粒徑的相比提高5.6%,與2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑的相比提高1.6%,與?<2.0 mm粒徑的相比提高53.8%;渾源縣蒙古黃芪種子2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑發(fā)芽率為91.6%,與?≥2.5 mm粒徑的相比提高2.4%,與2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑的相比提高4.8%,與?<2.0 mm粒徑的相比提高72.7%。因此,山西不同產(chǎn)地不同等級(jí)蒙古黃芪沙盒實(shí)驗(yàn)得出,2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑蒙古黃芪種子最優(yōu),其次為?≥2.5 mm粒徑和2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑蒙古黃芪種子。
表6 山西不同產(chǎn)地不同粒徑蒙古黃芪種子發(fā)芽盒實(shí)驗(yàn)Table 6 Germination box experiment of Astragalus membranaceus var. mongholicus seeds in different origins and seed particle sizes in Shanxi Province
表7 山西不同產(chǎn)地不同粒徑蒙古黃芪種子沙盒實(shí)驗(yàn)Table 7 Sand box experiment of Astragalus membranaceus var. mongholicus seeds in different origins and different seed particle sizes in Shanxi Province
3) 由表8可知,五寨縣蒙古黃芪種子2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑發(fā)芽率為56.3%,與?≥2.5 mm粒徑的相比提高9.6%,與2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑的相比提高6.8%,與?<2.0 mm粒徑的相比提高36.2%;應(yīng)縣蒙古黃芪種子2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑發(fā)芽率為46.0%,與?≥2.5 mm粒徑的相比提高3.0%,與2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑的相比提高0.5%,與?<2.0 mm粒徑的相比提高29.8%;渾源縣蒙古黃芪種子2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑發(fā)芽率為61.5%,與?≥2.5 mm粒徑的相比提高12.8%,與2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑的相比提高21.7%,與?<2.0 mm粒徑的相比提高42.4%。因此,山西不同產(chǎn)地不同等級(jí)蒙古黃芪種子大田試驗(yàn)得出,2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑蒙古黃芪種子最優(yōu),其次為?≥2.5 mm粒徑蒙古黃芪種子。
表8 山西不同產(chǎn)地不同粒徑蒙古黃芪種子大田試驗(yàn)Table 8 Field test of Astragalus membranaceus var. mongholicus seeds in different origins and seed particle sizes in Shanxi Province
通過(guò)對(duì)不同產(chǎn)區(qū)蒙古黃芪種子的形態(tài)特征、千粒重和發(fā)芽率的測(cè)定可得,各產(chǎn)地種子千粒重差別較大,其中陜西省子洲縣蒙古黃芪種子明顯小于其他產(chǎn)區(qū)的種子。由于種子千粒重是檢驗(yàn)種子活力的標(biāo)準(zhǔn)之一,種子活力由飽滿程度決定,種子飽滿程度決定了種子內(nèi)部?jī)?chǔ)藏的物質(zhì)多少[11],陜西省子洲縣產(chǎn)地的蒙古黃芪種子千粒重低,主要因?yàn)椴怀墒旆N子、癟種子和蟲蛀種子占比較大,導(dǎo)致種子內(nèi)部?jī)?chǔ)藏物質(zhì)較少。根據(jù)種子發(fā)芽率指標(biāo),山西省五寨縣和山西省渾源縣黃芪種子發(fā)芽率均在90.12%~97.21%之間,甘肅和內(nèi)蒙古黃芪種子發(fā)芽率在78.91%~89.17%之間,陜西蒙古黃芪種子發(fā)芽率低于75.00%。因此,山西省蒙古黃芪種子最優(yōu)。
參考種子粒徑等級(jí),各產(chǎn)地蒙古黃芪種子均可進(jìn)行粒徑等級(jí)劃分;由于山西省蒙古黃芪種子粒徑最大,發(fā)芽率最高,本研究以山西省蒙古黃芪種子為基礎(chǔ),開(kāi)展種子凈度、千粒重、含水量和發(fā)芽指標(biāo)測(cè)定。
由于蒙古黃芪種子的含水量與種子灌漿特性有關(guān)聯(lián)[6],?≥2.5 mm粒徑蒙古黃芪種子含水量均低于其他兩個(gè)等級(jí),主要原因在于種子過(guò)于成熟,蟲蛀,空殼種子較多,蒙古黃芪籽粒脫水速率隨灌漿進(jìn)程加快,含水量持續(xù)下降,?≥2.5 mm粒徑蒙古黃芪種子為含水量下降最快的時(shí)期,即灌漿高峰結(jié)束期[6]。2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑蒙古黃芪種子含水量最高,主要原因在于種子飽滿,成熟度適當(dāng),自由水和結(jié)合水比例均衡,
2.0 mm≤?<2.3 mm粒徑蒙古黃芪種子含水量?jī)H次于2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑種子。
通過(guò)發(fā)芽盒、沙盒和大田試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出,2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑蒙古黃芪種子最優(yōu),其中,含水量在8.43%~9.73%之間,發(fā)芽盒發(fā)芽率在94.4%~96.8%之間,發(fā)霉率在0.4%~8.6%之間;沙盒發(fā)芽率在82.4%~91.6%之間,發(fā)霉率在0~1.0%之間;大田出苗率在46.0%~61.5%之間。
為了減少蒙古黃芪種植的用種量,降低種子采購(gòu)成本,保證播種后出苗整齊,種苗健壯,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化精量播種,山西蒙古黃芪種子可以通過(guò)風(fēng)選和比重除雜、色選、分級(jí)等加工流程篩選出2.3 mm≤?<2.5 mm粒徑的種子。