黃精種子萌發抑制物質及其去除方法研究初探

邵財 劉繼永 劉寧 張亞玉

摘 要：為探討黃精種子抑制物質生理活性及種子中抑制物質的去除方法，采用乙酸乙酯、甲醇和水提取對黃精種子進行浸提，并測定提取物對白菜幼苗生長的抑制活性；用溫水浸種12，24，36 h，測定各處理黃精種子萌發率。結果表明，黃精種子浸提液（乙酸乙酯提取液除外）對白菜幼根及胚軸均有顯著抑制作用，且抑制物質的活性隨著提取物濃度的增加而增強，其中水提取液的抑制活性高于甲醇提取液，黃精種子乙酸乙酯提取液對白菜幼苗無顯著抑制作用（P>0.05）；溫水浸種時間對黃精種子萌發時間及萌發率均產生顯著影響，其中溫水浸種24 h的種子，沙藏30 d種子完成萌發，萌發率達91%，而溫水浸種12 h和36 h處理組的種子，沙藏40 d種子完成萌發，萌發率分別為89%和79%。綜合分析表明，黃精種子中存在抑制物質，用溫水浸泡可有效除去種子抑制物質，以浸種24 h最佳。

關鍵詞：黃精；種子休眠；抑制物質

中圖分類號：S567.23+9 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.03.005

Abstract： In order to study the bioassay of endogenous germination inhibitors and the removal method of inhibitors in Polygonatum sibiricum seeds， the P. sibiricum seeds were extracted by ethyl acetate， methanol and water， the effect of solvent extracts on Chinese cabbage seedlings was measured； the P. sibiricum seeds were presoaked 12， 24， 36 hours with the warm water， then the germination rate of each treatment was measured.The results showed that the extracts （except ethyl acetate extract） of P. sibiricum seeds had significant inhibitory effects on hypocotyl and radicle length of Chinese cabbage seedlings， and the inhibitory ratio was increased with the increase of extract concentration. The inhibitory effect of water extract was significant higher than methanol extract， and the ethyl acetate extract had no inhibition at any concentration（P>0.05）. The germination time and germination rate of P. sibiricum seeds were greatly influenced by the different soaking time of warm water. When the seeds were presoaked 24 h， the germination completed at 30 days in sand storage， and the germination rate was 91%. When the seeds were presoaked 12 h and 36 h ， the germination completed at 40 days， and the germination rates were 89% and 79%， respectively. These results suggested that there were inhibitory substances in P. sibiricum seeds and the inhibitors could be removed effectively by soaking with the warm water， and the optimum presoaked time was 24 h.

Key words： Polygonatum sibiricum； seed dormancy； inhibitors

黃精（Polygonatum sibiricum Red.）為百合科黃精屬多年生草本植物，俗稱“雞頭七”，“烏鴉七”，集藥用、食用和觀賞價值于一身，分布于東北、華北及陜西、寧夏、甘肅、山東等地[1]。黃精含有甾體皂苷、三萜皂苷、黃酮類、生物堿類、多糖類等多種成分[2]，2015版《中國藥典》收載，黃精以根莖入藥，具補氣養陰、健脾、潤肺、益腎的功效，可用于防治脾胃氣虛，體倦乏力，胃陰不足，口干食少，肺虛燥咳，勞嗽咳血，精血不足，腰膝酸軟，須發早白，內熱消渴[3]。現代藥理學研究表明，黃精具有調節免疫力、抗氧化及延緩衰老、降血糖、調血脂、預防動脈粥樣硬化等藥理作用[2]。近年來，由于對黃精的過度采挖，致使野生黃精資源銳減。為了滿足人們健康用藥的需要，人工栽培是解決黃精藥材短缺的主要途徑，但由于黃精種子存在休眠現象，多年來主要靠根莖進行無性繁殖，既浪費商品藥材也導致其后代退化，而數量龐大的種子沒有被有效利用，不利于黃精大面積種植推廣。張躍進等[4-5]針對黃精種子休眠問題從種子外部形態、解剖結構等方面已開展了一定的研究工作，但關于種子抑制物質活性方面報道較少。

本試驗對黃精種子內源抑制物質活性及內源抑制物質去除方法進行初步研究，以探討內源抑制物質對黃精種子萌發的影響，為打破黃精種子休眠、提高其繁殖系數提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材 料

2016年9月在吉林市左家鎮農業部長白山野生生物資源觀測站采集黃精種子；白菜種子購于北京萬隆裕豐種子有限公司。乙酸乙酯和甲醇為分析純，購于北京化工廠。

1.2 方 法

1.2.1 黃精種子浸提物取 3份自然干燥的黃精種子（含水量為6.23%）各40 g，分別加入研缽研碎后，移入100 mL三角瓶中，分別加入50 mL乙酸乙酯、甲醇和蒸餾水，用封口膜密封，置于25 ℃，100 r·min-1搖床24 h，超聲波提取15 min；粗提液過濾后，殘渣按上述方法再浸提2次；合并全部濾液，旋轉蒸發儀40 ℃減壓濃縮，最終定容50 mL，分別獲得乙酸乙酯、甲醇和水的提取液，質量濃度均為0.8 g·mL-1，4 ℃保存備用。

1.2.2 黃精種子浸提物抑制活性測定 取上述0.8 g·mL-1種子浸提液，分別配制成質量濃度為0.05，0.10，0.20，0.40 g·mL-14個濃度梯度的溶液，各取5.0 mL溶液至滅菌的培養皿（直徑11 cm，鋪有2層濾紙）中，待有機溶劑揮發完全后（水提液除外），每皿加入蒸餾水5 mL，對照組每皿加入蒸餾水5.0 mL（加入有機試劑揮干后的處理與蒸餾水對照組間無顯著性差異（P>0.05），數據未顯示），每皿放100粒白菜種子，每個處理重復3次，25 ℃恒溫箱黑暗培養，培養72 h后采用數顯游標卡尺測量根長及胚軸長。

1.2.3 溫水浸種對黃精種子萌發的影響 取3份自然干燥的黃精種子各60 g，放入250 mL三角瓶中，加入100 mL 蒸餾水，置于25 ℃，100 r·min-1搖床，每12 h更換一次蒸餾水，可獲得浸泡12，24，36 h的黃精種子，將種子置于22 ℃恒溫箱黑暗沙藏，分別于沙藏15，20，25，30，35，40 d取樣，測定黃精種子的萌發率。

1.3 數據處理

利用SAS6.12軟件對數據進行單因素方差分析，不同處理組間的差異顯著性分析采用Fishers LSD（least significant difference）法；抑制物質活性計算參照Huang等[6]的方法進行。

抑制活性=（1 - 處理組/對照組）×100% （1）

2 結果與分析

2.1 黃精種子浸提物對白菜幼苗的影響

由表 1可知，黃精種子乙酸乙酯提取液在各個濃度對白菜的根長和胚軸生長均無抑制作用，表現為與對照組差異不顯著（P>0.05），而甲醇和水浸提液對白菜幼根和胚軸生長均有顯著抑制作用，表明黃精種子中存在著生長抑制物質，且抑制物質的活性隨著粗提物濃度的增大而增強。不同溶劑提取種子抑制物質的活性以水提取液最強，甲醇提取液次之，當提取液質量濃度為0.05 g·mL-1時，水提取液顯著抑制白菜根長（P<0.05），但對白菜胚軸生長無明顯抑制作用（P>0.05），水提取液與甲醇提取液之間對白菜幼苗的抑制活性無顯著性差異（P>0.05）；當提取液質量濃度為0.10 g·mL-1時，水提取液對白菜根長抑制活性較甲醇提取液顯著提高了11.44個百分點（P<0.05），2種提取液均顯著抑制白菜胚軸的生長（P<0.05），但二者之間無顯著性差異（P>0.05）；當提取液質量濃度為0.40 g·mL-1時，水提取液較甲醇提取液對白菜胚根和胚軸的抑制活性分別顯著提高了9.79和14.04個百分點（P<0.05）?？梢?，黃精種子浸提物對白菜幼根抑制作用高于對胚軸的抑制作用。

2.2 溫水浸種對黃精種子萌發的影響

由圖1可知，溫水浸種時間對黃精種子萌發時間及萌發率產生明顯影響，其中溫水浸種24 h的處理在沙藏30 d時完成萌發，萌發率達到91%；而溫水浸種12 h和36 h處理組均在沙藏40 d完成萌發，萌發率分別為89%和79%。

3 結論與討論

王劍龍等[7]研究報道，黃精種子存在休眠特性。植物種子中存在萌發抑制物質是導致種子休眠的一個主要因素[8]。本研究發現，黃精種子含有活性較高的抑制物質，對白菜幼根和胚軸均有顯著抑制作用，抑制物質的生物活性隨質量濃度（在試驗范圍內）的逐漸增大而增強，其中水提取液的抑制活性高于甲醇提取物，乙酸乙酯提取物對白菜幼苗無顯著抑制作用，故推斷黃精種子萌發抑制物質為極性化合物。在植物種子休眠機制研究中，曾有報道推測植物種子中含有的不飽和內酯、生物堿、氨、氰化物、有機酸、醛類、酚類等化合物可能是種子中的萌發抑制物質[9]，明確黃精種子的萌發抑制物質還需進一步研究。

在農業生產上根據一部分抑制物質溶于水的特性，用水沖洗或浸洗種子來去除種子或果實中的抑制物質。如防風、桔梗、膜莢黃芪栽培生產一般播種前用40～45 ℃溫水浸種，間隔一段時間更換清水，可促進種子提早萌發和出苗整齊，水浸種的作用不僅是軟化種皮提高其通透性，更重要的在于溫水浸種可浸泡出大量內源抑制物質，降低內源抑制物質對種子萌發和幼苗生長的抑制作用[10-12]。一些研究表明，對于非水溶性的抑制物質，可以用有機試劑進行沖洗或浸洗，如黃花烏頭、返魂草、狹葉柴胡等種子用乙醚、乙醇等浸種，再將種子用清水洗凈，可提高種子發芽率或提前出苗[13-15]，但是，能否用有機溶劑浸種來改變種皮透性及浸淋掉部分抑制物質，并將其應用到藥用植物栽培生產上，以及浸種對出苗后植株長勢、入藥部位質量安全性等方面的影響尚不明確，有待進一步研究。本研究表明，溫水浸提種子可除去大部分抑制物質，加快黃精種子的萌發，以浸泡24 h為最佳，浸泡時間過長，可能由于種子長期處于缺氧條件而受到毒害，從而影響萌發率。

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