美洲商陆果实和种子组分测定及幼苗形态观察

徐宁伟，贾益豪，包志毅

(1.浙江农林大学 风景园林与建筑学院，浙江 临安 311300；2.中国林业科学研究院 林业研究所，北京 100091)

美洲商陆Phytolacca americanaLinn.是商陆科Phytolaccaceae商陆属PhytolaccaL.的多年生草本植物，又名垂序商陆、美国商陆，原产于北美洲，1935 年在杭州发现，目前我国大部分地区均有分布。国内外学者对美洲商陆的药用价值、重金属富集能力、化感作用、繁殖生物学特性等方面多有研究[1-6]，而关于美洲商陆果实和种子的形态与组分以及幼苗形态等方面的研究还未见诸报道，为此，本文对美洲商陆果实和种子的大小与组分进行了测定，并对其幼苗形态进行了观察，以期为美洲商陆的综合利用提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用美洲商陆果实于2012年10月采自浙江农林大学校园内。一部分果实装入密封袋中于4℃冰箱中冷藏，并立即用于果实形态与组分的测定；另一部分果实，搓出种子后用清水洗净，于室温阴干，置于广口瓶中，用于2013年4月种子形态与组分的研究。试验在浙江农林大学林业与生物技术学院实验中心进行。

1.2 试验方法

1.2.1 美洲商陆果实和种子形态与果肉和种子组分的观测方法

果实大小的测定：随机抽取30个果实，用游标卡尺准确测定果实的大小，3次重复[7]。

种子外部形态的观测：结合解剖镜观察种子的形状、颜色、纹饰及附属物等[8]。

种子大小及单粒质量的测定：随机抽取30粒种子，用游标卡尺和分析天平准确测定种子的大小和质量，3次重复[9]。

分别采用考马斯亮蓝法、茚三酮显色法、3,5-二硝基水杨酸法、比色法与残余法[8]依次测定果肉和种子中的蛋白质、游离氨基酸、总糖、红色素和粗脂肪含量。

种子中矿质元素含量的测定：种子样品用高氯酸消化，矿质元素含量用原子吸收法测定[10-13]。

1.2.2 美洲商陆种子萌发与幼苗形态的观察

取30粒种子直接播种于花盆中，置于实验室向阳处，定期浇水，观察种子萌发与幼苗形态，待其长出第5片叶子后，测量幼苗子叶、初生叶、次生叶的长和宽以及上胚轴、下胚轴和根的长度，并计算其平均值和变异系数[12-13]。

2 结果与分析

2.1 美洲商陆果实及种子的形态特征

2.1.1 美洲商陆果实的形态特征

美洲商陆果实为扁球形肉质浆果，多汁液，红色，熟时呈紫黑色(如图1a所示)，表面无毛，横径长0.97～1.10cm，纵经长0.75～0.80cm，梗长1.02～1.18cm，内含种子8～12粒不等，其单粒质量平均为0.54g。

对所测美洲商陆果实大小及单粒质量作相关性分析，结果见表1。从表1 中可以看出，美洲商陆果实梗长和单粒质量呈极显著负相关，因此，可将梗长和单粒质量作为美洲商陆果实筛选分级的依据。

表1 美洲商陆果实大小与单粒质量之间的相关性分析结果†Table 1 Correlation of fruit size and single fruit mass of P.americana

2.1.2 美洲商陆种子的形态特征

美洲商陆种子为肾圆形，表面较平滑，坚硬，黑色而具光泽(如图1b所示)。种子为双子叶有胚乳种子，胚乳呈乳白色，子叶及胚为线型(如图2所示)，白色，环形镶嵌在胚乳中。

图1 美洲商陆的果实与种子Fig.1 The fruits and seeds of P.americana

图2 美洲商陆种子胚的形状Fig.2 The shape of embryo of Phytolacca americana

美洲商陆种子大小及单粒质量较为接近(如表2)。约有91％的种子其长度为2.9～3.2mm，平均为3.089mm；99％的种子其最大直径在2.5～3.1mm的范围内，平均为2.843mm。约有92％的种子其单粒质量在9.0～11.0mg间，平均单粒质量为9.9mg。

表2 美洲商陆种子大小及单粒质量Table 2 The seed size and single seed mass of P.americana

2.2 美洲商陆果实果肉与种子中几种营养物质的含量

美洲商陆果实果肉与种子中的几种营养物质含量见表3。由表3可知，在其果肉中，红色素的含量最高，其质量分数为0.597mg/g；其次是总糖含量，为0.423mg/g；而游离氨基酸、蛋白质的含量都很低，分别为0.044 、0.057mg/g。在其种子中，粗脂肪含量最高，其质量分数为137.419mg/g；而总糖、游离氨基酸和蛋白质的含量均很低，分别为0.423、0.006和0.008mg/g。

表3 美洲商陆果实果肉和种子中几种营养物质的含量Table 3 The nutrient contents in P.americana flesh and seed mg/g

2.3 美洲商陆种子中主要矿质元素的含量

美洲商陆种子中主要矿质元素的含量见表4。由表4可知，在美洲商陆种子中，Ca的质量分数最高，其次是Mg的质量分数，Ca和Mg的质量分数分别为1.519和1.053mg/g，明显高于其他矿质元素的质量分数。

2.5 美洲商陆种子萌发与幼苗形态的观察结果

观察到的美洲商陆的幼苗形态如图3a～d所示。美洲商陆种子萌发所需时间较长，沙培、室温栽培约需20天的时间，其平均出苗率为60.55％。萌动时，胚根先突出种皮，伸入土中，形成主根，然后下胚轴加速生长，将子叶和胚芽推出土面，幼苗类型为子叶出土型(如图3a与b所示)。

子叶2片对生，呈椭圆形或卵状椭圆形，子叶长(2.34±0.21)cm、宽(1.04±0.06)cm，先端急尖，基部楔形下延，全缘，侧脉羽状，主脉粗壮；无被毛，上面绿色，下面淡紫红色，子叶柄长(1.10±0.18)cm。上胚轴长(1.48±0.39)cm，紫红色；下胚轴长(1.17±0.21)cm；下部姜黄色，上部紫红色，圆柱形，无毛。初生叶1枚，阔椭圆形，侧脉4～5对，长(3.69±0.50)cm、宽(2.20±0.17)cm，上面绿色，下面淡紫红色，叶柄长(1.67±0.24)cm。次生叶互生，卵形，侧脉6～7对，长(4.20±0.41)cm、宽(2.42±0.18)cm，叶柄长(1.24±0.13)cm，第1～2片次生叶的正面呈绿色、背面为淡紫红色，第3片叶开始逐渐变成两面均为绿色，叶光滑无毛。茎为紫红色(如图3c与d所示)。主根长为(3.62±1.20)cm，直伸，侧根细密。

表4 美洲商陆种子中主要矿质元素的质量分数Table 4 The contents of main mineral elements in P.americana seed mg/g

图3 美洲商陆的幼苗形态Fig.3 The morphology of P.americana seedlings

3 结论与讨论

3.1 美洲商陆果实和种子的形态特征

美洲商陆果实为扁球形肉质浆果，紫黑色，横径长0.97～1.10cm，纵径长0.75～0.80cm，梗长1.02～1.18cm，单粒质量为0.54g，内含种子8～12粒不等。美洲商陆种子呈肾圆形，黑色而具光泽，为双子叶有胚乳种子，子叶及胚为线型，白色，环形镶嵌在胚乳中，种子的长度与直径平均分别为3.089和2.843mm，平均单粒质量为9.9mg，属小型种子。

3.2 美洲商陆果实果肉中的红色素含量较高

Kang SS等人曾报道，美洲商陆的紫色果汁可用于食品及酒的染色，其果肉中的红色素含量较高，作为食品等轻工业产品的添加剂，其开发前景令人期待。

3.3 美洲商陆种子富含油脂，属于油质种子

美洲商陆种子中的粗脂肪含量较高，其质量分数达到137.419mg/g，与大豆(170～200mg/g)中的粗脂肪含量相当，属于油质种子。脂肪作为种子中的贮藏物质是最经济的物质形式，可使种子在水分散失或干旱条件下仍能保持较高的活力[13]，这可能是美洲商陆作为外来入侵种分布比较普遍的原因之一。

3.4 美洲商陆种子中的钙含量丰富

在美洲商陆种子中，与其他元素相比，所含Ca的质量分数是最高的，为1.519mg/g，高于白花刺蔷薇(1.394mg /g)、甜杏仁(0.526mg/g)、花生仁(0.771mg/g)中Ca的质量分数，而低于核桃仁中Ca的质量分数(1.600mg/g)[8，17-18]。Ca与蛋白质结合形成钙调素,作为细胞的第二信使，参与许多酶活性的调节，对美洲商陆种子的萌发与幼苗的生长具有重要作用。

3.5 美洲商陆幼苗为子叶出土型幼苗

美洲商陆种子在室温、沙培条件下约需20天的时间才能萌发，平均出苗率为60.55％，为子叶出土型幼苗。子叶2片对生，椭圆形或卵状椭圆形，上面绿色，下面淡紫红色，上胚轴紫红色，下胚轴下部姜黄色，上部紫红色，初生叶1枚，阔椭圆形，上面绿色，下面淡紫红色，次生叶互生，卵形，第1～2片次生叶的上面为绿色，下面淡紫红色，第3片叶开始逐渐变成叶两面均为绿色。茎为紫红色。

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