温度对珠子参种胚生长发育的影响

赵新礼， 张 馨

(陕西中药研究所，陕西咸阳 712000)



温度对珠子参种胚生长发育的影响

赵新礼， 张 馨

(陕西中药研究所，陕西咸阳 712000)

[目的]了解温度对珠子参种胚生长发育的影响，掌握解除种子休眠的方法。[方法]采用不同温度条件下种子沙藏处理，定期取材，以解剖学的方法，对种胚的形态大小及发育情况进行观测。[结果]珠子参种胚属高低温型。在15 ℃下发育最好，约160 d即可达到满胚，后再转入5 ℃低温处理60 d即裂口。裂口种子10 ℃培养5 d就开始萌发。[结论]该研究为珠子参种子催芽育苗提供科学依据。

珠子参；温度条件；种子沙藏处理；种胚发育

珠子参panaxjaponicusvar.major为五加科人参属的濒危药用植物[1]，其主要化学成分为皂苷类、糖类、挥发油类等多种类型化合物[2-3]。根状茎入药为珠子参，有补肺、养阴、活络、止血、抗肿瘤、保护心脑血管系统、抗炎镇痛、提高免疫力等功能[4-6]；地上部分入药称参叶，有清热、生津、利咽、滋补强壮之效[7]。珠子参种子为胚未成熟的种子，果实成熟时种胚仅为一团很少分化的细胞。若将采收的种子直播，需要经过20～22个月才能完成种胚的发育而解除休眠。因此，掌握种子休眠规律，缩短种胚后熟时间，打破休眠，提高种子发芽率，是珠子参栽培技术研究的关键和重点。学者们对珠子参的化学成分与药理作用已有较多研究[4-7]，对其栽培技术方面研究较少[8-11]，而有关珠子参种胚后熟的研究未见报道。笔者采用层积沙藏的方法对种胚后熟发育过程进行了研究，为珠子参的规范化栽培提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料8月上中旬采集移栽的珠子参植株的成熟果实，经水浸泡24 h后搓去果皮，取沉于水下的种子作为试验材料。

1.2方法

1.2.1种子的沙藏处理。先将种子用500倍80%多菌灵水溶液浸泡消毒30 min，再将种子与高温灭菌的河沙按1∶10比例拌匀，沙子含水量以手捏成团后自然松散为宜，放入培养皿中，每皿200 粒，每个处理三皿，先放25～32 ℃室温下，约10 d后再分别转入5、10、15、20、25 ℃及实验室(变温5～25 ℃)等6种条件下培养。每隔20 d取种子10粒，采用徒手解剖，在解剖镜下对胚的形态大小及发育情况进行观测。

1.2.2种胚发育观测。对15 ℃培养的种子，每10 d取种子10粒，用FAA固定，石蜡法制永久切片，切片厚度8～12 μm，番红固绿染色。用显微镜对胚的形态大小及发育情况进行观测。

2　结果与分析

2.1种子的形态结构生产上习称的珠子参种子，实质上是包括内果皮的果核，形状为倒卵状肾形，长3～5 mm，宽2.5～3.5 mm，乳白色或米黄色，表面凸凹不平，近果柄处有一小喙，内含种子1粒。种子形状与果核相似，长2.0～3.5 mm，宽2～3 mm，表面凸凹不平，淡黄色，种脐凸出成一小喙，种皮极薄，膜质，胚乳丰富，近种脐处有一长圆形的空腔，长0.3～0.4 mm，宽0.2～0.3 mm；胚位于空腔基部，极小；种子尖端为脐孔，沿脐孔有结合缝，裂口时从结合缝处裂开，胚根由脐孔处萌发。

2.2种胚的后熟发育观测6种不同温度条件下种胚发育情况(表1)发现，在15 ℃下种胚发育最好，培养120 d就有满胚者，约160 d绝大多数种子达到满胚，平均胚率为91.38%。再转入5 ℃低温处理60 d开始裂口。将已裂口种子放10 ℃培养5 d就开始萌发。也就是说，珠子参种子要完成种子的后熟过程必须经历2个阶段，即在15 ℃条件下经过160 d处理可以完成种胚的形态发育，再在5 ℃条件下经过60 d完成其生理后熟，即可打破休眠。

在其他温度条件下培养160 d时，胚的发育情况明显不同。20 ℃有个别种子达满胚，多数种子胚为满胚的2/3，纵切片可见营养叶原基已开始分化小叶原基，胚芽原基亦已出现；5、10、25 ℃及实验室等条件下胚发育更差，仅为满胚的1/5～1/6，仅形成叶原基和凹陷，还处在胚后期发育的初期阶段。

2.3种胚后熟过程的形态结构变化笔者对15 ℃下种胚生长发育情况进行了细致的观察。根据胚各部分的发生，将整个过程分成4个阶段。

2.3.1原胚初分化期(子叶原基的发生期)。果实成熟时，多数种子胚已完成原胚发育阶段，刚刚开始胚胎的后期发育，进入心形胚期，也有少数种子胚呈马蹄形，出现了子叶原基，但尚看不到组织的分化。从正面观纵切片可见，胚为倒心形或马蹄形，长约0.11 mm，宽约0.15 mm，细胞近等圆形，大小一致，排列不整齐，细胞核大，原生质浓厚。侧面切片可见胚呈长圆形，长约0.17 mm，宽约0.11 mm，细胞略呈长方形，纵向排列，在近珠孔端细胞较小。

在25～32 ℃高温下湿沙保藏10 d后，胚体增大，全部为马蹄形，长和宽近相等，约0.25 mm，说明种子成熟后，在适宜的水分、温度条件下胚可立即开始后熟发育。从切片可见，胚顶端中间凹陷，两侧形成2个明显的凸起(子叶原基)。凹陷处是以后胚芽原基的场所，将继续分化出一枚营养叶；子叶原基将增大分化成为成熟胚的子叶；这时，细胞也开始分化，子叶原基中央有2～3列细胞较小，着色较深，排列紧密，为子叶原基内明显的子叶迹，且与下面的组织相连续，是形成维管组织的原始细胞；在子叶迹外围，约有4～6层细胞着色略浅，分化不明显，是以后子叶薄壁组织的原始细胞；在凹陷处，最顶端有3～4层细胞较小，细胞核大，排列紧密，着色亦较深，是以后植物体茎端原始组织，可明显分出原套和原体；在靠近胚柄处也有一些细胞着色略深，但无明显分化，是以后胚根的原始细胞。

表1　不同培养温度对珠子参种胚生长发育的影响

转入15 ℃条件下培养以后，胚继续发育良好。20 d后胚体开始拉长，长约0.34 mm，宽0.15 mm。由于子叶原基的伸长，中间凹陷处更深，从切片可见顶端原始细胞数目增加，约5～6层，7～8列。

2.3.2营养叶的发生与分化。在15 ℃条件下培养30 d后，胚体呈短棒状，长约0.55 mm，宽约0.25 mm。纵切片可见子叶原基伸长至0.30～0.35 mm，细胞长方形，排列整齐，着色较深。在两枚子叶原基之间凹陷处出现高约0.15 mm的凸起，其顶端略偏斜，有再分化的趋势，这就是第1枚营养叶原基，它从凹陷的一侧发生，但迅速生长很快占据凹陷内空间的大部分，其细胞略呈长方形，排列整齐，原生质浓厚，细胞核大，分裂旺盛，这时，胚根端细胞排列开始层次化，有分化之趋势。

在15 ℃条件下培养50 d后胚体呈棒状，长0.8～1.0 mm，胚根端钝圆。纵切片可见始有组织分化，最顶端是由一层细胞分别构成的根冠原和表皮原，它们有共同的来源；向内是皮层原和中柱原，这时，子叶长约0.55 mm，薄壁组织原始细胞着色变浅；幼叶原基长约0.33 mm，顶端形成偏斜或2个明显的小突起(小叶原基)。

2.3.3胚芽原基的形成。在15 ℃条件下培养80 d后凹陷处中央部位形成圆丘状的胚芽，胚长约1.5 mm，达满胚期的2/3长，以后胚体生长减慢。胚根端各原始细胞群数目增多，分化更为明显。子叶伸长约1 mm，组织分化明显，在着色较深、细胞较小的子叶迹内可见原生韧皮部筛管。营养叶原基伸长0.55～0.60 mm，顶端小叶原基呈棒状。这时，在位于凹陷处正中央出现圆丘状的胚芽原基，其细胞等径形，排列紧密，原生质浓厚，细胞核大；以后细胞数目不断增多，体积增大，并向远离幼叶一侧偏斜，由于肥大幼叶的压迫而成为顶端扁尖状的突起，高0.10～0.20 mm。胚芽生长方向的改变，为萌发时横向伸长发育根状茎打下基础。

2.3.4满胚期。在15 ℃条件下培养120 d时有个别种子已达到满胚期，培养约150 d后胚芽增高并向远离幼叶一侧偏斜，由于肥大幼叶的压迫而呈扁尖状。大多数种子在培养160 d时达到满胚期，完成胚的形态后熟。胚体呈长棒状，长2.1～2.8 mm，宽约1 mm，生长基本停止；胚根端钝圆，子叶基部扁圆，上端扁平，几乎与胚乳等长。胚根、胚轴、子叶、幼叶均已分化完成。连续横切片可见在胚根、胚轴部位已有中轴原和原形成层的分化；子叶的分化程度较高，各组织的分化更进一步，表皮仍为胚性细胞；基本分生组织皮层细胞已明显液泡化，着色较浅；原形成层束外侧可见分泌道，向内可见子叶原生韧皮部筛管和原生木质部导管；幼叶具三枚小叶片，也已分化出原形成层束。

在胚后熟发育的整个过程中，可以看到胚体在增大，胚腔也随着增大，虽未见破毁的胚乳细胞，但胚腔周围的胚乳细胞内贮藏物明显少于远端胚乳细胞，显然胚生长所需营养是来源于胚乳细胞的。

3　结论与讨论

(1)珠子参为阴生植物，果实成熟时种胚由一团很少分化的细胞构成，呈心形或马蹄形，在胚胎发育过程中属于后期分化的开始阶段，这与人参[12]、西洋参[13]等同属植物果熟时胚发育状况相类似。

(2)珠子参种子胚属高低温型，在15 ℃条件下生长发育最好，经过160 d完成种胚的形态后熟，再在5 ℃条件下经过约60 d完成其种胚的生理后熟，在10 ℃下5 d种子开始发芽。而培养160 d时，20 ℃有个别种子达满胚，多数种子胚为满胚的2/3，5、10、25 ℃及实验室等条件下胚生长发育更差。

(3)珠子参种胚在15 ℃条件下经过5个多月时间完成了形态后熟过程，其中前3个月是种胚分化发育最活跃的时期，即由果实成熟时的原胚进一步先后形成心形胚、子叶原基、幼叶原基和胚芽原基，胚长增长也较快；以后2个月只是种胚体积的缓慢增大。因此，若要缩短胚形态后熟的时间，可以在种子采收后立即进行处理，并在后2个月内考虑增加其他处理措施，并进一步试验研究其可行性。

[1] 赵毅，赵仁，宋亮，等.珠子参药材品种概述及资源现状调查[J].中国现代中药, 2011,13(1):11-17.

[2] 赵仁，赵毅，李东明，等.珠子参研究进展[J].中国现代中药,2008,10(7):3-6.

[3] 李利霞，赵厚涛，朱虹，等.珍稀濒危植物珠子参研究进展[J].陕西农业科学, 2015,61(2):59-61.

[4] 陈涛，陈茂华，胡月琴，等.珠子参多糖抗肝癌作用的实验研究[J].时珍国医国药, 2010，21(6)：1329-1331.

[5] 王辉,郭天康，胡鹏斌，等.珠子参临床药理研究进展[J].甘肃医药, 2015(2):99-101.

[6] 国家药典委员会.中华人民共和国药典：一部[S].北京：中国医药科技出版社，2010:254-255.

[7] 江苏新医学院.中药大辞典:上册[M].上海：上海人民出版社，1977:1821.

[8] 刘万里,刘婷,何忠军，等.珠子参规范化栽培技术[J].陕西农业科学,2014,60(8)：127-128.

[9] 赵仁，赵毅，何双凌，等.珠子参生产技术标准操作规程(SOP)[J].中国现代中药, 2014,16(7)：556-560.

[10] 赵新礼.珠子参生态学和生物学特性的研究[J].现代中药研究与实践，2015，29(6):14-17.

[11] 赵新礼.珠子参生殖生物学特性的研究[J].中国现代中药，2015，17(12)：1298-1301.

[12] 陈瑛，韩义，王玉玫，等.人参种子胚后熟的温度条件[J].药学通报，1987,22(7)：402-404.

[13] 高镇生，刘俊杰.西洋参种子后熟过程中发育特性的研究[J].中药材科技，1981(3)：4-7.

Effects of Temperature on the Embryonic Development ofPanaxjaponicusvar.major

ZHAO Xin-li, ZHANG Xin

(Shaanxi Institute of Traditional Chinese Medicine, Xianyang, Shaanxi 712000)

[Objective] To find the effects of temperature on embryonic development of Panax japonicus var.major, and to grasp the breaking method of seed dormancy.[Method] Seeds sand processing was adopted under different temperatures.After regular sampling, anatomy was used to observe the embryo morphology size and development situation.[Result] Embryo ofP.japonicusbelonged to high and low temperature type.The best development temperature was under 15 ℃.Embryonic development would be finished in condition of 15 ℃ by stratification for within about 160 d, and became crack at 5 ℃ for 60 d.the cracked seeds germinated at 10 ℃ for 5 d.[Conclusion] This research provides scientific basis for the seed emergence ofP.japonicus.

Panaxjaponicusvar.major; Temperature condition; Seed sand stratification; Embryonic development

中医药公共卫生专项(财社[2011]-76号)；中医药行业科研专项(201207002)。

赵新礼(1961- )，男，陕西扶风人，高级工程师，从事中药资源与栽培研究。

2016-07-01

S 162.5

A

0517-6611(2016)24-125-02