芍药属植物种子研究进展

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(扬州大学园艺与植物保护学院，扬州大学花卉研究所， 江苏 扬州 225009)

·综述·

芍药属植物种子研究进展

孟家松，朱梦圆，孙静，陶俊

(扬州大学园艺与植物保护学院，扬州大学花卉研究所， 江苏 扬州 225009)

种子是最基本的生产资料及种质资源保存与品种改良的理想材料。芍药属植物具有药用、观赏及油用价值。随着牡丹籽油被列入新资源食品，药属植物种子的化学成分尤其脂肪酸成分的研究逐渐深入，但芍药属植物种子具有双重休眠特性阻碍了芍药属植物资源的利用和开发。故针对芍药属植物种子的形态学研究、种子休眠与萌发研究以及种子的化学成分研究等概况给予阐述，为进一步研究利用提供参考。

芍药属； 种子； 进展

种子是农、林业和园艺生产中最基本的生产资料，直接影响播种品质和产量；在某种意义上，农业生产的主要目的就是提高种子的产量和质量。种子是植物种质资源长期保存的理想材料，而种子资源的保存是农业品种改良的前提。种子中丰富的储藏物，如淀粉、脂类和蛋白质是人类和动物的重要食物来源，也是主要的工业原料来源。另外，部分植物种子还可以直接作为药材，或者从中提取活性成分和先导性化合物用于医药、卫生和保健。

芍药科仅1属，为芍药属。约35种，分布于欧亚大陆温带地区。我国有11种，多数种类的根、根皮供药用，有镇痉、止痛、凉血散瘀之效[1]。芍药属中著名花卉牡丹(Paeoniasuffruticosa)和芍药(P.lactiflora)被世人尊称为“花王”和“花相”，具有很高的观赏价值[2]。除此之外，芍药属种子还具有较高的油用价值[3-4]。芍药属植物以分株、播种和嫁接等方式进行繁殖。播种法主要用于培育新品种、药用栽培和繁殖砧木[5]。然而，芍药属大多数植物的种子具有休眠性，阻碍了芍药属珍稀植物的保护和对野生植物的开发，不利于芍药属植物的大量繁殖和应用。近年来，随着牡丹籽油被列入新资源食品，对芍药属植物种子的化学成分尤其脂肪酸成分的研究也逐渐深入。因此，笔者对芍药属植物种子的形态学研究、种子休眠与萌发研究以及种子的化学成分研究等概况给予阐述，为更为深入的研究利用提供参考。

1 种子形态学研究

芍药属植物的果实为蓇葖果，呈纺锤形、椭圆形、瓶形等；光滑，或有细茸毛，有小突尖。2～8枚离生，由单心皮构成，子房1室，内含种子多粒，黑色或黑褐色，呈圆形、长圆形或尖圆形。不同种的果实及种子的大小、色泽等稍有差异。紫牡丹(P.delavayi)蓇葖果2～5角，外果皮始为绿色，无毛，成熟时为蟹黄色，平均每个果实有种子9粒，种子为黄绿色，熟时果荚开裂，种子为红褐色，成熟时黑色或黑褐色,一般呈椭圆形或卵状球形，成熟种子纵径1.5～1.9 cm，千粒重620 g[6]。大花黄牡丹(P.ludlowii)蓇葖果平均长5.17 cm，宽2.12 cm，重2.07 g，种子平均长1.52 cm，宽1.18 cm，厚1.13 cm，千粒重1 638.26 g[7]。黄牡丹(P.lutea)种子平均长(1.37±0.13)cm，宽(1.22±0.13)cm，千粒重884.44 g[8]。不同野生居群的四川牡丹(P.decomposita)的千粒重差异显著，最大为(398.94±68.95)g，最小为(213.09±18.49)g[9]。凤丹(P.ostii‘Fengdan’)种子长轴(0.95±0.09)cm，短轴(0.78±0.08)cm，千粒重为319.1 g[10]。块根芍药(P.anomala)种子的千粒重为(84.70±2.93)g[11]。

2 种子休眠与萌发研究

芍药属大多数植物在自然条件下其发芽时间长达半年，且出苗率较低，究其原因是芍药属植物的种子具有上、下胚轴的双重休眠特性。芍药属植物的种子休眠主要受种皮的机械阻碍作用[12-13]、内源抑制物质的作用[13-14]以及胚未成熟[14-15]等原因造成。孙晓梅等[12]从芍药种皮的电镜结构、透气性、透水性3方面对种皮特性进行了研究表明芍药种皮细胞排列紧密，种皮对种子的吸水性和透气性有抑制作用，致使芍药种子萌发困难。孙晓梅等[13]将芍药种子经0.5% KMnO4消毒40 min后，用流水冲洗20 min进行催根处理，证实了芍药种子下胚轴休眠受种皮的阻碍、种子中存在萌发抑制物以及种子生根过程中受内源激素变化的影响。郭丽萍等[14]通过对凤丹种子种皮透水性、种胚形态和生活力、种子内源抑制物质活性测定，研究凤丹种子休眠特性，表明种皮不是凤丹种子休眠的主要原因，而是由于种胚发育不完全和生理后熟以及种子内存在抑制物质引起的综合休眠。景新明[15]等推测牡丹种子萌发困难以及萌发时间较长的原因可能是胚未完全成熟。

多项研究表明，芍药属植物的种子萌发需要经过夏季高温后胚根发芽，冬季低温后胚芽萌发2个阶段[16-19]。曾珍等[17]对成都地区7月28日采收的凤丹种子进行常温下沙藏、4 ℃冰箱冷藏以及常温状态下阴藏处理后，于10月10日播种发现低温冷藏发芽率仅为12%，而沙藏种子发芽率为74%，常温阴藏下种子发芽率为61%；且播种时间在1月20日的发芽率为0，而8月10日、10月10日以及11月1日播种的发芽率分别为57%，61%及52%，而生根需要时间分别为60，30 d以及20 d，但发芽时间均为翌年1月中旬气温回暖后。刘秀珍等[18]通过对牡丹和芍药种子进行不同处理，都必须使其先发根，再低温打破芽的休眠，发芽率可达100%。金飚等[19]发现，芍药种子在5 ℃低温湿藏无论多久均未见胚根伸长萌发，将不同时段低温处理过的种子置于室温20 ℃同样无种子萌发，表明5 ℃的低温无法替代露地变化的低温来解除芍药种子的休眠。

3 种子的化学成分研究

种子的化学成分既是种子维持生命活动的重要物质，又是萌发时幼苗生长必须的养料和能源，同时也是人类生存的营养成分和维持人类健康成分的主要来源。种子中贮藏着多种化学成分，可分为营养物质、生理活性物质以及其他化学物质等[20]。

3.1 种子的营养成分研究

种子的营养成分主要包括糖类、脂肪和蛋白质。随着牡丹籽油被列入新资源食品，对芍药属植物的种子脂肪酸成分的研究逐渐重视起来。芍药属植物的种子脂肪酸成分组成分析多采用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)。由于品种、产地和提取工艺的不同，脂肪酸成分及含量有所差异，但主要脂肪酸成分为油酸、亚油酸以及亚麻酸。戚军超等[21]用GC-MS对压榨牡丹籽油成分分析出8种脂肪酸，而对索氏提取的牡丹籽油成分分析出17种脂肪酸，主要成分均为亚麻酸、油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸。刘建华等[22]用GC-MS对索氏提取的牡丹籽油成分分析出14种脂肪酸，主要为亚麻酸、亚油酸和棕榈酸，而周海梅等[23]用GC-MS对索氏提取的牡丹籽油成分分析出17种脂肪酸，主要成分为亚麻酸、油酸、亚油酸和棕榈酸。易军鹏等[24]用GC-MS对超声辅助提取的牡丹籽油成分分析出21种脂肪酸，主要为亚麻酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸和二十二碳烯酸。韩雪源等[25]对安徽、陕西、河南及山东等省的7处‘凤丹’籽油主要脂肪酸成分含量分析发现各地差异显著，但主要脂肪酸成分均为最高亚麻酸，其次为亚油酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸。张延龙等[26]对9种野生牡丹和1个栽培牡丹‘凤丹’的籽油主要脂肪酸成分分析表明，不同牡丹种的主要脂肪酸总含量及单体脂肪酸含量差异显著，但主要含量最高为亚麻酸，其次为亚油酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸。肖丰坤等[27]对滇牡丹(P.delavayi)籽油的脂肪酸进行分析发现，14种脂肪酸成分，与之对照的‘凤丹’籽油仅分析出10种，多出的4种为二十二碳烯酸、山嵛酸、二十四碳烯酸以及二十四烷酸，另外其主要脂肪酸成分为亚麻酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸和二十四碳烯酸。李莉莉[28]等用GC-MS对紫斑牡丹(P.rockii)籽油进行分析，发现18种脂肪酸，主要为亚麻酸、亚油酸、油酸和棕榈酸，其中亚麻酸占65.23%。Li等[4]采用GC-MS法测定了来源于我国中原地区20个品系、西北地区20个品系、日本产地20个品系以及2个品系的野生牡丹籽油的脂肪酸成分，大多品种存在主要9种脂肪酸组成，分别为肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、异油酸、亚油酸、花生酸、α-亚麻酸、11-二十碳烯酸，其中含量最高的为α-亚麻酸，其次为亚油酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸。Yu等[29]对芍药属11种野生及栽培品种的籽油经GC-MS分析出14种脂肪酸，最多的为α-亚麻酸，其次为亚油酸、油酸、棕榈酸及硬脂酸，并对杨山牡丹(P.ostii)、紫斑牡丹(P.rockii)以及大花黄牡丹(P.ludlowii)3种牡丹种子的胚、胚乳以及种皮进行脂肪酸成分测定，结果表明，杨山牡丹的胚乳中脂肪酸成分有22种脂肪酸，以亚油酸最多，其次为亚麻酸、油酸、棕榈酸及硬脂酸，而胚乳中有14种脂肪酸，种皮中仅有6种，且含量较低。谭真真[30]对37种不同品种的芍药种子脂肪酸进行分析，测得8种，分别为亚油酸、亚麻酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、棕榈一烯酸以及豆蔻酸，含量最高为亚麻酸，其次为亚油酸和油酸，三者占总脂肪酸超90%。Ning[3]等对17种芍药品种的种子籽油经GC-MS分析，共测得15种脂肪酸，主要脂肪酸为油酸(38.44±4.57)%、亚油酸(29.41±4.73)%、α-亚麻酸(22.26±4.87)%、棕榈酸(6.15±1.20)%及硬脂酸(1.73±0.45)%，而不同品种各脂肪酸含量不同。刘普[31]等利用超声辅助水代法提取芍药籽油经GC-MS分析，共测得17种脂肪酸，主要脂肪酸为亚麻酸(48.01%)和亚油酸(41.30%)。可见，芍药属不同植物种子的脂肪酸成分及含量均有差异，但不饱和脂肪酸成分含量较高。

陈景霞等[32]对牡丹籽的组成进行了研究，表明带壳牡丹籽由水分(10.50%)、粗脂肪(20.77%)、蛋白质(13.76%)以及淀粉(18.81%)组成，而不带壳牡丹籽由水分(9.04%)、粗脂肪(28.36%)、蛋白质(19.94%)以及淀粉(22.98%)组成。史国安等[33]发现牡丹种仁的组分由水分(10.02%)、粗蛋白(20.17%)、粗脂肪(29.38%)以及灰分(2.38%)组成。庞雪风等[34]对牡丹籽的化学成分进行测定：粗蛋白(18.74%)、脂肪(26.24%)、水分(8.54%)、粗纤维(3.18%)以及灰分(5.82%)。可见，芍药属植物的种子含有一定量的蛋白质和淀粉，但对蛋白质和淀粉的组成和成分研究不多。

3.2 种子的生理活性物质研究

种子生理活性物质是指种子中某些含量很低但能调节种子的生理状态和生化变化，促使种子生命活动强度的增高或降低的化学成分，主要包括植物激素、酶和维生素[20]。张萍[35]对发育过程中凤丹种子中ABA和GA3进行测定，ABA含量在16.53～67.47 ng/g间波动，而GA3含量在0.46～1.58 ng/g间波动。姜宗庆等[36]通过不同温度处理发芽过程中凤丹种子，测得ABA含量呈现下降趋势。汪源等[37]对经过层积处理的四川牡丹种子中过氧化物酶活性进行测定，发现低温层积使过氧化物酶活性增加。Ning[3]等对17种芍药种子籽油进行检测，发现芍药籽油中含有大量生育酚(维生素E)：与α-和δ-生育酚相比，γ-生育酚含量十分丰富，占主导地位，γ-生育酚的含量平均为(337.47±57.42)μg/g，约占92.97%的总生育酚，但是黄醇(维生素A)的含量非常低，其平均含量仅为(1.19±3.42)μg/g。

3.3 种子的其他化学成分研究

种子中除了营养物质以及生理活性物质外，还含有矿物质、色素等，对种子的某些生理作用或种子的储藏和营养价值起着不可或缺的作用。翟文婷等[38]对牡丹籽油中的微量元素进行测定，发现Ca含量最为丰富，为156.4 mg/kg；Na的含量为145.9 mg/kg；Fe含量为56.95 mg/kg；K、Zn以及Mg的含量均为20 mg/kg以上；Cu的含量为0.73 mg/kg；且Pb、Hg、As、Cr、Cd等重金属元素的含量均在检出限以下(0.02 mg/kg)。韩雪源等[39]发现，凤丹种籽干粉中芍药苷的含量约为15.33 mg/g，总苷的含量约为28.54 mg/g。王洋等[40]利用GC-MS分析牡丹籽油中的不皂化物为谷甾醇、盐藻甾醇为主，未检测到二十八烷醇，另检测到角鲨烯、γ-VE等。何春年等[41]对安徽铜陵的牡丹种子进行了化学成分研究，从其乙醇提取物中分离得到12种化学物：芍药苷、氧化芍药苷、6′-O-β-D-葡萄糖芍药内酯苷、8-去苯甲酰芍药苷、8-debenzoylpaeonidanin、1-O-β-D-glucopyranosylpaeonisuffrone、1-O-β-D-乙基甘露糖苷、蔗糖、木犀草素、芹菜素、苯甲酸、1-O-β-D-对羟基苯甲酰葡萄糖苷。孟庆焕等[42]采用微波辅助提取牡丹种皮中的芍药苷和丹皮酚，其含量分别为2.88 mg/g和0.52 mg/g。金英善等[43]采用Folin-denis法测定芍药果肉和种子不同提取物的总酚含量，乙酸乙酯提取的果肉和种子中的总酚含量分别为527.02 mg/g和255.32 mg/g。罗婧等[44]利用RP-HPLC法测定出芍药籽中含有4″-羟基白芍苷、氧化芍药苷、白芍苷、芍药苷、白芍苷R1以及Paeonidanin等几种单萜苷。易军鹏等[45]从牡丹种子甲醇提取物中分离到13种化合物，鉴定为齐墩果酸、12,13-dehydromicromeric acid、常春藤皂甙元、山奈酚、木犀草素、芹菜素、柯伊利素、反式葡根素、顺式葡根素、反式白藜芦醇、β-谷甾醇、豆甾醇和β-胡萝卜苷。

4 展 望

目前，国外对芍药属植物的种子研究较少，国内也仅限于对生物学特性、种子休眠与萌发以及种子内脂肪酸成分等进行了初步研究，但对芍药属植物种子的发育和成熟、种子休眠和破眠时相关蛋白和基因的调控、种子中蛋白、淀粉组成及含量、种子的贮藏与寿命、种子的健康检验等关注较少，需要进一步深入研究。

随着牡丹籽油成为新的食品资源，可加快筛选芍药属其他种或品种作为油用资源进行研究、开发与利用等工作。针对芍药属植物种子的应用还集中在脂肪酸组分和含量方面的研究，以及芍药属植物种子生理、产量及质量的研究相对较少，若要充分发挥芍药属植物种子的应用价值，就要解决结合药用生产的芍药属植物在种子生产的产业化，深入探究种子相关生理基础、种子高产栽培技术等配套规程，充分掌握种子特性，提高种子的质量和数量，加快制种技术及配套措施相关研究，推进芍药属植物种子的规模化生产。因此，芍药属植物种子的研究和利用前景广阔，应把握契机，充分发挥芍药属植物种子资源的潜力。

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Research Progress in the Seeds ofPaeoniassp.

MENGJiasong，ZHUMengyuan，SUNJing，TAOJun

2017-02-19

扬州大学科技创新培育基金(2014 CXJ 043)；江苏省自然科学基金项目(SBK 20160460)；国家自然科学基金项目(31600564)。

孟家松(1980—)，男，安徽当涂人，讲师，在读博士研究生，主要从事园林植物资源与利用相关教学与科研工作；E-mail：jsmeng@yzu.edu.cn。

陶 俊(1966—)，男，江苏江都人，博士，教授，博士生导师，主要从事园林植物与观赏园艺教学与科研工作；E-mail：taojun@yzu.edu.cn。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.06.050

S 682.1+2

A

1001-4705(2017)06-0050-05