不同采收期对药用植物—益智种子质量的影响研究

程汉亭 刘景坤 严廷良 张俏燕 王进闯

摘 要 为明确药用植物-益智种子的适宜采收期，提高种子质量，本试验比较了不同采收期益智种子的基本参数和萌发特性。结果表明：益智果实采摘期与其种子质量有密切关系，益智开花后100 d种子成熟度最高，即表现出益智果实表皮由青变黄（黄绿色），果皮有少量褐色斑点，辛辣味足，果实的干/鲜重比大于0.34，种子千粒重达到11 g以上，干燥种子含水量13.01%，TTC法测定种子活力指数达到85%，此时为采收种子的最佳时期；益智种子透水性能差，种子吸胀吸水时间长，约72 h，吸胀吸水阶段的最大吸水率约为23.71%，推测益智种子属于硬实种子；益智种子的萌发时间长，成熟益智种子约12 d时才开始发芽，第50天时发芽率才达到75.56%。通过本研究确定了益智种子的最佳采收期，摸清了种子吸水缓慢、萌发周期长的生物学特性，推测种皮是种子吸水缓慢和种子萌发周期长的主要因素。

关键词 益智；萌发；采收期；吸水率

中图分类号 S567.53 文献标识码 A

Effects of Different Picking on Seed Quality of

Medicinal Plants Alpinia oxyphylla Miq.

CHENG Hanting， LIU Jingkun， YAN Tingliang， ZHANG Qiaoyan， WANG Jinchuang *

Environment and Plant Protection Institute， CATAS / Danzhou Scientific Observing and Experimental

Station of Agro-Environment， Ministry of Agriculture， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract The basic parameters and germination characteristics of the seeds of medicinal plants Alpinia oxyphylla Miq in different picking stages were analysed to determine the proper picking stage and improve the quality of the seeds. The results were shown as follows. The quality of the seed had a close relationship to the proper picking stage. The quality of the seeds was the best 100 days after flowering. The peel of the fruit changed to amber from green with brown-spotted and containing strong pungency， and the dry weight/fresh weight ratio was about 0.34. The 1000-seed weight of the seeds was more than 11grams with water absorption rate 13.01%， and the seed vitality index was 85% by the staining method（TTC）. The water permeability of the seeds were bad， and the imbibitional characteristics lasted around 72 hours with water absorption rate 23.71%. The mature seeds didn't germinate until 12 days after， and the germination rate was 75.56% 50 days after. The best harvesting time and the biological characteristics of germinating of the seeds were confirmed in the study.

Key words Alpinia oxyphylla Miq.； germination； picking stage； water-absorption

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.10.012

为了充分利用橡胶园的林下资源，提高综合效益，胶园间作已成为提高橡胶生产效益的一项重要措施[1]，也是橡胶种植户脱贫致富的有效方法[2]。人工橡胶林间作复合系统的主要模式有：橡胶-茶、橡胶-甘蔗、橡胶-菠萝、橡胶-胡椒、橡胶-咖啡、橡胶-肉桂、橡胶-砂仁、橡胶-香蕉、橡膠-益智等[3-5]，其中橡胶-益智间作模式是目前发展最为普遍，具有较好的经济效益和生态效益[6]，在中国海南地区被大面积推广应用。益智（Alpinia oxyphylla Miq.）为姜科（Zingiberaceae）山姜属（Alpinia）植物，干燥成熟果实具有益脾胃，理元气，补肾虚滑沥的作用。益智主产于中国广东和海南省，在福建、广西、云南等地亦有栽培[7]。益智是中国著名四大“南药”之一，也是《中华人民共和国药典》（2010年版）收载的品种，有着1 300多年的应用历史。发展林下间作益智不仅能弥补益智的市场供给不足，还符合海南省大力发展林下经济的产业需求[3]。近三年海南益智林下种植面积增长迅速，2013年种植面积为4 648 hm2，2015年种植面积为6 139 hm2 （《海南统计年鉴》）。2016年海南省进一步提出集约发展林-药、菌和畜禽等林下种养业，发展林下经济66 700 hm2（含农垦30 000 hm2）[8]。按照近几年林下间作益智产业发展速度和海南省发展林下经济的规划要求，预计2017年发展益智产业约需要种子苗750万丛（按照每公顷种植2 250株，发展3 333 hm2计算）。因此，开展益智种苗规模化繁育显得尤为必要。

目前海南省大规模推广林下种植益智，其种苗主要采用传统分株繁殖的方式。然而，传统分株繁殖成本高[9]，挖取分株苗会影响下一季的产量，长期的无性繁殖容易造成种群退化、植株抵抗力差、药材质量下降等问题。益智果实的种子量大，每颗果实约有种子25粒，非常适合用来繁育种苗。据本研究组调查发现，益智花期较长约2个月，益智的花序类型属于总状花序，在整个花轴上可以看到不同发育程度的花朵，即着生在花轴基部的花朵发育较早，而接近花轴顶部的花发育较迟，基部的果实先成熟，顶端的果实后成熟；而且目前用于育苗的益智种子采收并无统一标准参考，这些因素造成了不同采收期种子产量、千粒重、空瘪率、穗粒数具有很大差异。关于益智种子特性的研究较少，吴祖强等[10]介绍了益智种子繁育技术，但是缺乏生理指标量化益智果实的采收标准。邱海莲[11]采用ISSR分子标记技术分析了儋州、琼中、白沙等地区68份益智种质的遗传性状，其种质的遗传多样性较低；同时发现益智种子具有發芽时间长，萌发不集中生物学特性[12]。曾琳等[13]研究了益智种子液氮超低温保存的方法。开展益智种苗规模化繁育，需要大量的益智种子。种子的适宜采收期对于种子的质量至关重要，采收太早，种子尚不成熟，营养物质积累不够，采收太晚，容易掉落或者发霉，降低种子质量[14-15]。而益智种子的最佳采收期是什么时间？在最佳采收期采收的益智果实和种子表现出什么样的生理特性？这些问题需要进一步研究来解答。笔者通过研究不同采收期益智种子质量参数和其萌发的生物学特性进行了研究，旨在探索益智种子最佳采收期，提高益智种子萌发率，为其开展规模化繁育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

通过前期观察，发现农户一般在益智开花后80～110 d内开始采摘益智果实。本试验在海南省琼中县红毛镇的益智示范基地开展，采摘方法：在益智开花期间，挂牌记录每个植株花序的开花时间，然后分别在开花后的80、90、100、110 d 4个时间点采集益智果实，每次采集4份（每份2 000粒果实）。

1.2 方法

1.2.1 种子基本参数测定 果实干鲜重比测定：随机取100粒益智果实3份，均匀地铺在样品盒内，放入烘箱，在（105±2）℃烘干18 h，取出后立即放入干燥皿里，冷却至室温后称重。果实干鲜重比=烘干后样品重/烘前样品重。

千粒重测定：随机取1 000粒种子，测定其质量，3次重复。

含水量测定：依据国际种子检验规程（International Seed Testing Association，1985），随机取100粒益智种子共3份，均匀地铺在样品盒内，放入烘箱，在（105±2）℃烘干18 h，取出后立即放入干燥皿里，冷却至室温后称重。含水量按下式计算：种子含水量=（烘干前样品重-烘干后样品重）/烘前样品重×100%。

1.2.2 种子活力测定 采用TTC染色法，按GB/T 3543.7-1995《农作物种子检验规程-其他项目检验》规定的生化（四唑）方法（TTC法）测定种子生活力，以100粒为1重复，共12次重复，取平均值。将1 200粒益智种子放入三角瓶中，盛入蒸馏水，使液面浸没过种子即可，室温下浸泡24 h。TTC用pH7.8的磷酸缓冲液配制成1.0%的溶液，避光贮藏于棕色瓶内。试验时用刀片将种子沿着中轴切成两半，放入25 mL的烧杯中，加一定量的1.0%TTC溶液，使种胚完全浸泡。水浴锅温度保持30 ℃恒温，染色3 h观察染色情况，并按正常染色、部分染色但胚根顶端或子叶顶端不染色超过1/2、完全不染色分别计数。

1.2.3 种子吸水率测定 采用称重法测定种子的吸水率。随机取不同采收期的益智种子各500粒称重，在室温条件下将种子浸泡在蒸馏水中并放置在27 ℃恒温培养箱中，分别在1、2、4、8和12 h测定，以后每24 h测定一次。测定时先用滤纸吸干种子表面水分，用万分之一电子天平称量种子质量，连续3次秤种子质量相同为止，即吸水停止。吸水率=（湿重-干重）/干重×100%。2种处理各3次重复，取其平均值绘制种子吸水曲线。

1.2.4 种子萌发率测定 4个采收期的种子分别取1 000粒，将干净过10目筛的细砂和种子的混合物均匀撒在铺有细沙的塑料盘（沙床）里（塑料盘底部打孔，保证能将多余的水分渗出），砂床厚度8 cm，然后表面撒一层约0.5 cm厚的腐熟椰糠，浇水直至底部有水渗出为止，将塑料盘放入培养箱，用喷雾器均匀的喷洒水使得砂床保持湿润，设定温度白天32 ℃，晚上温度24 ℃，湿度80%，每个处理设置4个重复，每天统计并计算萌发种子率，一共统计50 d。萌发率=（萌发的种子数÷样品总种子数）×100%。

1.2.5 益智种子结构及萌发动态观察 取益智种子50粒，清水浸泡48 h，然后用3%双氧水消毒25 min；处理后的种子置于铺有2层滤纸直径10 cm的培养皿内，适量加水至湿润；在恒温培养箱内培养，温度控制在（27±2）℃。期间用德国SZX7型号的体视显微镜200倍下观察种子发芽过程，并拍照记录。

1.3 数据分析

采用Excel 2003和Origin Pro 8.1软件对试验数据进行整理和作图，采用DPS7.55软件对数据进行差异显著性分析（LSD法，p<0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同采收期的益智果实和种子基本参数和种子活力比较

通过观测并测定4个采收期的益智果实颜色和干鲜重比发现（表1）：开花后80～110 d里，益智果皮颜色由深青绿色逐渐变成黄绿色；益智果实干鲜重比也逐渐增大并相对稳定，开花后100 d时采收的益智果实干鲜重比维持在0.345～0.358之间。千粒重是体现种子大小与饱满程度的一项重要指标。如表1所示，益智开花后100 d和110 d时采收的益智种子千粒重、种子含水量均达到最大值，且趋于稳定，益智种子千粒重、种子含水量分别为11.075 g和13.01%。表明益智开花后100 d以后采收的益智种子的饱满程度最好。

種子生活力是种子发芽的潜在能力或胚具有的生命力，采用TTC法测定不同采收期益智种子活力指数表明（表2），开花后80 d时，采收的种子正常染色率仅为22%，开花后100 d和110 d时，采收的种子正常染色率分别达85%和87%。表明益智开花后100 d以后采收的益智种子的活力达到最大。

2.2 不同采收期的益智种子吸水率比较

由图1可以看出，不同采收期益智种子表现出不同的吸水特性。在种子吸水前4 h内，开花后80～110 d 4个不同采收期的益智种子的吸水速率均直线上升，分别达到各处理种子总吸水量的26.69%、29.31%、35.74%和36.82%；4～24 h各处理吸水速率增长有所减缓，但仍然大量吸水；24～72 h吸水速率增长减慢；72 h以后各处理种子吸水趋于停滞，即接近最高吸水率，最终测得各处理吸水率分别为13.90%、16.49%、23.59%和23.71%。表明益智种子萌发的吸胀吸水阶段需要约72 d，且采摘期较晚的种子吸水率较高。

2.3 不同采收期的益智种子萌发率的研究及种子萌发动态观察

由图2可以看出，不同采收期的益智种子均经过约12 d的萌发处理才开始发芽，发芽时间长达50 d；随着采收期的延迟，益智种子萌发率逐渐提高并趋于稳定。开花后80 d和90 d采收的益智种子萌发率相对较低（p<0.05），种子发芽率缓慢增加，第50天时这2个采收期的萌发率仅为9.21%和28.13%。益智种子萌发的处理前37 d，开花后110 d采收的益智种子萌发率显著高于开花后100 d采收的种子（p<0.05）；萌发处理37 d以后，2个采收期的萌发率无显著差异（p>0.05）。第50天时2个采收期的萌发率均达到75.56%。表明采收期与种子的萌发率密切相关，开花后100 d益智果实才完全成熟。

益智种子由种皮、胚、胚乳组成，种皮纤维质，顶部有种孔（图3-a），种孔与胚相对，萌发时即由此孔穿出；种子萌发处理约4 d时益智种子的胚生长膨大，即开始萌动（图3-b）；约12 d时益智种子的胚由种皮顶部的种孔穿出而萌发（图3-c和图3-d）；15～17 d时益智种子的胚逐渐分化出胚根和胚芽鞘2部分（图3-e和图3-f）；约19 d时益智种子的胚根分化成2条种子根用来吸收水分和养分（图3-g）。

3 讨论与讨论

种子质量的优劣直接影响到作物的产量和产品质量，高活力的种子具有较好的生长优势和生产潜力，对发展农业生产具有十分重要的意义[16]。王华磊等[17]通过研究采收时间与种子外观颜色、大小、重量及发芽率的关系确定了喜树种子适宜采收期。有研究表明，种子活力与种子成熟度密切相关[18-19]，随着种子的成熟度增加，种子重量不断增加，至生理成熟期种子干重达到最高，此时种子表现出最高的发芽率及活力。本研究通过比较不同采收时间益智果实和种子基本参数及种子活力，表明开花后100 d益智果实才达到完全成熟，此时采收果实才能得到高质量的益智种子。因此，成熟益智果实的采收标准为：益智果实表皮由青变黄（黄绿色），果皮有少量褐色斑点，辛辣味足；果实干/鲜重比大于0.34，种子千粒重达到11 g以上；干燥种子含水量约13.01%～13.09%；TTC法测定种子活力指数达到85%。

在种子萌发过程中，水是必不可少的条件，吸水是种子萌发准备的首要环节，种子的萌发总是从含水量增加和种子吸胀吸水开始的[20]。种子吸水可以分为3个阶段，即吸胀吸水期、吸水滞缓期和主动吸水期。通常情况下，植物的种子在第一阶段时种子的吸水速度较快。因为这一阶段主要是依靠种子内部的胶体吸胀吸水，与种子的代谢活动无关。但是有许多种子由于种皮（有时也包括果皮）坚硬而很难进行吸胀萌发的种子称为硬实种子（或称硬实、硬粒种子，hardseed；硬壳种子，hard-coatedseed，hard-shelled seed）。硬实程度越高，种子达到吸胀状态需要的浸种时间也越长[21]。通过研究益智种子吸水动态发现，益智种子萌发的吸胀吸水阶段所需要时间长，约72 h；吸胀吸水阶段的最大吸水率约为23.71%，表明益智种子透水性能较差。推测益智种子属于硬实种子。益智种皮纤维质是影响益智种子的吸水主要障碍，生产中种子育苗可以采用“等量沙”进行种子搓摩处理，提高种皮通透性，促进种子吸胀吸水，进一步缩短种子发芽时间。

种子发芽速率测定方法是评价作物种子活力的一种简单而实用的方法[22]。通过研究不同采收期的益智种子萌发动态，表明开花后100 d后采收的益智种子萌发率达到最大值。进一步从种子萌发率的角度验证了益智种子的最佳采收期。研究益智种子萌发动态发现，益智种子的萌发时间长，成熟益智种子约12 d时才开始发芽，第50天时发芽率才达到75.56%，即最大值。根据益智种子结构观察推测种皮是益智种子萌发率低，萌发周期长的主要原因之一。可能是益智种皮结构阻碍了水分和气体的交换，但是种皮是如何阻碍水分和气体进入益智种子的机制需要进一步深入研究。

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