蚕羌种子成熟动态变化研究

孙连虎 王振坤 潘水站 张小玉 王义存

（1.陇南市农业科学研究所 甘肃陇南746000；2.甘肃省中草药资源开发利用工程技术中心 甘肃陇南746000）

蚕羌属羌活的一种，俗称细叶羌活、黑药等，伞形科多年生草本植物。 其根状茎和根入药，有除湿、止痛、主治风寒感冒、跌打损伤等功效。 由于蚕羌属国家2 级保护植物，市场供货短缺，长期以野生货源为主，其产品价格居高不下。 蚕羌多生于海拔2 500～3 500 m 的高山林阴湿地，种子资源稀少，人工采收的种子繁殖率底， 是实现蚕羌野生变家种最主要的技术难题。 本研究通过对羌活种子从开花到种子成熟采收全过程动态测定， 旨在确定蚕羌野生变家种过程中种子最佳采收期， 为蚕羌种子繁育提供理论基础，保护野生羌活种质资源，带动羌活种植区药农增收。

1 材料与方法

1.1 供试材料及试验区概况

供试材料为陇南市宕昌县南河乡南河村 （海拔2 253 m）蚕羌种子繁育基地的4 年生蚕羌植株。南河乡位于宕昌县西北部， 境内植物资源丰富， 盛产大黄、当归、黄芪、红芪等药材，是各种道地药材育苗的最佳适宜区。

1.2 种子成熟动态变化过程的测定

2020 年6 月13 日， 在细叶羌活种子繁育田中，选用4 年蚕羌种子采收田完整的蚕羌盛花期植株，选择株型相似、花型一致的蚕羌种株统一挂牌标记。每天观测种子发育进程， 开花后10 d 开始每隔6 d采种取样测定，采收蚕羌头穗2～3 穗，分别采收种子和分果各100 粒，重复3 次，记载种子及分果外观形态，测定其长、宽、百粒鲜重，待种子统一风干后测定百粒干重。 剩余种子分别装袋备用。

1.3 计算方法

种子成熟过程中含水量、 脱水速率按以下公式计算。

含水量 WC（%）＝百鲜重－百干重）／鲜重×100。

脱水速率DR（%/d）＝（前次含水量－后次含水量）/2 次取样相隔天数。

1.4 统计分析

采用Microsoft Excel 2007 软件统计计算， 显著性采用SPSS 17 ANOVA 检测方差分析法。

2 结果与分析

2.1 蚕羌种子及种子分果成熟过程中干物质积累变化

种子是农业科学的“芯片”，作物从种子开始到开花再到种子，其完成了一整个生命周期。 蚕羌种子幼小、分穗成熟、成熟周期长，虫害严重，在生产中种子极难采收， 而且药农采收以带荚的分果直接收货并播种，种子成熟度难以把握。 因此，研究蚕羌种子采收关键技术尤为重要。 蚕羌的种子采收是一个复杂的过程，因种穗的不同需分批采收，采收从开花到种子完全成熟需60 d 左右。 由蚕羌种子成熟干物质积累动态变化（图1）可知，蚕羌种子成熟过程呈“S”形曲线状。 花后10～16 d，种子百粒鲜重、百粒干重呈缓慢上升期，其种子处于缓慢吸收营养阶段，干物质积累较少；花后22～34 d，种子百粒鲜重、百粒干重急剧增加，其中花后34 d 蚕羌种子鲜重、干重达到顶峰（百粒鲜重1.291 g、百粒干重0.325 g），此阶段种子处于快速吸水期及物质快速积累期；花后34～52 d，种子百粒鲜重、百粒干重快速降低，花后52 d，百粒鲜重降为0.292 g、百粒干重降为0.248 g，此阶段种子处于快速脱水期及物质平稳转化期；花后52～58 d，种子百粒鲜重、百粒干重基本稳定，种子含水量接近干种子。

图1 蚕羌种子成熟干物质积累动态变化

由蚕羌种子分果成熟干物质积累动态变化（图2）可知，蚕羌种子分果成熟过程同样呈“S”形曲线。 花后10～16 d，种子分果百粒鲜重、百粒干重呈缓慢上升期；花后22～34 d，种子分果百粒鲜重、百粒干重快速升高， 其中花后28 d 蚕羌种子分果百粒鲜重达到顶峰值2.458 g，花后34 d 蚕羌种子分果百粒干重达到顶峰值0.592 g；花后34～46 d，种子分果百粒鲜重、百粒干重持续降低，花后46 d 百粒鲜重降为0.406 g，百粒干重降为0.379 g；花后46～58 d，种子分果百粒鲜重、百粒干重缓慢降低，种子分果颜色由褐黄色转变为灰褐色，此阶段可随时观察进行分批采收；生产上建议分果果皮变为灰褐色、种子浅褐色时采收，时间为花后60 d 左右，8 月上旬至中旬，立秋前后为宜。

图2 蚕羌种子分果成熟干物质积累动态变化

2.2 蚕羌种子及种子分果成熟过程中含水量与脱水速率变化

种子含水量是种子质量指标之一。 蚕羌种子成熟过程中种子与分果的含水量和脱水速率在花后10～58 d 均呈不规则“W”形（图 3）。 花后 10～16 d，种子分果含水量和脱水速率呈缓慢下降， 此阶段应是花朵盛开时期不同分枝的花穗竞争水分的结果；花后16～28 d，种子含水量快速升高，脱水速率也在不断升高；花后28 d，种子含水量达到峰值80.0%，脱水速率继续升高，在花后46 d 达到峰值5.9%，此阶段种子进行快速生长阶段；花后28～40 d，种子含水量缓慢下降， 种子脱水速率在花后34～46 d 急速升高，此阶段种子开始干物质积累，产生蛋白质、脂肪等营养物质；花后40～52 d，种子含水量急剧下降，花后46～52 d，脱水速率也急剧下降，此阶段种子开始大量进行干物质转化；花后52～58 d，种子含水量和脱水速率基本维持平衡，分别为14.8%和0 左右，此阶段代表着种子基本成熟，亦可分批采收。

图3 蚕羌种子分果成熟过程中含水量与脱水速率变化

羌活种子分果成熟动态过程相似于种子成熟过程，呈不规则“W”形（图 4）。花后 10 d，种子分果含水量达到79.4%，为分果最大含水量；花后10～16 d，含水量和脱水速率呈下降趋势；花后16～34 d，分果含水量、脱水速率呈上升趋势，花后28～34 d，脱水速率极剧上升，34 d 达到峰值5.8%，此阶段种子开始干物质积累， 产生蛋白质、 脂肪等营养物质； 花后34～46 d，分果含水量和脱水速率快速下降，此阶段种子逐渐形成干物质积累，消耗了大量的水分；花后46～52 d，分果含水量及脱水速率小幅回升，此阶段种子开始成熟，干物质迅速形成；花后52～58 d，分果含水量和脱水速率同步下降，含水量降为2.7%左右，此时种子分果全面进入成熟期，可分批采收。

图4 蚕羌种子分果成熟过程中含水量与脱水速率变化

2.3 蚕羌种子及种子分果成熟过程中种子形态指标的变化

羌活种子及分果形态随花后时间呈正态分布倒“U”形曲线（图 5）。 花后 10～34 d，种子及种子分果长均呈上升趋势，并于花后34 d（7 月17 日）分别达到最大值 4.43 mm 和 5.52 mm； 花后 34～58 d， 开始下降，最小值分别为3.56 mm 和4.61 mm。 种子宽在花后 10～28 d 呈逐渐上升趋势，花后 28 d（7 月 11 日）达到2.31 mm，花后28～58 d，缓慢下降；分果宽在花后 10～34 d 逐渐增大，并于花后 34 d（7 月 17 日）达到最大值 4.18 mm，花后 34～58 d 逐渐下降。 因此，羌活种子在花后58 d（8 月10 日），种子形态指标基本稳定维持在长3.56 mm、宽1.54 mm，分果长4.61 mm、宽2.49 mm 时可分批采收。

图5 蚕羌种子及种子分果成熟过程中种子形态指标的变化

2.4 蚕羌种子及种子分果成熟过程中各指标间相关性

由蚕羌种子及种子分果成熟过程中各指标间相关分析（附表）可知，开花后天数与种子的采收期、种子分果含水量均达到极显著水平（P<0.01），与百粒干重和种子含水量达到显著水平（P<0.05）；采收期与种子含水量、种子分果含水量达到显著水平（P<0.05）；百粒鲜重与百粒干重、 分果百粒鲜重与种子分果脱水速率达到显著水平（P<0.05），与分果百粒干重达到极显著水平（P<0.01）；种子百粒干重与分果百粒干重达到极显著水平（P<0.01）；种子含水量与种子分果含水量达到极显著水平（P<0.01）；分果百粒鲜重与分果百粒干重达到显著水平（P<0.01）。

附表 蚕羌种子及种子分果成熟过程中各指标间相关分析

3 讨论与结论

种子成熟过程的动态变化是植物完成生长周期的一个重要过程，相关研究发现，甘肃贝母采收期为花后77～82 d[1]，野生高乌头种子采收为花后36 d 左右[2]，秦艽种子采收为花后 56 d 左右[3]。 另外，研究者还对柴胡、掌叶大黄、唐古特大黄、蒙古黄芪[4－7]等做了种子最佳采收期试验。 而蚕羌种子成熟动态变化的测定还未见报道。 本研究发现，蚕羌的种子及分果百粒重成熟过程均呈“S”形曲线状。 花后 52～58 d，种子百粒鲜重、百粒干重基本稳定，种子含水量接近干种子；花后46～58 d，种子分果百粒鲜重、百粒干重缓慢降低，种子分果颜色由褐黄色转变为灰褐色；种子和分果的含水量和脱水速率在花后10～58 d 均呈不规则“W”形，花后52～58 d，种子含水量和脱水速率基本维持平衡，分别为14.8%和0 左右，此阶段代表着种子基本成熟，可分批采收；花后52～58 d，分果含水量和脱水速率同步下降，含水量降为2.7%左右，此时种子分果全面进入成熟期； 羌活种子及分果形态随花后时间呈正态分布倒“U”形曲线。

蚕羌种子在花后58 d 左右（8 月上旬）百粒干重0.246 g，含水量14.82%；分果百粒干重0.300 g，含水量2.7%；种子形态指标基本稳定维持在长3.56 mm、宽1.54 mm，分果长4.61 mm、宽 2.49 mm，种子分果颜色由褐黄色转变为灰褐色， 种子由青灰白色变为浅褐色时可分批采收，时间为花后60 d 左右，8 月上旬至中旬，立秋前后为宜。