紫苏种子含油率与叶表腺毛特征的相关性研究

郭梦桥，王晓飞，魏国江，程薪宇

(1.上饶师范学院 生命科学学院，江西 上饶 334001； 2.黑龙江省科学院大庆分院，黑龙江 大庆 163319)

紫苏(Perillafrutescens(L.)Britt.)是唇形科紫苏属一年生草本植物[1]，是卫生部第一批规定的既是药品又是食品的60种作物之一[2]，在营养学界享有“植物脑黄金”美誉。种子中不饱和脂肪酸占90%以上，而不饱和脂肪酸中，具有重要营养保健功能的α-亚麻酸含量可高达73%[3]，具有增强免疫力[4]、延缓机体衰老[5]、抗氧化[6]、抗肿瘤[7-9]等功效。学者们对紫苏的研究主要集中在栽培技术[10]、农艺性状及遗传多样性[11-13]、成分提取与分析[14-17]、优良品种的选育[18-21]等方面，尤其对高油紫苏资源的筛选工作关注较多。

腺毛是挥发油合成和分泌的主要场所，挥发油的产生和分泌与腺毛的分布类型及结构有直接关系。而紫苏种子含油率与腺毛特征又有着怎样的相关性？自黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、山东等地共收集了87份紫苏资源作为试验材料，观测紫苏叶表腺毛类型、大小、分布、密度及数量，将各指标与种子含油率进行相关性分析和比较分析，揭示高油紫苏资源叶表腺毛的性状特点，为油用紫苏资源的筛选及新品种选育提供形态学参考。

1 材料与方法

1.1 材料

2018-2020年，自我国各紫苏产区引进紫苏资源共87份作为试验材料(样本来源见表1)。

表1 紫苏样本来源信息Tab.1 Origins of perilla frutescens samples

1.2 方法

紫苏播种及田间管理。于2020年5月播种于黑龙江省大庆市东风农场实验基地，87份资源分别播种于小区内，每小区面积16 m2，4行区，行距0.4 m，区间道0.4 m，区间过道1 m。人工条播，播深1 cm，播种后及时镇压，苗高5 cm时单株定苗，肥料种下深施25 cm，进行人工除草，机械中耕。

叶片毛状体特征观察方法。于现蕾期(开花前3～7 d)，随机挑选紫苏样本10株，采集距离地面2/3处、中央区域的成熟叶，每株采集3片样本，固定于FAA中24 h以上，完全固定后，剪取叶片中部、主脉两侧面积1 mm2的小方块，制作临时装片，重复3次，于显微镜下观察腺毛的类型、直径、分布、密度和数量，采用佳能5DⅣ拍摄观察。

紫苏种子含油率测定方法。HCY-20新型核磁共振含油率测量仪(浙江托普云农科技股份有限公司)测定紫苏种子的含油率[20]。

数据分析。Image J软件的Particle analyzer模块分析测定腺毛的直径和数量；SPSS 10.0进行种子含油率和各腺毛特征的方差分析及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 紫苏叶表腺毛大小、密度

根据表2所示，紫苏叶片下表皮盾状腺毛直径均值为79.22 μm，最大可达86.05 μm(S73)，最小仅为72.44 μm(S21)。平均密度为4.6个/mm2，最大密度可达9.4个/mm2(S61)，最小密度仅为1.0个/mm2(S52、S62)；头状腺毛直径均值为29.32 μm，变幅范围26.54 μm(S70)～30.46 μm(S25)，头状腺毛密度均值为5.6个/mm2，变幅范围1.2个/mm2(S57)～11.0个/mm2(S12)，不同紫苏资源间腺毛大小差异不显著，而腺毛密度差异显著。

2.2 紫苏叶表腺毛数量

紫苏盾状腺毛总数均值为1 102 435.8个，最多可达2 329 602.0个，最少仅174 595.2个，变异系数为54.49%，不同资源间差异显著。头状腺毛数量平均为1 327 276.9个，最多可达2 790 315.0个，最少仅247 509.6个，变异系数39.17%，而生长在三级叶脉上的头状腺毛总数为1 472 337.2个，最多可达2 461 124.0个，最少仅604 637.0个，变异系数26.69%。总腺毛数量均值为2 429 709.7个，最多达4 523 445.0个，最少618 774.0个，变异系数38.72%。

2.3 紫苏种子含油率

种子含油率是紫苏种质资源的重要考察标准之一，对87份紫苏资源的种子含油率进行测定，得知种子含油率均值为47.89%，变幅范围为36.39%～53.85%，大于50.00%的高油种质资源共24份。

表2 紫苏叶下表皮腺毛直径、腺毛密度及种子含油量Tab.2 Diameter, density of glandular hairs in the lower epidermis and seed oil content of Perilla frutescens

续表2

续表2

2.4 紫苏种子含油率与腺毛特征相关性分析

2.4.1 紫苏叶表腺毛直径、密度与种子含油率的相关性分析

根据表3结果显示，种子含油率与盾状腺毛直径和头状腺毛直径呈极显著负相关，与盾状腺毛密度和总腺毛密度呈极显著正相关。

2.4.2 紫苏叶表腺毛数量与种子含油率的相关性分析

根据表4结果表明，盾状腺毛数量、头状腺毛数量及三级叶脉头状腺毛数量与种子含油率均呈极显著正相关。

表3 紫苏腺毛性状与种子含油率相关性分析Tab.3 Correlation analysis of glandular hair characters and seed oil content of Perilla Frutescens (L.) Britt

表4 紫苏腺毛数与种子含油率的相关性分析Tab.4 Correlation analysis of glandular hair number and seed oil content of Perilla Frutescens (L.) Britt

3 讨论

3.1 紫苏叶表腺毛性状差异

受植物种内遗传特性分化的影响，不同种源的紫苏种质资源会表现出显著差异，其中紫苏叶片性状的变异明显[22]。叶片性状是环境和遗传因子相互作用的结果，本研究在同一试验地播种，生长地的光照、温度、水肥处在同一水平，所以不同紫苏资源的叶表腺毛特性差异主要来自于品系间的遗传作用。

紫苏叶表腺毛分为两种，其中盾状腺毛分布于叶下表皮，头状腺毛分布在上下表皮细胞和三级叶脉上，随着叶片的生长，腺毛也随着生长、发育、成熟、缩裂并脱落，植株生长至现蕾期时，叶表腺毛不再增多，总腺毛数稳定，此时盾状腺毛直径为79.22 μm，平均密度为4.6个/mm2，平均数量为1 102 435.8个，不同资源间盾状腺毛密度及数量差异极显著。头状腺毛直径为29.32 μm，密度均值为5.6个/mm2，平均数量为1 327 276.9个，不同资源间头状腺密度及数量差异显著。总腺毛密度均值为10.1个/mm2，数量均值为2 429 709.7个，不同资源间总腺毛密度及数量差异显著。

3.2 紫苏叶表腺毛特征与种子含油率的相关性

通过对紫苏叶表腺毛特征与种子含油率的相关性进行分析发现，腺毛密度和腺毛数量与种子含油率皆有极显著的正相关性。各腺毛密度与种子含油率的相关性大小依次为：盾状腺毛密度>总腺毛密度>头状腺毛密度>三级叶脉上的头状腺毛密度。各腺毛数量与种子含油率的相关性大小依次为：盾状腺毛数量>总腺毛数量>头状腺毛数量>三级叶脉上的头状腺毛数量，可见种子含油率与盾状腺毛的相关性最显著，盾状腺毛的数量和密度可作为油用紫苏育种的一项筛选指标。同时，盾状腺毛直径和头状腺毛直径与含油率存在极显著负相关，但不同资源间腺毛大小差异不显著，因此不可作为高油紫苏品种的筛选依据。

3.3 影响紫苏叶表腺毛生长的其他因素

光照和温度对植物腺毛的生长发育及分泌活动有较大的影响[23-28]。一定范围内的光照强度和温度与烟草腺毛密度呈正相关[27]，而温度过高可能会抑制芳香类植物腺毛的发育[23]，且腺毛密度会随着海拔升高而降低，并在一定程度上限制腺毛次级代谢产物合成量[28]。而紫苏腺毛是否受光照、海拔、温度等因素影响，仍需进一步试验研究。