忍冬种子灌浆特性的研究

孙亚鹏，陈 垣*，郭凤霞，焦旭升，武 睿，姜晓凤，张 丹，程嘉莉

（1.甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州 730070；3.甘肃省中药材规范化生产技术创新重点实验室，甘肃 兰州 730070；4.甘肃农业大学生命科学技术学院，甘肃 兰州 730070；5.定西市经济作物技术推广站，甘肃 定西 743000；6.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000；7.甘肃省农业科学院旱地农业研究所，甘肃 兰州 730070）

金银花是忍冬科植物忍冬（Lonicera japonicaThunb.）的干燥花蕾，味甘性寒，归肺、心、胃经，具有清热解毒，疏散风寒等功效［1］。以扦插繁殖为主，我国主要三大种植区为河南封丘、山东平邑、河北巨鹿。甘肃省主要产区位于定西市通渭县，主要栽培品种为引自平邑的“北花一号”。由于金银花采摘花蕾，未结种子即被采摘，所以各产区均未生产种子，而种子繁殖可以产生丰富变异的实生苗，利用实生苗变异特性进行选择，将品质、产量优良的单株进行无性繁殖，得到优良品系后自交纯化，再进行种子繁殖，可以保障种质优良的品种留种，快速增加育苗规模。而忍冬种子繁育特性目前尚未见报道，因此，本试验主要通过对忍冬种子成熟过程中的灌浆特性和脱水速率进行系列研究，以期探明种子发育特性，及得到最佳采收期，为忍冬优质种子生产和新品种选育提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2020年7月14日至2020年8月27日进行，试验区在甘肃省定西市陇西县首阳镇董家堡村谭家庄社陇西药园圃位于104°24'44''E，35°5'22''N。海拔高度1 910 m。试验期间试验地7月平均气温19.1°C，总降水量137.4 mm，日降水量≥0.1 mm的天数为13 d，日最大降水量为45.8 mm；8月平均气温18.7°C，总降水量208.5 mm，日降水量≥0.1 mm的天数为17 d，日最大降水量为43.4 mm。

1.2 试验材料

试验材料于2020年7月在当地选取健康、无病虫害植株，经甘肃农业大学农学院中草药栽培与鉴定系陈垣教授鉴定为6年生忍冬。

1.2 种子灌浆动态测定

于2020年7月18日，随机选取550朵大白期（图1）的忍冬花，并挂牌标记。开花后第7 d（即刚长出小浆果）从7月24日开始每天15：00取样，每次收取30个浆果，每隔2 d取样1次。将采收后的浆果平均随机分为3组，分别用镊子破开果皮并去出籽粒，分别计数秤取其鲜重，在75℃烘干至恒重，称量其干重。分别将籽粒的干重、鲜重换算为千粒干重和鲜粒干重，并按下列公式计算灌浆参数［2-3］。

图1 大白期忍冬花Fig.1 White honeysuckle

（1）灌浆速率（g/d·千粒）=（后次千粒干重-前次千粒干重）/量取取样间隔天数

（2）平均灌浆速率（g/d·千粒）=开花后某天千粒干重/开花后天数

（3）含水量（%）=100×（鲜重-干重）/鲜重

（4）脱水速率（%/d）=（前次含水量-后次含水量）/2次取向间隔天数

1.3 数据处理

采用Excel2010和SPSS26软件进行数据分析并制图。在Excel2010中使用回归分析方法对籽粒千粒干重（y）和开花后时间（x）拟合Logistic曲线方程：y=k/（1+eA+Bx），以k表示千粒干重极限值，为理论上籽粒千粒重的最大值；A、B为方程参数，A为籽粒千粒干重的初始值，B为籽粒干物质增长速率；其中，金银花x∈［7，43］，方法为曲线方程可直线化法。

2 结果与分析

2.1 忍冬种子灌浆过程中种子干重的变化规律

经过在田间观察发现，甘肃省定西市陇西县6年生忍冬在5月初现花蕾，初花期为5月中旬，盛花期在5月中下旬以后，花期持续到八月中旬。一年多次开花，花蕾期持续7 d左右，花朵盛开5～7 d左右凋谢。本实验选取盛花时大白期的花朵进行挂牌标记，从开花后第7 d进行测定其浆果中籽粒重的变化。金银花从形成小浆果到种子成熟，整个灌浆时间持续43 d左右，籽粒的鲜重变化经历了“缓慢增加期—快速增加期—下降期—稳定期”四个阶段。籽粒鲜重在开花后7～16 d缓慢增加，属于灌浆期的“缓慢增加期”阶段。在开花后16～22 d其鲜重快速增加，进入灌浆期的“快速增加期”阶段。在开花后第34 d鲜重达到最大值为3.142 4 g。在开花后34～37 d由于种子脱水其籽粒鲜重开始下降属于灌浆期下降阶段。37 d以后其籽粒开始缓慢下降趋于不变，属于灌浆期稳定阶段。

由图2可知，忍冬籽粒千粒干重随灌浆时间变化呈现“S”型曲线，开花后7～19 d是其发育前期，籽粒干重随着灌浆时间呈缓慢增加的趋势；开花后16～31 d籽粒干重快速增加，之后开始趋于稳定。与Logistic曲线方程和表1公式估算结果基本一致。千粒干重符合“慢-快-慢”的变化规律［4］。千粒重积累符合Logistic方程直线化及其估算结果，方程估测可靠性大（R2=0.979 6）。由表2可知，开花后第18～30 d干物质的积累速度最快，干物质积累高峰在开花后第18 d，结束干物质积累高峰在开花后第30 d，与图2干物质积累加速期时间基本一致。方程y=-0.215 9x+5.204 9与X轴交点是灌浆速率最大时间为开花后第24 d，灌浆结束时间是45 d，与实际结束时间相差2 d。

表1 忍冬籽粒千粒重与开花后天数配合Logistic方程的灌浆参数及其估算公式Tab.1 Grain filling parameters and their estimation formulas of 1000-grain weight and days after flowering of L.japonica in combina‑tion with Logistic equation

表2 忍冬籽粒千粒干重积累与开花后天数配合Logistic方程估计的灌浆参数Tab.2 Estimation of filling parameters based on Logistic equation fitting dry weight of 100-seeds with filling duration in L.japonica

图2 忍冬种子成熟过程中千粒鲜重和干重的变化Fig.2 Changes in fresh weight and dry weight of 1 000 seeds of L.japonica

2.2 忍冬种子灌浆速率和平均灌浆速率的变化

图4为忍冬籽粒阶段灌浆速率及平均灌浆速率动态变化图，从图中可知，忍冬种子灌浆速率呈现“慢-快-慢”的趋势。开花后第13 d左右灌浆速率开始加快，第22 d以后开始灌浆速率下降，开花第28 d以后出现第二次加速，第31 d以后灌浆速率第二次减慢，在开花后第31 d达到最大，之后开始逐渐趋于稳定。与Logistic方程估测的干重积累速度最大时期相差7 d。平均灌浆速率波动较小，与阶段灌浆速率趋势基本一致在开花后第16～31 d缓慢增加，之后略有下降并且趋于稳定。

图3 忍冬籽粒千粒干物质积累与开花后时间符合Logistic直线化结果Fig.3 Dry matter accumulation and post-flowering time of 1 000 seeds of L.japonica conformto Logistic linear results.

图4 忍冬种子灌浆速率和平均灌浆速率的变化动态Fig.4 Dynamic changes of the stage filling rate and the average filling rate in 1000-seeds of L.japonica

2.3 忍冬种子灌浆过程中种子含水量及脱水速率的变化动态

在忍冬种子灌浆过程中，籽粒含水量在50.00%～20.59%，开花后第7～13 d含水量降低，第13～25 d含水量增加，可能在此期间试验地天气多雨，导致种子含水量增加，开花后第25 d以后天气转晴含水量继续下降，在开花后第37 d为21.46%之后以此为标准基本维持不变。脱水速率呈现“快-慢-快”的趋势，在开花后第7～13 d脱水速率增加，第13～16 d脱水速率降低，此时因降水原因含水量增加，脱水速率也较缓慢，第16～31 d脱水速率逐渐加快，第31 d以后脱水速率降低，并最后基本保持稳定，此时灌浆进程也进入缓慢期，干物质积累高 峰期也在此时结束。

图5 忍冬籽粒灌浆充实过程中含水量和脱水速率的变化动态Fig.5 Dynamic changes of water content and dehydrate rate in thousand seeds of L.japonica

2.4 忍冬种子灌浆特性相关性的分析

对忍冬种子千粒鲜重、千粒干重、含水量、脱水速率及持续灌浆期进行相关行分析（见表3），结果表明：千粒鲜重与千粒干重、灌浆持续期均呈极显著正相关，千粒鲜重与含水量呈负相关但不显著，千粒鲜重与脱水速率呈正相关但不显著；千粒干重与灌浆持续期呈极显著正相关，千粒干重与含水量呈显著负相关，千粒干重与脱水速率呈正相关但不显著；含水量与灌浆持续期呈显著负相关，含水量与脱水速率呈负相关但不显著；脱水速率与灌浆持续期呈正相关但不显著。

表3 忍冬种子灌浆特性的相关分析Tab.3 Relationship analysis on filling characteristics in grains of L.japonica

3 讨论与总结

种子作为植物生活史中关键性的特征，可以保持物种的延续，也是农业生产的基本资料［5］。籽粒灌浆是同化产物由源向库运输的结果，了解灌浆特性能更好的掌握作物的生长动态［6］。关于药用植物灌浆特性的研究近些年也有进展，曹师［7］等人对唐古特大黄的种子进行了灌浆特性的相关研究，探究出唐古特大黄的最佳采收时期，并提出对种子分批采收的建议；孙连虎［8］等对红芪种子灌浆特性做了相关研究，得出红芪种子采收最佳时间，并且可根据种子颜色判断是否成熟；王宏霞［9］等人对菘蓝种子灌浆特性进行了相关的研究，得出菘蓝种子的最佳采收时间；张金霞［10］等人对菘蓝的繁育系统进行探究，得出菘蓝不存在生殖融合，具有较强的自交不亲和性的结论，为菘蓝的新品种繁育提供基础研究成果。蔡子平［11］等人对濒危药用植物秦艽种子灌浆特性进行了相关研究，通过研究得出种子最佳采收时间为濒危药用植物资源保护提供了有力的基础理论和数据支撑。籽粒的灌浆更是种子有机质积累，保持种子生活力的源泉。灌浆期从开花到种子成熟，这一阶段发生了种子吸水、有机质转化、脱水、保持水分4个阶段。对种子灌浆过程中各个参数的了解，能更好的掌握种子的生长规律和指导种子在采收实践中的应用［12］。

本试验表明，忍冬种子灌浆过程中，其经历了四个阶段，分别为缓慢增加期、快速增加期、下降期、稳定期；种子鲜重在开花后第7 d为0.0676 g，开花后43 d为2.2615 g，在开花后的第37 d达到最大值为3.1424 g，之后开始逐渐下降最后趋于稳定；这一趋势标志着种子灌浆结束，种子成熟。种子千粒干重呈现“S”型曲线，符合Logistic曲线方程，整个灌浆过程经历了43 d。忍冬种子灌浆速率趋势为“慢-快-慢”。忍冬种子的平均灌浆速率波动较小，基本符合Logistic曲线方程的预测结果。整个灌浆过程，籽粒的含水量在50.00%～20.59%范围内，因试验期间天气多降雨导致含水量出现增加情况，但是整体随着灌浆时间含水量下降，在第40 d含水量达到最低20.59%，脱水速率在第34 d以后缓慢且保持基本稳定，灌浆也在此期间结束。以上说明了种子千粒干重、千粒鲜重、含水量、脱水速率在保持基本稳定时标志种子灌浆基本结束，除含水量、脱水速率以外其他指标受天气影响不大。

本试验通过一段时间的大田观察发现，随着灌浆时间的延长，忍冬浆果由浅绿色逐渐加深至深绿色最后变为黑紫色，种子由绿色逐渐变为深褐色，当种子变为深褐色并且浆果果皮变为深褐色后，同时种子千粒重达到3 g左右，且连续几天称量结果趋于基本稳定，此时可判定种子成熟，为最佳采收期，即开花后第43 d左右。由于忍冬为无限花序花期持续时间较长，应根据花期对种子进行分批采收。