栝樓種子質量分級標準研究

鄭 雷，王化東, 梁雪蘭

（四川中醫藥高等?？茖W校 藥學院，四川 綿陽 621000）

栝樓Trichosanthes kirilowiiMaxim.為葫蘆科栝樓屬多年生中藥材，其果實、種子、瓜皮、塊根均可入藥，分別為常用中藥瓜蔞、瓜蔞子、瓜蔞皮和天花粉，具有較高的經濟價值。近年來，其需求量逐年增加。為提高產量和質量，目前已開展栝樓新品種選育及栽培技術等研究工作[1-3]，并富有成效。種子種苗是中藥材生產的物質基礎，亦是實現中藥材規范化栽培的源頭[4]，不同等級種子（種苗）所產藥材產量和質量差異顯著[5-7]。目前在三七、麥冬、滇重樓、黃芩、穿心蓮、蓬莪術等中藥材上均建立了相應的種子（種苗）質量分級標準[8-13]，促進了中藥材生產的標準化和規范化，然而關于栝樓種子質量分級標準的研究卻尚未見報道。栝樓適應性強，在山東、安徽、河南、河北、四川、湖南等省均有廣泛分布，由于地理阻隔和不同自然環境的長期作用，其種子性狀存在顯著差異[14]。本研究以不同產地栝樓種子為試驗材料，根據我國農作物種子檢驗規程和栝樓種子質量檢驗方法的研究[15-16]，開展栝樓種子質量分級標準研究，以期為栝樓規范化栽培、良種繁育及種子規范化管理提供依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

采集于不同栝樓產區的12 份栝樓種子樣品，具體采集信息如表1 所示，經四川中醫藥高等?？茖W校江洪波教授鑒定為栝樓屬植物栝樓T.kirilowii。栝樓種子均為栝樓果實成熟采收后用清水洗凈，自然晾干，備測。

表1 不同產地栝樓種子基本信息Tab.1 Basic information of T.kirilowii from different areas

1.2 測定指標和方法

1.2.1 種子形態特征觀察 采用肉眼及體視鏡觀察栝樓種子的外觀性狀、顏色。

1.2.2 種子長、寬、厚度測量 采用卡尺測量法，每個樣品隨機選取30 粒種子進行測定，重復3 次。

1.2.3 種子千粒重測定 采用五百粒法進行測定[15-16]，重復2 次。

1.2.4 種子含水量測定 將栝樓種子縱切為兩半后，采用高恒溫烘干法進行測定[15-16]，重復2 次。

1.2.5 種子生活力測定 采用TTC 染色法，隨機取50 粒種子，將種子于蒸餾水中浸泡24 h 后縱切，取一半用0.5% TTC 溶液，在30 ℃恒溫培養箱中避光染色4 h 后觀察并統計染色情況，重復3 次。

1.2.6 種子發芽率測定 采用砂上發芽法，隨機取50 粒種子均勻置于砂上發芽盒中，于25 ℃恒溫培養箱中培養，30 d 后統計種子發芽率，重復3 次。

1.3 數據處理

采用Excel 2010 和SPSS 25.0 軟件進行數據處理及統計分析。變異系數（CV）=標準差/均值×100%。

2 結果與分析

2.1 不同產地栝樓種子形態特征及質量指標測定

栝樓種子呈卵狀橢圓形，扁平；種子顏色呈棕色至亮黃棕色；種子表面較平滑，表面有一圈棱線；種子兩端大小不同，種臍端稍窄微凹，另端稍寬鈍圓。對12 份栝樓種子形態特征進行觀察，結果見圖1。不同產地栝樓種子外形、顏色和種子長寬厚度有一定差異，其中，樣品3、樣品8、樣品9 個體較大，樣品5、樣品6 個體較小。

圖1 不同產地栝樓種子形態特征Fig.1 Seed morphological characteristics of T.kirilowii from different areas

對12 份栝樓種子長度、寬度、厚度、含水量、千粒重、生活力及發芽率7 個質量指標進行測定，結果見表2。栝樓種子長12.63 ～ 15.48 mm，寬7.48 ～10.52 mm，厚2.56 ～4.32 mm。種子長度、寬度、厚度、含水量、千粒重、生活力及發芽率在不同產地間（P＜0.01），其中，樣品8、樣品3 綜合質量較優。不同產地栝樓種子7 個質量指標的標準偏差在0.51 ～ 59.80 之間，其中，栝樓種子長度、寬度、厚度和含水量4 個質量指標標準偏差較小，而栝樓種子千粒重、生活力和發芽率標準偏差則較大，分別為59.80、18.99 和28.55。不同產地栝樓種子7 個質量指標的變異系數在6.7% ～ 49.8%之間，其中，種子發芽率（49.8%）、種子千粒重（29.8%）和種子生活力（24.4%），變異系數較大，其余4 個栝樓種子質量指標變異系數較小，在6.7% ～ 14.2%之間。結果表明，栝樓種子千粒重、生活力和發芽率對栝樓種子質量影響較大，可作為栝樓種子質量分級的重要指標。

表2 不同產地栝樓種子質量指標測定Tab.2 Seed quality indexes of T.kirilowii from different areas

2.2 栝樓種子質量指標相關性分析

對栝樓種子的7 個質量指標進行相關性分析，其結果如表3 所示。種子長度與種子寬度、厚度、含水量、千粒重、生活力及發芽率呈正相關，但均未達到顯著水平。種子寬度與種子厚度和種子千粒重呈極顯著正相關，相關系數為0.794 和0.923；與種子含水量呈顯著正相關，相關系數為0.650。種子厚度與種子含水量和種子千粒重呈顯著正相關，相關系數為0.606 和0.674。種子含水量與種子千粒重、發芽率呈正相關，與種子生活力呈負相關，但均未達到顯著水平。種子千粒重與種子發芽率呈正相關，與種子生活力呈負相關，但均未達到顯著水平。種子生活力與種子發芽率呈極顯著正相關，相關系數為0.884。

表3 栝樓種子質量指標相關性分析Tab.3 Correlation analysis on seed quality indicators of T.kirilowii

2.3 栝樓種子質量分級標準制定

2.3.1 主成分分析 對栝樓種子的7 個質量指標進行主成分分析，結果如表4 所示。提取前2 個主成分，累計貢獻率為79.01%，包含了大部分主要指標信息。提取前2 個主成分的特征值，并計算特征向量。前2個主成分為：

表4 栝樓種子質量指標主成分分析Tab.4 Principal component analysis on seed quality indicators of T.kirilowii

F1=-0.213ZX1+0.375ZX2+0.471ZX3-0.345ZX4-0.472ZX5-0.118ZX6+0.085ZX7；

F2=-0.037ZX1-0.040ZX2+0.167ZX3+0.019ZX4-0.192ZX5+0.488ZX6+0.544ZX7(ZXi 為各性狀Xi 的標準化值)。第 1 主成分貢獻率為50.504%，其在種子厚度和種子千粒重上有較大荷載，向量值分別為0.471和-0.472，同時由相關性可知種子厚度與種子千粒重呈顯著正相關，可將種子厚度與種子千粒重合并為一類。第2 主成分貢獻率為29.48%，其在種子生活力和種子發芽率上有較大荷載，向量值為0.488 和0.544。結果表明，種子千粒重、種子生活力和種子發芽率對栝樓種子質量影響較大。因此，可將種子千粒重、種子生活力和種子發芽率作為栝樓種子質量分級的主要指標。

2.3.2 系統聚類分析 對不同產地的12 份栝樓種子進行系統聚類分析，分析結果見圖2。12 份栝樓種子在閾值10 處可劃分為三類：類群1 包括樣本5、樣本6、樣本4、樣本1、樣本12、樣本7 和樣本2；類群2 包括樣本3、樣本8 和樣品11；類群3 包括樣本9 和樣本10。

圖2 栝樓種子質量指標系統聚類分析樹狀圖Fig.2 Tree diagram based on systematic cluster analysis of T.kirilowii seed quality indicators

對3 個類群栝樓種子質量性狀進行方差分析和多重比較表明，不同類群栝樓種子質量性狀存在差異，見表5。種子寬度、千粒重、生活力及發芽率在不同類群間存在極顯著差異（P＜0.01），種子長度、種子厚度、含水量3 個質量性狀指標則在不同類群間差異不顯著。類群1 種子個體小、種子千粒重小，但生活力及發芽率較高；類群2 種子個體大，種子千粒重、生活力及發芽率高；類群3 具有較高的種子千粒重，但種子生活力和發芽率較低。結果表明，種子千粒重、種子生活力和種子發芽率為栝樓種子質量類群劃分的重要指標。因此，可根據種子千粒重、生活力和發芽率對栝樓種子進行質量分級，將栝樓種子質量劃分為3 個等級。

表5 不同類群栝樓種子質量指標分析（n = 12）Tab.5 Analysis on seed quality index of various T.kirilowii groups (n = 12)

2.3.3 K-均值聚類分析 對栝樓種子千粒重、生活力和發芽率3 項質量指標進行K-均值聚類分析，結果見表6。通過 K-均值聚類分析，確定了栝樓種子質量分級指標的范圍，將12 份栝樓種子分為3 個等級，其中，Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級種子樣本數分別為7份、2 份和3 份。

表6 K-均值聚類分析結果（n = 12）Tab.6 Results of K-means clustering (n = 12)

2.3.4 栝樓種子質量分級標準 通過測定12 份不同產地栝樓種子質量性狀指標，結合相關性分析及主成分分析，確定了栝樓種子質量等級劃分以種子千粒重、種子生活力和種子發芽率為主要指標。采用系統聚類分析確定了栝樓種子等級劃分數目，K-均值聚類分析對栝樓種子分級指標范圍進行界定。綜合分析并結合生產實際，適當調整分級指標范圍，初步制定栝樓種子質量等級劃分標準，劃分結果見表7，其中，Ⅲ級種子千粒重、生活力及發芽率均較低，不宜在生產上使用。

表7 栝樓種子質量分級標準Tab.7 Seed quality grading standard of T.kirilowii

3 討論

種子質量優劣顯著影響中藥材的產量和質量，建立栝樓種子質量分級標準，可有效提高栝樓種子播種的精確度，促使種子出苗后達到苗齊、苗均、苗壯，為栝樓優質藥材生產提供保障。種子長度、寬度、厚度、含水量、千粒重、生活力和發芽率均為種子質量評價的重要指標，但這些指標對種子質量的影響程度存在差異。種子長度、寬度、厚度主要反映種子個體大小，其與種子千粒重均可反映種子飽滿程度和成熟情況；含水量高低決定種子安全儲存和種子壽命；生活力主要反映種子發芽潛力或種胚生命力，可間接反映種子質量；發芽率可直接反映種子的田間出苗率，是確定播種量和用種量的主要依據[10]。本研究通過對12 份不同產地栝樓的7 個種子質量性狀指標進行測定表明，不同產地栝樓種子的7 個質量性狀指標差異明顯，其中，種子發芽率、種子千粒重和種子生活力變異系數較大，顯著影響栝樓種子質量，同時通過相關性分析和主成分分析進一步確定可將種子千粒重、生活力和發芽率作為栝樓種子質量分級的主要指標，這與李曉琳等[17]的研究結果類似。聚類分析表明，不同產地栝樓種子可劃分為3 個類群且各類群種子千粒重、生活力及發芽率存在極顯著差異，該結果為栝樓種子質量等級劃分數目提供了依據，與此前研究[18]報道一致。同時本研究結果表明不同產地栝樓種子質量存在顯著差異，這可能與種源、產地環境、栽培技術、田間管理等因素密切相關，因此生產上為提高種子質量，還需進一步加強相關研究。

4 結論

本研究以種子千粒重、生活力和發芽率作為栝樓種子質量分級的主要指標并結合田間生產實際，將栝樓種子質量等級劃分為3 個等級，初步建立了栝樓種子質量分級標準，為規范管理栝樓種子市場秩序提供了重要依據，同時也為促進栝樓規范化栽培和良種繁育奠定了基礎。