暗紫貝母種子形態(tài)結(jié)構(gòu)研究

黃 艷，陳發(fā)軍，陳文年

（內(nèi)江師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，四川 內(nèi)江 641112）

暗紫貝母種子形態(tài)結(jié)構(gòu)研究

黃 艷，陳發(fā)軍，陳文年

（內(nèi)江師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，四川 內(nèi)江 641112）

用顯微鏡觀察和電子天平稱量相結(jié)合的方法，從外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面對暗紫貝母種子進行了研究。結(jié)果表明，暗紫貝母種子種皮薄、細胞層次少，對種子的保護作用較小，使種子容易損傷、霉變和腐爛；種胚發(fā)育不完善，未分化出胚芽、胚軸、胚根及子葉等結(jié)構(gòu)，說明胚在結(jié)構(gòu)上并未成熟。因此，暗紫貝母種子萌發(fā)率低，主要跟種皮保護作用缺失和種胚發(fā)育不完善兩方面的因素有關(guān)。

暗紫貝母種子；外部形態(tài)；內(nèi)部結(jié)構(gòu)；萌發(fā)率

暗紫貝母（Fritillaria unibracteata）為百合科貝母屬多年生草本植物，是一種十分珍貴的藥用植物，其鱗莖具有清熱潤肺、祛痰止咳的功效，主要分布于四川西部、青海南部及甘肅南部，生長于海拔2 800～4 400 m的高寒灌叢草地和高寒草甸中，分布范圍十分有限[1,2]。

暗紫貝母在目前中藥材市場上需求量較高，但其藥用部分——鱗莖生長速度緩慢，從種子長成商品藥材一般需要4年左右的時間[3]。由于商品藥材主要依靠野生資源，導(dǎo)致采挖過度，產(chǎn)量急劇下降，造成自然資源極度匱乏、日趨枯竭，長期處于供不應(yīng)求的狀態(tài)[4]。因此，暗紫貝母人工種植成為解決供需矛盾的重要途徑，具有極其重要的意義，而利用種子進行育苗又是人工栽種的重要方式。

但是，在自然條件下，暗紫貝母種子的萌發(fā)率相當?shù)拖?，即使在人工栽培條件下，不經(jīng)過適當處理的暗紫貝母種子萌發(fā)率也很低。那么，暗紫貝母種子萌發(fā)率低是否跟其自身的形態(tài)及結(jié)構(gòu)有關(guān)呢？

本研究旨在對暗紫貝母種子進行形態(tài)結(jié)構(gòu)方面的研究，試圖找出導(dǎo)致其萌發(fā)率低的形態(tài)與結(jié)構(gòu)方面的原因，為人工種子育苗提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 種子來源

暗紫貝母種子采集于2014年9月，原產(chǎn)地——四川省阿壩州松潘縣。采集后得到的成熟種子于冰箱中低溫暫時冷藏。

1.1.2 實驗器材

顯微鏡、解剖鏡、電子天平（萬分之一）及烘干箱。

1.2 方法

1.2.1 暗紫貝母種子外部形態(tài)特征觀察

隨機選取若干粒飽滿的暗紫貝母種子，置于解剖鏡載物臺上，觀察種子的形狀、顏色、質(zhì)地等外部形態(tài)特征；同時，輕輕挑開種皮，透過半透明的胚乳觀察其中胚的大小。

1.2.2 暗紫貝母種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察

隨機選取若干粒暗紫貝母種子，清水浸泡72 h，用吸水紙吸掉種子表面的水，置于解剖鏡載物臺上，用解剖針剝開種皮，并將種胚與胚乳分離開來，對種皮、種胚、胚乳各部分分別進行觀察。之后，將種皮制成裝片，在顯微鏡下觀察其結(jié)構(gòu)。

按上述方法，同樣選取若干粒玉米及小麥種子，浸泡72 h，吸水完全后，用解剖針分別將每粒種子的種皮、種胚、胚乳進行剝離，并分別觀察。同樣將種皮制成裝片，在顯微鏡下觀察其結(jié)構(gòu)。

1.2.3 暗紫貝母種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)各部分干重所占比例及胚比測定

隨機選取100粒暗紫貝母種子，清水浸泡72 h，用濾紙吸掉種子表面的水，置于解剖鏡載物臺上，用解剖針分別將每粒種子的種皮、種胚、胚乳進行剝離。之后將種子各部分分別放于烘干箱里，在60℃溫度下烘48 h。然后用萬分之一電子天平稱取種子各部分質(zhì)量，計算出各部分干重占整粒種子干重的百分比，同時計算胚比（胚/胚乳），重復(fù)實驗9次。

按上述相同的方法，同樣選取100粒玉米種子，浸泡72 h，吸水完全后，用解剖針分別將每粒種子的種皮、種胚、胚乳進行剝離、烘干和稱量。計算出各部分干重所占整粒種子干重的百分比及胚比，也重復(fù)實驗9次。

2 結(jié)果與分析

2.1 暗紫貝母種子外部形態(tài)特征

暗紫貝母種子外觀扁平，呈三角倒卵形。種皮淺棕黃色至棕黃色，在解剖鏡下放大后，可明顯觀察到種皮有褶皺紋理。大多數(shù)暗紫貝母種子在解剖鏡下能觀察到種胚，但胚所占的空間比例極小，相反，胚乳含量相對較豐富，其在種子中所占比例也較大，如圖1所示。

2.2 暗紫貝母種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.2.1 種皮結(jié)構(gòu)

暗紫貝母種皮薄而透明，將種皮制成裝片在顯微鏡下觀察，如圖2所示。

圖1 暗紫貝母種子外部形態(tài)（80×）

圖2 暗紫貝母種皮顯微結(jié)構(gòu)（400×）

由圖2可以明顯觀察到，種皮細胞間輪廓與紋理清楚，顯然暗紫貝母種皮薄、細胞層次少，往往就是1～2層細胞。由于缺乏相對的堅韌性，種皮對種子起不到很好的保護作用，導(dǎo)致種子容易受損、霉變、腐爛等。

與暗紫貝母相比，日常生活中萌發(fā)率較高的玉米、小麥種子，其種皮與果皮愈合在一起，為多層細胞結(jié)構(gòu)。將玉米種皮、小麥種皮置于顯微鏡下觀察，如圖3、圖4所示。

圖3 玉米種皮顯微結(jié)構(gòu)（400×）

圖4 小麥種皮顯微結(jié)構(gòu)（400×）

從圖3和圖4可以看出，玉米與小麥種皮厚實、細胞層次較多。由于種皮細胞重重疊疊，不能觀察到相對清楚的細胞輪廓與紋理，這樣的種皮對種子往往能起到較好的保護作用。

2.2.2 種胚結(jié)構(gòu)

暗紫貝母種胚極其微小，在種子中所占比例很小，肉眼幾乎觀察不到。將種胚剝離出來，在顯微鏡下觀察，只能看到一團細胞的原胚，不能觀察到胚芽、胚軸、胚根和子葉，這表明其胚的發(fā)育還很不充分、很不完整。

與暗紫貝母相比，日常生活中萌發(fā)率較高的小麥、玉米種子，其種胚往往已發(fā)育完善，如圖5、圖6所示。

圖5 小麥種胚結(jié)構(gòu)（80×）

圖6 玉米種胚結(jié)構(gòu)（80×）

由圖5、圖6可以觀察到，小麥種胚與玉米種胚中已分化出胚芽、胚軸、胚根以及子葉4個部分。

2.2.3 各部分干重所占比例及胚比

暗紫貝母種子種皮干重、胚干重、胚乳干重在整粒種子中所占比例及胚比見表1，以玉米種子作為對比。

由表1可以得出，暗紫貝母種胚含量極少，只占整個種子干重的2.65%（平均值），其胚乳含量相對多一點，占整個種子干重的比例為66.29%，其胚比平均為0.040。相對而言，玉米種胚含量較暗紫貝母多得多，所占干重比例平均為10.30%，胚乳所占比例為83.32%，胚比為0.124。顯然，暗紫貝母與玉米相比，種胚所占比例低得多，僅為玉米的1/4左右，胚比也僅為玉米的1/3左右。另外，從表1中還可以看出，暗紫貝母種皮在種子中占有相對較高的比例，而胚和胚乳所占的比例則相對低一些。

表1 暗紫貝母種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)各部分干重所占比例及胚比

3 結(jié)論與討論

造成種子萌發(fā)率低的原因有很多，總體來說，受到外部環(huán)境因素和種子內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)兩方面的影響[5]。外部環(huán)境因素，主要包括種子萌發(fā)必需的光照、溫度、水分等；而當種子處于適宜條件下時，外部環(huán)境對種子萌發(fā)的影響作用并不大，這時其萌發(fā)主要取決于種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。就其內(nèi)部結(jié)構(gòu)來說，種子萌發(fā)困難主要受種皮和種胚的影響。本研究表明，暗紫貝母種皮的層次結(jié)構(gòu)與種胚的形態(tài)結(jié)構(gòu)是造成暗紫貝母種子萌發(fā)率極低的主要原因。

一般而言，種皮主要是保護種子，可以起到防止機械損傷和病蟲害入侵的作用[6]。通過本研究發(fā)現(xiàn)，暗紫貝母的種皮薄，不僅起不到應(yīng)有的保護作用，反而成為影響種子萌發(fā)的主要因素之一。盡管其種皮在整個種子中所占比例較大，達到31.06%（表1），但其種皮細胞層次少、種皮極薄，不能很好地保護種子，使種子容易受到損傷、霉變和腐爛。另外在研究中還發(fā)現(xiàn)，暗紫貝母種皮雖然很薄，但種皮細胞外表面往往具有一層明顯的脂類物質(zhì)（蠟質(zhì)），在種皮破損之前，這層物質(zhì)會影響水分和氣體的進入，影響種子的透水和透氣性，導(dǎo)致種子萌發(fā)條件難以滿足而不能萌發(fā)。

種子在外界環(huán)境條件達到適宜時，種胚是萌發(fā)的另一大關(guān)鍵因素。相關(guān)文獻表明，很大一部分珍貴藥用植物種子的胚都存在休眠現(xiàn)象[7]，即種子雖然已經(jīng)脫離了母體，但其胚的發(fā)育并不完全，還未分化出相應(yīng)的組成部分[8]。本研究中的暗紫貝母種子就屬于這種情況，雖在采收時已表現(xiàn)成熟，但種胚極小，尚未分化完善，還需要較長的一段時間來完成其形態(tài)上的發(fā)育成熟；孟繁蘊等對滇重樓種子進行研究時也得出了類似的結(jié)論[9]。種子萌發(fā)實質(zhì)上就是種胚長成幼苗的過程，如果胚本身都沒有發(fā)育完全，即使外界環(huán)境條件適宜，種子其他部位不對其產(chǎn)生阻礙作用，胚自身仍然不能得到萌發(fā)[10]。

綜上所述，種皮的保護作用缺失和種胚的發(fā)育不完善，是導(dǎo)致暗紫貝母種子萌發(fā)率低的主要因素。

[1]四川植物志編輯委員會.四川植物志（第七卷）[M].成都：四川民族出版社，1991：57-59.

[2]徐國鈞.中草藥彩色圖譜（修訂本）[M].福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，1997：210-213.

[3]GAO S L，ZHU D N，CAI Z H，et a1．Organ culture of a precious Chinese medicinal plant-Fritillaria unibracteata[J]．Plant Cell，Tissue and Organ Culture，1999，59(3)：197-201．

[4]馬吉義，陳志，李冬鳴．中藥暗紫貝母的研究進展[J]．安徽農(nóng)學(xué)通報，2010，16(15)：216-218．

[5]程漢亭，范志偉，李鳴光，等．金鐘藤種子低萌發(fā)率原因探討[J]．廣西植物，2012，32(4)：522-526．

[6]戴思慧，孫小武，熊興耀，等．三倍體西瓜種子萌發(fā)障礙與種皮的關(guān)系[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2012，38(4)：392-397．

[7]胡瑩瑩．川貝母種子萌發(fā)特性及育苗技術(shù)研究[D]．成都：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008：1-54．

[8]孫婷．栝樓(Trichosanthes kirilowii Maxim)種子的休眠特性及促萌措施研究[D]．金華：浙江師范大學(xué)，2010：1-69．

[9]孟繁蘊，汪麗婭，張文生，等．滇重樓種胚休眠和發(fā)育過程中內(nèi)源激素變化的研究[J]．中醫(yī)藥學(xué)報，2006，34(4)：36-38．

[10]HILHORST H W M．A critical update on seed dormancy．I．Primary dormancy[J]．Seed Science Research，1995，5（2）：61-73．

2016-12-15）

四川省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)項目（2014JY0130）；四川省教育廳成果轉(zhuǎn)化重大培育項目（13CZ0001）；四川省教育廳創(chuàng)新團隊項目（14TD0025）；四川省教育廳科研項目（15ZB0267），內(nèi)江師范學(xué)院植物學(xué)重點建設(shè)學(xué)科項目資助。

陳文年（1968-），男，四川成都人，教授，從事植物學(xué)方面教學(xué)與科研。

1005-2690（2017）03-0124-03

S567.23+1

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