多花黄精能用种子繁殖吗（多花黄精种子萌发过程的形态和解剖研究）

多花黄精能用种子繁殖吗（多花黄精种子萌发过程的形态和解剖研究）１． ２　 方 　 法于 ２０１８ 年 １０ 月下旬采自贵州大禹王农业发展有限公司黄精种植基地，种植年限为 ５ 年，经贵州大学生命科学院赵财副教授鉴定为多花黄精 Ｐｏｌｙｇｏｎａｔｕｍｃｙｒｔｏｎｅｍａ Ｈｕａ．。清水中洗去外种皮，在阴处晾干水分，备用。黄精（ Ｐｏｌｙｇｏｎａｔｕｍ 　 ｓｉｂｉｒｉｃｕｍ 　Ｒｅｄ．）、多花黄精（Ｐｏｌｙｇｏｎａｔｕｍ 　 ｃｙｒｔｏｎｅｍａ 　Ｈｕａ．）与滇黄精（ Ｐｏｌｙｇｏ －ｎａｔｕｍ 　 ｋｉｎｇｉａｎｕｍ Ｃｏｌｌ．ｅｔ　Ｈｅｍｓｌ．）同属百合科黄精属植物。百合科药用植物种子质地坚硬，有许多种的种子存在休眠现象 ［７ ］ 。黄精种子具有形态生理休眠的特性 ［８ ］ 。滇黄精种子具有形态休眠特性 ［ ９ ］ 。但是关于多花黄精种子休眠原因的研究较少，因此有必要了解多花黄精种子萌发过程中的形态变化及解剖特征，为解除其种子休眠及促进种子萌发提供参考

多花黄精种子萌发过程的形态和解剖研究

陈 　 怡等

多花黄精（ Ｐｏｌｙｇｏｎａｔｕｍ 　 ｃｙｒｔｏｎｅｍａ 　Ｈｕａ．）是中药材黄精（ Ｐｏｌｙｇｏｎａｔｉ Ｒｈｉｚｏｍａ ．）的基源植物之一，用于脾胃气虚、体倦乏力、胃阴不足、口干食少、肺虚燥咳、劳嗽咳血、精血不足、腰膝酸软、须发早白和内热消渴等方面 ［１ ］ 。多花黄精主产于贵州、湖南、云南、浙江、安徽等省 ［２ ］ 。近年来，黄精因其独特的药食同源性质而具有较高的经济价值，市场对黄精原料的需求量日益增加 ［３ ］ ，野生资源远远满足不了市场需求 ［ ３ ］ 。多花黄精人工栽培中通常用块茎进行无性繁殖。长期的无性繁殖导致黄精品种质量的恶化 ［４ ］ 。利用种子进行有性繁殖成为解决品种质量恶化的有效方法，但因其种子萌发周期长，要经历２个冬季休眠才能长出第１片真叶，导致人工大规模种子育苗遇到困难 ［

５ － ６ ］ 。

黄精（ Ｐｏｌｙｇｏｎａｔｕｍ 　 ｓｉｂｉｒｉｃｕｍ 　Ｒｅｄ．）、多花黄精（Ｐｏｌｙｇｏｎａｔｕｍ 　 ｃｙｒｔｏｎｅｍａ 　Ｈｕａ．）与滇黄精（ Ｐｏｌｙｇｏ －ｎａｔｕｍ 　 ｋｉｎｇｉａｎｕｍ Ｃｏｌｌ．ｅｔ　Ｈｅｍｓｌ．）同属百合科黄精属植物。百合科药用植物种子质地坚硬，有许多种的种子存在休眠现象 ［７ ］ 。黄精种子具有形态生理休眠的特性 ［８ ］ 。滇黄精种子具有形态休眠特性 ［ ９ ］ 。但是关于多花黄精种子休眠原因的研究较少，因此有必要了解多花黄精种子萌发过程中的形态变化及解剖特征，为解除其种子休眠及促进种子萌发提供参考。

１　 材料与方法

１． １　 供试材料

于 ２０１８ 年 １０ 月下旬采自贵州大禹王农业发展有限公司黄精种植基地，种植年限为 ５ 年，经贵州大学生命科学院赵财副教授鉴定为多花黄精 Ｐｏｌｙｇｏｎａｔｕｍｃｙｒｔｏｎｅｍａ Ｈｕａ．。清水中洗去外种皮，在阴处晾干水分，备用。

１． ２　 方 　 法

１． ２． １　 种子处理

　　 种子４℃沙藏４个月以后洗净，置于铺有２层滤纸的培养皿中，润湿滤纸，放入人工气候箱中黑暗条件下进行培养，温度设置为２８℃ 。

１． ２． ２　 种子萌发过程形态观察

　　 在低温沙藏过程中，每隔 １ 月测定多花黄精种子百粒重；选取每个阶段种子５０粒测定种子长、宽、厚；选取各阶段种子３０粒测量胚长和胚乳长，计算胚率（胚率＝胚长／胚乳长），胚长与胚乳长在 Ｎｉｋｏｎ － ＳＭＺ８００ 体式显微镜下测量；种子纵径和横径用电子数显游标卡尺测量。从种子露白开始，每天观察、照相，每隔１ｄ定株观察并拍照种子从胚露白到初生根茎形成的形态变化过程。

　　 取萌发过程中形态变化大的种子制作石蜡切片。具体步骤如下： １ ） 固定：用 ７０％ＦＡＡ 固定液固定４８ｈ ； ２ ）脱水：将固定液倒去，依此加入７０％酒精、８５％酒精、 ９５％酒精、１００％酒精、 １００％酒精，时间为１ｈ ； ３ ）透明：依次加入１ ／ ２二甲苯＋１ ／ ２纯酒精番红饱和溶液（４ｈ ）、二甲苯（ １ｈ ）、二甲苯（ １ｈ ）、 １ ／ ３二甲苯＋２／ ３石蜡屑（４０℃过夜）； ４ ）包埋、修块、切片、贴片； ５ ） 脱 蜡：烘 干 后 的 切 片 一 次 放 入 二 甲 苯（２０ｍｉｎ ）、二甲苯（ ２０ｍｉｎ ）、 １ ／ ２二甲苯＋１ ／ ２无水乙醇（１０ｍｉｎ ）、 １００％酒精（ １０ｍｉｎ ）、 ０． ５％固绿染液（ ２０ｓ ）、９５％ 酒精（ ２ｓ ）、 １００％ 酒精（ ５ｍｉｎ ）、 １ ／ ２ 二甲苯 ＋１ ／ ２ 无水乙醇（５ｍｉｎ ）、二甲苯（ ５ｍｉｎ ）、二甲苯（ ２ｍｉｎ ）［ １０ ］ 。

２　 结果与分析

２． １　 多花黄精种子萌发过程表观形态特征

２． １． １　 多花黄精种子萌发过程阶段的划分

　　 通过体式显微镜观察多花黄精种子萌发的形态变化，将其分为６个阶段：刚采摘、未萌发、刚萌发、小球茎形成、初生根茎形成和出苗。

２． １． ２　 多花黄精种子萌发过程外部形态特征

　　 刚采摘的多花黄精种子外观呈不规则卵圆形，具蜡质，亮黄色，种皮外附有绿色物质，无法完全洗去；种脐为 种 子 与 果 实 连 接 断 裂 处，呈 放 射 状，黑 褐 色（图１Ａ ）；种脐对面为种孔，呈黑褐色圆点状。经过 ４个月的低温沙藏，种皮外附有的绿色物质褪去，出现裂纹（图 １Ｂ ）；胚 伸 长 到 种 孔 处，种 孔 有 明 显 凸 起（图１Ｃ ）。低温沙藏处理结束后，将种子放在人工气候箱黑暗条件下进行培养，１０ｄ后多花黄精种子开始萌发（图 １Ｄ ）。种子萌发后第 ８ 天时形成肉眼可见的膨大部位，称之为“小根茎”［ １１ ］ ，小根茎和种子通过子叶联结连接，另一端伸出主根，与主根垂直的地方形成芽（图 １Ｅ ），种子萌发后第 １１ 天开始陆续伸出第 １ 侧根、第 ２ 侧根等（图 １Ｆ ）。种子萌发后第 ３５ 天，初生根茎基本形成（图 １Ｇ ），种子萌发后第 ５０ 天，芽开始伸长，尖端呈绿色（图２Ｇ ）。

图 １　 多花黄精种子萌发过程表观观察

２． １． ３　 多花黄精种子萌发过程形态变化

　　 从表１可知，多花黄精种子百粒鲜重在低温沙藏前为 ３．９２ｇ ，低温沙藏 １ 个月后，种子重量为 ４．２０ｇ ，增加了 ７％ ，与低温沙藏前差异达到极显著水平，之后种子百粒重无显著差异。低温沙藏结束后，种子开始大量吸水，种子萌发时，百粒重为６． ４４ｇ ；小根茎形成时，百粒重为８． ２８ｇ ；初生根茎基本形成时，百粒重为９．９０ｇ ；出苗时，百粒重为９． ９０ｇ 。

　　 对种子长、宽和厚的测量表明，种子低温沙藏 １ 个月后，种子的长有极显著增长，由４． １６ｍｍ 增至４． ３６ｍｍ ，之后３个月低温沙藏中，种子大小无显著变化，种子低温沙藏结束后迅速吸胀，长、宽和厚均极显著增长，其中种子长由４． ３９ｍｍ 增至４． ７１ｍｍ ，种子宽由４． ５４ｍｍ 增至４． ７３ｍｍ ，种子厚由３． ７０ｍｍ 增至３． ９２ｍｍ ，之后种子大小基本无显著变化。

图 １　 多花黄精种子萌发过程表观观察

注： Ａ 为多花黄精种子种脐；Ｂ 为低温沙藏后种子（种皮绿色褪去，种皮龟裂）； Ｃ 为低温沙藏后种子种孔（种孔向外凸出）； Ｄ 为萌发 １ｄ 时种子；Ｅ 为萌发 ３ｄ 时种子； Ｆ 为萌发 １２ｄ 时种子； Ｇ 为萌发 ３５ｄ 时种子。 Ｈｉ 为种脐； Ｓｃ 为种皮； Ｍｉ 为种孔； Ｒａ 为胚根； Ｇｅ 为胚芽；Ｃｐ为子叶联结。

表１多花黄精种子形态变化（平均值±标准差）

２． ２　 多花黄精种子萌发过程解剖结构变化

２． ２． １　 多花黄精种子低温沙藏过程胚率的变化

　　 种子解剖结果显示，刚采摘的多花黄精种子由种皮、胚乳和胚３部分组成（图２Ａ ），其中胚乳占种子体积的大部分，胚被胚乳和种皮包被，胚率约为４５． １２％ ；种子经过低温沙藏处理，种胚增长比较缓慢，低温沙藏４个月种 子，胚 伸 长 到 种 孔 处 （图 ２ 中 Ｂ ），胚 率 为４７． ３９％ ，同刚采摘的种子胚率相比显著增加。

２． ２． ２　 多花黄种子萌发过程胚乳变化

　　 多花黄精种子的胚被胚乳包裹，经过４个月的低温沙藏，种孔附近的胚乳降解，胚伸长到靠近种孔（图２中Ｂ ）。开始萌发后，胚从种孔伸出（图２中Ｃ ），种子萌发后第３ 天，胚全部伸出种子（图 ２ 中 Ｄ ），通过吸器连接种子内外结构。随着萌发时间的后延，吸器不断膨大，胚乳面积逐渐减小，且吸器和胚乳之间有过渡层（图２ 中 Ｅ～Ｇ ），此过程为胚乳弱化［ １２ ］ ，胚乳中的营养物质被吸器吸收转移，用于种子的萌发生长。

２． ２． ３　 多花黄精种子萌发过程中的各结构的显微结构特征

　　 多花黄精种子萌发前，胚无明显分化，结构简单，没有胚芽、胚轴、胚根和子叶的分化，呈棒状，处于棒型胚时期（图 ２ 中 Ｈ ）。子叶联结有 ２ 束维管束， １ 束连接胚根，１ 束连接胚芽（图 ２ 中 Ｉ ， Ｊ ），给胚芽和胚根的生长发育提供营养物质，此现象与黄精相同，与滇黄精不同 ［８ － ９ ］ 。随着种子的不断生长，吸器逐渐变大，呈头状结构（图 ２ 中 Ｆ ），吸器与子叶联结连接部分的细胞细长（图 ２ 中 Ｋ ）；对吸器进行纵切，观察到中轴部分的细胞细长，形成维管束（图 ２ 中 Ｌ ）。胚芽分化过程中子叶鞘有舌状鞘的分化（图 ２ 中 Ｍ ），舌状鞘发育良好，对胚芽具有更好的保护作用 ［１３ ］ 。对主根进行纵切，观察到主根有 １ 束维管束（图 ２ 中 Ｎ ）。

３　 结论与讨论

３． １　 多花黄精种子萌发过程特点

３． １． １　 多花黄精种子萌发过程表观形态特征

　　 通过体式显微镜观察多花黄精种子萌发的形态变化，将其萌发的形态分为：刚采摘、未萌发、刚萌发、小球茎形成、初生根茎基本形成和出苗阶段。

　　 种子萌发过程包括快速吸水、缓慢吸水、吸水停滞和后萌发４个阶段 ［１４ ］ 。本研究表明，低温沙藏处理１个月，多花黄精种子重量显著增加，继续低温沙藏处理３个月，种子重量无显著变化。结果显示，低温沙藏处理１个月，多花黄精种子在经历快速吸水、缓慢吸水后可能处于吸水停滞阶段；后 ３ 个月，种子处于吸水停滞阶段；低温沙藏处理结束后，种子开始萌发，经历刚萌发、小球茎形成、初生根茎基本形成和出苗阶段，在这５个阶段中，种子重量均显著增加，处于后萌发阶段。

３． １． ２　 多花黄精种子萌发过程解剖结构变化

　　 通过解剖不同萌发时期的多花黄精种子发现，刚萌发的多花黄精种子胚被厚厚的胚乳包裹。低温沙藏４ 个月后的种子，胚与种孔间的胚乳降解，胚生长到种孔处。随着种子的萌发，胚乳面积逐渐减小，吸器面积逐渐增大，可能是胚乳降解产生的营养物质被吸器吸收运输到子叶联结，作用在小根茎生长上。

　　 种子发芽的可见标志一般是包被胚的组织被胚根穿破 ［１５ ］ 。本研究发现，刚采摘的多花黄精种子胚分化不明显，结构简单。随着种子的不断萌发，形成肉眼可见的膨大部位，多花黄精的胚根和胚芽在此处分化。

通过对“小根茎”与种子中间部分进行显微观察，发现该部分有 ２ 束维管束，一束向上连接胚芽，一束向前连接胚根，所以“小根茎”与种子中间部分并不是胚根，而是子叶联结，因此多花黄精种子的发芽标志并不是胚根突破种皮，而是子叶联结先突破种皮，随后在子叶联结上分化出胚根和胚芽，故形态成熟的多花黄精种子，其胚未分化出明显的子叶、胚芽和胚根，随着种子的萌发而分化成成熟胚，这种现象与黄精种子 ［１３ ］ 一致。

图２ 多花黄精种子萌发过程解剖观察

注： Ａ为低温沙藏前的种子纵切；Ｂ为低温沙藏后种子纵切（胚接近种孔）；萌发后不同时期种子内部胚乳观察：Ｃ 为萌发 １ｄ 时种子； Ｄ 为萌发 ３ｄ 时种子； Ｅ 为萌发 ８ｄ 时种子（头所指为 ２ 种不同类型的胚乳）；Ｆ 为萌发 ３０ｄ 时种子； Ｇ 为萌发 ５０ｄ 时种子。 Ｈ～Ｎ 多花黄精种子解剖结构： Ｈ 为胚纵切； Ｉ 为子叶联结横切（图中可见两束维管束）；Ｊ 为子叶联结纵切（两束维管束，一束向上连接胚芽，一束连接胚根）； Ｋ 为吸器纵切； Ｌ 为吸器中轴纵切（箭头所指为吸器中不同类型细胞）；Ｍ 为胚芽纵切； Ｎ 为主根纵切（一束维管束）。 Ｖｂ 为维管束； Ｈａ 为吸器；Ｃｐ为子叶联结； Ｌｓ 为舌状鞘。

３． ２　 多花黄精种子具有形态生理休眠特点

　　 种子休眠是指具有生活力的种子在适宜的萌发条件下仍然不能萌发的现象 ［１６ ］ 。 Ｂａｓｋｉｎ 等 ［ １７ ］ 将种子休眠分为物理休眠（ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｄｏｒｍａｎｃｙ ， ＰＹ ）、生理休眠（ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｄｏｒｍａｎｃｙ ， ＰＤ ）、形态休眠（ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇ －

ｉｃａｌ　ｄｏｒｍａｎｃｙ ， ＭＤ ）、复合休眠（ ＰＹ＋ＰＤ ）和形态生理休眠（ ｍｏｒｐｈｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙｄｏｒｍａｎｃｙ ， ＭＰＤ ） ５ 个种类。本研究显示，刚采收的多花黄精种子的种皮具蜡质，亮黄色，种皮外附有绿色物质，无法完全洗去，种皮的厚度和结构可以影响种子的透气性和透水性 ［１８ ］ 。将采收后的多花黄精种子进行低温沙藏处理，１ 个月后种子重量显著增加，说明种皮的具蜡质结构并没有对种子的吸水萌发造成影响。刚采摘的多花黄精种子的胚被厚厚的胚乳包裹，胚乳在支撑胚生长方面起着非常重要的作用，通过提供营养物质，保护胚并控制胚生长，在种子发育和萌发过程中作为机械屏障 ［１９ ］ 。在低温沙藏过程中，多花黄精种子的胚在缓慢向种孔生长，低温沙藏４个月后，胚与种孔间的胚乳降解，胚生长到种孔处，种孔有明显凸起。许多植物种子存在大而坚硬的胚乳，其萌发过程中单纯依靠胚根细胞的伸长生长还不足以突破坚硬的胚乳组织，萌发的完成还需要胚乳自身进行弱化 ［１５ ］ ，说明多花黄精种子萌发需要胚乳自身进行弱化，进而说明多花黄精种子的休眠与胚乳的限制有关，故多花黄精种子存在生理休眠。有研究表明，多花黄精种子休眠属于胚本身原因引起的休眠 ［２０ ］ 。对刚采摘的多花黄精种子胚进行解剖学观察，其结构简单，分化不明显，呈棒状，处于“棒型胚”时期，这与黄精种子一致 ［１３ ］ ，这样的结构说明多花黄精种子存在一个形态后熟阶段，这种结构是造成多花黄精种子萌发缓慢的原因之一，故多花黄精种子存在形态休眠。综上所述，多花黄精种子具有形态生理休眠特性。

３． ３　 多花黄精种子萌发成苗快慢问题

　　 本实验研究了多花黄精种子萌发过程中的形态变化及解剖特征，但是萌发成苗时间长的问题仍待解决。有研究表明，种胚形态未成熟和胚乳吸水障碍，是黄精种子休眠的主要原因 。胚乳弱化是黄精种子能否萌发的最后开关 。胚乳弱化包括细胞壁的酶促和非酶促松弛机制 。 ＡＢＡ 抑制种子萌发是因为ＡＢＡ 抑制了胚的生长，内向外“顶”的力量缺失，种子就无法完成萌发 。根据本研究的结果，对促进多花黄精种子萌发成苗的措施提出３点设想：一是去除多花黄精种子种孔处胚乳能加快多花黄精种子萌发成苗；二是提高细胞壁降解酶活性能加快多花黄精种子萌发成苗；三是降低 ＡＢＡ 含量能加快多花黄精种子萌发成苗。