劉永紅,李教社,蔡云波,張軍義,王 芳
(1.西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物工程系,陜西 西安 710077; 2.楊凌森禾農(nóng)業(yè)科技有限公司,陜西 楊凌 712100;3.楊凌新天地設(shè)施農(nóng)業(yè)有限公司, 陜西 楊凌 712100 )
南五味子和北五味子分別是木蘭科植物華中五味子(Schisandrasphenanthera)和五味子(Schisandrachinensis)的干燥成熟果實[1]。自2000年版《中國藥典(一部)》起,國家標準將五味子與南五味子分開,作為兩味藥收載[2]。南五味子主要產(chǎn)于我國長江流域及西南地區(qū),陜西秦嶺地帶廣泛分布。北五味子主要產(chǎn)于東北。南五味子大多野生,秦嶺山區(qū)每年8月份由綠轉(zhuǎn)紅時基本被搶購采收,野生資源供不應(yīng)求[3]。篩選優(yōu)質(zhì)南五味子品種,開展規(guī)范化栽培研究,可以彌補南五味子的市場需求。
西北農(nóng)林科技大學(xué)新天地設(shè)施農(nóng)業(yè)有限公司育苗大棚。
樣品1(南五味子)于2017年7月28日采自陜西省西安市長安區(qū)五臺街辦石砭峪小馬勺村;樣品2(南五味子)于2017年8月13日采自陜西省西安市長安區(qū)五臺街辦石砭峪小馬勺村;樣品3(南五味子)于2017年8月30日采自陜西省西安市長安區(qū)五臺街辦石砭峪小馬勺村。樣品4(北五味子)于2017年9月2日采自陜西省柞水縣豐北河鎮(zhèn)土橋村。
1.3.1 種子前處理方法 將樣品3(南五味子)與樣品4(北五味子)果實用清水浸泡72 h后搓去果肉,洗凈種子,再于水中將秕粒漂出去。取沉于水中下部的飽滿種子為供試種子。
1.3.2 發(fā)芽處理 第一次發(fā)芽試驗:清水浸泡南、北五味子1 400粒,分別用不同藥劑不同條件(GA350200 mg/kg、6-BA 50200 mg/kg、KT 50200 mg/kg、低溫)浸泡5 d、7 d,置于4℃冰箱放置2周,然后放入25℃恒溫箱催芽。
第二次發(fā)芽試驗:清水浸泡南、北五味子5 d后進行脫皮處理,一周后開始進行藥劑處理(GA350200 mg/kg、6-BA 50200 mg/kg、KT 50200 mg/kg、ABA 50200 mg/kg、清水),分別用不同藥劑不同的濃度浸泡5 d,直播穴盤,南、北五味子共18處理,每處理25孔125粒,共播9個穴盤,然后放入25℃催芽室進行催芽。
1.3.3 顯微結(jié)構(gòu)觀察 取五味子樣品,分別研磨成粉,過20目篩,取少量細粉于載玻片上,滴2~3滴水合氯醛至粉末上,然后蓋上載玻片(蓋的時候注意少產(chǎn)生氣泡,粉末應(yīng)全部分散在水合氯醛中),至酒精燈上加熱,至水合氯醛沸騰,反復(fù)2~3次,至顯微鏡下觀察。
1.3.4 成分測定
1.3.4.1 供試品溶液的制備。 分別稱取不同樣品各10.000 g,于40℃烘干至恒重,粉碎,過 40目篩。精密稱定各樣品粉末0.500 g,置50 mL量瓶中,用無水甲醇提取,超聲處理20 min,取出,用無水甲醇定容至刻度,搖勻,濾過,即得。
1.3.4.2 色譜條件。 溫度為室溫;五味子甲素、五味子乙素的流動相為無水甲醇-水(75∶25,V/V);五味子甲素和五味子乙素檢測的波長為 224 nm。
1.3.4.3 總糖、總酸、粗蛋白、粗脂肪的測定。采用費林氏試劑法測定總糖的含量,酸堿滴定法測定總酸的含量;粗蛋白測定(凱氏定氮法,GB5009.5-2003標準);粗脂肪測定(索氏抽提法,GB5009.6-2003標準)。
第一次發(fā)芽試驗時間為2017年11月20日開始。2017年11月20日清水浸泡南、北五味子1 400粒,11月25-27日分別用不同藥劑不同的濃度浸泡5 d、7 d,置于4℃冰箱放置2周,然后放入25度恒溫箱催芽。到 2018年1月2日有北五味子GA3200 mg/kg 5 d處理和7 d處理的約有3個發(fā)芽,KT 200 mg/kg 5 d處理有1個發(fā)芽,KT 200 mg/kg 7d處理1個發(fā)芽。2018年1月22日GA3200 mg/kg 5 d處理有3個芽長1~1.5 cm; GA3200 mg/kg 7 d處理有發(fā)芽后表現(xiàn)較差,胚芽沒有伸長;6-BA 50 mg/kg 5 d處理有一個發(fā)芽。全部撒播入50孔穴盤,放入溫室常溫條件下出苗,溫度10~25℃。3月16日北五味子GA3200 mg/kg 7 d處理出苗2株,4月6日基本出苗整齊。
表1 4月15日北五味子分苗統(tǒng)計數(shù)據(jù)
第二次五味子發(fā)芽實驗時間為2018年9月7日開始。2018年9月7日清水浸泡南、北五味子5 d后進行脫皮處理,9月14日開始進行藥劑處理(GA350200 mg/kg、6B A50200 mg/kg、KT50200 mg/kg、脫落酸50200 mg/kg、清水),分別用不同藥劑不同的濃度浸泡5 d,9月19日然后直播穴盤,南、北五味子共18處理,每處理25孔125粒,共播9個穴盤,然后放入25度催芽室進行催芽。 2019年1月發(fā)現(xiàn)沒有出苗跡象,然后做了低溫處理1月2日將穴盤全部移出催芽室,放入溫室常溫條件,當時溫度大概4度左右。直到2月2日再放入催芽室,3月11日發(fā)現(xiàn)有2個北五味子出苗是ABA兩個處理,移出催芽室。4月20日統(tǒng)計:北五味子GA3 200 mg/kg有2個出苗,KT 50 mg/kg有1個出苗,ABA 50 mg/kg有5株出苗,清水處理有2株出苗。5月5日統(tǒng)計:北五味子:GA350 mg/kg有4個出苗,GA3200 mg/kg有8個出苗,KT 50 mg/kg有1個出苗,KT200 mg/kg有2個出苗。ABA 50 mg/kg有15株出苗,ABA 200 mg/kg有2株出苗;6-BA 50 mg/kg有2 株出苗,清水處理有6株出苗。5月10日統(tǒng)計:北五味子GA350 mg/kg有8個出苗,GA3200 mg/kg有14個出苗。KT 50 mg/kg有1個出苗,KT 200 mg/kg有3個出苗。ABA 50 mg/kg有21株出苗,ABA 200 mg/kg有2株出苗;6-BA 50 mg/kg有3株出苗,6-BA 200 mg/kg有1株出苗,清水處理有11株出苗。
南五味子:6-BA 200 mg/kg有1 株出苗。
表2 6月3日北五味子分苗統(tǒng)計數(shù)據(jù)
從兩年的實驗數(shù)據(jù)可以看出,北五味子在不同藥劑間,同一藥劑不同濃度間,同一藥劑不同天數(shù)間的處理后發(fā)芽數(shù)量對比不是很明顯,甚至在清水處理和藥劑處理間也沒用差異,說明這兩次的五味子發(fā)芽都是常規(guī)時間的正常出苗,和藥劑沒有什么關(guān)系。
1號五味子,種皮外層石細胞壁厚,紋孔細密,呈多角形。種皮內(nèi)層石細胞壁厚,紋孔較大,有脂肪粒。果皮分泌細胞及角質(zhì)層紋由多個維管束圍成,有角質(zhì)紋線。螺紋導(dǎo)管無壁。2號五味子,種皮外層石細胞壁較厚,呈長多角形,紋孔較大,含棕色物。種皮內(nèi)層石細胞壁較厚,呈類圓形,紋孔較大。淀粉粒圓形,內(nèi)含棕色物。果皮表皮分泌細胞呈多角形,有角質(zhì)紋線。3號五味子,種皮外層石細胞壁薄,紋孔較大,呈多角形。種皮內(nèi)層石細胞呈類圓形,壁稍厚,紋孔大。胚乳細胞含脂肪油,壁稍厚。淀粉粒較多,呈圓形。螺紋導(dǎo)管壁薄,細密。4號五味子,種皮外層石細胞壁較薄,紋孔小,類圓形。種皮內(nèi)層石細胞壁薄,紋孔小,呈多角形。胚乳細胞壁薄,含脂肪油。淀粉粒較多,圓形。
研究結(jié)果顯示南五味子樣品由綠變紅的成熟過程中,種皮石細胞壁由厚變薄,紋孔由細密變大,淀粉粒增多。胚乳細胞內(nèi)出現(xiàn)脂肪油。
圖1 南、北五味子顯微結(jié)構(gòu)圖(1 1號樣品,a石細胞,b棕色物;2 2號樣品,a石細胞,b分泌細胞;3 3號樣品,a 石細胞,b脂肪油;
五味子含有揮發(fā)油、有機酸、維生素、木質(zhì)素、三萜、多糖等化學(xué)成分。五味子具有明顯的抗肝臟損傷、抗氧化的作用,五味子所含木脂素因具有降低肝臟細胞SGPT作用而備受重視。《中國藥典》中,五味子是以其所含的五味子醇甲作為藥材的質(zhì)量控制指標,而五味子甲素、五味子酯甲亦是其重要的木脂素類成分之一。
表3 不同南、北五味子樣品成分比較
張麗萍報道,赤霉赤和低溫處理有打破種子休眠的作用,但裂口率還是很低,且不整齊,表現(xiàn)出較強的野生特性[4]。高玉剛報道,常規(guī)層積20 d后浸泡赤霉素能夠顯著的促進五味子種子萌發(fā),但是種子清洗后直接進行GA3參與處理無顯著效果[5]。研究報道GA3、6-BA、KT和脫落酸有促進植物胚狀體或愈傷組織分化、抽芽的效果[6、7],我們兩年的試驗數(shù)據(jù)表明,北五味子用GA3、6-BA、KT和脫落酸不同濃度間、不同天數(shù)間的處理后發(fā)芽數(shù)量對比不是很明顯,甚至在清水處理和生長調(diào)節(jié)劑處理間也沒用差異,說明這兩次的五味子發(fā)芽都是低溫處理后的正常出苗,和生長調(diào)節(jié)劑關(guān)系不大。這和張彩麗報道的沙藏前用GA3和CuSO4處理五味子種子極顯著提高了發(fā)芽率不同[8],可能和五味子品種不同及具體試驗條件有關(guān)。第一年試驗中,南五味子沒有發(fā)芽,分析可能和南五味子種子提前采收沒有達到生理后熟有關(guān)。第二年專門挑選了成熟的南五味子果實,結(jié)果只有6-BA 200 mg/kg處理有1 株出苗,說明南五味子的催芽試驗研究有待繼續(xù)深入研究。
顯微鑒定表明,南五味子樣品在7到8月份的成熟過程中,種皮石細胞壁由厚變薄,紋孔由細密變大,淀粉粒增多,胚乳細胞內(nèi)出現(xiàn)脂肪油,這和其外在的性狀特征有一定的對應(yīng)性。南、北五味子也可以通過其顯微結(jié)構(gòu)的不同鑒別出來。總糖、總酸、粗蛋白及粗脂肪檢測結(jié)果表明,南五味子成熟過程中,糖分增加,酸度性成分變化不大,粗蛋白和粗脂肪降低。南五味子所含五味子甲素和五味子酯甲在7-8月份成熟過程中含量變化不大。北五味子和南五味子比較,總糖、粗蛋白、粗脂肪含量變化不大,北五味子總酸含量245.52 g/kg顯著高于南五味子總酸含量23.98 g/kg。但南五味子五味子甲素和五味子酯甲含量(3.66 mg/g、2.04 mg/g)高于北五味子(0.60 mg/g、0.20 mg/g)。五味子的五味子醇甲、酯甲、甲素是五味子中木酯素的主要成分,也是評價五味子質(zhì)量標準的依據(jù)[9,10], 這表明秦嶺地帶南五味子品種相比東北引進的北五味子有一定優(yōu)勢,開展南五味子規(guī)范化栽培有一定現(xiàn)實意義。另外,程敏報道,北五味子及北五味子南移栽培品種含有五味子醇甲、五味子甲素,但都不含五味子酯甲[11],但我們的試驗結(jié)果表明北五味子南移栽培品種含有五味子酯甲。