全 文 ：植物生理学通讯 第 45卷 第 1期，2009年 1月6 0
乌拉尔甘草硬实和非硬实种子无损分离的液体比重法
孙群 1,*, 王建华 1, 丁自勉 2, 孙宝启 1
1中国农业大学农学与生物技术学院植物遗传育种学系, 农业部基因组学与遗传改良重点实验室, 北京市作物遗传改良重
点实验室, 北京 100193; 2中国医学科学院中国协和医科大学药用植物研究所, 北京 100193
Non-destructive Liquid Density Method for Rapid Separating Hard Seeds and
Soft Seeds of Licorice (Glycyrrhiza uralensis Fisch.)
SUN Qun1,*, WANG Jian-Hua1, DING Zi-Mian2, SUN Bao-Qi1
1Department of Plant Genetics and Breeding, College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Key Labora-
tory of Crop Genomics and Genetic Improvement of Ministry of Agriculture, Beijing Key Laboratory of Crop Genetic Improvement,
Beijing 100193, China; 2Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical
College, Beijing 100193, China
提要: 用不同比重的硫酸溶液分离 3份乌拉尔甘草种子的结果表明: 硬实率与比重之间存在极显著的正相关关系, 相关系
数为0.979。比重大于1.36的种子硬实率高达99.7%; 比重大于1.28的种子为硬实的概率为91.7%; 比重低于1.28的种子为
非硬实的概率在86%以上。液体比重法可以有效地将乌拉尔甘草的硬实种子和非硬实种子分开, 种子比重越大, 其质量和
活力越高。
关键词: 乌拉尔甘草; 硬实; 液体比重
收稿 2008-09-04 修定 2008-12-02
资助 国家科技攻关课题(2001BA701A59)和国家科技支撑计
划(2 006 BA1 06 A15 )。
* E-mail: sqcau@126.com; Tel: 010-62732775
乌拉尔甘草属于豆科蝶形花亚科, 是我国的一
种传统中药材, 其种子具有硬实特性。硬实现象广
泛存在于豆科植物种子中, 有报道表明硬实种子的
活力和耐贮藏能力均要显著高于非硬实种子(徐本
美等 2005; 曹帮华等 2005; 田娟等 2007)。用处理
后的硬实种子播种可提高植株的田间表现。在贮
藏过程中, 硬实种子的种皮一方面限制水分和氧气
的进入, 一方面又能防止微生物的侵染(杨力钢等
2006), 因而有效地保护种子的活力。迄今为止已
发现的长寿命种子均为硬实种子, 如古莲硬实种子
寿命可长达几百年甚至上千年, 而一般作物种子在
同样的条件下贮藏不出数年便已不能发芽(Shen-
Miller等 1995)。因此从一批种子中将硬实种子与
非硬实种子区分开, 将硬实种子作种质贮藏或对硬
实种子单独处理后播种, 则可以节省大量的人力和
物力, 促进其在生产和种质贮藏方面的应用。但由
于硬实种子和非硬实种子在外部形态(如色泽、大
小)上没有差异, 迄今尚无有效的判定方法。目前
判断种子是否为硬实时只能采用浸种法(杨期和等
2006), 即浸泡 24 h后根据种子是否吸胀来判断种
子的硬实性, 这种方法耗时较长, 另外浸泡后非硬
实种子的种皮结构和化学成分会发生不同程度的改
变, 研究硬实机制时常受到一定的限制, 一般研究
都采用硬实率不同的品种种子进行品种间的比较
(Ma等 2004; Serrato等 1989), 这有一定的局限性。
本文拟利用液体比重探索一种快速、无损分
离乌拉尔甘草的硬实种子和非硬实种子的方法, 为
硬实种子在农业生产和种质保存中的应用提供参
考, 进而推动乌拉尔甘草种子硬实机制的研究。
材料与方法
实验材料为乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis
Fisch.)种子, 材料A (2006年收获)、B (2007年收
获)来源于宁夏, 材料 C (2007年收获)来源于内蒙
古。每种材料均选取大小一致(2.5~3.0 mm)、颜
色一致(棕绿色)、完整无破损的种子。A、B、
C各取部分种子用蒸馏水浸泡 5 d后, 选取未吸胀
种子作为硬实种子, 分别记为 AH、BH、CH, 擦
干种子表面水分后于室内晾干。根据颜启传
(2000)的方法测定乌拉尔甘草种子的硬实率、千
粒重和比重。根据预实验的结果, 分别取 5 0、
65、70 mL的浓硫酸, 用蒸馏水定容到 200 mL, 可
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得到比重约为 1.28、1.32和 1.36的硫酸溶液。A、
B、C各称取 20 g种子, 倒入比重为 1.36的液体中,
搅拌并静置1 min, 将上层种子捞出, 倒入到比重为
1.32的液体中, 搅拌并静置1 min, 再将上层种子捞
出, 倒入到比重为1.28的液体中, 搅拌并静置1 min,
再将上层种子捞出。各组液体中下沉的种子随时
捞出, 即得到比重大于 1.36、1.32~1.36、1.28~1.32、
小于1.28的4组不同比重的种子, 种子捞出后用水
冲净, 迅速擦干, 晾干后称重, 计算不同比重种子所
占的比例, 并进一步测定不同比重组种子的千粒
重、硬实率、虫蚀率、发芽率、活力指数和脱
氢酶活性(颜启传和黄亚军 1992)等。实验数据用
DPS软件进行方差分析和多重比较。
实验结果
1 乌拉尔甘草混和种子和硬实种子的比较
从表1可看出, 硬实种子与非硬实种子在千粒
重上差异不显著, 但硬实种子的比重均要显著或极
显著高于混和种子。3份混和种子的硬实率均在
70%左右, 即存在 30%左右的非硬实种子, 由此可
推断出硬实种子的比重显著高于非硬实种子, 通过
比重法有可能将硬实种子与非硬实种子分离开。
用不同比重的液体可有效地区分硬实种子和非硬实
种子。比重大于 1.36时, 种子的硬实率高达 99.7%
以上; 比重大于1.32时, 种子为硬实的概率在97.4%
以上; 比重大于1.28时, 种子为硬实的概率为91.7%;
比重低于 1.28, 种子为非硬实率在 86%以上。这
样, 可根据试验和生产需要确定不同浓度的溶液进
行分离。
通过对不同比重组之间种子的比较研究发现,
随着比重的增加, 种子的千粒重、发芽率、活力
指数、脱氢酶活性也随之增加; 不同比重组之间这
4个指标均存在显著差异。比重最轻的组, 种子虫
蚀率最为严重, A-1为 30%, B-1约 40%, C-1为
60%。随着比重的增加, 虫蚀率逐渐降低, 比重大
于 1.36时, 虫蚀率基本为 0。由此可以看出, 比重
轻的种子或是说非硬实种子的形成与虫害的发生存
在一定的相关性。
讨　　论
液体比重分离种子是一种传统的种子分选方
法, 常用来清除病虫粒和瘦瘪粒, 但能否用于分离
表 1 乌拉尔甘草混和种子与硬实种子的质量差异
材料代号 来源与收获年份 硬实率 /% 千粒重 /g 比重
A 宁夏, 2006 71.5 1.086 1.350
AH 源于 A的硬实种子 — 1.111 1.382**
B 宁夏, 2007 72.5 1.087 1.311
BH 源于 B的硬实种子 — 1.152** 1.370**
C 内蒙, 2007 68.5 1.212 1.348
CH 源于 C的硬实种子 — 1.202 1.366*
　　*0 .05 水平的差异显著, **0.01 水平的差异显著。
2 不同比重组乌拉尔甘草种子的硬实率与质量分
析
从图 1、图 2可看出, 对于任一批种子, 比重
大于 1.36的种子所占的比例都最大, A组 51%, B
组 71%, C组 61%, 其硬实率也最高, A组 100%, B
组 100%, C组 98%。随着比重的降低, 种子所占
的比例与硬实率都开始下降。比重低于 1.28的种
子所占的比例在 10 % 左右, 硬实率最低, 只有
14%。相关分析结果表明硬实率与比重之间的相
关系数为 0.979, 达到极显著相关水平。因此, 利
图 1 不同比重组乌拉尔甘草种子所占的重量比
图 2 不同比重组乌拉尔甘草种子的硬实率
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硬实种子和非硬实种子未见到相关报道。有研究
表明硬实的形成与种子的成熟度有关(Gurusamy和
Arya 2003), 而比重也与成熟度有关。我们的研究
结果表明, 乌拉尔甘草硬实种子的比重要显著高于
非硬实种子, 通过液体比重法可以有效地将硬实种
子与非硬实种子区分开。比重大于1.36的种子, 其
硬实率高达 99.7%以上; 而比重低于 1.28, 种子为
非硬实种子的概率在 86.0%以上。硬实率与比重
之间存在极显著的正相关关系。液体比重分离法
近年来相类似的研究很少, 只有Kamille等(2003)采
用了冷冻胶体二氧化硅法, 用比重的差异可以将
89%的种子从沉积物中分离出来计数, 以估计种子
库中种子的数量变化, 大大提高了工作效率。采用
液体比重法进行种子分选后, 需要立即将种子晾干,
工作过程相对麻烦; 因此, 近年来发展了比重清选
机来进行种子分选。我们也曾尝试利用种子比重
清选机进行分离, 但是效果不理想。在破除甘草硬
实时, 常采用过量浓硫酸处理 40 min或是 80%的
硫酸以 1:10的比例处理种子 4~6 h, 可以达到很好
的效果。我们所配制的分离溶液, 其最高浓度也只
有 35%, 而且与种子的接触时间很短, 只有几分钟,
基本保证种子不受到损伤。不过, 该方法能否适用
于其它豆类作物的硬实种子分离, 还有待于进一步
研究。对于大部分种子而言, 种子的质量与比重存
在显著的正相关性(颜启传 2000)。本文的结果也
是如此, 随着比重的增加, 种子的千粒重、发芽
率、活力等指标均显著增加。
表 2 不同比重组乌拉尔甘草种子质量分析
种子分组 比重 千粒重 /g 发芽率 /% 活力指数 虫蚀率 /% 脱氢酶活性 /mg·g-1
A-1 >1.28 10.30Cc 36.0Cc 40.89Bc 30.00Aa 0.1996Cb
A-2 1.28~1.32 10.90Bb 80.7Bb 145.09Ab 13.33Abb 0.2426BCb
A-3 1.32~1.36 10.93Bb 84.7Bb 162.52Aab 4.33BCc 0.3042ABa
A-4 <1.36 11.70Aa 99.3Aa 205.47Aa 0.67Cc 0.3356Aa
B-1 >1.28 10.14Bc 50.7Bc 86.76Cb 41.13Aa 0.1395Bb
B-2 1.28~1.32 10.79ABb 71.1Bbc 117.74BCb 23.40Bb 0.1631ABb
B-3 1.32~1.36 10.93ABb 80.7ABb 185.51ABa 6.77Cc 0.1588ABb
B-4 <1.36 11.51Aa 99.0Aa 208.49Aa 0.03Dd 0.2098Aa
C-1 >1.28 10.64Bb 17.8Bd 17.88Cd 65.55Aa 0.1344Bb
C-2 1.28~1.32 11.06Bb 53.3Bc 61.34Bc 18.78Bb 0.1413ABb
C-3 1.32~1.36 12.17Aa 84.7Ab 149.43Ab 3.33BCc 0.1676ABab
C-4 <1.36 12.51Aa 96.7Aa 185.31Aa 0Cc 0.1973Aa
　　小写字母表示 0.05 水平的差异显著, 大写字母表示 0.01 水平的差异显著。
参考文献
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