全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 6 期 2014 年 3 月

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人工老化对青川产北柴胡种子生理生化特性的影响
姚入宇 1，陈兴福 1*，谌琴琴 1，屈晓霞 1，王 菲 1，杨兴旺 2
1. 四川农业大学农学院 农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室，四川 温江 611130
2. 四川德培源中药科技开发有限公司，四川 绵阳 621000
摘 要：目的 探究青川产北柴胡种子的劣变机制，揭示其不耐贮藏的原因。方法 采用人工老化的方法处理柴胡种子，并
分析老化过程中种子的抗氧化酶活性、电导率和营养物质量变化。结果 随老化时间延长，老化种子的过氧化物酶（POD）、
超氧化物歧化酶（SOD）、抗氧化酶（CAT）活性持续下降；可溶性糖和可溶性蛋白的量降低，老化 3 d 后均处于低量水平；
种子浸出液电导率下降；经老化处理 1 d 的种子即已丧失萌发能力。结论 青川产北柴胡种子劣变机制包含氧化损伤、膜损
伤和营养物质过度消耗 3 条途径，种子不宜长期贮藏，且贮藏要避免高温、高湿环境。
关键词：北柴胡；种子；人工老化；劣变；贮藏
中图分类号：R282.21 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2014)06 - 0844 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2014.06.020
Effects of artificial aging on physiological and biochemical characteristics
of Bupleurum chinense seeds from Qingchuan county
YAO Ru-yu1, CHEN Xing-fu1, SHEN Qin-qin1, QU Xiao-xia1, WANG Fei1, YANG Xing-wang2
1. Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in Southwest China, Ministry of Agriculture, College of Agronomy,
Sichuan Agricultural University, Wenjiang 611130, China
2. Sichuan Depeiyuan Traditional Chinese Medicine Technology Development Co., Ltd., Mianyang 621000, China
Abstract: Objective To investigate the deterioration mechanism of Bupleurum chinense seeds from Qingchuan county, thus to study
the seeds harvesting and storage characteristics, and to reveal the deterioration mechanism. Methods Artificial aging method is used
to study the seeds deterioration and to observe the changes of nutrient substance, anti-oxidase activities, and conductivity of seeds.
Results While the seeds deteriorated, their activities of anti-oxidase (POD, SOD, and CAT) decreased, and the content of soluble
sugar and soluble protein reduced also as the aging time prolonged. After 3 d treatment, SOD, POD, and CAT activities decreased to a
low level. Moreover, the conductivity of seeds leachate decreased. The germination ability of B. chinense seeds lost after 1 d aging
treatment. Conclusion The seeds deterioration mechanisms include the heavy oxidative injury, over consumption of nutrients, and
membrane damage. The seeds long-time storage is inappropriate and the seeds storage should avoid from high temperature and humid
environment.
Key words: Bupleurum chinense DC.; seed; artificial aging; deterioration; storage

柴胡 Bupleuri Radix 已有上千年药用历史，含
有皂苷类、黄酮类、挥发油类和多糖类等多种生物
活性物质[1]，是一种世界性的植物药。现代药理研
究表明其具有抗菌、解热、镇静、保肝和免疫调节
等多种功效[2-6]，极具药用价值和开发潜力。正品柴
胡药材来源于北柴胡 Bupleurum chinense DC. 和狭
叶柴胡 B. scorzonerifolium Willd. 的干燥根[7]，因市
场需求量大，柴胡野生资源供不应求，目前药材主
要来自于各地人工栽培。笔者通过调查发现，生长
于四川省青川县马公乡的北柴胡具有良好的品质性
状，但其种子不耐贮藏。北柴胡种子常见隔年生活
力丧失[8]，限制其规范化种植。学者考察了不同贮

收稿日期：2013-05-27
基金项目：国家星火计划项目（2010GA810056）；四川省科技富民强县专项计划项目“青川县柴胡现代化科技产业基地建设”；四川省“十二
五”育种攻关项目（2011NZ098-12-11）
作者简介：姚入宇（1988—），男，在读硕士研究生，药用植物学专业，主要研究方向为药用植物生理生态与栽培。E-mail: yry0255@126.com
*通信作者 陈兴福，教授，博士生导师。Tel: (028)86290970 E-mail: chenxf64@sohu.com
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藏温度[9]、不同贮藏年限[10]和不同种子含水量[11]贮
藏后北柴胡种子的质量差异，然而对其劣变机制无
系统研究。青川产北柴胡种子具有典型的不耐贮藏
的特点，可作为柴胡种子劣变研究的理想材料，探
究柴胡种子劣变的一般规律，既可为该地方种质资
源的种子高效贮藏技术提供依据，也可为研究其他
柴胡种子劣变提供方法学参考，弥补柴胡种子劣变
生理的理论空缺。
1 材料
供试北柴胡种子于 2011 年 12 月采自于四川省
广元市青川县马公乡朝阳村，由中国医学科学院北
京协和医学院药用植物研究所魏建和研究员鉴定为
北柴胡 Bupleurum chinense DC. 的群体中采集得
到。随机选取座果植株，待顶花序果实颜色变黑后
割去地上部分并脱粒，使种子总量不低于 100 g，采
收的种子置于室内通风处阴干，净选备用。
2 方法
2.1 种子的人工老化处理与取样
将净选种子置于温度 40 ℃、相对湿度 100%的
环境下进行人工老化处理[12]，每天取样，取至第 7
天，以室内环境贮藏的种子为对照，取样重复 3 次。
2.2 抗氧化酶（CAT）活性测定
参照王学奎的方法[13]，称取种子或种苗 0.500
g 加入 pH 7.8 的磷酸缓冲液进行研磨，于 4 000
r/min 下离心 15 min 提取粗酶液成 1 mL，4 ℃低
温下保存使用。取 3 支试管分别（S0、S1、S2）均
加入 0.1 mL 酶液、1.5 mL pH 为 7.8 磷酸缓冲液、
1.0 mL 蒸馏水。将 S0 在沸水浴煮 1 min 以杀死酶
液，冷却。然后将所有试管在 25 ℃下预热后，逐
管加入 0.3 mL 0.1 mol/L 的 H2O2，每加完 1 管立即
记时，并迅速在 240 nm 波长下测定吸光度（A），
每隔 1 min 测 1 次，共测 5 min，待 3 管全部测完
后计算 CAT 酶活性，以每分钟内 A240 变化 0.1 酶
量为 1 个酶活性单位（U）。
CAT 活性＝(ΔA240×VT) / (0.1×Vs×t×W)

式中：ΔA240＝As0－(As1＋As2) / 2，AS0 为加入杀死酶液的对
照管的吸光度；As1、As2为样品测定管的吸光度；VT为提取
酶液总体积（mL）；Vs 为测定时所用酶液体积（mL）；W 为
样品鲜质量（g）；t 为从加 H2O2开始到最后一次读数的时间
（min）；0.1 为 A240下降 0.1 时的 1 个酶活性单位（U）
2.3 过氧化物酶（POD）的测定
参照王学奎的方法[13]，称取种子 0.500 g 加入
pH 7.8 的磷酸缓冲液进行研磨，于 3 000 r/min 下离
心 10 min 提取粗酶液成 1 mL，4 ℃低温下保存使
用。分别取 0.05 mol/L 磷酸缓冲液 2.9 mL，1% H2O2
1.0 mL。0.05 mol/L 愈创木酚 1.0 mL 和 0.05 mL 酶
液，用加热煮沸 5 min 的酶液为对照。反应体系加
入酶液后，立即于 37 ℃水浴中保温 15 min，然后
迅速转入冰浴中，并加入 20%三氯乙酸 2.0 mL 终止
反应，然后滤过，在 470 nm 波长下测定 A 值，每
隔 1 min 测 1 次，共测 5 min，计算 POD 酶活性，
以每分钟内 A470 变化 0.01 酶量为 1 个酶活性单位。
POD 活性＝(ΔA470×VT) / (0.01×Vs×t×W)
式中：ΔA470为反应时间内吸光度的变化，W 为样品质量（g），
t 为反应时间（min），VT为酶液总体积（mL），VS 为测定时
取用酶液体积（mL）
2.4 超氧化物歧化酶（SOD）的测定
参照王学奎的方法[13]，称取种子 0.500 g 加入
pH 7.8 的磷酸缓冲液进行研磨，于 3 000 r/min 下
离心 10 min 提取上清粗酶液成 1 mL。取 4 支试管
（2 支为测定管，2 支为对照管）分别都加入 0.05
mol/L 磷酸缓冲液 1.5 mL、130 mmol/L 蛋氨酸
（Met）溶液 0.3 mL、750 μmol/L 氮蓝四唑（NBT）
溶液 0.3 mL、100 μmol/L EDTA-Na2 液 0.3 mL、20
μmol/L 核黄素 0.3 mL、蒸馏水 0.25 mL、酶液 0.05
mL（2 支对照管以缓冲液代替酶液），总体积 3.0
mL。混匀后将 1支对照管置暗处，其他各管于 4 000
lx 日光灯下反应 20 min。反应结束后，以不照光
的对照管作空白，分别在 560 nm 波长下测各管吸
光度。计算 SOD 活性，活性单位以抑制 NBT 光化
还原的 50%为 1 个酶活性单位。
SOD 活性＝[(ACK)－AE)×V] / (0.5×ACK×W×VT)
式中：ACK为照光对照管的吸光度，AE为样品管的吸光度，
V 为样品总体积（mL），VT为测定时样品用量（mL），W 为
样品鲜质量（g）
2.5 种子浸出液的电导率测定
称取种子 0.500 g 依次用自来水、去离子水冲洗
数次，用洁净滤纸吸干水分，置烧杯中，再冲洗 2～
3 次，各加 20 mL 无离子水放入注射器抽气，之后
将其倒入烧杯中，在室温下浸提 2 h[14]。用无离子
水进行电导仪校正后，测定材料浸出液的电导率，
重复 3 次。
2.6 可溶性糖和可溶性蛋白测定
称取净选种子 0.100 g，分别用蒽酮-浓硫酸比
色法和考马斯亮蓝-G250 法[14]测定种子可溶性糖和
可溶性蛋白量，重复 3 次。
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2.7 种子萌发试验
准确净选种子 50 粒各 3 份，用 40 ℃清水浸种
24 h，多菌灵 1 000 倍液浸泡消毒 30 min 置于双层
滤纸-培养皿中，20 ℃光照 12 h/20 ℃黑暗 12 h 光
照培养箱中培养，每天补水，观察种子萌发情况，
统计萌发率，重复 3 次。
2.8 数据处理
实验数据在 Excel 2007 和 SAS 9.2 数据处理系
统中分析。
3 结果与分析
3.1 人工老化对青川产北柴胡种子主要抗氧化酶
活性的影响
CAT 具有催化 H2O2 分解的活性，以此减少
H2O2 对机体的氧化损伤。具有生活力的柴胡种子
中 CAT 活性可通过其催化 H2O2 分解的速率测定。
POD 广泛存在于植物组织中，也是植物抗氧化酶
系统的重要成员，其催化过氧化物分解的活性可
减少组织的氧化损伤。SOD 在植物组织中普遍存
在，具有催化清除机体内超氧根离子的活性，从
而减少超氧化物对机体的氧化损伤。青川产北柴
胡种子的 CAT、POD、SOD 活性随老化时间的变
化情况见表 1。
3.1.1 CAT 的活性变化 由表 1 可知，老化处理使
柴胡种子CAT活性急剧下降，随着老化时间的增加，
其活性下降显著。未老化种子 CAT 活性可达 144.8
U/(g·min)，经过 1 d 老化后降至 62.4 U/(g·min)，降
幅高达 56.9%，方差分析表明，两者差异极显著，
表 1 不同老化时间青川产北柴胡种子的 CAT、POD、SOD
的活性变化
Table 1 Changes of CAT, POD, and SOD activities of B.
chinense seeds in Qing chuan county during
different artificial aging periods
老化时
间 / d
CAT /
(U·g−1·min−1)
POD /
(U·g−1·min−1)
SOD /
(U·g−1)
0 144.8±9.1 a 658.0± 9.3 a 15.9±1.2 a
1 62.4±3.8 b 380.0±10.1 b 9.8±0.8 b
2 50.4±6.0 c 269.3± 4.2 c 3.3±0.8 c
3 18.4±1.1 d 123.3± 7.1 d 2.1±0.4 d
4 11.2±4.1 de 11.3± 1.5 e 1.8±0.3 d
5 4.8±0.9 e 5.3± 0.5 e 1.2±0.3 d
6 5.6±1.6 e 2.0± 1.0 e 1.4±0.2 d
不同字母代表在 5%水平上差异显著，下同
Different letters mean significant differences at 5% level, same as below
可见仅老化 1 d 即大大降低种子的 CAT 活性。老化
3 d 的种子 CAT 活性水平已低至 18.4 U/(g·min)，老
化 4、5、6 d 的种子 CAT 活性在较低水平缓慢下降。
可见，老化前 3 d CAT 活性迅速下降，经过 3 d 老
化的种子 CAT 活性已经达较低水平，之后在此水平
下缓慢下降，下降变化不显著。
3.1.2 POD 的活性变化 老化处理使种子的 POD 活
性迅速下降。如表 1 所示，经过 1 d 老化处理的柴胡
种子 POD 活性从 658.0 U/(g·min) 降到 380.0
U/(g·min)，较未老化种子的 POD 活性下降 42.3%。此
后 POD 活性随种子老化时间的增长而持续下降，经
过 4 d 老化的种子 POD 活性仅有 11.3 U/(g·min)，只
有未老化种子活性的 1.7%，可认为老化 4 d 的种子
POD 基本失活。由此可知，老化的种子 POD 活性随
老化时间迅速下降，到老化 4 d 后处于活性极低。
3.1.3 SOD 的活性变化 由表 1 可知，未经老化的
柴胡种子 SOD 活性为 15.9 U/g，经 1 d 老化，其活
性骤降至 9.8 U/g，降幅达 38.5%，经 2 d 老化的种
子 SOD 活性仅为 2.1 U/g，处在低酶活水平，此后
SOD 酶活维持在较低水平。种子老化可显著降低其
SOD 活性，并随老化时间增加其活性降幅增大，老
化 2 d 后，种子 SOD 活性降至较低水平。
3.2 人工老化对青川产北柴胡种子的膜损伤效应
植物组织的膜损伤也是植物组织劣变的重要
原因之一。通过测定不同老化程度的青川产北柴胡
种子的电导率，可以反映老化对种子的膜损伤情
况。老化过程中青川产北柴胡种子的电导率变化见
图 1。由图 1 可知，随着老化时间的增加，柴胡种
子电导率持续下降，到老化 3 d 和 4 d 稳定，随后又
继续下降到 200 μS/cm；而未经老化的青川产北柴

图 1 人工老化过程中青川产北柴胡种子的电导率变化
Fig. 1 Conductivity changes of B. chinense seeds in Qing
chuan county during artificial aging period
0 1 2 3 4 5 6
老化时间 / d
700
600
500
400
300
200
100
0
电
导
率
/
(μ
S·
cm
−1
)
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胡种子电导率保持在 600 μS/cm 左右。因老化导致
膜损伤，并使细胞内电解质浸出，一般作物种子在
老化后电导率会上升。而老化的北柴胡种子电导率
下降，这可能是因为北柴胡种子细小，老化所致的
膜损伤导致其细胞质大量外流，从而浸提液中电解
质量较低。
3.3 人工老化对青川产北柴胡种子的可溶性糖和
可溶性蛋白量的影响
可溶性糖和可溶性蛋白是影响种子生理活性的
溶解态营养物质，与机体代谢强度紧密相关。不同
人工老化时间的青川产北柴胡可溶性糖和可溶性蛋
白的影响见表 2。
表 2 不同老化时间青川产北柴胡种子的可溶性糖和可溶性
蛋白量变化
Table 2 Changes of soluble sugar and protein contents
of B. chinense seeds in Qing chuan county
during different artificial aging periods
老化时间 / d 可溶性糖 / (mg·g−1) 可溶性蛋白 / (mg·g−1)
0 87.00±2.52 a 86.13±4.99 a
1 75.80±4.50 b 76.04±3.75 b
2 59.40±2.69 c 64.38±0.76 c
3 40.80±3.14 d 50.88±1.44 cd
4 39.50±1.39 de 59.00±3.25 de
5 45.80±3.01 ef 53.96±1.37 e
6 34.70±2.55 f 48.25±5.26 e

由表 2 可见，老化种子的可溶性糖和可溶性蛋
白含量均下降，并在老化 3 d 时达到较低量水平。
老化处理前 3 d 随着老化时间的增加，可溶性糖和
可溶性蛋白显著迅速，其中可溶性糖由 87.00 mg/g
降到 40.80 mg/g，可溶性蛋白从 86.13 mg/g 降至
50.88 mg/g，3 d 以后两者含量均在低水平内波动，
稳中有降，变化较小。由此可知，种子老化伴随其
溶解态营养物质的消耗，老化 3 d 可使其量降到较
低水平。
3.4 人工老化对青川产北柴胡种子萌发的影响
将不同老化阶段的青川产北柴胡种子置于 20
℃的培养箱中做萌发试验，结果表明，未经老化的
种子第 15 天开始萌发，萌发率 10.7%，然而，经过
1 d 老化的种子即已丧失萌发能力，其他老化时间更
长的种子也未见萌发。由此可知，此老化方法能够
导致青川产北柴胡种子的严重劣变，经老化的北柴
胡种子丧失萌发能力。
4 讨论
人工老化促使青川产北柴胡种子质量产生劣
变，老化种子的 POD、SOD、CAT 3 种主要抗氧
化酶活性下降、可溶性糖和可溶性蛋白量减少、浸
出液电导率降低；北柴胡种子易发生劣变，经老
化的种子丧失萌发能力。北柴胡种子劣变机制包
含抗氧化酶系统失活所致氧化损伤、质膜损伤所
致细胞质流失和溶解态营养物质量的下降等 3 大
因素。
作物种子所处的条件不能满足正常贮藏需求
时，引起其内部生理生化的异常，这种异常变化
累积到一定程度即致种子劣变。本实验揭示了北
柴胡种子劣变的生理生化改变机制，抗氧化酶系
统的破坏可致其产生氧化损伤，营养物质的过度
消耗引起种子代谢异常，而膜损伤可致其细胞质
外流而使机体结构发生破坏。已有研究表明，北
柴胡种子属于短命种子，不耐贮藏[8]；同时，北
柴胡种子的含水量也能影响其贮藏效果[9]；外界
环境条件如温度和贮藏时间对种子的贮藏效果影
响大[10-11,15]，这些都可能是引起上述生理生化异
常的原因。因此，北柴胡种子贮藏应控制种子自
身状态和外界环境，避免不利因素引起其生理生
化的改变而致品质劣变。同时，检测贮藏种子的
生理生化指标也有利于监控种子质量。试验还发
现，老化 1 d 的种子即不能萌发，印证了北柴胡
种子不耐贮藏，可能是其隔年生活力丧失[10]的原
因。青川产北柴胡种子的劣变机制为氧化损伤、
质膜系统破坏和营养物质消耗，生产上宜当年采
收次年播种，忌隔年贮藏，贮藏期间还应避免高
温、高湿等环境对种子的不利影响。
志谢：本实验抗氧化酶活性测试得到曾建威、
陈艾萌帮助。
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