不同產(chǎn)地喜樹種子生物學特性差異

謝慧敏　汪貴斌　夏禹

摘要：為了解不同產(chǎn)地喜樹（Camptotheca acuminata）種子的生物學特性，以6個產(chǎn)地的喜樹種子為試驗材料，分別測定種子的長度、寬度、厚度、千粒質(zhì)量、發(fā)芽率、可溶性糖含量、喜樹堿的含量等種子生物學參數(shù)。結(jié)果表明，不同產(chǎn)地間喜樹種子的生物學特性存在顯著性差異。喜樹種子的長度、寬度和厚度變幅分別為19.69～24.20、5.37～6.82、3.09～3.67 mm；種子千粒質(zhì)量的變幅為28.93～48.49 g；發(fā)芽率的變幅為46.5%～79.87%；種子可溶性糖和喜樹堿含量的變幅分別為4.23～9.16、1.27～1.74 mg/g。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，云南昆明產(chǎn)地喜樹種子的發(fā)芽率和喜樹堿含量都較高，是較優(yōu)良的種子資源。

關(guān)鍵詞：喜樹；種源；種子；生物學特性；喜樹堿

中圖分類號： S792.990.1文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）15-0122-03

喜樹（Camptotheca acuminata）為藍果樹科喜樹屬植物，多年生落葉闊葉樹，也是我國特有的珍稀樹種。喜樹干形通直、樹姿優(yōu)美，有很高的觀賞價值；喜樹中還含有抗癌物喜樹堿，因而被國內(nèi)外廣泛關(guān)注[1-2]，目前多作為葉用林、用材林和風景林大面積栽培。我國喜樹分布很廣，最南端分布在云南省西雙版納地區(qū)，最北端則分布在陜西省秦嶺地區(qū)。集中分布在江浙一帶以及長江以北部分地區(qū)。我國的野生喜樹資源很豐富，其中，四川省喜樹資源最多，約占我國喜樹總資源的一半，其次為廣東和廣西等[3]。目前，有關(guān)喜樹的研究主要集中在栽培技術(shù)[4]、生長發(fā)育規(guī)律[5-6]、喜樹堿產(chǎn)量和定位[7-8]等方面，對喜樹種子的研究主要集中在喜樹種子的萌發(fā)和喜樹堿含量的變化[9]方面，而有關(guān)不同產(chǎn)地喜樹種子生物學特性的差異鮮見報道。筆者通過對喜樹6個產(chǎn)地種子的生物學[LL]特性進行研究，揭示不同產(chǎn)地喜樹種子之間的生物學特性差異，為選擇優(yōu)良種源及進一步選種、育種和種子生產(chǎn)與調(diào)撥等提供參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

2014年12月中下旬，分別采集江蘇南京、貴州麻江、貴州荔波、貴州下司東山、云南昆明、湖北荊州6個產(chǎn)地的喜樹種子（表1），由于喜樹分布廣泛，在選擇試驗材料產(chǎn)地時考慮到氣候?qū)浞N的影響，則按照氣候區(qū)域的分布采集喜樹種子。種子采下后進行初步去雜質(zhì)處理，在4 ℃恒溫箱內(nèi)干燥保存。于2015年3月開始試驗。以四分法挑選大小均勻的種子作為試驗材料。

1.2試驗方法

1.2.1形態(tài)指標

各種源隨機取出100粒種子，游標卡尺測定每粒種子長（種子縱軸方向）、寬（平行子葉且與縱軸垂直方向）及厚（垂直子葉方向）。

1.2.2發(fā)芽率

每個種源取100粒種子，用電子天平稱質(zhì)量，共做3組，取平均值，即為種子百粒質(zhì)量，計算千粒質(zhì)量。每個種源選取30粒喜樹種子，重復3次，發(fā)芽試驗采用沙床試驗方法，以兩片子葉展開、幼苗生長良好為正常幼苗。發(fā)芽試驗周期為 14 d，統(tǒng)計發(fā)芽種苗數(shù)。

1.2.3內(nèi)含物含量測定

可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法[10]。將樣品放置于電熱恒溫鼓風干燥箱中1 d，然后用電子天平稱取干燥的喜樹種子質(zhì)量，剝?nèi)o法研磨均勻的種子外殼，取出最內(nèi)層種子，將其研磨均勻，稱取3份，每份 0.1 g（即3個重復）放入試管，放入5.0 mL蒸餾水，用塑料薄膜封口，于沸水浴中提取1 h。冷卻后吸取提取液0.5 mL于試管中，加入蒸餾水1.5 mL，再加0.5 mL蒽酮乙酸乙酯和 5.0 mL 濃H2SO4，充分振蕩后，立即加入沸水浴準確保溫 1 min，自然冷卻至室溫，以空白（2.0 mL水+0.5 mL蒽酮乙酸乙酯+5.0 mL濃H2SO4）作參比，用紫外分光光度計測定630 nm波長處吸光度，可溶性糖含量計算方式如下：

[JZ]可溶性糖含量=（c×V×n）/（106×Vs×m）×100%。

式中：c為標準方程所得的糖量（mg）；Vs為測定時吸取樣品液體積（mL）；V為提取液總量（mL）；n為稀釋倍數(shù)；m為樣品質(zhì)量（g），m=0.1 g。

喜樹堿含量測定采用孫世芹等的方法[11]，使用高效液相色譜儀進行測定分析。

1.3數(shù)據(jù)分析處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010與SPSS 19.0軟件進行處理分析，采用Duncans法進行方差分析和多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1不同種源喜樹種子形態(tài)差異

由圖1可知，下司東山的喜樹種子長度最長，湖北荊州的喜樹種子長度最短，下司東山比湖北產(chǎn)地的種子長15.8%，每個產(chǎn)地喜樹種子長度基本上都在20.00～25.00 mm 范圍，整體表現(xiàn)為下司東山>昆明>南京>荔波>麻江>荊州。下司東山種子最長，為23.61 mm，其次是云南昆明的 22.41 mm；長度最短的是荊州的喜樹種子，僅有19.88 mm。由圖1誤差線可看出，麻江的種子長度標準差最大，離散程度最高，波動范圍最大，南京的種子長度最穩(wěn)定。方差分析表明，不同產(chǎn)地喜樹種子長度的差異不顯著（F=3.058

由圖1可知，南京喜樹種子寬度最大，達6.34 mm，其次是麻江種子（6.22 mm），荊州的喜樹種子寬度最小?？傮w來看，喜樹種子的寬度基本都在5.00～6.00 mm范圍，表現(xiàn)為南京>麻江>荔波>昆明>下司東山>荊州。由圖1誤差線可看出，下司東山的喜樹種子長度標準差最大，離散程度最高，波動范圍最大，麻江的種子寬度最穩(wěn)定。方差分析表明，不同產(chǎn)地喜樹種子寬度的差異不顯著（F=1.123

由圖1可知，昆明喜樹種子的厚度最大（3.71 mm），其次是南京 （3.27 mm），下司東山的喜樹種子厚度最?。?.06 mm）?？傮w上看，基本都在3.00～4.00 mm之間，整體呈現(xiàn)為昆明>南京>荔波>荊州>麻江>下司東山。由圖1誤差線可看出，昆明喜樹種子厚度的標準差最大，離散程度最高，波動范圍最大，南京的種子厚度最穩(wěn)定。方差分析表明，不同產(chǎn)地喜樹種子厚度的差異顯著（F=5.040>F0.05=320，P=0.012）。

2.2不同種源喜樹種子的千粒質(zhì)量和發(fā)芽率

由圖2可知，云南昆明種源的千粒質(zhì)量最大，為 48.427 g；貴州麻江種源千粒質(zhì)量最小，為28.904 g。貴州荔波、貴州下司東山、江蘇南京的千粒質(zhì)量分別為39.5、357、34.0 g。方差分析表明，各種源種子千粒質(zhì)量差異達到極顯著水平（F=5.935>F0.01=4.67，P=0.004）。

江蘇南京的種子發(fā)芽率最高，為79.9%；而貴州荔波種子的發(fā)芽率最低，為46.5%。云南昆明、貴州下司東山和貴州麻江種子的發(fā)芽率分別為79.7%、65.9%和52.8%。不同種源喜樹種子發(fā)芽率的差異達到極顯著水平（F=17.983>F0.01=599，P=0.000）。

2.3不同種源喜樹種子可溶性糖和喜樹堿的含量

由圖3可知，種子內(nèi)可溶性糖含量最高的是麻江的喜樹種子（9.15 mg/g）；其次是昆明（8.14 mg/g），荊州的喜樹種子內(nèi)可溶性糖含量最低（4.23 mg/g），具體為麻江>昆明>南京>下司東山>荔波>荊州。方差分析表明，不同產(chǎn)地喜樹種子內(nèi)可溶性糖含量差異達極顯著水平（F=10.189>F0.01=5.06，P=0.001）。由圖3中誤差線可知，南京的標準差最大，離散程度最高，波動范圍最大，麻江的種子內(nèi)可溶性糖含量最穩(wěn)定，波動較小。

種子中喜樹堿含量最高的是昆明，為1.74 mg/g；其次是荊州（1.70 mg/g），而南京的種子中喜樹堿含量最低，為 1.27 mg/g；喜樹堿的含量表現(xiàn)為昆明>荊州>麻江>荔波>下司東山>南京。由圖3中誤差線可知，南京的標準差最大，離散程度最高，波動范圍最大，昆明的種子中喜樹堿含量最穩(wěn)定，波動較小。方差分析表明，不同產(chǎn)地喜樹種子中喜樹堿含量差異達顯著水平（F=3.848>F0.05=3.11，P=0.026）。說明不同產(chǎn)地喜樹種子中喜樹堿含量之間有較大差異，不同產(chǎn)地對于喜樹堿含量的影響較大。

3結(jié)論與討論

樹木的種子形態(tài)指標是一種較穩(wěn)定的形狀，在樹木分類及林木遺傳研究上也具有重要價值[12]。種子的形態(tài)大小只有在同一植物種內(nèi)或品種內(nèi)才是相對穩(wěn)定的，而當范圍縮小至種群甚至個體，種子的形態(tài)大小就會出現(xiàn)差異[12-13]。分析發(fā)現(xiàn)，不同種源喜樹種子的長和寬無顯著差異，而種子厚度存在顯著差異，表明種子的大小和形態(tài)在不同種源間存在分化。綜合長、寬、厚三者來看，下司東山的長最大（23.61 mm），而厚最小（3.06 mm），可見下司東山的種子較細長，荊州種子的長和寬都是最小的，較其他種源的種子瘦小，荊州的種子沒有進行種子發(fā)芽試驗，但經(jīng)過在大田種植的情況看，荊州喜樹種子的出苗率較高，出苗也很整齊。不同種源之間喜樹種子的厚度有顯著差異，可見不同產(chǎn)地的地理環(huán)境對喜樹種子的形態(tài)還是有影響的。

種子的大小和飽滿程度可以通過種子的千粒質(zhì)量來衡量，種子越大越飽滿，含有的營養(yǎng)物質(zhì)就越多，則種子后期的萌發(fā)就會有越多的營養(yǎng)物質(zhì)提供，發(fā)芽也越整齊[14]。研究表明，種子越大越飽滿，苗木生長越好，生物量也越高[15]。種子的大小和飽滿程度還會受生長環(huán)境條件的影響，不同種源的喜樹種子生長環(huán)境不同，如氣候、土壤、降雨等條件不同，種子種所積累的營養(yǎng)物質(zhì)含量也會不同，環(huán)境條件通過影響種子中營養(yǎng)物質(zhì)的積累來影響種子的質(zhì)量[16]。本試驗發(fā)現(xiàn)云南昆明的喜樹種子千粒質(zhì)量最大，發(fā)芽率也僅次于南京，可溶性糖含量僅次于麻江，可見千粒質(zhì)量和可溶性糖的含量對發(fā)芽率的影響很大。而且通過不同環(huán)境條件對種子形狀的影響，可以為喜樹種源區(qū)劃和優(yōu)良種源篩選提供依據(jù)[17-20]。

當種子開始萌發(fā)時，種子內(nèi)含有的營養(yǎng)物質(zhì)被用來生長，如儲存在胚中的可溶性糖、少量的蛋白質(zhì)和一些氨基酸，之后淀粉和蛋白質(zhì)成為種子萌發(fā)過程中的主要營養(yǎng)物質(zhì)來源[9]。經(jīng)本試驗研究發(fā)現(xiàn)可溶性糖含量高的產(chǎn)地發(fā)芽率也很高，可溶性糖含量低的產(chǎn)地發(fā)芽率也很低。而麻江縣的喜樹種子可溶性糖含量很高而發(fā)芽率很低，可能是因為在做發(fā)芽試驗時澆水太多從而導致發(fā)芽率很低。

喜樹堿在葉、種子以及幼枝中含量較高，木質(zhì)部和髓中較低[21]。對于喜樹種源選取時，喜樹堿含量是很重要的指標，由測出的喜樹堿含量可見種子中喜樹堿的含量是較高的。云南、湖北的麻江縣的喜樹種子喜樹堿含量更高，更具有利用價值。南京和下司東山產(chǎn)地的種子中喜樹堿含量較低。由此可見，我國西南和中南產(chǎn)地的喜樹種子中喜樹堿含量較為高一些，可能與這些產(chǎn)地的溫和氣候、濕潤土壤有一定關(guān)系[22]。

筆者通過對喜樹種子大小、發(fā)芽率比較和可溶性糖、喜樹堿含量的測定，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的喜樹種子差異性顯著。云南產(chǎn)地的喜樹種子發(fā)芽率和喜樹堿含量都較高，是較優(yōu)良的種子資源。南京產(chǎn)地的喜樹種子發(fā)芽率很高，但種子中喜樹堿的含量較低。而荔波產(chǎn)地的喜樹種子發(fā)芽率和喜樹堿含量都很低。以上是對喜樹種子產(chǎn)地的生物學特性的初步探討，在今后的研究中，可以從分子標記方向?qū)Σ煌a(chǎn)地的喜樹種子做進一步的研究。

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