不同種源喜樹種子形態(tài)及發(fā)芽率的變異研究*

譚瑞坤 程照明 莫木信 梁遠(yuǎn)楠 張麗君 陳水蓮 韓東苗 高東蓮

（肇慶市林業(yè)科學(xué)研究所，廣東 肇慶 526040）

喜樹Camptotheca acuminata，藍果樹科喜樹屬植物，國家Ⅱ級重點保護植物[1]。喜樹既是優(yōu)良的園林和四旁樹種，又是可以用來抗癌的藥用植物[2]。我國喜樹分布極廣，南至云南省、北至陜西省區(qū)均有種植，在國內(nèi)中南和西南地區(qū)則較為常見，常生于海拔1 000 m 以下的林邊或溪邊，喜溫暖濕潤，不耐嚴(yán)寒和干燥，適宜在年平均溫度13～21℃之間、年降雨量1 000 mm 以上地區(qū)生長。喜樹對土壤酸堿度要求不高，在酸性、中性、堿性土壤中均能生長，但在土壤肥力較差的粗沙土、石礫土、干燥瘠薄的薄層石質(zhì)山地上生長不良。

目前對喜樹種子的研究已有很多報道，主要集中在其采收期[3-4]、萌發(fā)機理[5-6]、喜樹堿[7-8]等方面，有研究表明不同產(chǎn)地間喜樹種子的生物學(xué)特性存在顯著性差異[9]，但對喜樹種子的變異特征未深入研究。本文從喜樹的分布區(qū)中挑選了8個有代表性的種源，通過對種子的形態(tài)及發(fā)芽率進行分析，以探討不同種源喜樹種子的差異及地理變異規(guī)律，為優(yōu)良種源的早期選擇及后期種源試驗提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的不同種源喜樹種子共8 個(表1)。每個種源在該地區(qū)的多片天然林中選擇10～20 株健壯、無病蟲害的成熟母樹，每棵母樹相距100 m以上。于2017 年12 月至2018 年1 月進行采種，并將種子自然干燥后置于通風(fēng)陰涼處貯藏備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 形態(tài)指標(biāo) 各種源隨機取出50 粒種子，以種子縱軸為長度，以垂直于縱軸的最大橫斷面的直徑為寬度，使用電子游標(biāo)卡尺測量種子長、種子寬和種子厚(精確0. 01 mm)。用百粒重法測定種子千粒重(精確0. 01 g)，3 次重復(fù)。

1.2.2 發(fā)芽率 于2018 年3 月在廣東省肇慶市高要區(qū)蛟塘鎮(zhèn)金龍水庫的肇慶市林業(yè)科學(xué)研究所苗圃進行沙床育苗，每個種源選取200 粒喜樹種子，重復(fù)3 次，根據(jù)發(fā)芽的粒數(shù)統(tǒng)計發(fā)芽率。

表1 供試喜樹種子產(chǎn)地基本概況Table 1 basic situation of Camptotheca acuminata seed producing area

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用WPS 與SPSS 19.0 軟件進行處理分析，對種子形態(tài)及品質(zhì)指標(biāo)進行顯著性分析，并計算不同種源的平均值和變異系數(shù)；分析種子表型性狀間及其與種源地經(jīng)緯度和海拔等地理氣候因子的相關(guān)性，并進行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種源喜樹種子形態(tài)及發(fā)芽率差異分析

種子形態(tài)指標(biāo)具有較高的穩(wěn)定性，是樹木分類學(xué)及遺傳學(xué)研究的一種重要指標(biāo)[10]。喜樹的種子長度、寬度、厚度在不同種源間均存在顯著性差異（P ＜0.05）。種子長度的變化范圍為15.23～26.50 mm，最長的是云南省昆明市種源，最短的是江西省新余市種源；種子寬度的變化范圍為0.55～0.76 mm，最長的是湖南省永州市的種源，最短的是廣西自治區(qū)桂林市；種子厚度的變化范圍為0.27～0.40 mm，最長的是云南省昆明市種源，最短的是四川省江油市種源（表2）。

喜樹的種子千粒重、發(fā)芽率在不同種源間均存在顯著性差異（P ＜0.05）。種子千粒重的變化范圍為29.87～52.45 g，最重的是廣東省肇慶市懷集縣種源，最輕的是江西省新余市種源，種子千粒重越大，說明種子貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)越多，種子和苗木質(zhì)量也越高。發(fā)芽率的變化范圍為23.6%～91.3%，最高的是浙江省溫州市種源，最低的是廣東省肇慶市端州區(qū)種源，兩個種源的發(fā)芽率相差較多，前者為后者的3.87 倍，說明喜樹種子發(fā)芽率在種源水平上差異程度較大，優(yōu)良種源選擇潛力較大。

2.2 不同種源喜樹種子形態(tài)及發(fā)芽率的變異特征分析

在種源水平上，8 個種源的變異系數(shù)的變化范圍為4.85%～16.28%；廣東省肇慶市端州區(qū)種源的變異系數(shù)最大，為16.28%；廣東省肇慶市懷集縣種源的變異系數(shù)最小，說明該種源離散程度較輕，遺傳相對穩(wěn)定；除廣東省肇慶市端州區(qū)種源，其他7 個種源的變異系數(shù)均不超過10%（表3）。在物種水平上，5 個性狀的變異系數(shù)的變化范圍5.08%～12.10%，排序為發(fā)芽率＞種子寬度＞種子厚度＞種子長度＞種子千粒重。

表2 不同種源喜樹種子形態(tài)及發(fā)芽率差異Table 2 Seed morphology and germination rate of Camptotheca acuminata from different provenances

2.3 喜樹種子形態(tài)及發(fā)芽率與環(huán)境氣候因子的相關(guān)性分析

喜樹種子形態(tài)及發(fā)芽率與環(huán)境氣候因子的相關(guān)性分析結(jié)果如下(表4），種子厚度與緯度呈顯著負(fù)相關(guān)（P ＜0.05），種子厚度與年均溫、無霜期呈顯著正相關(guān)（P ＜0.05），說明隨著緯度的降低，年均溫變高，無霜期變長，喜樹種子厚度逐漸增加；種子長度、種子寬度、種子千粒重、發(fā)芽率與環(huán)境氣候因子的相關(guān)性均未達到顯著性水平。

2.4 不同種源喜樹種子聚類分析

對不同種源喜樹種子進行聚類分析，結(jié)果（圖1）可知，以歐式距離10 為閾值，可將8 個喜樹種源聚為3 類。第1 類包括湖南省永州市、浙江省溫州市、江西省新余市、四川省江油市4 個種源，主要特點表現(xiàn)為發(fā)芽率都超過70%，在群組中分布偏北，年均溫較低，無霜期較短；第2類包括廣東省肇慶市懷集縣、廣西自治區(qū)桂林市、云南省昆明市3 個種源，主要特點表現(xiàn)為種子較大、發(fā)芽率適中；第3 類只有廣東省肇慶市端州，主要特點表現(xiàn)為發(fā)芽率最低，年均溫最高，無霜期最長。

圖1 不同種源喜樹種子聚類分析Figure1 Cluster analysis of Camptotheca acuminata seed from different provenances

3 結(jié)論與討論

林木的多樣性是植物應(yīng)對環(huán)境變化的綜合體現(xiàn)，是長期遺傳和環(huán)境自然選擇的結(jié)果[11]，不同地理區(qū)域的同一樹種，會產(chǎn)生與生境相適應(yīng)的變異特征，并將穩(wěn)定的變異性狀反映在種子的各種品質(zhì)中[12]。不同種源喜樹種子表現(xiàn)出豐富的變異類型，8 個種源喜樹種子在長度、寬度、厚度、千粒重、發(fā)芽率等方面均存在顯著性差異（P ＜0.05），說明喜樹種子具有豐富的遺傳多樣性，對環(huán)境的適應(yīng)性較強。喜樹種子發(fā)芽率的變化范圍和變異系數(shù)最大，說明喜樹播種發(fā)芽的分化大，選擇的潛力大，有利于良種選育；廣東省肇慶市端州區(qū)種源的變異系數(shù)最大，達到16.28%，其他7 個種源的變異系數(shù)均不超過10%，說明大部分喜樹種源內(nèi)的離散程度較輕，遺傳相對穩(wěn)定。

表4 喜樹種子形態(tài)性狀及發(fā)芽率與環(huán)境氣候因子的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient between seed morphological characters, germination rate and environmental climate factors of Camptotheca acuminata

不同種源的喜樹種子的厚度受緯度、年均溫、無霜期影響，存在顯著的相關(guān)性；其他種子形態(tài)和發(fā)芽率與環(huán)境氣候因子雖然存在一定的地理變異趨勢，但相關(guān)性不顯著。

對不同種源的喜樹種子的形態(tài)性狀及發(fā)芽率進行聚類分析，可將8 個喜樹種源分為3 類，不同類群性狀差異明顯。廣東省肇慶市懷集和廣東省肇慶市端州兩個種源地理距離相近卻屬于不同類群，懷集的年均最低溫和年均日照時長都較低，兩個種源的千粒重和發(fā)芽率的差異也較大，環(huán)境和遺傳性狀的交互作用可能是它們被分為兩類的主要原因。

種源選擇是樹木遺傳改良的重要手段之一[13]，是一項長期的工作。本研究分析并揭示了不同種源喜樹種子的形態(tài)及發(fā)芽率的差異和變異特征，有了初步的結(jié)論，下一步應(yīng)對不同種源喜樹苗木生長展開長期的跟蹤分析，為喜樹的良種選育和種質(zhì)創(chuàng)新提供參考。