5個種源楤木種子性狀的比較研究

姜欣華, 熱沙, 夏苗, 王奕入, 帥偉, 茍?zhí)煨? 劉燕云, 余海清, 馬文寶, 范川

1. 甘孜藏族自治州林業(yè)科學(xué)研究所，四川 康定 626000；

2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，長江上游林業(yè)生態(tài)工程四川省重點實驗室, 四川 成都 611130；

3. 四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川 成都 611130

楤木（Aralia chinensis）是五加科楤木屬植物，別名龍苞[1]、鵲不踏、虎陽刺、海桐皮和刺老芽等，是中國特有樹種，傳統(tǒng)的食藥兩用山野菜[2]，其營養(yǎng)價值和保健功能極高，楤木為常用的中草藥，食用的嫩芽中含有多種維生素和礦物質(zhì)，其氨基酸的含量較高。還具有除濕活血、安神祛風(fēng)、滋陰補(bǔ)氣、強(qiáng)壯筋骨、健胃利尿等功效[3]。楤木被譽(yù)為“山野菜之王”，深受消費(fèi)者青睞，是出口創(chuàng)匯的主要野菜之一，然而近年來隨著市場需求的高漲，人們栽植楤木的積極性提高，但楤木野生資源有限，僅靠分蘗栽植生產(chǎn)的效率不高，無法很好滿足市場需求。雖然楤木種子發(fā)芽較困難，但因其結(jié)實量大，采收成本低，如果能從種子繁殖取得突破，對于楤木的推廣具有極大的促進(jìn)作用，于是對其種子繁殖的研究[4]受到廣泛關(guān)注。

研究發(fā)現(xiàn)，不同種源的種子質(zhì)量參差不齊，發(fā)芽率差異較大[5]。而種子形態(tài)與發(fā)芽率，有非常大的關(guān)系。鄧貴仲等研究表明種子活力與種子千粒重與生活力、發(fā)芽率呈極顯著正相關(guān)，種子生活力與發(fā)芽率呈極顯著正相關(guān)[6]。蘇建明等認(rèn)為種子千粒重與生活力、發(fā)芽率呈極顯著正相關(guān)，種子生活力與發(fā)芽率呈極顯著正相關(guān)[7]。張靜等發(fā)現(xiàn)種子長度與寬度呈極顯著正相關(guān)，千粒重分別與其生活力、發(fā)芽率均呈顯著正相關(guān)，種子生活力與發(fā)芽率呈極顯著正相關(guān)[8]。因此，對不同種源種子的外觀形態(tài)進(jìn)行測定[9]，分析種子的生活力、千粒重和空粒率等指標(biāo)，能進(jìn)一步了解楤木種子的特性，研究楤木種子外觀形態(tài)的差異性，從而篩選優(yōu)良種子，為楤木推廣種植提供備選種源[10]。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

2021年10月對野生楤木成熟種質(zhì)資源進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查并采集標(biāo)本及種子，實驗種子均為當(dāng)?shù)匦迈r成熟種子，分別是四川省康定市C1種源，采自姑咱鎮(zhèn)捧塔鄉(xiāng)（E102°10′，N30°7′）；四川省瀘定縣C2種源采自興隆鎮(zhèn)毛家寨（E102°14′，N29°45′）、冷磧鎮(zhèn)團(tuán)結(jié)村（E102°13′，N29°47′）；江西贛州紅楤木C3種源；江西贛州黑楤木C4和哈爾濱C5等5個種源種子。C1、C2在采收后，用塑封袋封裝，并做好標(biāo)記，排除袋內(nèi)空氣，在干燥處保存待用。江西贛州紅楤木、江西贛州黑楤木及哈爾濱種源是通過網(wǎng)上購買。

1.2 研究方法

1.2.1 種子外觀形態(tài)的測定

從5個不同種源隨機(jī)各選取100正常種子，置于實驗紙上，觀察其外觀形態(tài)并用數(shù)顯游標(biāo)卡尺（精確度0.01 mm）測量種子的長度、寬度和厚度（長度指種子著生種臍的一端至相對端間的軸長、寬度指垂直于長度軸的種子最大直線距離、厚度指垂直于寬度的第三平面的直線距離），重復(fù)10次。計算每個指標(biāo)的變異系數(shù)，公式如下：

變異系數(shù)CV（%）=（標(biāo)準(zhǔn)差÷平均值）× 100%。

1.2.2 種子凈度的測定

從5個不同種源取3份全樣品，用四分法分樣，直至減少至實驗所需量，并稱重，每個種源重復(fù)3次，區(qū)分各成分并稱量，純凈種子重、廢植物種子和夾雜物的重量，計算種子凈度[11]。

凈度（%）=純凈種子重÷（純凈種子重+廢植物種子重+夾雜物重）×100%

1.2.3 種子千粒重的測定

參照《農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程》[12]采用“千粒重”測定方法。將全部純凈種子充分混合后，從中隨機(jī)數(shù)取1 000粒種子，用精確度0.0001 g的分析天平稱量[13]，測定其千粒重，3次重復(fù)。

1.2.4 種子空粒率的測定

解剖種子，剝掉表皮，用解剖針挑開一條裂縫，撥開種皮，觀察記錄[14]，每種源50粒種子，重復(fù)3次。

1.2.5 種子生活力的測定

采用TTC法測定生活力[15]，將種子用溫水（約30℃）浸泡2～6 h，使種子充分吸脹，種子長軸切開，使其胚露出，將處理好的種子浸于TTC試劑中，置于恒溫箱（30～35℃）中保溫30 min，染色結(jié)束立即鑒定記錄，每種源50粒種子，重復(fù)3次。

楤木種子生活力判定標(biāo)準(zhǔn)參照《國際種子檢驗規(guī)程》[16]，胚的主要組織染呈粉紅色或者紅色即為有活力的種子，按以下公式計算種子生活力：

種子生活力（%）=（著色種子數(shù)目÷種子總數(shù)目）×100%

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)均采用IBM SPSS Statistics 27軟件進(jìn)行實驗結(jié)果處理分析。利用Pearson相關(guān)系數(shù)計算法，對實驗中種子品質(zhì)指標(biāo)間進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子外觀形態(tài)

楤木果實為蒴果，球形黑褐色，種子橢圓形，由表1可得出，長度平均值2.33 mm，變化范圍1.92～3.45 mm，種子的長度在種源間存在顯著差異（P＜0.05），其中C4種子最大，為3.45 mm，C5種子長度最小，為1.92 mm，其由大到小依次是C4＞C2、C3＞C1＞C5，C4比C5大44%，C2和C3差異不顯著；C1種子長度變異系數(shù)最大是13.21%，C4種子最小為5.72%。

表 1 種子外觀形態(tài)Tab. 1 Appearance and morphology of the seeds

種子寬度平均值1.64 mm，變化范圍1.37～2.29 mm，種子的寬度在種源間存在顯著差異（P＜0.05），其中C4種子寬度最大，為2.29 mm，C3種子寬度最小，為1.37 mm，其由大到小依次是C4＞C2、C1＞C5、C3，C1和C2、C3和C5種子間無顯著性差異；C1種子寬度變異系數(shù)最大是11.45%，C4種子最小為6.15%。

種子厚度平均值0.80 mm，變化范圍0.63～1.05 mm，種子的厚度在種源間存在顯著差異（P＜0.05），其中C2種子厚度最大為1.05 mm，C4種子厚度最小為0.56 mm，其由大到小依次是C2＞C1＞C3、C5＞C4，C3和C5種子間無顯著性差異；C5種子厚度變異系數(shù)最大為12.71%，C2種子最小為8.65%。

不同地理位置同一物種的種子大小具有較大差異性，C4較其他采集的種質(zhì)種子資源的外觀形態(tài)要大，尤其長度達(dá)3 mm以上，寬度達(dá)2 mm以上，與其他種源種子差異顯著（P＜0.05）。其種子厚度較其他種源最小為0.56 mm，說明該地種子較癟，而C2種子的厚度最大，為1.05 mm，其寬度也較大，為1.58 mm，說明該種子較圓。在種源間C1種子性狀的變異系數(shù)較大，其長度、寬度和厚度變異系數(shù)分別為13.21%、11.45%和13.20%，說明該種源地種子性狀多樣，變異性豐富，而C4整體變異系數(shù)最小，最為整齊。

2.2 種子千粒重

5個種源地種子千粒重平均值為1.51 g，變化范圍在1.01～2.87 g（見表2），各種源地種子千粒重存在顯著差異（P＜0.05），其中C4千粒重最大，為2.87 g，C5千粒重最小，為1.01 g，其由大到小依次是C4＞C2＞C1＞C3、C5，C4比C5大約3倍。C4的種子千粒重顯著高于其他種源，其值可達(dá)最小種源C5的3倍，說明了C4的種子飽滿度和充實率高于其他種源，且貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)較多，播種以后出苗整齊健壯，此結(jié)果與種子外觀形態(tài)測定結(jié)果相符。

2.3 種子凈度

5個種源地種子凈度平均值為93.20%，變化范圍在82.33～100%（見表2），各種源地種子凈度存在顯著差異（P＜0.05），市售種子C3、C4和C5的凈度最大為100%，C1種子凈度最小，為82.33%，C2種子凈度為83.68%，C1、C2兩者差異不顯著。由上面分析可看出，除去市售種子的凈度達(dá)100%，而人工實地采集種子凈度較低，也說明市售種子經(jīng)過前期處理，去除了雜質(zhì)；而人工采集的四川的兩個種源，前期處理還不夠。

表 2 種子性狀指標(biāo)Tab. 2 Seed traits index

2.4 種子空粒率

5個種源地種子空粒率平均值為13.27%，變化范圍在5.33～34.33%（見表2），各種源種子空粒率存在顯著差異（P＜0.05），其中C2種子空粒率最高，為34.33%，其與C1、C3、C4、C5間差異顯著，而C1、C3、C4、C5間差異不顯著。

2.5 種子生活力

5個不同種源地種子生活力平均值為80.67%，變化范圍在53.33～94.00%（見表2），各種源種子生活力存在顯著差異（P＜0.05），C3種子生活力最高，為94%，C2種子生活力最低，為53.33%，C3比C2大43%，由大到小依次是C3、C4、C1＞C5＞C2，其中C1、C3、C4間差異不顯著。5個種源中，C1、C3和C4表現(xiàn)出高生活力，說明這3種源的種子具有較大的生長優(yōu)勢和生產(chǎn)潛力。

2.6 種子種源指標(biāo)間相關(guān)性分析

對楤木種子外觀形態(tài)（長度、寬度、厚度）、千粒重、凈度、空粒率和生活力7個指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析[17]，相關(guān)系數(shù)達(dá)到顯著（P＜0.05）和極顯著（P＜0.01）的水平如表3所示。結(jié)果表明：種子長度和寬度、千粒重呈極顯著正相關(guān)，與凈度呈、生活力呈正相關(guān)，與種子厚度和空粒率呈負(fù)相關(guān)；種子寬度和千粒重呈極顯著正相關(guān)，與凈度、生活力呈正相關(guān)，與厚度、空粒率呈負(fù)相關(guān)；種子厚度和空粒率呈極顯著正相關(guān)，與凈度、生活力呈極顯著負(fù)相關(guān)，與千粒重呈負(fù)相關(guān)；種子千粒重和凈度、生活力呈正相關(guān)，與空粒率呈負(fù)相關(guān)；種子凈度和生活力呈正相關(guān)，與空粒率呈負(fù)相關(guān)；種子空粒率和生活力呈極顯著負(fù)相關(guān)。

3 討論

種子作為植物個體發(fā)育的一個特定階段，既是植物遺傳信息的保存者與傳遞者，又是植物在環(huán)境脅迫下保證物種繁衍的適應(yīng)性策略[18]。種子的大小，是直接表現(xiàn)一顆種子飽滿度以及種子質(zhì)量的優(yōu)良，而種子的大小則能較穩(wěn)定的表現(xiàn)種子的外觀形態(tài)。物種子發(fā)芽是生命的起始，對良種壯苗的培育具有重要影響[19]。而種子生活力的高低，與種子發(fā)芽率密切相關(guān)。史瑞平關(guān)于《種子質(zhì)量檢驗措施》的研究中指出，加強(qiáng)種子質(zhì)量檢驗工作不僅能夠保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全，也為農(nóng)民增收創(chuàng)造了條件。種子質(zhì)量檢驗包括田間檢驗和室內(nèi)檢驗[20]。

本實驗從種子外觀形態(tài)入手，對楤木種子的千粒重、凈度、空粒率和生活力進(jìn)行實驗，分析比較5個不同種源地種子的差異性，結(jié)果表明，同一物種由于地理差異和自然選擇的作用下，表現(xiàn)出一定的差異性，種子大小的變異是對種子所處環(huán)境的適應(yīng)，并且在一定程度上降低了未來風(fēng)險[21]。一般認(rèn)為，較大種子會增加后代在群落中的生存適合度和豐富度，而較小種子會提高其后代在群落更新中的貢獻(xiàn)[22]。種子的變異不僅存在植被間、物種間，還普遍存在種群內(nèi)和植株內(nèi)[23]。Michaels等研究發(fā)現(xiàn)，物種內(nèi)種子大小變異系數(shù)平均在10%～50%之間[24]，Hare則認(rèn)為，同一物種內(nèi)有68～77%的變異發(fā)生在個體內(nèi)，只有9%～13%發(fā)生在個體間[25]。分析不同種源地的楤木種子差異性，為后期栽植提供科學(xué)依據(jù)。

表 3 幾個種源種子指標(biāo)間的關(guān)系Tab. 3 Correlation coefficients between various indicators of seeds from different provenances

種子生活力作為表征種子發(fā)芽潛力和品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)，測定種子生活力更能有力驗證不同種源地種子之間有差異性[26]，而影響種子生活力的主要因素由水分、氧氣、溫度以及光線。本實驗中，種子生活力最高是C3，與C1和C4差異不顯著（P＞0.05），而C2生活力最低，為53.33%，C1的千粒重、凈度和空粒率分別是1.27 g、82.33%和8.67%，C1種源較圓潤；C4的外觀形態(tài)與其余四個種源地有較大差異，且其千粒重、凈度和空粒率分別是2.87 g、100%和5.33%，說明該地種子內(nèi)含有較多的營養(yǎng)物質(zhì)，生活力高，空粒率低，有較大的發(fā)芽潛能。

從表2可知，C1種源的千粒重為1.27 g，空粒率為8.67%，生活力達(dá)88%以上，說明該地種源種子，亦有較高的生活力，其發(fā)芽潛力較高，種子胚乳內(nèi)含的營養(yǎng)物質(zhì)也較高。而C5種源的種子千粒重僅有1.01 g，空粒率為11.33%，且生活力只有76.67%，各項指標(biāo)較低下，說明了該地種子的活力以及后期播種發(fā)芽率都較低。結(jié)合前面種子外觀形態(tài)、千粒重和空粒率等指標(biāo)，C4種子表現(xiàn)出性狀的優(yōu)良性。

4 結(jié)論

C4較其他采集的種子資源的外觀形態(tài)要大，與其他種源種子差異顯著（P＜0.05），且C4整體變異系數(shù)最小。說明該地種子比較充實，含有較多的營養(yǎng)物質(zhì)，且種子較整齊。C4種子千粒重顯著高于其他種源，其值可達(dá)最小種源C5的3倍，說明了C4種子飽滿度和充實率高于其他種源，且貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)較多。經(jīng)綜合評判，江西黑楤木在種子性狀整體指標(biāo)測定上表現(xiàn)較好。但不同種源種子的推廣應(yīng)用，不僅要考慮種子外觀性狀，還應(yīng)考慮適應(yīng)性，種子發(fā)芽率，壯苗率，苗木后期生長等多種因素。因此，建議繼續(xù)從以上角度進(jìn)行研究。