不同产地广玉兰优树种子形态特征和发芽率的变异

刘艳萍等

摘要：以河南郑州、山东济南、河北石家庄3个产地的广玉兰种子为试验材料，对不同产地间广玉兰种子的形态特征和发芽率的变异性进行分析比较。结果表明，不同产地间广玉兰种子的长度、宽度、百粒质量和发芽率差异极显著，种型指数差异不显著；广玉兰种子长度、宽度的变化幅度分别为9.45～11.12 mm、6.00～6.68 mm，种子百粒质量的变化幅度为7.86～10.49 g，种子发芽率的变化幅度为66.49%～84.18%；广玉兰种子的长度、宽度、种型指数、百粒质量均与发芽率呈正相关关系。

关键词：广玉兰；产地；种子特征；发芽率

中图分类号： S685.150.1文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）10-0184-02

收稿日期：2013-12-12

基金项目：国家林业公益性行业科研专项（编号：201004031）。

作者简介：刘艳萍（1982—），女，河南舞阳人，博士，中级工程师，主要从事林木良种选育研究。E-mail：lypbox@126.com。

通信作者：朱延林，研究员，研究方向为林木良种选育。E-mail：ylzhu198@aliyun.com。随着人们生活质量的提高，人们已由过去的以物质需求为主转向以精神需求为主，尤其是城市居民，更加追求精神享受，公园、广场等绿化面积大的地方成为人们闲暇时的主要活动场所。因此园林工作者要从大众的需求出发，不但要营建绿地，而且要保证四季常绿。而对于北方城市，在冬季广泛出现草坪枯萎、树木落叶的现象，因此科研工作者必须进行常绿植物的引种及其抗寒适应性研究。广玉兰（Magnolia grandiflora L.）为木兰科（Magnoliaceae）木兰属（Magnolia L.）常绿乔木，树姿雄伟，耐烟抗风，抗逆性强，是优良的城市绿化及观赏树种，可用作行道树、庭荫树等[1-2]。目前，关于广玉兰抗寒方面的研究主要集中在低温胁迫对广玉兰生理指标、光合特性、叶片微观结构的影响等[3-7]，有关广玉兰种子形态及发芽率的研究尚未见报道。种子是植物生活史的重要阶段，也是植物成功定居和更新的保障，能保证植物在时空上逃避不利环境[8]。种子大小影响植物后代的适应度，对种子萌发和幼苗活力起着决定性作用[9-10]。不同物种间种子大小不同，而同种植物不同产地及个体间种子也存在大小之别[11]。由于地域的异质性，同一物种产生了生态分异，导致种子萌发特性差异显著，而在产地间主要反映在种子休眠程度的不同[12]。产地间种子萌发特性受纬度、土壤湿度、土壤营养和植物种类等异质性环境的影响[12]，但大多数学者认为光照、温度和降雨等不同是影响产地间种子萌发差异的主要因素[13]。因此，研究异质生境对不同产地间种子的形态特征以及种子萌发行为的影响，有助于了解植物有性繁殖过程对环境的适应机理。

本研究以3个产地的广玉兰种子为研究对象，比较不同产地间种子形态指标和发芽率的差异，旨在初步筛选出优良的广玉兰产地，以期为广玉兰优良产地的苗期选育提供一定的观测依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试的广玉兰种子于2012年9月中下旬分别采集于3个省会城市3个产地的广玉兰分布区（河南郑州、山东济南、河北石家庄），分布范围为34°16′～ 38°04′N，112°42′～117°00′E；根据制定的广玉兰优树选择标准，树龄均在10年以上。在各地的公园、学校、宾馆、住宅小区开展广玉兰优树果实的采集工作，将每个产地的果实采集后进行混合，并做好标记，分别装袋保存；将果实置于报纸上，于室内阴干3～5 d，待蓇葖开裂，取出种子（带有红色假种皮）；再用0.5% NaOH溶液浸泡带有红色假种皮的种子24 h，去除假种皮，用自来水冲洗至洗液成中性，除去漂浮在水面的秕粒，然后在室内阴干，同时做好标记，保存备用。

1.2方法

1.2.1种子形态特征的测定选取种子的长度、宽度、种型指数（长度/宽度）和百粒质量作为形态指标。以种子纵轴为长度，以横向最大宽度为宽度，每个产地随机选取30粒种子，用数显游标卡尺测量其长度和宽度（测量精度为0.01 mm），各3次重复；每个产地随机取100粒种子，利用万分之一电子天平称量种子百粒质量，各重复3次。

1.2.2种子发芽率的测定于2012年10月中旬开始进行种子沙藏处理，其间定期观察沙子湿度，适时洒水；至2013年3月中旬，沙藏种子已露白发芽，每个产地随机选取100粒种子，记录发芽种子数，重复3次，平均发芽率即为该产地种子发芽率。计算公式：种子发芽率=发芽种子数/100×100%。

1.2.3数据处理采用Excel软件进行数据处理，利用SPSS 17.0软件对所得数据进行统计分析，并采用S-N-K（Student-Newman-Keul）法[14]对其差异显著的结果进行多重比较；通过线性相关分析检验各个变量（种子长度、种子宽度、种型指数、百粒质量和发芽率）之间的关系。

2结果与分析

2.1不同产地广玉兰种子形态特征的差异分析

2.1.1不同产地广玉兰种子形态的比较不同产地广玉兰种子的长度、宽度和种型指数见表1。可见各个产地种子长度变化幅度为9.45～11.12 mm，其中产自河北石家庄的广玉兰种子最长，产自山东济南的广玉兰种子最短，前者是后者的118倍；各产地广玉兰种子宽度的变化幅度相差不大，为600～6.68 mm，其中产自河北石家庄的广玉兰种子最宽，产自山东济南的广玉兰种子最窄，两者相差0.68 mm；各产地广玉兰种子的种型指数很接近，尤其是河南郑州和山东济南的广玉兰种子的种型指数几乎无差异。方差分析结果表明，不同产地广玉兰种子的长度和宽度间存在极显著差异（P<001），而种型指数差异不显著。表1不同产地广玉兰种子的形态特征参数

2.1.2不同产地广玉兰种子百粒质量的比较不同产地广玉兰种子的百粒质量见表1。可见3个产地广玉兰种子的百粒质量间存在极显著差异（P<0.01），各产地种子的百粒质量平均值为9.39 g；产自河北石家庄的广玉兰种子百粒质量最大，达1049 g，是平均值的1.12倍，产自山东济南的广玉兰种子百粒质量最小，为7.86 g，仅为平均值的84%。结果表明，各产地广玉兰种子百粒质量具有一定的地理差异，这种差异可能与生长地的海拔、纬度及该地的气候条件（如光照、温度、降水量）等因素有关，而这些因素间通常又相互制约、相互影响[15]。

2.2不同产地种子发芽率的差异分析

由于不同产地种子生长的环境条件，如气候条件和土壤条件等不同，种子的发育情况也是不同的，从而对种子的发芽率产生影响。不同产地广玉兰种子的发芽率情况如表1所示。试验中发现，广玉兰各产地间种子的发芽率变化幅度较大，河南郑州的广玉兰种子发芽率变化幅度为68%～82%，山东济南的广玉兰种子发芽率变化幅度为50%～73%，河北石家庄的广玉兰种子发芽率变化幅度为79%～90%。从表1可以看出，河北石家庄的广玉兰种子发芽率最高，比山东济南产地的种子发芽率（最低）约高26.6%，比河南郑州产地的种子发芽率约高12.4%；方差分析结果表明，各产地间广玉兰种子的发芽率差异达到极显著水平（P<0.01）。

2.3种子形态特征间及其与发芽率的相关性

对广玉兰种子形态特征和种子发芽率进行相关分析。结果表明，广玉兰种子形态特征（长度、宽度和种型指数）与百粒质量呈正相关关系，尤其是种子宽度与百粒质量呈显著正相关关系（P<0.05）；广玉兰种子形态特征（长度、宽度和种型指数）、百粒质量均与发芽率呈正相关关系（表2）。综上所述，为提高广玉兰种子形态特征的测定效率，种长和种宽应视

表2种子发芽率与种子形态特征的相关分析

类别种长种宽种型指数百粒质量发芽率种长1.0000.9530.9060.9640.424种宽0.9531.0000.7350.999*0.129种型指数0.9060.7351.0000.7620.767百粒质量0.9640.999*0.7621.0000.169发芽率0.4240.1290.7670.1691.000注：“*”表示显著相关（P<0.05）。

为关键的种子形态性状。

3讨论与结论

同一树种不同产地的植株为了适应环境变化产生遗传变异，并将稳定的遗传变异性状反映在种子的各种性状中。因此，同一树种不同产地种子的大小、质量和发芽率等性状均存在差异。种子百粒质量反映了种子的大小和饱满程度，百粒质量越大，种子越饱满，其内含的营养物质越丰富，可以提供促进发芽的物质越多，进而使发芽整齐[16]。本研究结果表明，广玉兰不同产地种子间的种子长度、种子宽度、百粒质量和发芽率存在极显著差异，这些差异是产地选择和良种选育的基础。广玉兰种子的形态特征与百粒质量和发芽率间存在一定的相关性，种子的长度、宽度和种型指数与百粒质量呈正相关关系，种子宽度与百粒质量呈显著正相关关系；种子的长度、宽度、种型指数和百粒质量均与发芽率呈正相关关系，这与麻栎、无叶豆的研究结果一致[17-18]。根据上述研究结果，在广玉兰产地优良种质筛选过程中可将种子百粒质量作为快速筛选的指标[18]。

形态特征的变异往往具有适应意义，自然群体中保持大的变异贮存对群体是有利的，群体内多种基因型所对应的表型范围很多，从而使群体在整体上适应可能遇到的大多数环境条件[19-21]。在本研究中，各产地间广玉兰种子形态特征和发芽率都存在显著的差异，但造成这种差异的主要原因是遗传特性还是环境条件尚不清楚，还需进一步的田间试验判断。

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