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不同种源江南油杉球果种子品质差异

2017-12-10何应会黄荣林

中南林业科技大学学报 2017年11期
关键词:球果种源出苗率

何应会,蒋 燚,黄荣林,刘 菲,姜 英

(广西壮族自治区林业科学研究院 广西优质用材林资源培育重点实验室;国家林业局中南速生材繁育重点实验室,广西 南宁 530002)

不同种源江南油杉球果种子品质差异

何应会,蒋 燚,黄荣林,刘 菲,姜 英

(广西壮族自治区林业科学研究院 广西优质用材林资源培育重点实验室;国家林业局中南速生材繁育重点实验室,广西 南宁 530002)

以来自广西、福建15个种源江南油杉种子为材料,分析比较不同种源江南油杉种实在表型性状、萌发特性上的差异,为优良种源的早期选择及进一步的选种育种和种子生产提供参考。结果表明:江南油杉饱满种子千粒重106.86~193.35 g,近50%的种源其种子饱满率低于50%,田间出苗率种源间平均值为41.78%。江南油杉种实生物学性状种源间差异显著,产地效应明显。种子饱满率、田间出苗率、单果重和球果体积变异幅度较大,球果直径和种子形态指标的变异幅度较小。主成分分析结果表明,田间出苗率和果径比是江南油杉种子品质构成的最重要因子,千粒重和饱满率是次重要因子。江南油杉种子生物学性状不同产地间差异显著,这对江南油杉种源的选择与改良具有积极意义。综合4项重要指标对本研究中15个种源江南油杉种子评价得出,广西以恭城和大桂山种源种子较优,福建以福清、闽侯、闽清、永泰、邵武种源种子较优。

江南油杉;种源;种子品质;种子饱满率;果径比

原种(亲本)是种子的源头,是质量的基础,林木采种育苗过程中,若早代应用种性不稳定,将在繁殖应用中导致混杂退化,影响林业生产,因此,种子品质好坏是选择优良种源的先决条件[1]。种子千粒重、饱满度以及发芽率是衡量种子质量最基础和前期性的判断指标。种子品质在不同种源间的显著差异在许多树种中都已得到了验证[2-3]。比较不同种源间种子品质的差异,筛选出优良种子种源,不仅可以促进速生丰产技术的发展,还可以提高造林质量和林木生产力,对指导林业生产具有重要意义。

江南油杉Keteleeria cyclolepis是我国南方珍贵针叶用材树种,广西、福建、浙江、广东、湖南、云南、江西等南方省区均有分布,也被分布省区列为珍贵乡土树种加以保护和开发利用[4-5]。当前江南油杉育苗主要为播种育苗[6],种子70%采自天然林或零星单株,天然采种存在的弊端则是种子质量的良莠不齐。研究发现,江南油杉球果普遍存在出种率低,空粒比例高的情况,如不加以选择地进行引种或栽培,势必给生产和推广带来不良影响,对不同种源的种质资源进行研究可为保护和开发利用提供基础资料。本研究以广西、福建15个种源种子为材料,分析比较不同种源江南油杉种实在表型性状、萌发性状上的差异性,能够为江南油杉优良种源的早期选择及进一步的选种育种和种子生产工作提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试种源

2013年11月至12月,分别采集广西南宁市、博白县、金秀县、恭城县、贺州八步区以及福建福清市、建阳区、闽侯县、闽清县、莆田市、邵武市、延平去、永春县、永泰县、周宁县15个种源地的江南油杉球果。标记单株采种,选取树形优良、无病虫害、结果量中等及以上,成熟健康母树进行采种,每一种源地采种母树10~20株。

1.2 球果及种子生物学特性指标的测定

形态指标。参照孙玉玲等[7]的方法测定球果、种子特征数据。其中,球果长径径(kFL)为测定球果纵轴长度,球果短径(kFD)为球果中部横向的最大直径,30个球果数据为1重复,重复3次,用电子天平称取单果重(kFW)。球果经堆沤、晾晒、脱种粒,测定种子特性数据。其中,种子带翅长(kSL)为种翅纵轴上种子带翅的最大长度,种子带翅宽(kSB)为种翅中部横轴上的最大长度;100粒种子数据为1重复,重复3次。并计算求得球果体积(kFV)=4/3π(果短径)2×果长径径/2[8],果长径/果短径比(kFL/kFD)、种子长宽比(kSL/kSB)。

品质指标。种子经测量后低温保存,翌年2月中旬开展田间播种发芽试验。根据GB2772-1999《林木种子检验规程》的方法测定各种源种子千粒重、种子饱满率以及田间出苗率。(1)千粒重测定(1000-grain weight,kS-GW/g):由于本实验江南油杉种子空粒比例大,千粒重以饱满种子千粒重代替,每种源随机抽取饱满种子100粒称重(去掉种翅后的纯净种子),3次重复。(2)种子饱满率(proportion of full seeds,kP-FS/%):饱满种子数/测定种子总数×100%[9],用四分法取样,然后采用解剖法,统计饱满种子数以及空粒、涩粒、腐烂虫害粒的数量,重复3次。(3)田间出苗率(rate of fi eld emergence,kER/%):成功移栽的幼苗数/参试种子总数×100%,利用四分法取样,记录各种源参试种子粒总数,每重复100左右,3次重复,于播种发芽后、芽苗移栽时统计各种源及重复成功移栽的幼苗数量。

1.3 数据处理

试验数据用Excel 2007和 SPSS 16.0软件进行处理,分别进行方差分析、多重比较、主成分分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 广西种源江南油杉种实表型特征变异

种子大小在同一物种内或品种内被认为是相对稳定的,而在种群间或种群内甚至个体间,种子的大小会有差异[10]。仅对广西种源江南油杉球果和种子的表型指标分析发现(见表1),江南油杉球果单果重67.21~84.57 g,果长径(kFL)12.37~16.64 cm,果短径(kFD)29.36~33.36 mm,球果体积(kFV)76.09~116.53 cm3,果径比(kFL/kFD)介于3.84~5.03之间,表明江南油杉果实近于长圆柱形,其中,贺州种源球果更为狭长。不同种源间江南油杉种实8项表型指标存在显著差异,甚至达到极显著差异,表明果实和种子的大小、形状在不同种源间存在分化。其中,贺州种源的单果重、果长径、球果体积以及种子带翅长4项指标均为最高,恭城种源的球果直径(kFD)、种子带翅宽(kSB)为最高,而金秀种源各测定项指标为种源间最低。通过比较 F值发现,8项指标中,球果果径比(kFL/kFD)在不同种源间差异最大,其次是球果长径(kFL)和种子带翅宽(kSB),而单果重(kFW)在不同种源间的差异最小。

变异系数(CV)反映的是形态特征的变异幅度,由表1可知,江南油杉单果重是各项表型指标中变异幅度最大的,变异系数为29.55%,其次是球果体积。但同时F值显示单果重(kFW)在种源间差异最小,综合表明,球果的大小在种群内甚至是个体单株间引起的变异更大。变异幅度最小的是球果直径(kFD),变异系数为9.63%,表明该性状较为稳定。

表1 不同种源江南油杉球果和种子的表型特征†Table 1 Cones and seeds phenotypic characteristics of different provenances of Keteleeria cyclolepis

2.2 广西、福建种源江南油杉种子品质差异

千粒重是体现种子大小与饱满程度的一项重要指标,也是衡量种子质量的重要依据,因此,在林木播种繁育中,千粒重是优良种源和优良家系选择的主要考核指标之一[11]。对广西、福建累计15个种源地的江南油杉种子千粒重、种子饱满率以及田间出苗率分析得出(见表2、3),江南油杉饱满种子千粒重106.86~193.35 g,离散程度较大,其中主要区间范围为120 g~160 g。江南油杉球果出种率并不高,有近50%的种源其种子饱满率低于50%。种子饱满率的好坏也直接决定着田间出苗率的高低,从目前的统计数据来看,田间出苗率种源间平均值为41.78%,广西金秀种源仅为10.79%,出苗率高于60%的种源为福建邵武和闽清。

表2 供试种源种子品质指标的数量分级Table 2 Quantitative classification of seed quality indicators of selected provenances

表3 各种源种子品质指标的差异性分析Table 3 Difference analysis of seed quality indicators of various provenances

不同种源江南油杉种子千粒重、饱满率以及田间出苗率的差异均达到极显著水平(见表3)。福建邵武种源种子的千粒重、饱满率以及田间出苗率均为最高,分别为191.78 g,87.55%和66.17%;广西金秀种源种子的3项品质指标均为最低;福建建阳种源种子千粒重较高,为181.71 g,但其种子饱满率和田间出苗率均较低,分别为16.57%和12.73%;福建永春种源种子千粒重较低,为111.53 g,但种子饱满率和田间出苗率较高,分别为56.23%和51.64%。广西种源以贺州和大桂山江南油杉种子品质较好,然而福建种源种子品质总体上高于广西种源。各种源江南油杉种子的千粒重、饱满率和田间出苗率的变异系数为20.42%、42.39%和41.38%,表明江南油杉种子品质性状变异幅度非常大,但这种变异的稳定性有待进一步数据获取分析。

2.3 江南油杉种子品质指标的主成分分析

以15个江南油杉种源种子的表型性状、品质性状的 11项指标作为变量进行主成分分析,结果见表4。第 1、第 2 和第 3 主成分的特征根值均大于 1,贡献率分别为 41.654%、22.417%和17.040%,累计贡献率达 81.110%。在第 1 主成分上载荷量较大的因子前 3 位从大到小依次是田间出苗率、果径比和种子带翅宽,充分说明田间出苗率和果径比是江南油杉种子品质构成的最重要因子。在第 2 主成分上载荷量较大的因子前 3 位依次是种子饱满率、千粒重和球果长径,表明种子大小和饱满程度是江南油杉种子品质构成的次重要因子;在第 3 主成分上载荷量较大的因子前 3位依次是果短径、果长径和种翅长,仍然反映出种实整体形态对江南油杉种子品质构成的影响。

2.4 江南油杉种子性状间的相关性分析

供试种源种子性状间的相关性检验结果(表5)表明,江南油杉单果重(kFW)与果长径(kFL)、果短径(kFD)、果体积(kFV)、种翅长(kSL)、种翅宽(kSB)、果径比(kFL/kFD)、种子长宽比(kSL/kSB)以及千粒重(ks-SW)均显著相关,表明江南油杉球果、种子的形态和质量相关且一致。数据表明,决定江南油杉千粒重的重要指标依次是种翅长、种翅宽以及球果体积大小,而与球果、种子的整体形态无显著相关。影响种子饱满率的重要指标且唯一指标是果径比,相关性表明,当球果体积一定时,果短径越大,果长径越小其种子饱满率会越高。田间出苗率与种子饱满率显著正相关(相关系数0.830),而这两项指标均为江南油杉种子品质构成的重要因子,因此,果径比可作为江南油杉采种选优的一项重要参考指标。

表4 主成分载荷矩阵Table 4 Component loading matrix

表5 江南油杉种子性状间的相关分析Table 5 Correlation analysis among seed morphological characteristics of Keteleeria cyclolepis

3 结论与讨论

(1)江南油杉果实近于长圆柱形,单果重67.21~84.57 g,比马尾松果实(21.5 g)更硕大[12]。饱满种子千粒重106.86~193.35 g,离散程度较大。江南油杉球果出种率并不高,各种源间种子饱满率平均值为49.35%,田间出苗率为41.78%,种子饱满率的高低也直接决定着田间出苗率。其中,田间出苗率广西种源间平均值为39.83%,明显低于福建种源间平均值49.18%,表明江南油杉生长受地理环境影响较大。据王润辉等[13]人对江南油杉江西及广东两省的5个种源的多元统计分析表明,该树种球果和种子的形态性状差异在种源间均达极显著水平,但地理位置较行政区划影响更大,本文中涉及的广西与福建种源,地理环境相差甚远,因此,给种子品质带来较大差异。

(2)方差分析结果表明,江南油杉种实各生物学参数种源间差异显著,产地效应明显。变异幅度较大的是种子饱满度、田间出苗率、单果重和球果体积,说明种子质量与球果体积受环境因子的影响较大。而球果直径和种子形态指标的变异幅度较小,保持了性状的相对稳定性。主成分分析结果表明,田间出苗率和果径比是江南油杉种子品质构成的最重要因子,千粒重和饱满率是江南油杉种子品质构成的次重要因子,综合这4项重要指标,对本研究中15个种源的江南油杉种子初步评价认为,广西恭城和大桂山种源种子较优,福建福清、闽侯、闽清、永泰、邵武种源种子较优。相关性分析表明,影响种子饱满率的重要指标且唯一指标是果径比。田间出苗率与种子饱满率显著正相关,而这两项指标均为江南油杉种子品质构成的重要因子,因此,果径比可作为江南油杉采种选优的一项重要参考指标。

综上所述,江南油杉种子生物学性状不同产地间差异显著,这对江南油杉种源的选择与改良具有积极意义。但是同时也发现,该树种结实有明显“大小年”现象,种实的大小与质量受当年的微环境因子影响较大,种子形态特征、萌发性状是遗传特性和环境因素共同作用造成的,想要得到具有稳定遗传的优良性状方面的结论至少需要3年以上连续数据。同时,将深入的生理生化分析、分子标记和综合质量评价相结合,才能顺利进行选优。

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Differences of seed quality in Keteleeria cyclolepis flous from different provenances

HE Yinghui, JIANG Yi, HUANG Ronglin, LIU Fei, JIANG Ying
(Guangxi Zhuang Autonomous Region Forestry Research Institute; Key Laboratory of Central South Fast-growing Timber Cultivation of Forestry Ministry of China; Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Resource Cultivation, Nanning 530002, Guangxi, China)

This paper analyses and compares seeds of different provenances ofKeteleeria cyclolepison phenotypic and germination characteristics, which offers reference to early selection of superior provenances, further seed selection and breeding and seed production, taking seeds of 15 provenances in Guangxi province and Fujian province as samples. It shows that the 1000-seed weight ofKeteleeria cyclolepis’ plump seeds is 106.86-193.35 g. The plump seed ratio of near 50% of provenances is lower than 50%. Among these 15 provenances, the fi eld seedling emergence rate is 41.78% averagely. The biological characters of seeds and fruits ofKeteleeria cyclolepisvary from provenance to provenance, and origin effect is obvious. Variation range of the plump seed ratio, the fi eld seedling emergence rate, the single fruit weight and the cone volume is large, and variation range of the cone diameter and the index of seed shape are small. The results of principal component analysis show that fi eld seedling emergence rate and fruit-diameter ratio are the most essential components ofKeteleeria cyclolepisseeds’ quality. 1000-seed weight and plump seed ratio are second essential components.In conclusion, the differences of biological characters ofKeteleeria cyclolepis’ seeds are obvious among different producing areas,which has a positive meaning for choosing and improving provenances ofKeteleeria cyclolepis.Based on 4 important indexes and the following evaluation results of 15 provenances ofKeteleeria cyclolepisabove, this paper comes to the conclusion that seeds from Gongcheng and Dagui Mountain are better within Guangxi province. And seeds from Fuqing, Minhou, Minqing, Yongtai and Shaowu are better within Fujian province.

Keteleeria cyclolepis; provenance; seed quality; plump seed ratio; fruit length diameter ratio

S791.15

A

1673-923X(2017)11-0038-04

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.11.007

2016-09-12

广西重点研发计划项目(桂科AB16380100);广西林业科技项目(桂林科2015-33)

何应会,工程师,硕士

蒋 燚,教授级高级工程师,博士;E-mail:jy68@163.com

何应会,蒋 燚,黄荣林,等.不同种源江南油杉球果种子品质差异[J].中南林业科技大学学报,2017, 37(11): 38-41, 83.

[本文编校:吴 毅]

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