四川省不同产地杜仲种子性状及发芽能力差异1)

简春霞 邹丹 段闻 杨帅 宫渊波 陈林武 彭晓曦 冯涌

(四川农业大学，成都，611130) (四川省林业科学研究院)

种子是植物世代繁衍的重要物质基础。种子作为物种繁殖系统的重要特征，是研究性状表型多样性、梯度变异、表型区划的重要材料，一直是生物学家所关注的重要研究对象[1]。对于广泛分布的那些植物来说，种源选择不仅是科学调拨种子的主要依据，也是最基础、最速效的树种改良措施，同时也是进行优良家系、优良单株、优良杂交和无性系繁殖等育种研究工作和加速良种化进程的基础。近年来，不少学者通过比较不同树种不同种源种子形态、质量、发芽率等的差异，分析种子性状与地理气候因子的相关性，以揭示不同地理区域同一树种种子表型变异程度及其变异规律，这对林业生产中进行引种、种子调拨和种质资源保护等具有重要意义[1-5]。

杜仲(EucommiaulmoidesOliv.)属杜仲科植物，该科仅1属1种，为地质史上第三纪冰川运动残留下来的古生树种[6]，还是我国特有的名贵经济树种。鉴于其起源古老，具有重要的研究价值及重要的药用价值，已被列为国家二级保护植物[7]。杜仲既是贵重药材，又是提取天然橡胶的工业原料，同时也是很好的用材树种、园林绿化及水土保持树种。因此，杜仲是一种集经济效益、生态效益、社会效益于一身的植物，具有极高的开发利用价值[6]。

四川是杜种的天然分布区和主要栽培区之一[8]，但是长期以来，在杜仲基地建设及优良品种选育较弱，缺乏对种质资源的系统评价，影响了我省杜仲资源的健康发展。文中拟对四川主要栽培区不同种源杜仲种子性状进行分析，比较不同种源杜仲种子形态、质量、发芽率的差异，分析种子性状与地理气候因子的相关性，以揭示不同地理区域杜仲表型变异程度及其变异规律，这对杜仲的引种、种子调拨和种质资源保护等具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

于2015年11月份在前期对四川省杜仲栽培区进行普查的基础上，选择8个主要栽培县并结合优良母树选择条件确定优良单株作为采种对象，共选择50个优良单株，各县采种株数(重复数)见表1，采集的种子分单株编号，置于干燥通风处阴干，带回实验室低温保存备用。采样点地理位置及环境条件见表1。

表1 四川不同产地杜仲种源地理位置及环境条件

1.2 种子形态指标的测定

将各主栽区种子分单株充分混合，采用四分法从各单株种子中随机取100粒种子，以种子纵轴长为纵径(D纵)，以横向最大宽度为横径(D横)，用游标卡尺分别测量种子的纵径和横径，计算种子的纵横径比值，同产地各单株的平均值作为该种源区的种子形态指标。

1.3 种子质量指标测定

将各主栽区单株种子分别充分混合，采用四分法各选取100粒，剥去种皮，根据林木种子检验规程(GB2772—1999)的方法测定各产地种子质量、含水量、发芽率及发芽势；种子生活力采用氯化三苯基四氮唑法(TTC法)测定。相同产地各单株的平均值作为该种源区的种子质量指标。

发芽率=(正常发芽种子粒数/参试种子总粒数)×100%；

发芽势=(到达高峰时正常发芽种子粒数/参试种子总粒数)×100%；

生活力=(有生活力的种子粒数/参试种子总粒数)×100%。

1.4 数据处理

数据分析处理采用EXCEL2007和SPSS 17.0软件。

2 结果与分析

2.1 不同种源杜仲种子形态差异

种子大小在同一植物种内或品种内被认为是相对稳定的，而在种群内或种群间甚至个体间，种子的大小会有差异[2]，这种差异可能是由采种母树所处的生长环境不同造成的。经多重比较结果表明，不同产地杜种种子的纵径、横径和纵横径比均差异显著，说明不同产地杜仲种子性状在群体内和群体间都存在显著的差异(表2)，各产地间存在不同程度的分化变异。其中，纵径值最大为昭化，其次为旺苍，最小值为蒲江。横径最大值为昭化，最小为蒲江。纵横径比最大为青川，其次是昭化和旺苍。总的来看，产于黑水和青川的种子与其他6个产地的纵横径比差异性较大，而昭化、旺苍、朝天之间相隔距离较近，差异性较小。纵径、横径以及纵横径比在各地区间的变异系数分别为15.35%、3.63%和7.71%。

表2 不同产地杜仲种子形态差异及多重比较

注：表中数据为平均值±标准差；同列不同小写字母表示差异显著，相同字母表示差异不显著(α=0.05)。

2.2 不同产地杜仲种子质量指标变异分析

种子质量作为种子质量检验中重要的指标之一，可以体现种子大小与饱满程度、营养物含量和种子成熟度等。因此，种子质量一定程度上反映了种子的质量情况，凡粒大、饱满充实的种子，其内部储藏的营养物质和内含物越多，种子寿命相对较长，贮藏时间也较长，种子发芽后能够持续自养时间越长，苗木生长就越健壮，抗性也强。对不同产地杜种种子质量进行多重比较分析结果见表3。从表3可以看出，不同产地间种子质量差异达到极显著水平。不同产地杜仲种子平均质量为69.26 mg·粒-1，变异系数为10.42%。其中表现最好是产于旺苍的种子，质量达到78.99 mg·粒-1，产地昭化的种子次之，种子质量为78.36 mg·粒-1，产于蒲江的种子最低，种子质量只有56.65 mg·粒-1，仅为旺苍种子平均质量的71.71%，但个别单株表现优异，如昭化6号达到107.45 mg·粒-1，旺苍6号为102.50 mg·粒-1，可作为今后选种的重要母树。

2.3 不同产地杜仲种子发芽能力变异分析

种子萌发是植物生长发育的起点和重要过程，种子发芽率、发芽指数和生活力是表征种子萌发能力的重要指标。种子发芽率、发芽指数和生活力指数高，则表示种子活力强，发芽整齐，出苗一致，幼苗健壮，增产潜力大。四川不同产地杜仲种子发芽率、发芽势和生活力的变化情况多重比较见表3。从表3可以看出，不同产地种子率、发芽势和生活力均呈现极显著水平，其变异系数分别为28.19%、31.60%和24.23%。其中昭化产地的种子发芽率、发芽势均为最高，分别为40.00%、27.14%；其次为旺苍产地，其发芽率、发芽势以及生活力分别为37.25%和24.50%和48.71%；发芽率、发芽势及生活力较低的为平武和蒲江产地的种子，分别为15.00%、9.00%、22.77%，19.20%、13.20%、24.68%。总体来看，各产地种子发芽率整体水平较低，均未达到50.00%，仅有个别单株如昭化6号、2号和青川7号达到50.00%，分别为52.00%、50.00%和50.00%。不同产地之间杜仲种子发芽指标在相同的培养条件下差别很大，表明产地间出现较大的变异，这可能与各产地环境条件差异不同所致，从而也说明地理环境条件是影响种子质量的重要因素。

表3 不同产地杜仲种子发芽、活力差异及多重比较

注：表中数据为平均值±标准差；同列不同小写字母表示差异显著，相同字母表示差异不显著(α=0.05)。

2.4 不同产地杜仲种子指标间相关性分析

通过对不同产地杜仲种子间各指标进行相关性分析(表4)，表明种子性状间相关系数较大的是发芽率与发芽势(0.959** )，种子质量与发芽势(0.955** )，发芽率与种子质量(0.815** )等均为显著正相关(p<0.01)，说明以上这些性状之间有着极强的相关性，这在漆树[9]、香椿[10]、丹参[11]以及云杉属[12]等植物中均有体现。种子质量与发芽率之间有极显著的正相关关系，与种子的内含物有直接的关系，种子内营养物质积累多，种子的发芽能力就高，反之则低。发芽率越高，则预示着达到发芽高峰时的发芽势越高，二者呈正相关。

2.5 不同产地杜仲种子性状与地理、环境因子的相关分析

不同产地杜仲种子性状与地理、气候等环境因子的相关性检验结果见表4，由表4可以看出，杜仲种子性状总体来看地理、气候等环境因子相关性不明显。杜仲种子的纵径、纵横比与海拔高度有较大正相关，横径与海拔也呈正相关，但相关性较小，表明杜仲种子形态随着海拔增高有变狭长的趋势；种子的纵径、纵横比与年均温、年降水无霜期呈负相关，表明种子随年均气温、年降水量、无霜期的增加，果实形态形状越接近圆形。种子发芽率、生活力与海拔高度、年均温及年降水呈正相关，与无霜期呈负相关；而发芽势与无霜期呈负相关，年均温及年降水呈正相关。种子质量与年均温、年降水量及无霜期分别呈正相关，与海拔高度呈负相关。

表4 不同产地种子性状间及与地理、气候因子的相关性

注:*表示p<0.05的显著水平；** 表示p<0.01的极显著水平。

3 结论与讨论

种子大小、质量和发育能力是体现种子质量的重要内容。它们影响子代的更新，进而影响植物种群扩大及延续[13]。不同产地种子在表型上存在一定变异，这些变异是植物对当地自然环境和物候长期适应的结果，从而使得分布在不同地域的种群通过长期的自然选择，产生了一定的地理差异[14]，因此，种子性状的变异是植物对复杂自然环境的一种适应，也是林业生产进行优树选择的重要依据。

不同产地杜仲种子纵径、横径、纵横比、质量、发芽率、发芽势及生活力间差异均显著，产地效应明显。在四川杜仲主要栽培区内，杜仲种子纵径、纵横比与种子质量差异显著，但横径差异较小，尤其是产地越相近，差异越小。从变异系数也可看出，杜仲种子纵径变异幅度较大。地理、气象因子与杜仲种子质量、性状及大小呈现一定的相关性，但相关性都不显著，这与其他学者针对不同树种的相关研究类似[1-5]，说明地理与气象等环境因素是影响种子质量形态特征的重要因素，但种子作为繁殖器官，保持了相对稳定性，特别是栽培品种，环境因素的影响将会随种源的差异性及栽培时间增加而体现出较大的变异性。

种子质量是影响发芽及生活力的主要因素。本研究表明，种子质量与发芽势(0.955** )、发芽率(0.815** )、生活力(0.955)等均表现为显著正相关(p<0.01)，说明以上这些性状之间有着极强的相关性，其中种子质量对杜仲种子发芽率的影响最大，与相关学者的研究结果一致[15-20]。旺苍、昭化的种子质量较高，其对应的发芽能力也表现较好。通过其单株分析也得出类似的结果，如昭化6号达到107.45 g，旺苍6号为102.50 g，其发芽率分别达到52.00%、50.00%，显著高于其他产地单株水平，可作为优良母树加以利用和保护。种子质量、发芽势、发芽率及生活力与地理、气候等环境因素相关，但相关性不显著，这可能与本研究区域重点在四川的杜仲主要栽培区采种，且部分采种区地理位置相隔较近有关。

杜仲同一植株种子数量较多，个体质量差异较大，且内含杜仲胶。因此，杜仲种子发芽率低、幼苗发育不良以及种子隔年丧失发芽能力等问题是一个长时间无法解决的问题。为此，不少学者对杜仲种子发芽率进行了测定，针对不同催芽处理方法对其发芽率的影响展开了广泛的研究。于靖[15]测定杜仲种子发芽率为50.00%～60.00%，仅有少部分样本可高达92.8%；吴清华等[16]研究不同的前处理对杜仲种子发芽率影响试验中，种子发芽率为8.6%～74.0%；余启高等[17，20]重点分析温度和前处理的影响，其发芽率为9.80%～68.80%，申延等[18]采用全种发芽法种子测定的平均发芽率只有50.00%，均与本研究结果类似。申延等[18]、季志平等[19]、李云科[21]通过种子选优及在杜仲种子两端剪去部分胚乳后，种子发芽率明显提高。由于本研究的目的在于比较不同产地杜仲种子质量，为采种母树林的建立及种子调拨等提供依据，对参试种子采用混合随机抽取的方式而不进行选优处理，种子发芽率偏低，但其结果更符合产地实际。由此也可看出，在生产实践中，对种子进行选优及采用适宜的催芽处理是提高种子出苗率的重要措施之一。

不同产地杜仲种子纵径、横径、纵横比、质量、发芽率、发芽势及生活力间差异均显著，产地效应明显。旺苍、昭化、青川、峨眉产地的种子纵径、横径、纵横比、质量、发芽率、发芽势及生活力表现较优，可作为杜仲采种基地，其中昭化6号、2号和青川7号等单株可作为优良母树加以利用和保护。

[1] 冒燕,孙名,冯凯,等.不同种源紫穗槐种子性状差异的研究[J].西南林业大学学报,2012,32(2)：26-30.

[2] 王家源,郭杰,喻方圆.不同种源苦楝种子生物学特性差异[J].南京林业大学学报(自然科学版),2013,37(1)：49-54.

[3] 吴忠锋,杨锦昌,尹光天,等.海南岛油楠天然群体种子表型变异及其对种子萌发、幼苗生长的影响[J].中南林业科技大学学报,2017,37(4)：64-69.

[4] 汪洋,闫慧娟,张国君,等.油松不同种源种子萌发特性[J].西北林学院学报,2015,30(6)：143-146.

[5] 陈浩,朱延林,王念,等.女贞不同种源种子特性研究[J].中国农学通报,2015,31(4)：24-28.

[6] 王大玮,汪元超,李根前,等.杜仲育种研究进展[J].江苏农业科学,2014,42(8)：7-10.

[7] 傅立国.中国植物红皮书：稀有濒危植物(第1册)[M].北京:科学出版社,1991:284-285.

[8] 陈宁,孙兴,宋雪,等.贵州道地药材杜仲产业发展现状、存在问题与建议[J].耕作与栽培,2015(1)：33-34,51.

[9] 李林,崔凯,廖声熙,等.不同种源地漆树种子生物学特性研究[J].西南农业学报,2016,29(5):1219-1224.

[10] 章理运,张英姿,杨博,等.香椿不同种源种子性状及芽苗生长分析[J].安徽农业科学,2017,45(8):36-39.

[11] 魏良柱,邢丙聪,孙瑞泽,等.商洛地区丹参种子质量现状分析及评价方法建立[J].种子,2016,35(3):89-92.

[12] 林玲,段二龙,罗建.云杉属植物种子形态及萌发特征的种间变异[J].南京林业大学学报(自然科学版),2015,39(1):62-66.

[13] COOMES D A, REES M, GRUBB P J, et al. Are differences in seed mass among species important in structuring plant communities evidence from analyses of spatial and temporal variation in dune-annual populations[J]. Oikos,2002,96(3):421-432.

[14] 舒枭,杨志玲,杨旭,等.不同产地厚朴种子性状的变异分析[J].林业科学研究,2010,23(3)：457-461.

[15] 于靖.杜仲种质资源及其果实质量评价[D].杨凌：西北农林科技大学,2015.

[16] 吴清华,裴瑾,刘薇,等.川牛膝、杜仲种子萌发特性研究[J].中药与临床,2015,6(6):5-7.

[17] 余启高,姚茂桂.杜仲种子发芽条件的研究[J].农技服务,2010,27(11):1455-1460.

[18] 申延,何泼.杜仲种子发芽试验分析[J].林业科技开发,2005,19(4):32-33.

[19] 季志平,何佳林,吕平会.杜仲萌芽的最适温度观测试验[J].林业科技通讯,2017(8):20-21.

[20] 余启高,甘国菊,曾令奎.解除杜仲种子休眠方法的研究[J].林业实用技术,2011(1):20-21.

[21] 李云科.杜仲种子催芽试验研究[J].中国林业,2010(16):55.