青藏高原沙棘属植物种实表型多样性和发芽特性研究

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(西藏农牧学院资源与环境学院，西藏 林芝 860000)

沙棘属(Hippophae)植物为胡颓子科的落叶灌木或小乔木[1]，分布范围广，我国东北、华北和西北是主要分布区[2]，西藏分布于青藏高原横断山区和雅鲁藏布江大峡谷一带的河流沿岸、河滩及沟谷[3]。沙棘属植物耐寒、耐旱、耐盐碱、耐薄瘠，繁殖和固氮能力都很强，具有极强的适应性，良好的改良土壤和水土保持能力，沙棘林土壤有机质比同一林地的土壤高1倍[4]。

到目前为止，我国主要是从沙棘植物育种、引种、栽培技术和抗旱造林方面进行开发和利用，其中育种是关键[5]，而表型研究是育种的基础，我国对沙棘属植物表型研究主要集中在中国沙棘[6-7]、分布于藏东源地区的西藏沙棘和肋果沙棘[8-9]、云南沙棘[10]。尚未系统开展青藏高原沙棘属植物云南沙棘、江孜沙棘和肋果沙棘种实表型性状和种子萌发特性进行比较的研究。本试验对云南沙棘、江孜沙棘和肋果沙棘果实性状表型差异及种子萌发最适萌发条件进行研究，以期了解3种沙棘属植物果实表型性状变异规律、种子最适萌发条件及不同种果实表型性状与种子萌发指标的相关性，为西藏沙棘属植物遗传选育提供理论基础数据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为2017年9月底10月初在四川德格、西藏昌都、林芝和日喀则天然沙棘林植株上采集云南沙棘、肋果沙棘和江孜沙棘3个种完全成熟的果实。采集来源地资料见表1。

1.2 试验方法

1.2.1 种实表型性状测定

1) 种实性状。测定指标包括鲜果长、宽和百粒果重以及干果长、宽和百粒果重。每个采集点随机选择饱满的鲜果300粒，分成3组，每组100粒，采用精度0.000 1 g的电子分析天平称其鲜果重，用精度0.01 mm的电子数显游标卡尺量测每粒鲜果的横茎和纵茎；然后将每组鲜果自然晾晒至恒重称其干果重，量测每粒干果的横茎和纵茎。

2) 种子性状。测定指标种子长、宽和百粒重。随机选取各采集点自然干燥状态下饱满的种子300粒，分成3组，每组100粒，采用精度0.001 g的电子天平称其百粒重，用精度0.01 mm的电子数显游标卡尺量测300粒种子的长和宽。

1.2.2 含水量的测定

1) 种实含水量。将种实性状测定的3组鲜果重分别减去其干果重，即种实含水量。

2) 种子含水量。将种子性状测定中的3组百粒重种子，在恒温干燥箱105 ℃杀青2 h，再在80 ℃下烘至恒重，测量种子含水率。

1.2.3 种子发芽试验

以表1中9个采集地点的沙棘属植物种子为材料，于2017年11月初，在西藏农牧学院种子实验室内，设置12，24 h和48 h 3个浸种时间，20 ℃、25 ℃和30 ℃ 3个发芽温度，在种子培养箱进行种子发芽试验(发芽设计见表2)，研究不同浸种时间和发芽温度对种子萌发的影响。每个采种点每个处理50粒饱满种子，各重复3次。

种子先用0.3%的KMnO4溶液浸泡20 min进行消毒，再用清水冲洗净，在垫有3层滤纸的45 cm×45 cm发芽盒中进行发芽试验。发芽过程中加水保持发芽盒滤纸湿润，每24 h定时观测，统计记录发芽(种子发芽标准为胚根突破种皮达到种子长度1/2)种子数并将已发芽的种子移出发芽盒，连续5 d无种子萌发，结束发芽试验[11-14]。

试验结束后分别计算沙棘属3个种9个采集地点种子的发芽率、发芽势和发芽指数，计算公式如下[14]：

发芽率(%)=(正常发芽的粒数/供试种子总粒数)×100%；

发芽势(%)=(达到高峰时正常发芽种子粒数/供试种子总粒数)×100%；

发芽指数=∑(Gt/Dt)；式中，Gt为不同发芽时间(t)的发芽率，Dt为不同发芽试验时间(d)。

表2 沙棘属植物种子的发芽条件

表3 沙棘属各采集点果实和种子表型性状差异分析

注：同列数据后，标不同字母表示差异显著(p<0.05)；**表示差异极显著(p≤0.01)。

表4 不同发芽条件下沙棘属植物种子发芽特性差异分析

注：*表示不同处理差异显著(p< 0.05)；同行数据后，标不同字母表示差异显著(p< 0.05)。

1.2.4 数据统计与分析

用Excel 2010软件和SPSS 19.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 沙棘属植物果实和种子表型性状分析

3种沙棘9个采集地点天然群体果实和种子性状的比较结果见表3。由表3可知，沙棘属植物各个采集点种子和果实表型性状p值小于0.01，说明各采集点之间种子和果实表型性状差异极显著。鲜果长的变动范围为5.97～8.90 mm，江孜县江孜沙棘最长，江达县肋果沙棘最短；鲜果宽的变动范围为2.75～6.75 mm，德格县的云南沙棘最宽，贡觉县的肋果沙棘最窄；百粒鲜果重的变动范围为131.051～541.661 mm，江孜县江孜沙棘百粒鲜果重最重，并且显著高于其余9个地点；果实含水率江孜县江孜沙棘最大(为91.147%)，波密县的云南沙棘最小(为79.624%)；种子长的变动范围为3.208～6.388 mm，其中江孜县的江孜沙棘种子最长，拉孜县的江孜沙棘最短；种子宽的变动范围为1.547～3.033 mm，江孜县的江孜沙棘最宽，类乌齐县的肋果沙棘最窄；江孜县江孜沙棘种子百粒重最大(为1.558 g)，类乌齐县肋果沙棘最小(为0.576 g)；拉孜县江孜沙棘种子含水率最大，德格县云南沙棘最小，变动范围在29.029%～11.872%之间。

2.2 浸种时间和发芽温度对沙棘属种子发芽影响

将温度和浸种时间进行单因素方差分析。温度在20～30 ℃之间时，沙棘种子发芽率无显著差异，但发芽势和发芽指数差异显著，在25～30 ℃时发芽势和发芽指数显著高于20 ℃。浸种时间不同，沙棘种子发芽率差异显著，其中，浸种24 h发芽率显著优于浸种12 h和48 h。对不同浸种时间和发芽温度2因素正交组合的9个处理(见表2)进行发芽率、发芽指标和发芽势方差分析结果(表4)表明，浸种24 h，在30 ℃温度条件下，沙棘属种子的发芽率、发芽势和发芽指数最高，显著优于其他发芽处理。

2.3 沙棘属不同种和不同采集地点种子发芽特性差异分析

浸种24 h，在30 ℃发芽条件下，沙棘属3个种(每个种各有3个采集地点)种子发芽率、发芽势和发芽指数均存在显著差异(表5)。对不同采集地点的种子发芽率、发芽势和发芽指数进行多重对比，结果见表6所示，发芽率：肋果沙棘(94.08%)>云南沙棘(92.44%)>江孜沙棘(88.425%),发芽势：肋果沙棘(64.53%)>云南沙棘(43.46%)>江孜沙棘(42.88.%)；发芽指数：肋果沙棘(16.54)>云南沙棘(10.54)>江孜沙棘(7.73)。9个采集地点，类乌齐县肋果沙棘发芽率(95.68%)最高，昌都县云南沙棘次之(95.51%)，白朗县江孜沙棘(86.00%最低)。江达县肋果沙棘发芽势(68.52%)和发芽指数(18.22)最高，贡觉县的肋果沙棘发芽势(62.22%)和发芽指数(17.36)次之，江孜县的江孜沙棘发芽势(33.46%)和发芽指数(5.47)最低。

表7 沙棘属3种植物种实性状和发芽指标之间的相关性

注：“**”表示在 0.01 水平相关性显著；“*” 表示在 0.05 水平相关性显著。

表5 沙棘属3个种及种内不同采集地点种子发芽特性的方差分析

注：“**”不同处理差异显著(p<0.01)；“*” 不同处理差异显著(0.01

由不同种和不同采集地点种子发芽特性分析发现：肋果沙棘发芽率、发芽势和发芽指数都最高，说明肋果沙棘发芽迅速整齐；云南沙棘发芽率次之，但发芽持续时间最长；江孜沙棘发芽率最低。

表6 沙棘属不同采集地点的种子发芽特性

注：同列数据后，标不同字母表示差异显著(p<0.05)。

2.4 沙棘属植物果实性状和发芽指标之间的相关性

对3种沙棘属植物果实表型指标和相同萌发条件下发芽指标进行相关性分析。由表7可见，3种沙棘属植物果实表型性状间：鲜果长与种子长(R=0.690)、种子宽(R=0.859)和百粒重(R=0.923)显著正相关，鲜果宽与种子宽(R=0.794)和百粒重(R=0.692)显著正相关。发芽指标间：发芽率与发芽势(R=0.732)显著正相关，发芽势与发芽指数(R=0.928)极显著正相关。果实表型性状与发芽指标间：发芽率与果实表型性状间无显著相关性，发芽势与鲜果宽(R=-0.870)、种子宽(R=-0.700)和种子含水量(R=-0.672)均呈显著负相关，种子指数与鲜果宽(R=-0.852)呈极显著负相关。

3 结论和讨论

植物种实表型性状是较稳定的遗传特征，也是遗传变异研究的直接表现[15-16]。本试验发现，青藏高原沙棘属3种植物各采集点之间种子和果实表型性状差异极显著，其中江孜县江孜沙棘鲜果长最长(为8.90 mm)，江达县肋果沙棘最短(为5.97 mm)；德格县云南沙棘鲜果宽最宽，贡觉县肋果沙棘最窄，江孜县江孜沙棘百粒鲜果重最重(为541.661 g)，并且显著高于其余9个地点；果实含水率江孜县江孜沙棘最大(为91.147%)，波密县的云南沙棘最小(为79.624%)；江孜县的江孜沙棘种子最长(为6.388 mm)，拉孜县的江孜沙棘最短(为3.208 mm)；江孜县江孜沙棘种子宽最宽(为3.033 mm)，类乌齐县的肋果沙棘最窄；江孜县江孜沙棘种子百粒重最大(为1.558 g)，类乌齐县肋果沙棘最小(为0.576 g)，相差将近3倍，说明江孜县江孜沙棘的种子具有更充实的贮藏物质，类乌齐县肋果沙棘种子轻，有利于种子的传播；拉孜县江孜沙棘种子含水率最大(为29.029%)，德格县云南沙棘最小(为11.872%)。林木种子安全含水量范围在5%～15%之间，而最安全含水量范围为6%～8%[17-19]，江孜沙棘各采集点的种子含水量显著高于林木种子安全含水量，所以刚采集的种子在贮藏时应对种子进行阴干，达到安全含水量的范围才可进行贮藏，肋果沙棘种子含水量在林木安全含水量的范围内，但属于高安全含水量的种子，如果没有条件进行阴干，可以采用湿藏法进行贮藏。

种子发芽环境条件中，水分是基础，温度是关键，适当的浸泡处理和培养温度可促进种子发芽[20-27]。本研究中，温度在20～30 ℃之间时，沙棘种子发芽率无显著差异，发芽势和发芽指数差异显著。在25～30 ℃温度条件下，发芽率、发芽势和发芽指数最高；浸种时间不同，沙棘种子发芽率、发芽势和发芽指数均呈显著差异，浸种24 h各发芽指标显著优于12 h和48 h。温度和浸种时间两因素综合分析，浸种24 h，在30 ℃条件下，沙棘属种子的发芽率、发芽势和发芽指数最高。

浸种24 h，在30 ℃条件下，3种沙棘属植物发芽率、发芽势和发芽指数均存在显著差异，其中肋果沙棘发芽率、发芽指数和发芽势均最高，云南沙棘次之，江孜沙棘最低。说明肋果沙棘在3种沙棘植物中具有发芽迅速、整齐的萌发特性。在9个采集地点中，类乌齐县肋果沙棘发芽率(95.68%)最高，昌都县云南沙棘次之(95.51%)，白朗县江孜沙棘(86.00%最低)；江达县肋果沙棘发芽势(68.52%)和发芽指数(18.22)最高，贡觉县的肋果沙棘发芽势(62.22%)和发芽指数(17.36)次之，江孜县的江孜沙棘发芽势(33.46%)和发芽指数(5.47)最低。

相关性研究表明，沙棘属鲜果大小与果实含水量间无显著相关性，但与种子百粒重显著正相关，说明沙棘果实越大种子越重。发芽势与发芽率呈显著正相关，说明发芽率高的沙棘属植物其发芽也较为整齐一致。

青藏高原沙棘属植物云南沙棘、江孜沙棘和肋果沙棘种实表型性状和种子发芽特性存在显著差异，研究果实表型性状和种子发芽特性，可为沙棘属植物的遗传多样性分析及良种选育提供基础，提高沙棘属植物的利用效率。