合江方竹种子大小变异对萌发及幼苗生长的影响

刘艳江， 何选泽， 叶红环， 郑 涛， 付 维， 伍明理， 苟光前， 代朝霞

(1.贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院，山地植物资源保护与保护种质创新教育部重点实验室，山地生态与农业生物工程协同创新中心， 贵阳 550025；2.贵州大学竹类研究所， 贵阳 550025； 3.贵州大学林学院， 贵阳 550025)

合江方竹(ChimonobambusahejiangensisC. D. Chu et C.S. Chao)为禾本科寒竹属(Chimonobambusa)植物，别名为大竹，仅分布在四川叙永、古蔺、合江县和贵州赤水县、习水县的几个乡镇，生长地海拔为700～1 200 m，为我国西南地区特有的优质笋用竹，一般在10—11月出笋，肉厚肥嫩，味道鲜美，还富含铁、硒、锌等多种微量元素。此外，其外观独特、色泽美观等特点，多被引种栽植于佛教寺庙，是著名的观赏竹种[1]，其杆材富含纤维素，可制作为竹手工艺品、造纸、竹胶板和工艺家具等，具有较高的经济和食用价值[2-3]， 种子是两代植物体相互联系的枢纽，种子的大小、形状对于种子萌发及幼苗的建成有重大影响，一般认为种子的大小与萌发能力呈正相关，对苗高、地径和根系生长也有一定的影响。在抗逆处理的情况下，大种子由于其所含的营养物质较高表现出较强的耐受性[4-6]；而小种子则具有较为广泛地传播、散布等优势，一直是植物学和作物学研究中的热点问题[7-9]，在种子的选育、播种和建植等方面具有重要的指导意义。

由于大部分竹类植物的花期不固定，甚至有些物种整个生育期只开一次花[10-11]，其繁殖的特殊性，导致种子的获取相当困难，在一定程度上影响了对其种苗的深入研究。

目前，关于合江方竹的研究主要集中在引种栽培、营养成分分析及遗传背景等方面[12-15]。关于其种子的特性和育种成苗技术一直都有相关的文献报道，促进种子萌发技术也是不断创新[16-18]，但有关竹种子大小差异性状与其萌发率、存活率以及对不同时期幼苗生长影响的研究欠缺。本研究将从合江方竹种子大小变异特性及形状两方面来探讨不同等级种子对发芽能力及不同时期幼苗生长的影响，为其进行科学的种子选育、提高存活率及降低育苗成本提供依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

实验所用种子于2019年在桐梓县收集，种子千粒重267.733 g，恒温烘箱测量含水量为60.66%。袋装土壤采集于贵州大学校园附近的菜园土。

1.2 合江方竹种子大小变异测定

用精度为0.001 g的电子天平称量每粒种子的重量，以每粒种子的重量代表种子大小，通过重量对种子进行分级划分。用精度为0.001 mm的电子游标卡尺量取种子的纵向最大长度和横向最大长度，种子的长、宽及长/宽比作为形状指标。

1.3 种子萌发及幼苗生长观测

合江方竹种子于2019年6月初在大棚内进行播种，选用高度12 cm，内径8 cm的营养袋进行装土试验，分别依编号顺序把种子播入袋中，每袋1粒种子，播种深度控制在2 cm左右，播种后盖上些许土壤，每天观察土壤水分、种子萌发和出苗情况，及时浇水，控制土壤含水量在60%～70%之间。30 d后用直尺测量茎高，5个月后收获，并测量地径、茎高、根长、植株生物量及分蘖数，作为幼苗生长建植指标，其测量方法为靠近土壤表层用游标卡尺测量其地径，再从土壤表层至顶部最接近生长点茎节处使用直尺测量茎高。每次测量都统计一次幼苗死亡数量。

1.4 数据分析

采用Excel 2010软件统计种子形态特征，包括最大值、最小值、平均值等[19]；SPSS 21.0软件对种子大小、形态特征进行相关性分析[9]。

2 结果与分析

2.1 种子的大小性状及其分级

由表1可以看出，合江方竹种子的平均长度是平均宽度的1.83倍，总体形状呈长椭圆形。种子重量的变异系数最大，为23.34%，分别是长度和宽度的2.46倍、2.25倍，其最重粒种子是最轻粒种子的36倍，是反映种子大小变异最重要的性状[20]。宽度的变异系数次之(10.38%)，长度的变异系数最小(9.47%)，最长粒种子长度约是最短粒的3倍，最宽粒种子宽度约是最窄粒种子的2倍，说明该种子大小差异悬殊。

由表1得知，合江方竹种子的重量变异系数最大，根据合江方竹种子重量性状分级及其频率情况，将种子重量差异范围划分为Ⅰ(>0. 2 g)、Ⅱ(>0.12～≤0.2 g)、Ⅲ(≤0.12 g)共3个数量级(表2)。从表2可看出，合江方竹种子单粒重在第Ⅱ级的频率最高，占比达74.07%，第Ⅰ级种子和第Ⅲ级种子占比分别为19.66%和6.27%。由此可知，合江方竹的较大或较小重量的种子数量少，呈现稍微偏右的正态分布趋势。由各等级所占比重将第Ⅰ级划为大种子，第Ⅱ级划为中种子，第Ⅲ级划为小种子。

表1 合江方竹种子大小的变异情况Table 1 Variation of seed size of C. hejiangensis

表2 合江方竹各等级种子频率Table 2 Seed frequency of different grades of C. hejiangensis

2.2 不同等级种子的萌发率及死亡率

合江方竹各等级种子的萌发率和死亡率如表3所示。从种子萌发株数上看，大、中、小3个等级种子之间的发芽株数占总实验数的比例相差不大(分别为65.42%、58.15%和65.30%)，说明合江方竹种子大小对萌发率的影响不大。分别于三叶期、六叶期调查幼苗的死亡情况，计算不同等级内幼苗的死亡率。从整体上看，合江方竹种子萌发的幼苗在六叶期的死亡株数显著高于三叶期。其中，在株苗的三叶期，小种子萌发的幼苗死亡率约是大、中种子的2倍，而在株苗的六叶期，小种子萌发的幼苗死亡率却远低于大、中种子，这可能与后期未能及时给予养分及持续的酷热天气和苗圃遮阴强度有关。

表3 不同等级种子萌发率及死亡率Table 3 Germination rate and mortality of different grades of seeds

2.3 种子大小、形状对幼苗生长进程的影响

种子大小、形状对幼苗建植的影响与幼苗生长发育进程有关。由表4可以看出，当种子萌发出苗至三叶期时，合江方竹种子的长度、宽度和重量3个性状与竹苗的茎高都呈极显著正相关，表明合江方竹的种子越大，重量越重，其幼苗生长高度越高。同时，无论幼苗生长到三叶期还是六叶期，其种子的长/宽比值与其幼苗的茎高无明显相关关系，表明幼苗的生长过程与其种子的形状没有太大的关系。当种子萌发出苗至六叶期时，种子性状与幼苗茎高的相关系数降低，说明随着植株的生长，种子间大小差异对植株生长的影响逐渐减弱。

表4 合江方竹种子大小、形状与幼苗茎高的关系Table 4 Relationship between seed size,shape and seedling stem height of C. hejiangensis

2.4 种子大小、形状对幼苗建植的影响

由表5可看出，合江方竹种子长/宽比值与幼苗建植间无明显的相关性或呈负相关，种子重量指标除与其根长呈显著相关外(相关系数为0.075)，其余与地径、植株鲜重及分蘖数都呈极显著相关，相关系数分别为0.113、0.160和0.117，种子的长、宽与幼苗的地径和植株鲜重也都呈极显著相关性，却与幼苗的根长无明显的相关性。

表5 种子大小、形状对幼苗建植的影响Table 5 Effects of seed size and shape on seedling establishment

3 讨 论

在本实验中，通过对合江方竹的种子大小差异性状进行描述，其变异系数依次为重量(23.34%)、宽度(10.38%)和长度(9.47%)，重量的变异性最大，纵向长度与横向宽度的变异性相差不大。种子单粒重量频率呈稍偏右侧的偏态分布，说明整体上合江方竹大、中种子较多，小种子较少，粒重主要集中在0.12～0.2 g之间，同时对其种子进行分级处理，研究其种子的大小、形状对萌发率及幼苗生长的影响。

3.1 种子大小对不同时期幼苗的影响

合江方竹种子的大小对其萌发率的影响不大，但不同等级三叶期和六叶期的幼苗死亡率有差异。在三叶期时，小种子萌发的幼苗死亡率最高，而六叶期时，小种子萌发的幼苗死亡率却最低。推测其原因，有可能在植物生长前期，大种子内有足够的营养物质支撑幼苗茁壮成长，而小种子萌发的幼苗营养跟不上，出现了较多的死亡植株，但到了六叶期，种子内储存的营养物质较少，此时幼苗的生长需要从外界吸取养分，而大、中种子萌发的幼苗也相对于小种子来说，需要更多的营养物质。

3.2 种子大小对幼苗生长的影响

其他植物的研究结果表明，种子的大小与种苗活力呈正相关，大粒种子的萌发率和存活率相对于中、小粒种子高，且其具有能够持续长成大苗的潜力[21]，主要是因为大粒种子内储存了丰富的营养物质和较为完整的酶系统，从而促进种子更快且整齐地萌发。因此，在农业生产中都会选择粒大饱满的种子作为优质的种源，以期获得良好的收益[7-8,20,22-23]。但也有研究表明，种子的大小和形状对种子萌发率没有明显的相关性[24-25]，这主要是由于大豆、小麦等种子种皮角质化组织松散，其大粒种所含的蛋白质高，发芽所需水分多，遇水后易分解、腐烂，因而导致大种子的发芽率与出苗率较低[26-27]。

本实验结果表明，合江方竹的种子大小与幼苗生长的茎高、地径，根长、植株鲜重及分蘖数呈极显著正相关，即大粒种子萌发的幼苗数量较小粒种子多，所形成的幼苗径较粗、其根系也更加发达，吸收水分和养分的能力更强，有助于幼苗的茁壮成长，而种子的长/宽比值对幼苗生长及建植无明显影响。合江方竹种子大小、形状对幼苗早期的生长发育影响较为显著，即种子重量越重，长度和宽度越大，其幼苗的高度越高，但随着幼苗生长至六叶期，其影响程度逐渐降低，可能是因为幼苗到达高生长停止后，进入了营养物质的积累阶段，大粒种子的优势不再显著[9,28-30]。

因此，在合江方竹种子选育和栽培实践中，应优先选择单粒重量大于>0.2 g的大粒种子，以及当幼苗生长至三叶期后，及时对其进行抚育、适当施肥、补充水分，可获得健壮的幼苗及提高种子出苗后的存活率。