基于种子萌发特征的黔东南特有植物锯缘报春苣苔濒危机制探讨*

窦全丽，唐小迪，张仁波，王双双，钱正敏，胡 艳

(遵义师范学院，贵州 遵义 563006)

锯缘报春苣苔(PrimulinaserrulataR.B.Zhang & F.Wen)是2019年发表的苦苣苔科新种[1]，为莲座状草本植物，单株花朵较多且美丽，绿叶表面具有显眼的白色叶脉，故开花可赏花、无花可赏叶，花叶俱美，是潜在的优良观赏经济植物。该物种仅分布于黔东南黎平县和榕江县交界的一些沟谷，分布区狭窄且个体数量少，依据IUCN标准[1]被划分为“极危”(CR)等级[2]。锯缘报春苣苔种子极多而小，容易借助风力传播，但与较大的种子相比定居能力较弱，故种子萌发能力可能与其濒危原因有关。

萌发困难是不少濒危植物致濒的主要原因之一。东北岩高兰(EmpetrumnigrumL.var.japonicumK.Koch)和中甸刺玫(RosapraelucensByhouwer)等濒危植物的种子存在生理休眠现象[3-4]；四川牡丹(PaeoniadecompositaHandel-Mazzetti)和金丝李(GarciniapaucinervisChun et How)等濒危植物种子萌发时间长[2-3]，需要消耗较多的营养物质，这会降低种子的生活力且增加了被意外损坏的机率；无距虾脊兰(CalanthetsoongianaT.Tang et F.T.Wang)等濒危植物，种子在自然条件下需要与真菌共生才能萌发[4]。

赤霉素(GA3)是调控种子萌发的2种主要激素之一，可以通过软化种胚周围组织来突破种皮机械限制并刺激胚细胞伸长以促进种子萌发[5]，尤其对休眠种胚的生长具有显著的促进作用[6]。适量的外源GA3经常被用来促进植物的种子萌发，如紫斑牡丹(Paeoniasuffruticosavar.papaveracea(Andr.)Kerner)和多种晚花杜鹃(Rhododendronsp.)等观赏植物[7-8]，以及永瓣藤(MonimopetalumchinenseRehd.)[9]和四川牡丹等濒危植物。

萌发基质对种子的萌发也有影响。四川牡丹的生境土不利于种子萌发和生长，而在实验条件下草炭土处理种子萌发效果良好[2]。羊耳菊(Inulacappa(Buch.-Ham.)DC.)种子在细河沙中的萌发率高于纱布和滤纸[10]，新疆紫草(Arnebiaeuchroma(Royle)Johnst.)种子在河沙中的萌发情况最佳[11]。水青树(TetracentronsinenseOliv.)种子在腐殖土中的萌发率高于生境土和沙土[12]，而短序十大功劳种子(MahoniabreviracemaY.S.Wang et Hsiao)在黄土和河沙的混合基质中萌发较好[13]。

锯缘报春苣苔既是特有濒危植物，又是具有开发价值的观赏植物，所以对其进行保护性的研究和开发具有较重要的生态意义。为探讨锯缘报春苣苔种子是否有休眠现象，以及种子萌发能力是否与其濒危原因有关，本文研究了萌发基质和外源GA3对其种子萌发的影响。研究结果还可以为其迁地保护与开发利用等提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 供试材料

锯缘报春苣苔种子来源于2019年从模式产地移栽到遵义师范学院的数株活体植物。在果实接近成熟且未开裂前套袋，果实开裂3～4周后采集，用镊子拨出种子。共收集了8个果实12，294枚种子。收集种子后立即进行试验处理。

1.2 试验方法

种子萌发试验采用了3种不同的基质：萌发纸、薄层营养土、薄层泥炭土+珍珠岩(3∶1)。萌发纸购于杭州木木生物科技有限公司，泥炭土为丹麦品氏托普(PINDSTRUP)泥炭(水藓泥炭，已放置5年)，营养土和珍珠岩购于河北德沃多肥料有限公司。

在室温条件下分别用6个不同浓度的GA3对种子进行浸种处理：0 mg/L(CK)，25 mg/L，50 mg/L，100 mg/L，150 mg/L和200 mg/L。种子的浸种时间均为 12 h，每处理 3次重复，每重复 50粒种子。种子经外源激素处理后用清水冲洗 5次，再将种子撒在土壤表面，轻压(因种子太小而未埋土)，置于 25 ℃ 恒温培养箱中进行萌发试验，设置每天光照为12 h，光照强度为1500 lx。

每种处理都采用萌发基质英文缩写+GA3浓度的编号方法。萌发纸为GP，泥炭土+珍珠岩基质为PP，营养土为NS。例如，GP0表示基质为萌发纸、GA3浓度为0 mg/L，以此类推。

处理后，每天观察种子的萌发数，萌发过程结束、5天无种子萌发后结束统计。

发芽势(%)=开始发芽后5天内的发芽种子数/供试种子数×100

发芽指数=∑(Gt/Dt)(Gt：第n日的发芽数；Dt：发芽实验第n日)

1.3 数据处理

使用Excel和SPSS软件进行数据整理和统计分析，具有重复处理的数据用3次测定平均值±标准差表示。平均值间的比较采用单因素方差分析方法(One-Way ANOVA)。在观察单日萌发动态和累计萌发率时，每个处理取3个重复的平均值作为当日的发芽数或萌发率。使用Origin软件绘图。

2 结果与分析

从收集的8个果实来看，锯缘报春苣苔每个果实具有1536.75±728.71枚种子，千粒重为0.0098±0.0026 g。

2.1 种子萌发特征

GA3浸种处理后，不同处理的发芽时滞在6～10 d之间(表1)。种子从果实中取出后立即处理，数天后就开始发芽，说明无休眠现象。发芽时滞在不同基质之间差异不大，PP处理时间稍短而NS处理时间稍长；不同处理的发芽持续时间在10～21 d之间，PP处理(12.83±1.83)显著(P<0.05)短于GP(18.33±2.66)和NS(15.94±3.50)处理。这说明在泥炭土+珍珠岩基质中种子开始萌发的时间稍早，且萌发时间较为集中。

从基质之间的比较来看，PP处理的萌发率(%)(87.67±6.48)显著(P<0.05)高于GP(78.44±12.19)和NS(80.22±11.90)处理，而GP与NS处理之间差异不显著。从单个处理来看，GP 0、GP 25、NS 0和NS 25处理的萌发率较低(均<70%；表1)，而其它处理的萌发率均在80%以上，说明GA3在萌发纸和营养土基质中能明显促进锯缘报春苣苔种子的萌发，而在泥炭土+珍珠岩基质中无明显的促进作用(可能与该基质本身特性有关)。在今后的保育过程中，若使用PP基质萌发锯缘报春苣苔种子则无需GA3处理。

从不同浓度GA3之间的比较来看，50 mg/L的GA3处理萌发率为最高(86.89±8.78)，显著(P<0.05)高于CK和25 mg/L处理，但与100 mg/L，150 mg/L，200 mg/L的处理之间差异不显著。

PP处理的发芽势相对较高(表1)，说明该处理种子开始萌发后发芽率较高、萌发比较集中，但该基质中处理与CK差别不大，说明GA3对泥炭土+珍珠岩基质中种子发芽势的作用不大。在NS处理中，NS 0和NS 25明显低于其它4个处理，说明GA3对营养土基质中种子的发芽势有明显的促进作用。各个GP处理的发芽势普遍都比较低，说明GA3对萌发纸基质中种子发芽势的作用不大，且该基质中发芽势低于其它2种基质。

表1 基质和GA3对锯缘报春苣苔种子萌发的影响Tab.1 Effects of substrate and GA3 on the seed germination of Primulina serrulata

在GP和NS处理中，CK和25 mg/L的GA3处理的发芽指数明显低于其它4个处理(表1)，说明GA3在这2种基质中对发芽指数有明显的促进作用，而在PP处理中作用不明显。PP处理的发芽指数较高，说明泥炭土+珍珠岩基质中种子比其它2种基质发芽较早且较集中。

2.2 种子单日萌发动态

PP基质各个处理的单日萌发动态图都呈单峰曲线(图1b)，说明种子萌发时间较为集中；较高浓度的GA3处理和CK的曲线相似，同样也说明GA3对该基质中种子萌发的促进作用不大。从该图可以看出，该基质的种子在21 d之内就完成了整个萌发进程，说明锯缘报春苣苔种子在泥炭土+珍珠岩基质中萌发快且较为集中。

GP基质各个处理的单日萌发动态图大多呈多峰曲线(图1a)，且耗时27 d才完成整个萌发进程，说明种子在这种基质中萌发慢且不集中。GP 0和GP 25处理的曲线在整个萌发进程的早期阶段大多低于其他4个处理，但差别不大，说明GA3对萌发纸基质种子萌发有一定的提前作用但不明显。

图1 锯缘报春苣苔种子单日萌发动态Fig.1 Single-day germination dynamics of Primulina serrulata seeds

NS基质耗时31 d才完成整个萌发进程，是3种基质中最慢的。NS 0和NS 25处理曲线呈多峰曲线(图1c)，说明在CK和低浓度的GA3处理中种子萌发缓慢且不集中。其它4种处理明显在种子开始萌发后就出现了1个高峰，说明GA3对营养土基质中的种子有明显的提前和集中萌发的作用。

2.3 种子累计萌发率

在GP和NS这2种基质中，CK和25 mg/L处理的曲线明显比其它4种处理低(图2)，说明GA3可以明显提高这2种基质中种子的萌发率。在PP基质中，CK的曲线并不比处理低，说明GA3在该基质中并不能提高种子的萌发率。

图2 锯缘报春苣苔种子累计萌发率Fig.2 Accumulated germination rate of Primulina serrulata seeds

3 讨论

种子萌发是种群延续和维持物种多样性的重要途径[14]，而种子大小具有重要的进化生物学和生态学意义[15]。苦苣苔科植物种子多而细小，这样的种子可以在更大空间扩散从而躲避风险使繁殖成功[16]，但小种子必然无法存储较多的营养物质，可能会导致萌发和定居困难，这可能是某些苦苣苔科植物濒危的原因之一。

同为苦苣苔科濒危植物，瑶山苣苔(Oreochariscotinifolia(W.T.Wang)Mich.Möller & A.Weber)和药用唇柱苣苔(Primulinamedica(D.Fang & W.T.Wang)Y.Z.Wang)新采收种子的萌发率极低，经GA3处理后也分别仅为60%和64%[17-18]。种子萌发困难是这2种苦苣苔科植物濒危的原因之一。在本研究中，新采收、未经处理的锯缘报春苣苔种子萌发率在萌发纸和营养土基质中的萌发率约为68%，而在泥炭土+珍珠岩混合基质中的萌发率高达90%，且不同基质中的种子在30 d之内就基本可以完成整个萌发进程，说明其种子萌发能力较强。瑶山苣苔种子每年11月成熟，要经过一个寒冷的冬季才能萌发，严重影响了种子的生活力[18]。药用唇柱苣苔花期4月[19]，种子大约在5月成熟，从物候学特征来看不需要休眠，但其种子仍然具有明显的休眠现象[17]。锯缘报春苣苔种子在5月-6月成熟，且无休眠现象，可以立即进入萌发进程，种子的生活力未受到影响。野外观察也发现在成熟的锯缘报春苣苔开花植株附近具有一定量的幼苗，这说明种子萌发能力不是其濒危的原因。

野外观察发现，锯缘报春苣苔生长于土壤少、有少量(流)水的喀斯特岩石表面，有较强的生境偏好性(也即生境适应力较差)。加之其生长于沟底，两侧通常还有乔木遮蔽，导致风力受限，这限制了其通过风力传播后代的特长(种子多、小而轻)，使得传播体无法达到周围其喜好的生境。所以虽然该物种种子萌发能力较强，但目前分布区域极为狭窄。生境偏好和风力受限可能是锯缘报春苣苔濒危的主要生物学原因。

适量的外源GA3经常用于促进种子萌发且作用较好。本研究中，GA3能提高萌发纸和营养土2种基质中锯缘报春苣苔种子的萌发率，且具有较为明显的促进提前萌发作用，也验证了这一规律。但在泥炭土+珍珠岩基质中，GA3并无明显的提高或提前作用，这可能和基质特性有关。不同厂家在生产泥炭土和营养土基质的过程中，添加的营养成分不同，这可能是导致这2种基质中种子萌发能力差异明显的主要原因。

作为新种发表时，锯缘报春苣苔只在1条山沟中被发现，原文献记载成熟个体数量不超过150株[1]。作者等人后来又对其种群个体数量进行了调查，在邻近的数条沟谷中又发现了一定数量的个体，但总数仍然很少，该物种目前处于(极)小种群状态。小种群在理论上可能会增加遗传漂变的机率，导致遗传多样性降低，进而逐渐失去适应能力[18-20]。小种群还面临两大现实威胁：环境改变和人为干扰。泥石流、滑坡、降雨减少和人为采挖等因素都极容易导致小种群发生灭绝事件，故现在亟需对锯缘报春苣苔进行生境保护和迁地保护。