劉樂(lè)樂(lè)，許宏剛，王 梅，徐正茹，曹效東

(蘭州市園林科學(xué)研究所，甘肅 蘭州 730070)

種子繁殖既是植物有性繁殖的主要途徑之一，也是維持種群延續(xù)的重要環(huán)節(jié)[1-3]。種子萌發(fā)是生活史的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，影響種子萌發(fā)有種子自身結(jié)構(gòu)的因素也有環(huán)境的因素[4]。冷藏能夠打破一些植物種子的休眠，促使其萌發(fā)[5]。

合理地對(duì)野生花卉種質(zhì)資源收集、保存與利用，既可以豐富園林花卉的種類，又可以提高花卉品種的質(zhì)量[6-7]。蘭州位于黃土高原的西部，是青藏高原向黃土高原的過(guò)渡地區(qū)，既有黃土覆蓋的丘陵和盆地，也有祁連山余脈的石質(zhì)山，這種地貌特點(diǎn)使蘭州地區(qū)孕育了類型多樣的野生草本花卉資源[8]。目前對(duì)蘭州地區(qū)野生花卉的研究較少，并且主要注重于資源調(diào)查、園林應(yīng)用前景的分析，徐正茹[9]等調(diào)查了14種野生花卉在蘭州地區(qū)的資源，并分析了其觀賞性，但是缺少野生草本花卉種子萌發(fā)的相關(guān)研究。對(duì)蘭州地區(qū)野生草本花卉的研究有助于該資源的開(kāi)發(fā)利用，利用種子對(duì)野生花卉進(jìn)行擴(kuò)繁可以減少對(duì)原生資源的破壞，因此需要研究其種子萌發(fā)特性。

本研究以蘭州地區(qū)18種野生觀賞植物種子為對(duì)象，測(cè)定了其基本特征，進(jìn)行了種子萌發(fā)試驗(yàn)，并分析了冷藏對(duì)種子萌發(fā)的影響，從種子發(fā)芽能力與種子質(zhì)量的角度探討適宜于直接播種的野生觀賞草本植物種類，研究的結(jié)果對(duì)蘭州地區(qū)野生觀賞草本植物引種利用、認(rèn)識(shí)蘭州地區(qū)鄉(xiāng)土植物物種生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性具有重要的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

種子主要采集于蘭州地區(qū)的3個(gè)區(qū)域，分別是興隆山、吐魯溝與南北兩山。興隆山是距蘭州市最近的國(guó)家級(jí)自然森林保護(hù)區(qū)，屬高寒半濕潤(rùn)性多雨氣候，海拔2 000～3 600 m，采集地生境主要為林緣與草地；吐魯溝屬于祁連山脈的東麓，位于溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，海拔1 998～3 165 m，采集地生境主要為草地與林緣；蘭州南山處于干旱草原地帶的最北端，海拔1 570～2 171 m，北山屬于半荒漠地帶，海拔在1 560～2 067 m[10-12]。

1.2 試驗(yàn)材料和方法

1.2.1 種子采集與儲(chǔ)藏 種子于2015年7-9月采集，每一種成熟的種子取自10～20株個(gè)體，然后充分混合(以避免母體對(duì)種子萌發(fā)的影響)。將采集到的種子除掉雜質(zhì)、去皮、去殼等，在保鮮箱5℃低溫干燥儲(chǔ)藏，儲(chǔ)藏時(shí)間設(shè)置為15 d與0 d。貯藏結(jié)束后在25℃人工氣候箱中進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，每個(gè)種3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取50粒飽滿的種子，均勻放入鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，滴少量蒸餾水浸濕，每24 h觀測(cè)1次，統(tǒng)計(jì)萌發(fā)個(gè)數(shù)，以肉眼看到白色的胚根為標(biāo)準(zhǔn)判斷種子是否萌發(fā)，試驗(yàn)時(shí)間為60 d，在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中保持濾紙和種子濕潤(rùn)[13]。

1.2.2 種子基本特征測(cè)量 種子的長(zhǎng)和寬用數(shù)顯游標(biāo)卡尺(0.01 mm)測(cè)定，隨機(jī)選取處理好的干燥種子100粒，稱取百粒重，重復(fù)3次，取其平均值，并換算為種子千粒重。種子大小類型的分類：?jiǎn)挝毁|(zhì)量<1 mg為小種子，單位質(zhì)量在1～9.9 mg之間為中等大小的種子，單位質(zhì)量>9.9 mg為大種子[14]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用非參數(shù)檢的Kruskal-Wallis H來(lái)分析來(lái)檢驗(yàn)種子特性與種子萌發(fā)率的影響，不同種子特性與萌發(fā)率的相關(guān)關(guān)系用Person相關(guān)系數(shù)分析。每種植物種子冷藏前后種子萌發(fā)率的比較使用單因素方差分析(One-way ANCOVA)。使用層次聚類分析法(Hierarchical Cluster Analysis)的Q型聚類根據(jù)種子特性來(lái)對(duì)其進(jìn)行聚類分析。相關(guān)的數(shù)據(jù)分析與圖的制作使用SPSS19.0與Excel。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子基本特征

18種野生觀賞草本花卉的種子基本特征見(jiàn)表1，不同種植物之間種子特征不盡相同，根據(jù)種子大小來(lái)分類，其中大種子植物為馬藺(>9.9 mg)，9種植物的種子為中等種子(1～9.9 mg)，小種子植物則為剩余的8種(<1 mg)。

不同生境中，林緣的植物種子長(zhǎng)度在3.21～4.04 mm，寬度1.27～2.37 mm；草地的植物種子長(zhǎng)度在0.60～3.81 mm，寬度0.34～3.04 mm，干山坡的植物種子長(zhǎng)度1.24～2.39 mm，寬度0.47～1.61 mm。林緣采集的植物種子較大，干山坡采集的植物種子較小，草地采集的植物種較多，種子特征的變異相對(duì)較大。

根據(jù)種子長(zhǎng)、種子寬與種子重進(jìn)行的聚類分析得出：18種野生草本花卉可以分為4類(圖1)。展毛翠雀、角茴香、黃花角蒿、橢圓葉花錨、黃花棘豆與黃花磯松為A組，其共同特征是種子長(zhǎng)度(1.46～2.39 mm)、寬度(0.81～1.61 mm)較小，并且長(zhǎng)度與寬度的差距不大，種子長(zhǎng)寬比較小，千粒重較低(0.36～2.17 g)；條紋龍膽、苞芽粉報(bào)春、珠光香青與細(xì)葉亞菊為B組，其共同特征是種子長(zhǎng)度(0.53～1.24 mm)、寬度(0.31～0.47 mm)最小，千粒重最低(0.03～0.64 g)；小花草玉梅、川續(xù)斷、褐紫烏頭、短尾鐵線蓮、甘青鐵線蓮、路邊青與甘西鼠尾草為C組，其共同特征是種子長(zhǎng)度(3.16～4.40 mm)、寬度(1.96～1.27 mm)較大，種子長(zhǎng)寬比較大，千粒重(1.12～6.70 g)較高；馬藺單獨(dú)成為D組，其種子長(zhǎng)度(3.81 mm)較大，種子寬度(3.04 mm)與種子重(20.1 g)最大。

表1 18種野生草本花卉種子基本特征與生境

圖1 18種野生草本花卉種子特性Q型聚類分析

項(xiàng)目種子寬千粒重萌發(fā)率種子長(zhǎng)0.78**0.52*-0.08種子寬0.66**-0.36千粒重-0.33

注：*表示相關(guān)性達(dá)0.01的顯著性水平(雙層檢驗(yàn))；**表示相關(guān)性達(dá)0.005的顯著水平(雙層檢驗(yàn))。

2.2 種子萌發(fā)與種子基本特征之間的關(guān)系

通過(guò)對(duì)所測(cè)種子特征與種子萌發(fā)率的相關(guān)分析結(jié)果表明，種子長(zhǎng)、種子寬、千粒重與萌發(fā)率存在著負(fù)相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性不顯著(P>0.05,表2)；種子長(zhǎng)、種子寬、千粒重之間存在著顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.05,表2)。

2.3 冷藏對(duì)種子萌發(fā)率的影響

18種野生草本花卉冷藏后，其中8種植物的萌發(fā)率較對(duì)照有顯著的差異。這8種中，6種植物的萌發(fā)率較對(duì)照組有顯著提高(P<0.05,表3)，分別為小花草玉梅、橢圓葉花錨、條紋龍膽、川續(xù)斷、路邊青與苞芽粉報(bào)春；而細(xì)裂亞菊與角茴香的種子經(jīng)冷藏后種子的萌發(fā)率降低(P<0.05,表3)。

2.4 生境對(duì)冷藏后種子萌發(fā)的影響

冷藏對(duì)不同生境野生草本花卉種子萌發(fā)的影響也不盡相同，其中草地與林緣植物的種子經(jīng)冷藏后種子的萌發(fā)率升高，干山坡的植物種子經(jīng)冷藏后種子的萌發(fā)率反而降低；正常萌發(fā)中，干山坡植物種子的萌發(fā)率>林緣和草地的，而冷藏后干山坡植物種子的萌發(fā)率<林緣而大于草地(圖2)。

表3 18種野生草本花卉植物種子長(zhǎng)寬比以及萌發(fā)率與冷藏后種子的萌發(fā)率

注：不同小寫(xiě)字母表示萌發(fā)率與冷藏后萌發(fā)率的顯著性差異(P<0.05)。

圖2 冷藏前后不同生境的野生草本花卉種子萌發(fā)率

3 結(jié)論與討論

野生花卉植物的種子性狀、大小以及萌發(fā)能力是引種、育種工作中需要了解的重要指標(biāo)[15-16]。本研究18種野生草本花卉種子中8種小種子均有萌發(fā)，而大種子褐紫烏頭與馬藺的種子沒(méi)有萌發(fā)。對(duì)種子特征與萌發(fā)率的相關(guān)分析表明，種子長(zhǎng)、寬與千粒重之間有顯著的正相關(guān)關(guān)系，而種子長(zhǎng)、寬與千粒重與種子萌發(fā)率之間有負(fù)相關(guān)關(guān)系，但是結(jié)果并不顯著。種子的大小與形狀可以影響種子的萌發(fā)，一般認(rèn)為體積較小而形狀細(xì)長(zhǎng)的種子具有較高的萌發(fā)率和萌發(fā)速率，體積大而圓的種子需要更長(zhǎng)的萌發(fā)時(shí)間[17]。很多研究都表明生活在干燥或者郁閉度高、穩(wěn)定的生境中的植株通常有較大的種子，而在空曠、潮濕、易受干擾的生境中的物種通常生產(chǎn)較小的種子[18-20]。本研究8種小種子植物的生境均為草地或者干山坡，中等種子與大種子的生境則為林緣或者草地。其中林緣相對(duì)于草地與干山坡的郁閉度較高，木本植物的軀干與冠層阻擋了部分太陽(yáng)光輻射，減弱了風(fēng)速，生境較為穩(wěn)定，所以種子就相對(duì)較大，這與本研究中林緣的植物種子較大的結(jié)果相符；干山坡的生境雖然干燥，但是郁閉度低，資源貧瘠，本研究該生境的種子都屬于小種子；而本研究草地生境中的種子大小不一，與草地空曠、潮濕、易受干擾的環(huán)境中種子應(yīng)該較小的推斷不符合，這可能與植物系統(tǒng)發(fā)育有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

儲(chǔ)藏條件能夠影響植物種子的萌發(fā)。有研究表明，低溫有助于解除種子休眠的效果，對(duì)33種雜草種子在不同儲(chǔ)藏條件下的萌發(fā)特性研究發(fā)現(xiàn)：冷藏能夠改變部分物種的萌發(fā)率；冬季1年生植物在冷藏后萌發(fā)降低，而夏季1年生植物萌發(fā)增加[21]。本研究表明不同生境的草本植物種子的萌發(fā)率對(duì)冷藏的響應(yīng)不同，其中草地與林緣的植物萌發(fā)率上升，而干山坡的植物萌發(fā)率下降。對(duì)青藏高原12種不同生境采集的的灌木種子的萌發(fā)研究表明，在干山坡灌叢采集的種子，無(wú)論在室內(nèi)干儲(chǔ)還是室外埋藏，種子的萌發(fā)率都顯著>陰坡灌叢的種子[22]。同樣本研究干山坡收集的種子萌發(fā)率>林緣與草地的種子。這可能是因?yàn)楦缮狡碌墓庹张c營(yíng)養(yǎng)較為充足，而林緣缺少陽(yáng)光，草地的海拔高使氣候環(huán)境惡劣，幼苗受到的潛在威脅較大，種子就采取休眠的方式來(lái)分?jǐn)傦L(fēng)險(xiǎn)。

不同的冷藏時(shí)間打破植物種子休眠的時(shí)間不同，如畫(huà)眉草種子4個(gè)月的干藏與冷藏處理對(duì)解除種子休眠的作用不明顯，但是1 a的干藏能夠促進(jìn)種子成熟[23]。本研究中，對(duì)植物種子冷藏的處理只設(shè)置了1個(gè)梯度，在以后的試驗(yàn)中可以多設(shè)置冷藏時(shí)間，對(duì)比不同種植物在不同冷藏時(shí)間后種子萌發(fā)率的改變。

本研究可以得出，育種過(guò)程中適合直接播種的野生草本花卉有展毛翠雀、甘青鐵線蓮、短尾鐵線蓮、珠光香青、細(xì)葉亞菊、黃花磯松、黃花角蒿與角茴香；而小花草玉梅、橢圓葉花錨、條紋龍膽、川續(xù)斷、路邊青與苞芽粉報(bào)春種子適合低溫冷藏后播種。

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