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五小叶槭（Acer pentaphyllum）为无患子科（Sapindaceae）槭属（Acer）落叶乔木，其种群主要分在四川雅江县、九龙县、木里县和康定市境内[1]，生长于海拔2 300~3 000 m的疏林中或雅砻江河谷地带，属弱阳性树种，幼树耐阴，成年后较喜光[2]。五小叶槭作为四川省特有树种，它不仅是极小种群野生植物，而且在《中国生物多样性红色名录·高等植物卷》里也已被列入“极危”等级，现为国家二级重点保护野生植物。迄今为止，前人主要对五小叶槭的生存现状进行了相应的调查研究，如孙治宇[3]和张斌[4]分别对雅江县种群和九龙县种群进行了实地考察并提出相应的保护措施。遗传多样性研究显示，五小叶槭在种群水平上表现出中等偏低的遗传多样性水平[5]，其数量与分布受遗传背景、种子萌发以及幼苗生长适宜地的影响[6]。王恋[7]利用地质背景因子，对五小叶槭适宜分布范围进行了划定。此外，对五小叶槭群落物种多样性以及生态位特征研究发现，五小叶槭是干旱河谷区域的特化种并且其致危的原因主要来自于自身独特的生物学特征[8]，雅砻江河谷地带属于干旱河谷气候，土壤瘠薄、蒸发量大，与五小叶槭种子萌发、幼苗生长需要的生存环境之间相互矛盾，种群自我更新较为困难。为了进一步保护五小叶槭，沙红[9]对其进行了育苗造林研究，研究结果显示五小叶槭在甘肃省小陇山林区能够表现出一定的适应性。
林木种子萌发，会受到外界环境与自身结构的影响[10]。种皮障碍、种胚发育状况和萌发抑制物质的存在等因素会引起林木种子休眠[11-12]。而五小叶槭本身具有种子产量低、种子自然萌发率低和幼苗很少见等特点[4]，且目前对其萌发特性的研究工作比较薄弱。有鉴于此，通过开展不同种源（四川雅江县、九龙县、木里县、九龙三垭宫和康定市）不同采收时间（采收1年和采收3年）五小叶槭种子萌发特性研究，以期为五小叶槭种子繁殖研究奠定基础，为进一步实现大规模人工培育五小叶槭幼苗提供理论依据，并为进一步探究其致危原因提供相应的参考。
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供试材料为四川九龙县（JL）、九龙三垭宫（SG）、木里县（ML）、雅江县（YJ）采收1年和3年（2016、2014年）以及康定市（KD）（采样地小生境特点详见表1）采收1年（2016年）的成熟五小叶槭种子，风干处理至干燥，室温保存。
分布地区 小地名 海拔（m） 小生境特点 九龙县（JL） 九龙县莫洛乡 2700 石砾较多山坡，坡度较大，土壤贫瘠，土层厚度略高于其他4个地区，坡向为阳坡 九龙三垭宫（SG） 九龙山岩龙乡山垭宫村 2400 石砾较多河谷地带，土壤贫，坡向为阳坡 木里县（ML） 木里卡拉乡 2650 石砾较多山坡，坡度较大，土壤贫，坡向为阳坡，坡向为阳坡 雅江县（YJ） 雅江县麻拉措镇 2800 石砾较多山坡，坡度较大，土壤贫，坡向为阳坡 康定市（KD） 康定市普沙绒乡 2600 石砾较多山坡，坡度较大，土壤贫，坡向为阳坡 注：这5个地区的生境总体都是石砾较多、坡度较大、土壤贫瘠的坡地（阳坡），其中JL的土层厚度略高于其他4个地区，SG则位于河谷地带，但总体上五个地区的采样地小生境无显著差异。
Note: The habitats in the five areas were generally sloping fields （sunny slopes） with more gravels, steep slopes and poor soil. The soil thickness of JL was slightly higher than that of the other four areas, while SG was located in the valley area. However, there was no significant difference in the sampling niches in the five areas.Table 1. Niche characteristics of the sampling sites
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随机挑选不同种源五小叶槭完整种子150粒，4℃冷藏处理7d并用1%次氯酸钠表面灭菌30 min、超纯水清洗3次，然后晾干，播种于装有蛭石的培养容器，每个容器25粒，重复6次，放于培养箱内（25℃（昼）/20℃（夜），光周期12 h/12 h，湿度80%）统一管理。以子叶突出土壤计为萌发。萌发过程中每24 h检测1次，记录种子萌发数，直至萌发稳定，并测定苗长。从种子开始萌发到结束萌发持续时间为15 d，种子萌发实验总持续时间约50 d（2017年7月—8月）。
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随机挑选50粒完整种子，去掉外种皮，统计完整胚种子数量并计算所占百分比。重复5次。
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随机挑选不同种源五小叶槭完整种子120粒，分成三组，每组40粒；挑选去掉外种皮完好的种子60粒，分成三组，每组20粒。对完整种子以及去掉外种皮的种子称重，随后进行自来水浸泡。分别在2 h、4 h、8 h、12 h、16 h、20 h、24 h将所有种子取出，滤纸吸干种子表面水分后用万分之一天平称重，制作吸水曲线。
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测定前完整种子充分吸水，25℃室温浸泡24 h。去掉外种皮，挑选完好种子并沿腹缝线切开，切面朝下，放入培养皿中，加入1%TTC溶液[13-14]。30℃黑暗培养3 h后，蒸馏水清洗3次，统计染色后胚红色与淡红色的个数并计算种子胚活力。红色胚表示高活力胚，淡红色胚表示低活力胚，白色胚表示无活力胚。测活力每次20粒去掉外种皮的种子，重复3次。
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开始萌发时间=种子从处理到开始萌发的时间
发芽率（%）=（种子发芽数/25）×100%
发芽势（%）=（开始萌发9d后种子发芽数/25）×100%
种子有仁率（%）=完整胚种子数/被统计种子总数×100%
吸水率（%）=[(吸水后-吸水前)/吸水前]×100%
种子胚活力（%）=[(红色胚数+淡红色胚数)/20]×100%
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利用Excel 2007和SPSS 13.0软件对所得数据进行统计以及差异显著性分析（LSD），显著性水平设定为α=0.05。
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3—15 d的持续萌发过程中，采收1年各地区发芽率总体呈现由低到高的变化趋势，其萌发率范围在4.0%—17.6%之间（见图1）。其中，九龙三垭宫以及康定市采收1年的五小叶槭萌发率整体趋势明显低于其他3个地区。
Figure 1. Seed germination rate of Acer pentaphylla harvested for 1 year at different provenances（The suffix 2016 refers to 1 year of harvest, the same below）
为了分析不同种源五小叶槭种子萌发差异，对其萌发特性进行了差异显著性比较（见表2）。结果显示，木里县五小叶槭种子的开始萌发时间最短，其他地区的开始萌发时间较为一致。萌发率与发芽势结果显示，雅江县、九龙县、木里县采收1年的五小叶槭都明显高于九龙三垭宫和康定市采收1年的五小叶槭。苗长结果显示，只有九龙三垭宫采收1年的五小叶槭苗长较短，其他地区没有表现出显著性差异。
地区 开始萌发时间（天） 萌发率（%） 发芽势（%） 萌发15天的苗长（cm） YJ 23.2±1.6a 17.3±4.8a 14.0±5.5a 3.9±0.2a JL 24.8±1.8a 16.0±4.9a 12.8±1.8a 4.1±0.2a ML 22.4±0.5b 17.6±9.2a 17.6±9.2a 4.2±0.2a SG 25.0±1.9a 8.7±4.7b 8.8±3.3b 3.6±0.2b KD 24.2±1.3a 8.7±5.3b 8.0±5.3b 4.8±2.1a 注：同列不同字母表示具有显著性差异（p<0.05），下同。 Table 2. Germination characteristics of Acer pentaphyllifolia seeds harvested for 1 year at different provenances
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表3结果显示，5个地区采收1年的五小叶槭种子平均有仁率范围为36.8%~45.2%，且各地区之间没有明显差异。TTC染色结果显示，5个地区采收1年的五小叶槭种子胚活力表现为九龙县、木里县和康定市的种子胚活力（95%以上）显著高于九龙三垭宫（91.7%）和雅江县（53.3%）的种子胚活力。
地区 种子有仁率
（%）1%TTC染色（N=20） 胚
（红色，个）胚
（淡红色，个）胚活力
（%）YJ 44.9±14.7a 4.7±0.6c 6.0±1.0a 53.3±2.9c JL 45.2±7.2a 17.3±1.5b 1.7±1.2b 95.0±8.7a ML 43.6±9.4a 17.3±0.6b 2.7±0.6b 100.0±0.0a SG 36.8±5.4a 16.0±1.0b 2.3±0.6b 91.7±7.6b KD 44.0±5.1a 19.3±1.2a 0.3±0.6c 98.3±2.9a Table 3. Kernel percentage and embryo vitality of Acer pentaphyllum seeds harvested for 1 year from different provenances
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图2和图3吸水曲线显示，不同地区采收1年的五小叶槭完整种子和去外种皮种子的吸水性趋势大体一致，主要分为三个阶段：0~4 h为快速吸水期，4~12 h为缓慢吸水期，12 h后为稳定吸水期；24 h与20 h的种子吸水率无明显差异，说明种子吸水已经饱和。
Figure 2. Water absorption curve of intact Acer pentaphyllum seeds harvested for 1 year from different provenances
Figure 3. Water absorption curve of Acer pentaphyllum seeds without exotestal harvested for 1 year from different provenances
对不同地区五小叶槭种子吸水性比较分析发现（见表4）：（1）种子吸水前重量方面，完整种子吸水前重量表现为康定市的种子重量显著高于其他地区；去掉外种皮的种子吸水前重量则表现为九龙三垭宫的种子重量显著低于其他地区。（2）吸水率方面，完整种子的吸水率表现为木里县和康定市显著高于其他2个地区，分别达到了98.0%和95.1%；去外种皮后种子吸水率4个地区无明显差异。
地区 吸水前种子重量（g） 24 h种子吸水率（%） 完整种子 去掉外种皮 完整种子 去掉外种皮 JL 2.100±0.067b 0.310±0.005a 67.4±11.8b 78.7±14.7a ML 1.956±0.102b 0.313±0.032a 98.0±4.6a 87.1±3.1a SG 1.906±0.124b 0.225±0.010b 88.8±6.1b 94.4±4.3a KD 2.398±0.184a 0.303±0.021a 95.1±6.5a 95.0±11.6a 注：完整种子，N=40；去掉外种皮，N=20。 Table 4. Comparison of water absorption of Acer pentaphyllum seeds harvested for 1 year from different provenances
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萌发实验结果显示：九龙县和木里县采收3年的五小叶槭种子都不能正常萌发，该结果表明保存时间对五小叶槭种子萌发具有显著影响。
对九龙县和木里县采收1年和采收3年的五小叶槭种子有仁率、胚活力、种子吸水情况进行比较分析发现，保存时间对五小叶槭种子结构具有明显的影响。其中，在种子有仁率方面，九龙县采收3年的五小叶槭显著低于采收1年的；胚活力方面，九龙县和木里县采收3年的五小叶槭都比采收1年同地区的要低；九龙县和木里县采收3年的五小叶槭红色胚都显著低于采收1年同地区五小叶槭，而淡红色胚则呈相反趋势（见图4）。在完整种子吸水前重量以及24 h种子吸水率方面，九龙县采收3年的五小叶槭都低于采收1年的五小叶槭。而在去掉外种皮的种子吸水前重量以及24 h种子吸水率方面，木里县采收3年的五小叶槭都低于采收1年的五小叶槭（见图5）。
Figure 4. Seed kernel rate and embryo vitality of Acer pentaphyllum in JL and ML harvested for 1 year and 3 years (The suffix 2014 refers to 3 years of harvest, the same below)
Figure 5. Weight before water absorption and 24 h water absorption rate of Acer pentaphyllum harvested for 1 year and 3 years in JL and ML County
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通过对不同种源和采收时间的五小叶槭种子进行萌发特性研究，结果如下。
（1）不同种源五小叶槭种子萌发率存在显著差异，木里县、雅江县和九龙县的萌发率（16%~17.6%）显著高于康定市和九龙三垭宫（均约为8.7%）。
（2）不同种源五小叶槭种子（采收1年）有仁率平均值仅为36.8%~45.2%。而低温湿沙贮藏下具有高有仁率的6种槭属植物种子（有仁率均大于91.5%）的发芽率可达到70%以上[15]。据此推测五小叶槭种子有仁率偏低可能是其自然萌发率低的重要影响因素。但是， 采收1年的5个地区之间五小叶槭的种子有仁率没有明显差异（p>0.05），这说明五小叶槭种子有仁率并不是这5个地区种子萌发差异的主要因素。
（3）不同种源五小叶槭种子（采收1年）的胚活力表现为高（九龙县、木里县和康定市种子胚活力在95%以上）、中（九龙三垭宫，种子胚活力为91.7%）和低（雅江县，种子胚活力为53.3%）三大类，而九龙县和木里县的五小叶槭种子的发芽率相对其他地区同样较高，据此推测不同种源的种子胚活力差异可能是影响以萌发率的因素之一。
（4）五小叶槭种子吸水分为快速吸水期、缓慢吸水期和稳定吸水期，这与其他种子的吸水过程基本一致[15-17]。
（5）不同种源五小叶槭种子（采收1年）的吸水性方面，与其他地区存在明显差异的有康定市（吸水前重量和完整种子吸水率）、九龙三垭宫（吸水前重量）以及木里县（完整种子吸水率），而康定市和九龙三垭宫种子萌发率显著低于其他地区，据此推测不同种源五小叶槭吸水性的差异可能是导致其萌发率差异的原因之一。
（6）室温保存的五小叶槭种子在采收1年时自然萌发率在8.7%~17.6%之间；采收3年时不仅不能正常萌发，还表现出种子有仁率减少、种子胚活力降低等现象。该结果不仅进一步证明五小叶槭具有种子自然萌发率低的特点，也表明室温保存时间长短会影响种子的萌发。研究表明，对不同贮藏方式下七叶树种子萌发研究中发现，沙藏法可以获得很好的萌发效果[18]。因此，在五小叶槭保护方面，有必要开展进一步研究，找到更好的保存措施进行种质资源保护。
Study on seed germination characteristics of Acer pentaphyllum from different provenances and harvesting times
doi: 10.12172/202401260002
- Received Date: 2024-01-26
- Available Online: 2024-03-06
- Publish Date: 2024-04-25
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Key words:
- Acer pentaphyllum /
- seed germination /
- seed embryo viability /
- storage time
Abstract: The germination characteristics of Acer pentaphyllum seeds harvested for 1 and 3 years in Yajiang County, Jiulong County, Muli County, Jiulong Sanyagong and Kangding City in Sichuan Province were studied. The results showed that: (1) The seed germination rate of Acer pentaphylla was generally low (between 4.0% and 17.6%) in five regions, among which the seed germination rate in Muli County, Yajiang County and Jiulong County was significantly higher than that in Kangding City and Sanyagong in Jiulong. (2) The seed kernel percentage of Acer pentaphylla harvested for one year in five regions was low (between 36.8% and 45.2%), but there was no significant difference among regions. (3) The embryo viability of Acer pentaphylla seeds harvested for one year in five regions was classified into three categories: high (more than 95% in Jiulong County, Muli County and Kangding City), medium (91.7% in Sanyagong, Jiulong County) and low (53.3% in Yajiang County). (4) The water absorption of Acer pentaphylla seeds can be divided into three stages: rapid water absorption period, slow water absorption stage and stable water absorption stage. (5) The seed germination characteristics of Acer pentaphylla were affected by the storage time. The seeds of Acer pentaphylla harvested for 3 years in Jiulong County and Muli County could not germinate normally, and the seed kernel rate and seed embryo vitality decreased. In conclusion, the differences in seed germination characteristics of Acer pentaphylla from different provenances were related to embryo viability, and the prolongation of storage time would reduce seed embryo viability. In order to improve the success rate of artificial seedling raising of Acer pentaphyllum, it is suggested that the newly harvested seeds should be selected for seedling raising.
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