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5个种源楤木种子性状的比较研究

姜欣华 热沙 夏苗 王奕入 帅伟 苟天雄 刘燕云 余海清 马文宝 范川

姜欣华, 热沙, 夏苗, 等. 5个种源楤木种子性状的比较研究[J]. 四川林业科技, 2022, 43(6): 103−108 doi: 10.12172/202203290003
引用本文: 姜欣华, 热沙, 夏苗, 等. 5个种源楤木种子性状的比较研究[J]. 四川林业科技, 2022, 43(6): 103−108 doi: 10.12172/202203290003
JIANG X H, RE S, XIA M, et al. Comparative study on seed traits of Aralia chinensis from 5 provenances[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2022, 43(6): 103−108 doi: 10.12172/202203290003
Citation: JIANG X H, RE S, XIA M, et al. Comparative study on seed traits of Aralia chinensis from 5 provenances[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2022, 43(6): 103−108 doi: 10.12172/202203290003

5个种源楤木种子性状的比较研究


doi: 10.12172/202203290003
详细信息
    作者简介:

    姜欣华(1988—),工程师,硕士,1059368006@qq.com

    通讯作者: fanchuan@sicau.edu.cn
  • 基金项目:  甘孜藏族自治州与四川农业大学的“校州合作”项目“楤木驯化栽培技术及推广应用”(GZXZ2020-04-3)

Comparative Study on Seed Traits of Aralia chinensis from 5 Provenances

More Information
  • 摘要: 楤木是中国传统的食药两用山野菜,营养价值和保健功能极高,用于治疗风湿性关节炎和糖尿病等众多疾病。由于市场需求量不断地增加,目前楤木资源呈逐年下降趋势,单依靠自然更新无法满足市场的需求。因此,筛选优良楤木种源,加强其良木育种研究,愈显重要。研究楤木种子外观形态差异性,筛选优良种子,为楤木栽植提供备选种源。以四川康定、四川泸定、江西赣州红楤木、江西赣州黑楤木、哈尔滨等5个种源的楤木(Aralia chinensis)种子为研究对象,对不同种源的种子外观形态、种子千粒重、种子净度、种子空粒率和种子生活力等指标进行实验测定。不同种源种子大小、种子千粒重、种子净度、种子空粒率和种子生活力差异显著(P<0.05),其中种子外观形态中长度最大为C4,3.45 mm,长度最小为C5,1.92 mm,长度变异系数最大C1,为13.21%,最小C4,为5.72%;宽度最大为C4,2.29 mm,宽度最小为C3,1.37 mm,宽度变异系数最大C3,为11.67%,最小C4,为6.15%;厚度最大C2,为1.05 mm,最小C4,为0.56 mm,厚度变异系数最大C5,为12.71%,最小C2,为8.65%;种子千粒重变化范围在1.01~2.87 g,C4种子千粒重最大,为2.87 g,C5种子千粒重最小,为1.01 g;种子净度变化范围在82.33~100%,市售种子C3、C4和C5净度达到100%,而C1种子净度最小为82.33%;种子空粒率C4最小,为5.33%,C2最大,为34.33%;种子生活力变化范围在53.33~94.00%,C3种子生活力最高,为94%,C2最小,为53.33%。综合分析发现,不同地理位置同一物种的种子性状具有较大差异性,江西黑楤木在整体指标测定上表现出较好的性状,同对比发现,该地种子与其他种子在外观上也有明显性的差异性(P<0.05),其种子的饱满度也高,种子的千粒重的含量也较其他种源地较高。
  • 表  1  种子外观形态

    Tab.  1  Appearance and morphology of the seeds

    指标
    Index
    种子长度/mm
    Seed length /mm
    种子长度变异系数/%
    Variation coefficient
    of seed length /%
    种子宽度/mm
    Seed width /mm
    种子宽度变异系数/%
    Variation coefficient
    of seed width /%
    种子厚度/mm
    Seed thickness /mm
    种子厚度变异系数/%
    Variation coefficient
    of seed thickness /%
    C12.05±0.27cd13.211.54±0.18bc11.450.75±0.10b13.20
    C22.10±0.15c7.181.54±0.12bc7.941.05±0.09a8.63
    2.29±0.18b8.071.61±0.19b11.681.04±0.09a8.67
    C32.15±0.20bc9.401.37±0.16d11.670.68±0.06bc9.42
    C43.45±0.20a5.722.29±0.14a6.150.56±0.07d12.35
    C51.92±0.0.25d13.061.47±0.13cd8.800.66±0.08c12.71
    平均值Mean value2.33±0.219.441.64±0.159.620.79±0.0810.83
      注:表中数据为平均值±标准误;同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
      Note: The data in the table are Mean value ± Standard Error. Different lowercase letters after the data in the same column indicate significant differences (P<0.05).
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    表  2  种子性状指标

    Tab.  2  Seed traits index

    种源
    Provenance
    种子千粒重/g
    1000-seed weight /g
    种子净度/%
    Seed purity /%
    种子空粒率/%
    Seed empty rate /%
    种子生活力/%
    Seed viability %
    C11.27±0.01c82.33±2.77b8.67±5.03b88.67±5.03a
    C21.44±0.09b83.68±3.87b34.33±13.65a53.33±5.03c
    C30.97±0.02d100.00±0.00a6.67±3.06b94.00±4.00a
    C42.87±0.15a100.00±0.00a5.33±3.06b90.67±1.15a
    C51.01±0.01d100.00±0.00a11.33±3.06b76.67±3.06b
    平均值1.51±0.0593.20±1.3313.27±5.5780.67±3.66
      注:表中数据为平均值±标准误;同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
      Note: The data in the table are Mean value ± Standard Error. Different lowercase letters after the data in the same column indicate significant differences (P < 0.05).
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    表  3  几个种源种子指标间的关系

    Tab.  3  Correlation coefficients between various indicators of seeds from different provenances

    指标
    Index
    长度
    Length
    宽度
    Width
    厚度
    Thickness
    千粒重
    1000-seed weight
    净度
    Neatness
    空粒率
    Empty grain rate
     宽度 Width0.938**
     厚度 Thickness−0.47−0.394
     千粒重 1000-seed weight0.950**0.975**−0.394
     净度 Neatness0.3820.25−0.643**0.188
     空粒率 Empty grain rate−0.28−0.270.807**−0.177−0.472
     生活力 Viability0.3590.212−0.813**0.1580.491−0.788**
      注:*表示达到P<0.05显著水平,**表示达到P<0.01极显著水平。
      Note: * indicates significant level at P<0.05, ** indicates extremely significant level at P<0.01.
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    出版历程
    • 收稿日期:  2022-03-29
    • 网络出版日期:  2022-07-06
    • 刊出日期:  2022-12-30

    5个种源楤木种子性状的比较研究

    doi: 10.12172/202203290003
      作者简介:

      姜欣华(1988—),工程师,硕士,1059368006@qq.com

      通讯作者: fanchuan@sicau.edu.cn
    基金项目:  甘孜藏族自治州与四川农业大学的“校州合作”项目“楤木驯化栽培技术及推广应用”(GZXZ2020-04-3)

    摘要: 楤木是中国传统的食药两用山野菜,营养价值和保健功能极高,用于治疗风湿性关节炎和糖尿病等众多疾病。由于市场需求量不断地增加,目前楤木资源呈逐年下降趋势,单依靠自然更新无法满足市场的需求。因此,筛选优良楤木种源,加强其良木育种研究,愈显重要。研究楤木种子外观形态差异性,筛选优良种子,为楤木栽植提供备选种源。以四川康定、四川泸定、江西赣州红楤木、江西赣州黑楤木、哈尔滨等5个种源的楤木(Aralia chinensis)种子为研究对象,对不同种源的种子外观形态、种子千粒重、种子净度、种子空粒率和种子生活力等指标进行实验测定。不同种源种子大小、种子千粒重、种子净度、种子空粒率和种子生活力差异显著(P<0.05),其中种子外观形态中长度最大为C4,3.45 mm,长度最小为C5,1.92 mm,长度变异系数最大C1,为13.21%,最小C4,为5.72%;宽度最大为C4,2.29 mm,宽度最小为C3,1.37 mm,宽度变异系数最大C3,为11.67%,最小C4,为6.15%;厚度最大C2,为1.05 mm,最小C4,为0.56 mm,厚度变异系数最大C5,为12.71%,最小C2,为8.65%;种子千粒重变化范围在1.01~2.87 g,C4种子千粒重最大,为2.87 g,C5种子千粒重最小,为1.01 g;种子净度变化范围在82.33~100%,市售种子C3、C4和C5净度达到100%,而C1种子净度最小为82.33%;种子空粒率C4最小,为5.33%,C2最大,为34.33%;种子生活力变化范围在53.33~94.00%,C3种子生活力最高,为94%,C2最小,为53.33%。综合分析发现,不同地理位置同一物种的种子性状具有较大差异性,江西黑楤木在整体指标测定上表现出较好的性状,同对比发现,该地种子与其他种子在外观上也有明显性的差异性(P<0.05),其种子的饱满度也高,种子的千粒重的含量也较其他种源地较高。

    English Abstract

    • 楤木(Aralia chinensis)是五加科楤木属植物,别名龙苞[1]、鹊不踏、虎阳刺、海桐皮和刺老芽等,是中国特有树种,传统的食药两用山野菜[2],其营养价值和保健功能极高,楤木为常用的中草药,食用的嫩芽中含有多种维生素和矿物质,其氨基酸的含量较高。还具有除湿活血、安神祛风、滋阴补气、强壮筋骨、健胃利尿等功效[3]。楤木被誉为“山野菜之王”,深受消费者青睐,是出口创汇的主要野菜之一,然而近年来随着市场需求的高涨,人们栽植楤木的积极性提高,但楤木野生资源有限,仅靠分蘖栽植生产的效率不高,无法很好满足市场需求。虽然楤木种子发芽较困难,但因其结实量大,采收成本低,如果能从种子繁殖取得突破,对于楤木的推广具有极大的促进作用,于是对其种子繁殖的研究[4]受到广泛关注。

      研究发现,不同种源的种子质量参差不齐,发芽率差异较大[5]。而种子形态与发芽率,有非常大的关系。邓贵仲等研究表明种子活力与种子千粒重与生活力、发芽率呈极显著正相关,种子生活力与发芽率呈极显著正相关[6]。苏建明等认为种子千粒重与生活力、发芽率呈极显著正相关,种子生活力与发芽率呈极显著正相关[7]。张静等发现种子长度与宽度呈极显著正相关,千粒重分别与其生活力、发芽率均呈显著正相关,种子生活力与发芽率呈极显著正相关[8]。因此,对不同种源种子的外观形态进行测定[9],分析种子的生活力、千粒重和空粒率等指标,能进一步了解楤木种子的特性,研究楤木种子外观形态的差异性,从而筛选优良种子,为楤木推广种植提供备选种源[10]

      • 2021年10月对野生楤木成熟种质资源进行现场调查并采集标本及种子,实验种子均为当地新鲜成熟种子,分别是四川省康定市C1种源,采自姑咱镇捧塔乡(E102°10′,N30°7′);四川省泸定县C2种源采自兴隆镇毛家寨(E102°14′,N29°45′)、冷碛镇团结村(E102°13′,N29°47′);江西赣州红楤木C3种源;江西赣州黑楤木C4和哈尔滨C5等5个种源种子。C1、C2在采收后,用塑封袋封装,并做好标记,排除袋内空气,在干燥处保存待用。江西赣州红楤木、江西赣州黑楤木及哈尔滨种源是通过网上购买。

      • 从5个不同种源随机各选取100正常种子,置于实验纸上,观察其外观形态并用数显游标卡尺(精确度0.01 mm)测量种子的长度、宽度和厚度(长度指种子着生种脐的一端至相对端间的轴长、宽度指垂直于长度轴的种子最大直线距离、厚度指垂直于宽度的第三平面的直线距离),重复10次。计算每个指标的变异系数,公式如下:

        变异系数CV(%)=(标准差÷平均值)× 100%。

      • 从5个不同种源取3份全样品,用四分法分样,直至减少至实验所需量,并称重,每个种源重复3次,区分各成分并称量,纯净种子重、废植物种子和夹杂物的重量,计算种子净度[11]

        净度(%)=纯净种子重÷(纯净种子重+废植物种子重+夹杂物重)×100%

      • 参照《农作物种子检验规程》[12]采用“千粒重”测定方法。将全部纯净种子充分混合后,从中随机数取1000粒种子,用精确度0.0001 g的分析天平称量[13],测定其千粒重,3次重复。

      • 解剖种子,剥掉表皮,用解剖针挑开一条裂缝,拨开种皮,观察记录[14],每种源50粒种子,重复3次。

      • 采用TTC法测定生活力[15],将种子用温水(约30℃)浸泡2~6 h,使种子充分吸胀,种子长轴切开,使其胚露出,将处理好的种子浸于TTC试剂中,置于恒温箱(30~35℃)中保温30 min,染色结束立即鉴定记录,每种源50粒种子,重复3次。

        楤木种子生活力判定标准参照《国际种子检验规程》[16],胚的主要组织染呈粉红色或者红色即为有活力的种子,按以下公式计算种子生活力:

        种子生活力(%)=(着色种子数目÷种子总数目)×100%

      • 实验数据均采用IBM SPSS Statistics 27软件进行实验结果处理分析。利用Pearson相关系数计算法,对实验中种子品质指标间进行相关性分析。

      • 楤木果实为蒴果,球形黑褐色,种子椭圆形,由表1可得出,长度平均值2.33 mm,变化范围1.92~3.45 mm,种子的长度在种源间存在显著差异(P<0.05),其中C4种子最大,为3.45 mm,C5种子长度最小,为1.92 mm,其由大到小依次是C4>C2、C3>C1>C5,C4比C5大44%,C2和C3差异不显著;C1种子长度变异系数最大是13.21%,C4种子最小为5.72%。

        表 1  种子外观形态

        Table 1.  Appearance and morphology of the seeds

        指标
        Index
        种子长度/mm
        Seed length /mm
        种子长度变异系数/%
        Variation coefficient
        of seed length /%
        种子宽度/mm
        Seed width /mm
        种子宽度变异系数/%
        Variation coefficient
        of seed width /%
        种子厚度/mm
        Seed thickness /mm
        种子厚度变异系数/%
        Variation coefficient
        of seed thickness /%
        C12.05±0.27cd13.211.54±0.18bc11.450.75±0.10b13.20
        C22.10±0.15c7.181.54±0.12bc7.941.05±0.09a8.63
        2.29±0.18b8.071.61±0.19b11.681.04±0.09a8.67
        C32.15±0.20bc9.401.37±0.16d11.670.68±0.06bc9.42
        C43.45±0.20a5.722.29±0.14a6.150.56±0.07d12.35
        C51.92±0.0.25d13.061.47±0.13cd8.800.66±0.08c12.71
        平均值Mean value2.33±0.219.441.64±0.159.620.79±0.0810.83
          注:表中数据为平均值±标准误;同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
          Note: The data in the table are Mean value ± Standard Error. Different lowercase letters after the data in the same column indicate significant differences (P<0.05).

        种子宽度平均值1.64 mm,变化范围1.37~2.29 mm,种子的宽度在种源间存在显著差异(P<0.05),其中C4种子宽度最大,为2.29 mm,C3种子宽度最小,为1.37 mm,其由大到小依次是C4>C2、C1>C5、C3,C1和C2、C3和C5种子间无显著性差异;C1种子宽度变异系数最大是11.45%,C4种子最小为6.15%。

        种子厚度平均值0.80 mm,变化范围0.63~1.05 mm,种子的厚度在种源间存在显著差异(P<0.05),其中C2种子厚度最大为1.05 mm,C4种子厚度最小为0.56 mm,其由大到小依次是C2>C1>C3、C5>C4,C3和C5种子间无显著性差异;C5种子厚度变异系数最大为12.71%,C2种子最小为8.65%。

        不同地理位置同一物种的种子大小具有较大差异性,C4较其他采集的种质种子资源的外观形态要大,尤其长度达3 mm以上,宽度达2 mm以上,与其他种源种子差异显著(P<0.05)。其种子厚度较其他种源最小为0.56 mm,说明该地种子较瘪,而C2种子的厚度最大,为1.05 mm,其宽度也较大,为1.58 mm,说明该种子较圆。在种源间C1种子性状的变异系数较大,其长度、宽度和厚度变异系数分别为13.21%、11.45%和13.20%,说明该种源地种子性状多样,变异性丰富,而C4整体变异系数最小,最为整齐。

      • 5个种源地种子千粒重平均值为1.51 g,变化范围在1.01~2.87 g(见表2),各种源地种子千粒重存在显著差异(P<0.05),其中C4千粒重最大,为2.87 g,C5千粒重最小,为1.01 g,其由大到小依次是C4>C2>C1>C3、C5,C4比C5大约3倍。C4的种子千粒重显著高于其他种源,其值可达最小种源C5的3倍,说明了C4的种子饱满度和充实率高于其他种源,且贮藏的营养物质较多,播种以后出苗整齐健壮,此结果与种子外观形态测定结果相符。

        表 2  种子性状指标

        Table 2.  Seed traits index

        种源
        Provenance
        种子千粒重/g
        1000-seed weight /g
        种子净度/%
        Seed purity /%
        种子空粒率/%
        Seed empty rate /%
        种子生活力/%
        Seed viability %
        C11.27±0.01c82.33±2.77b8.67±5.03b88.67±5.03a
        C21.44±0.09b83.68±3.87b34.33±13.65a53.33±5.03c
        C30.97±0.02d100.00±0.00a6.67±3.06b94.00±4.00a
        C42.87±0.15a100.00±0.00a5.33±3.06b90.67±1.15a
        C51.01±0.01d100.00±0.00a11.33±3.06b76.67±3.06b
        平均值1.51±0.0593.20±1.3313.27±5.5780.67±3.66
          注:表中数据为平均值±标准误;同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
          Note: The data in the table are Mean value ± Standard Error. Different lowercase letters after the data in the same column indicate significant differences (P < 0.05).
      • 5个种源地种子净度平均值为93.20%,变化范围在82.33~100%(见表2),各种源地种子净度存在显著差异(P<0.05),市售种子C3、C4和C5的净度最大为100%,C1种子净度最小,为82.33%,C2种子净度为83.68%,C1、C2两者差异不显著。由上面分析可看出,除去市售种子的净度达100%,而人工实地采集种子净度较低,也说明市售种子经过前期处理,去除了杂质;而人工采集的四川的两个种源,前期处理还不够。

      • 5个种源地种子空粒率平均值为13.27%,变化范围在5.33~34.33%(见表2),各种源种子空粒率存在显著差异(P<0.05),其中C2种子空粒率最高,为34.33%,其与C1、C3、C4、C5间差异显著,而C1、C3、C4、C5间差异不显著。

      • 5个不同种源地种子生活力平均值为80.67%,变化范围在53.33~94.00%(见表2),各种源种子生活力存在显著差异(P<0.05),C3种子生活力最高,为94%,C2种子生活力最低,为53.33%,C3比C2大43%,由大到小依次是C3、C4、C1>C5>C2,其中C1、C3、C4间差异不显著。5个种源中,C1、C3和C4表现出高生活力,说明这3种源的种子具有较大的生长优势和生产潜力。

      • 对楤木种子外观形态(长度、宽度、厚度)、千粒重、净度、空粒率和生活力7个指标进行Pearson相关性分析[17],相关系数达到显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)的水平如表3所示。结果表明:种子长度和宽度、千粒重呈极显著正相关,与净度呈、生活力呈正相关,与种子厚度和空粒率呈负相关;种子宽度和千粒重呈极显著正相关,与净度、生活力呈正相关,与厚度、空粒率呈负相关;种子厚度和空粒率呈极显著正相关,与净度、生活力呈极显著负相关,与千粒重呈负相关;种子千粒重和净度、生活力呈正相关,与空粒率呈负相关;种子净度和生活力呈正相关,与空粒率呈负相关;种子空粒率和生活力呈极显著负相关。

        表 3  几个种源种子指标间的关系

        Table 3.  Correlation coefficients between various indicators of seeds from different provenances

        指标
        Index
        长度
        Length
        宽度
        Width
        厚度
        Thickness
        千粒重
        1000-seed weight
        净度
        Neatness
        空粒率
        Empty grain rate
         宽度 Width0.938**
         厚度 Thickness−0.47−0.394
         千粒重 1000-seed weight0.950**0.975**−0.394
         净度 Neatness0.3820.25−0.643**0.188
         空粒率 Empty grain rate−0.28−0.270.807**−0.177−0.472
         生活力 Viability0.3590.212−0.813**0.1580.491−0.788**
          注:*表示达到P<0.05显著水平,**表示达到P<0.01极显著水平。
          Note: * indicates significant level at P<0.05, ** indicates extremely significant level at P<0.01.
      • 种子作为植物个体发育的一个特定阶段,既是植物遗传信息的保存者与传递者,又是植物在环境胁迫下保证物种繁衍的适应性策略[18]。种子的大小,是直接表现一颗种子饱满度以及种子质量的优良,而种子的大小则能较稳定的表现种子的外观形态。物种子发芽是生命的起始,对良种壮苗的培育具有重要影响[19]。而种子生活力的高低,与种子发芽率密切相关。史瑞平关于《种子质量检验措施》的研究中指出,加强种子质量检验工作不仅能够保障农业生产安全,也为农民增收创造了条件。种子质量检验包括田间检验和室内检验[20]

        本实验从种子外观形态入手,对楤木种子的千粒重、净度、空粒率和生活力进行实验,分析比较5个不同种源地种子的差异性,结果表明,同一物种由于地理差异和自然选择的作用下,表现出一定的差异性,种子大小的变异是对种子所处环境的适应,并且在一定程度上降低了未来风险[21]。一般认为,较大种子会增加后代在群落中的生存适合度和丰富度,而较小种子会提高其后代在群落更新中的贡献[22]。种子的变异不仅存在植被间、物种间,还普遍存在种群内和植株内[23]。Michaels等研究发现,物种内种子大小变异系数平均在10%~50%之间[24],Hare则认为,同一物种内有68~77%的变异发生在个体内,只有9%~13%发生在个体间[25]。分析不同种源地的楤木种子差异性,为后期栽植提供科学依据。

        种子生活力作为表征种子发芽潜力和品质优劣的重要指标,测定种子生活力更能有力验证不同种源地种子之间有差异性[26],而影响种子生活力的主要因素由水分、氧气、温度以及光线。本实验中,种子生活力最高是C3,与C1和C4差异不显著(P>0.05),而C2生活力最低,为53.33%,C1的千粒重、净度和空粒率分别是1.27 g、82.33%和8.67%,C1种源较圆润;C4的外观形态与其余四个种源地有较大差异,且其千粒重、净度和空粒率分别是2.87 g、100%和5.33%,说明该地种子内含有较多的营养物质,生活力高,空粒率低,有较大的发芽潜能。

        表2可知,C1种源的千粒重为1.27 g,空粒率为8.67%,生活力达88%以上,说明该地种源种子,亦有较高的生活力,其发芽潜力较高,种子胚乳内含的营养物质也较高。而C5种源的种子千粒重仅有1.01 g,空粒率为11.33%,且生活力只有76.67%,各项指标较低下,说明了该地种子的活力以及后期播种发芽率都较低。结合前面种子外观形态、千粒重和空粒率等指标,C4种子表现出性状的优良性。

      • C4较其他采集的种子资源的外观形态要大,与其他种源种子差异显著(P<0.05),且C4整体变异系数最小。说明该地种子比较充实,含有较多的营养物质,且种子较整齐。C4种子千粒重显著高于其他种源,其值可达最小种源C5的3倍,说明了C4种子饱满度和充实率高于其他种源,且贮藏的营养物质较多。经综合评判,江西黑楤木在种子性状整体指标测定上表现较好。但不同种源种子的推广应用,不仅要考虑种子外观性状,还应考虑适应性,种子发芽率,壮苗率,苗木后期生长等多种因素。因此,建议继续从以上角度进行研究。

    参考文献 (26)

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