高 望，劉左軍，薛德艷，王 強(qiáng)，藍(lán)雯琳

（蘭州理工大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院，蘭州730050）

青藏高原高寒草甸鈍裂銀蓮花種子特征研究

高 望1，劉左軍*，薛德艷2，王 強(qiáng)2，藍(lán)雯琳2

（蘭州理工大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院，蘭州730050）

以青藏高原高寒草甸具有花色多態(tài)性的鈍裂銀蓮花為材料，研究其種子形態(tài)、種子大小、種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢和貯藏時間對種子生活力的影響。結(jié)果表明：三種花色鈍裂銀蓮花種子在種子形態(tài)、種子大小以及萌發(fā)率方面無顯著差異；在種子發(fā)芽勢上白色居群種子與其他兩色種子之間有顯著差異，可能與白色居群物候期較早有關(guān)；種子貯藏時間長度與種子生活力負(fù)相關(guān)，但是其種子經(jīng)過長期保藏依舊具有一定種子活力。種子以穩(wěn)定的形態(tài)和大小遺傳、較高的萌發(fā)率和種子持久的生活力是其對惡劣環(huán)境的一種適應(yīng)。

鈍裂銀蓮花；花色；種子特征

植物種子在植物的種族延續(xù)上，既是植物遺傳信息的保存者與傳遞者，也是植物在環(huán)境脅迫中保證物種繁衍和繁殖的一種適應(yīng)性策略［1，2］。在植物生活史過程中，通過最佳的資源分配格局，來提高植物適合度［3］。植物對種子的資源投入作為植物總的資源分配的一部分，主要體現(xiàn)在種子的數(shù)量、重量、結(jié)構(gòu)及著生位置上，而不同的資源分配策略也是對所處環(huán)境的一種適應(yīng)［4-6］。鈍裂銀蓮花（Anemone obtusiloba）是毛茛科（Ranunculaceae）銀蓮花屬（Anemone L.）多年生草本植物，其花分為黃色（yellow）、淺黃色（pale-yellow）和白色（white），具有花色多態(tài)性，是高寒草甸草地退化的一種指示性毒雜草。本文通過研究比較三種花色鈍裂銀蓮花種子形態(tài)及大小、種子萌發(fā)率和不同貯藏時間對種子生活力的影響，旨在為進(jìn)一步揭示其繁衍機(jī)制、預(yù)測其潛在分布范圍以及綜合治理提供依據(jù)，這對于高寒草甸的植被恢復(fù)有著極其重要的意義。

1、材料與方法

試驗(yàn)材料采集地點(diǎn)在甘肅省甘南藏族自治州合作市高寒草地與濕地系統(tǒng)定位研究站（102°53′E，34°57′N），海拔2973m。年平均氣溫2.0℃，最冷的1月份平均氣溫為-9.0℃，6～8月最熱，其平均氣溫為11.6℃。年均降雨量400～800mm，年蒸發(fā)量1200mm，降水主要分布在6～9月。年日照時數(shù)2560h。年均無霜期≤90天。植被類型以高寒草甸為主，土壤為亞高山草甸土。

1.1種子形態(tài)特征及千粒重

樣地內(nèi)分別選取三種花色鈍裂銀蓮花各50株并掛牌標(biāo)記，進(jìn)入果期時使用無紡布袋進(jìn)行套袋處理，防止種子脫落不整齊性造成的種子遺失，并在9月下旬種子成熟后按照花色分類回收種子并帶回實(shí)驗(yàn)室，用游標(biāo)卡尺測量種子形態(tài)，即種子的長、寬、厚。每種花色種子測量8組，每組100粒種子。對不同花色植株種子，按照單株種子進(jìn)行稱重，計(jì)算每種花色種子的千粒重，精確到萬分之一克。

1.2種子萌發(fā)率和發(fā)芽勢

選取大小、重量相對一致的三種花色的鈍裂銀蓮花種子。分別將種子用40目尼龍袋裝好，封緊袋口，于2013年10月埋回合作站點(diǎn)內(nèi)，埋藏深度為1cm，進(jìn)行春化處理。在2014年4月，回收埋藏種子，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。采用紙上萌發(fā)法，將鈍裂銀蓮花種子消毒并沖洗后，在超凈臺內(nèi)接種至已經(jīng)滅菌、鋪有兩層用蒸餾水濕潤的濾紙的培養(yǎng)皿中進(jìn)行萌發(fā)，并記錄稱重。每個培養(yǎng)皿接入50粒鈍裂銀蓮花種子，實(shí)驗(yàn)設(shè)置三個平行。萌發(fā)條件為恒溫20℃，8h黑暗，16h光照。每天統(tǒng)計(jì)其萌發(fā)率，稱重法補(bǔ)水，并將已萌發(fā)（胚根突破種皮2mm，則視為已萌發(fā)）的種子移出，計(jì)算發(fā)芽勢。連續(xù)7d不再有種子發(fā)芽結(jié)束發(fā)芽試驗(yàn)。萌發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，采用TTC染色法鑒定種子活力。

萌發(fā)率=發(fā)芽結(jié)束時種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢=3d內(nèi)種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

1.3貯藏時間對種子生活力的影響

采用當(dāng)年種子收獲后去除雜質(zhì)，封裝于紙袋內(nèi)，室內(nèi)常溫貯藏1-4年的不同花色的鈍裂銀蓮花種子。種子生活力檢測采用TTC染色法。將鈍裂銀蓮花按照年份和花色分類后，放入用蒸餾水濕潤的濾紙上，進(jìn)行緩慢紙床預(yù)濕2h。預(yù)濕結(jié)束后，將種子剝?nèi)シN皮，將種子放入有1%TTC染液的培養(yǎng)皿中，使染液剛好浸沒種子。將培養(yǎng)皿移至恒溫箱內(nèi)，20℃黑暗染色4h。染色結(jié)束后，將種子縱切，觀察染色情況。

有生活力的種子數(shù)=該組被染色的種子數(shù)/該組供試種子數(shù)

以上數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2010及SPSS 20.0軟件處理。

2、結(jié)果與分析

2.1種子形態(tài)特征及千粒重比較

如表1所示，鈍裂銀蓮花種子在種子形態(tài)特征和千粒重方面均呈現(xiàn)黃色＞淺黃色＞白色的關(guān)系，但是三種花色之間無顯著差異。

表1　三種花色的鈍裂銀蓮花種子長、寬、厚和千粒重Table 1 Length， width， thickness and 1000-seed weight of seed of Anemone obtusiloba

2.2種子萌發(fā)率和發(fā)芽勢比較

如圖1所示，三種花色鈍裂銀蓮花種子在萌發(fā)率都較高，其中黃色96.00%＞白色95.33%＞淺黃色94%，但是三種花色種子萌發(fā)率之間無顯著差異。三種花色鈍裂銀蓮花種子發(fā)芽勢方面，白色84%顯著大于黃色72%和淺黃色70%種子的發(fā)芽勢，說明白色居群種子發(fā)芽整齊度高。

2.3貯藏時間對種子生活力的比較

如圖2所示，隨著貯藏時間的增加，鈍裂銀蓮花種子的生活力在逐漸減弱，種子活力與貯藏時間負(fù)相關(guān)。如表2所示，三種花色鈍裂銀蓮花花間與貯藏時間相互比較。

表2　鈍裂銀蓮花種貯藏時間與生活力比較Table 2 Storage time and life force of Anemone obtusiloba

圖1　鈍裂銀蓮花種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢Fig 1 Germination rate and germination potential of Anomone obtusiloba

圖2　貯藏時間對鈍裂銀蓮花種子生活力的比較Fig 2 Storage time on seed-viability of Anomone obtusiloba

3、討論

在自然條件下，種子特征是相對穩(wěn)定的，由于可利用資源的變化而引起的種子生產(chǎn)受到影響時，一般首先是種子數(shù)量的影響，其次才是種子大?。?］。植物個體間以及個體內(nèi)種子大小變異是一普遍現(xiàn)象，且種群內(nèi)種子大小變異主要來源于各個個體間［8-10］。因此，在鈍裂銀蓮花種子形態(tài)及千粒重方面，未檢測到花色之間的顯著差異。說明鈍裂銀蓮花遺傳上的進(jìn)化具有相對穩(wěn)定性。在高寒草甸這種比較特殊的生境條件下，具有花色多態(tài)性的鈍裂銀蓮花可能就是憑著穩(wěn)定的遺傳特性在高寒草甸占有自己的獨(dú)特的種群地位，成為一種優(yōu)勢的毒雜草。

鈍裂銀蓮花種子具有較高的萌發(fā)率，只要滿足了基本的萌發(fā)條件便可發(fā)芽并形成幼苗。但是其具有生理性休眠，不經(jīng)過打破休眠的處理（如低溫層積處理，自然狀態(tài)下的春化處理及冷濕處理等），則其萌發(fā)率較低［11，12］。通過花色間種子萌發(fā)率的比較，發(fā)現(xiàn)花色之間種子萌發(fā)率不存在顯著差異。但是在其發(fā)芽勢上，說明的發(fā)芽整齊度較高，在適合的條件下能夠盡快萌發(fā)。通過幾年的觀察，白色居群較之其他顏色居群有更早的物候期，出苗時間和開花時間都較早，也說明了白色花種子較高發(fā)芽勢，能夠較快萌發(fā)。

鈍裂銀蓮花作為高寒草甸上生存的一種常見毒雜草，具有持久的生命力。原因可能是其種子在不適宜種子萌發(fā)的條件下具有休眠的特性，從而能夠長期保持生命力而不喪失發(fā)芽能力。據(jù)報(bào)道［13，14］，如車前草（Plantago asiatica） 的種子發(fā)芽力能保持10年之久；馬齒莧（Portulaca oleracea）能在保藏20-40年之內(nèi)還具有生活力。

鈍裂銀蓮花作為高寒草甸上常見的一種毒雜草，在環(huán)境選擇的壓力下演化成為一種高度進(jìn)化的植物種群，其繁殖過程中表現(xiàn)出來的花色多態(tài)性、種子特征的穩(wěn)定遺傳、種子萌發(fā)率較高、具有休眠過程保持種子生命力持久等，都是長期以來適應(yīng)高寒草甸這嚴(yán)酷環(huán)境所形成的生殖對策?！盋FI

［1］ 祖元剛，趙則海，楊逢建，等.植物生活史型的劃分及其相互轉(zhuǎn)化［J］.生態(tài)學(xué)報(bào).2005，（09）：2347-2353.

［2］ 宋松泉，程紅眾，姜孝成等.種子生物學(xué)［M.］科學(xué)出版社，2009

［3］ Fenner.，M.，Thompson. K. The Ecology of Seeds［M］. New York： CABI Publishing， 2005

［4］ 李金花，潘浩文，王剛.草地植物種群繁殖對策研究［J］.西北植物學(xué)報(bào).2004，（02）：352-355.

［5］ 佘誠棋，楊萬霞，方升佐，等.青錢柳天然群體種子性狀表型多樣性［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào).2009，（10）：2351-2356.

［6］ Maranz S，Wiesman Z.Evidence for indigenous selectionand distribution of the shea tree，Vitellaria paradoxa，and its potential significance to prevailing parkland savanna treepatterns in sub-Saharan Africa north of the equator［J］. Journalof Biogeography，2003，30：1505 -1516.

［7］ 劉左軍，杜國禎，陳家寬，等.影響黃帚橐吾種子生產(chǎn)的因素Ⅰ.生境和花序結(jié)構(gòu)［J］.植物生態(tài)學(xué)報(bào).2003，（05）：677-683.

［8］ Pitelka L F， ThayerM E， Hansen S B. Variation in acheneweight in Aster acum inatus［J］. Can.J.Bot.， 1983，61（5）： 1415-1420.

［9］ Thompson JN. Variation among individual seed masses in Lomatium grayi（Umbelliferae） under controlled conditions［J］. magnitude and partitioning of the variance.Ecol， 1984，65（2）： 626-631.

［10］A anzen D H. Variation in seed size within a crop of a Costa Rican Mucuna and reana（Legum inosae）［J］. Am.J.Bot.，1977，64（3）： 347-349.

［11］ 路寧娜，崔現(xiàn)亮，王桔紅，等.不同貯藏條件和光照對5種蒺藜科植物種子萌發(fā)的影響［J］.中國沙漠.2008，（06）：1130-1135.

［12］李富香，劉左軍，高望等.不同貯藏環(huán)境和光照對鈍裂銀蓮花種子萌發(fā)的影響［J］.中國食品工業(yè)，2014，6：50-53

［13］李博.植物競爭-作物與雜草相互作用的實(shí)驗(yàn)研究［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［14］郭水良，王勇，曹同.雜草繁殖方式的多樣性及其環(huán)境的適應(yīng)［J］.上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2006，35（3）：103-110

Study on seed characteristics of Anemone obtusiloba in Qinghai-Tibet plateau alpine meadow

GAO Wang1， LIU Zuo Jun*， XUE De Yan2， WANG Qiang2， LAN Wen Lin2
（School of Life Science and Engineering of Lanzhou University of Technology，Lanzhou，Gansu Province，730050，China）

∶ In Qinghai-Tibet plateau alpine meadow Anemone obtusiloba with color polymorphism as materials，seed shape，seed size， seed germination rate， germination energy and storage time on seed viability. The results showed that∶ three colors Anemone obtusiloba seed was no significant difference in seed shape， seed size and germination rate； there are significant differences between the white population and the other two color seed germination potential on seeds and white populations may phenophase earlier related； the length of seed storage time and negatively correlated with seed viability， but its longterm preservation seed after seed still has some vigor. Seeds in a stable form and size genetic， higher germination rate and seed lasting viability which is one of its adaptation to harsh environments.

∶ Anemone obtusiloba； color； seed characteristics

O633.13

A

0438-1157（2015）00-0000-00

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（30960066）資助

高望（1988-），男，陜西西安人，在讀碩士研究生。研究方向?yàn)樯鷳B(tài)學(xué)。

劉左軍，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事生態(tài)學(xué)方向研究。