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(南京林業(yè)大學(xué)a.南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，b.竹類研究所，c.生物與環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210037)

金佛山方竹(Chimonobambusautilis(Keng) P.C.Keng)屬禾本科(Poaceae)竹亞科(Subfam.Bambusoideae)寒竹屬(Chimonobambusa)，為復(fù)軸混生型小徑竹[1]。節(jié)間圓筒形或略為四棱形，表面起初為白色刺毛，后漸變?yōu)闊o毛，節(jié)間長20～30 cm，桿壁厚約7 mm，一般高5～8 m，最高可達10 m，地徑2～4 cm。金佛山方竹屬于高山竹種，主要分布在海拔1 300 m以上的高原山區(qū)。金佛山方竹的分布范圍[2]只有貴州北部5個縣和重慶南部萬盛區(qū)、南川市及云南省的個別縣，占地總面積3.3萬hm2。

目前，國內(nèi)關(guān)于金佛山方竹及其種子萌發(fā)的研究相對較少。2006年，鄭翼等[2]探索了金佛山方竹移栽造林技術(shù)措施，2008年，鄭翼等[3]又系統(tǒng)總結(jié)出金佛山方竹的苗木培育、造林技術(shù)、撫育管理和采伐更新經(jīng)營管理技術(shù)措施。鄭先蓉等[4]對金佛山方竹圃地選擇、播種時間、苗期管理等幾個方面進行了研究。有關(guān)竹子種子的萌發(fā)研究，至今僅有十幾個竹種被報道，如，周建梅等[4]研究了多效唑?qū)Ψ侵蕻a(chǎn)銳藥竹(Oxytenantheraabyssinica)種子萌發(fā)生長及幼苗解剖性狀的影響。徐鎮(zhèn)國等[6]分析了廣西沙羅單竹(SchizostachyumfunghomiiMcClure)、黃竹(DendrocalamusmembranaceusMunro)、吊絲竹[Dendrocalamusminor(McClure)L.C.Chia&H.L.Fung]及云南龍竹(DendrocalamusyunnanicusHsueh&D.Z.Li)4種叢生竹種子的形態(tài)特性并測定了種子的萌發(fā)能力。趙春章等[7]研究了華西箭竹[Fargesianitida(Mitford)P.C.Keng ex T.P.Yi]種子的基本特征及不同溫度下的萌發(fā)特性。李立杰等[8]研究了沙羅單竹開花現(xiàn)象及種子形態(tài)。孫茂盛等[9]對巨龍竹(DendrocalanuassinicusChia et J.L.Sun)進行了育苗試驗，初步掌握了巨龍竹種子育苗技術(shù)。陳松河等[10]對小琴絲竹(Bambusamultiplexcv.Alphonse-Karr)種子成分和特性進行了研究。蔡春菊等[11]對毛竹[Phyllostachysedulis(Carr.)J.Houz]進行了室內(nèi)萌發(fā)試驗，揭示了環(huán)境因素和種子質(zhì)量對毛竹種子萌發(fā)特性的影響。李偉成等[12]在氣候培養(yǎng)箱內(nèi)進行了毛竹種子萌發(fā)試驗，研究了不同溫度和光照對毛竹種子萌發(fā)的影響。段春香等[13]研究了料慈竹(Bambusadistegia)種子播種品質(zhì)、1年生苗生長發(fā)育規(guī)律、竹苗生物量、苗期施肥正交試驗以及竹苗質(zhì)量評價及分級。邢新婷等[14]研究了麻竹(DendrocalamuslatiflorusMunro)人工授粉種子的播種品質(zhì)和實生苗的生長發(fā)育。付順華等[15]研究了雷竹(Phyllostachyspraecox)種子特性及苗期生長規(guī)律。董文淵等[16]研究了筇竹[Qiongzhueatumidissinoda(Hsueh&T.P.Yi ex Ohrnberger)Hsueh&T.P.Yi.]種子特性及實生苗的生長發(fā)育規(guī)律。牟光儀等[17]進行了龍竹(DendrocalamusgiganteusMunro)的不同播種時期、不同覆蓋方式、幼苗移植時間、移植密度的育苗試驗。本研究在前人研究的基礎(chǔ)上通過測定不同溫度下金佛山方竹種子的萌發(fā)、胚根及展葉的生長規(guī)律，以期探索金佛山方竹種子對不同溫度的響應(yīng)，為以后金佛山方竹的生態(tài)適應(yīng)性提供參考。

注：A為貴州種源，B為云南種源。圖1 2個種源金佛山方竹的種子形態(tài)

1 材料與方法

1.1 試驗材料

金佛山方竹種子于2017年4月30日采集于貴州省遵義市桐梓縣獅溪鎮(zhèn)和云南昭通市彝良縣小草壩鎮(zhèn)。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子的形態(tài)特征

挑選顆粒飽滿光澤無瑕疵的種子，先用清水沖洗，去除雜質(zhì)。隨機選取100粒2個種源金佛山方竹的成熟健康種子，用游標卡尺測量種子的長和寬。長度是指種子的種臍至種子頂端的距離，寬度是指垂直與長度的最大距離[18]。隨機選取6個重復(fù)，每個重復(fù)100粒，用0.001 g天平分別稱重，計算千粒重[19]。

1.2.2溫度對種子萌發(fā)的影響

萌發(fā)試驗貴州種源于2017年5月7日開始，云南種源于2017年5月3日開始。將成熟種子置于鋪有1層棉花2層濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，均勻的擺放，每皿100粒種子，每個處理設(shè)6個重復(fù)。在溫度水平為16，18，20，22，24，26，28，30 ℃的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為光照時間12 h/d，光照強度為2 500 lx，每天記錄萌發(fā)數(shù)。

萌發(fā)率(%)=(種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。

1.2.3溫度對種子胚根生長及展葉的影響

每個溫度下隨機選定剛萌發(fā)的15粒種子，每個種源每2 d測1次種子萌發(fā)后胚根的長度，從萌發(fā)第1天始至萌發(fā)后25 d為止。

1.3 數(shù)據(jù)處理

整個萌發(fā)試驗，均以胚根露出種皮1 mm為萌發(fā)標準，對所得數(shù)據(jù)進行one-way ANOVA方差分析；整個計算過程在SPSS 22.0軟件進行方差分析，分析結(jié)果以平均值±標準誤差表示，用origin 8.5軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子形態(tài)特征

金佛山方竹的果實為漿果狀穎果(圖1)，外帶穎殼(外稃、內(nèi)稃)，果皮厚而肉質(zhì)，表面光滑無毛。果實形狀基本為橢圓形或卵圓形，腹溝不明顯，胚位于穎果基部，成熟時呈綠色或棕綠色。貴州種源的種子長(11.58±1.09)mm，寬(6.20±0.87)mm，帶稃千粒重為(232.37±1.19)g，云南種源的種子長(14.63±0.90)mm，寬(6.20±0.7)mm，帶稃千粒重為(263.06±1.25)g。

2.2 不同溫度下種子萌發(fā)變化趨勢

由圖2可知，不同培養(yǎng)溫度下，貴州種源與云南種源萌發(fā)率均約為60%，24～26 ℃萌發(fā)率最高。從第3天起，種子陸續(xù)萌發(fā)，其萌發(fā)的過程分為3個階段：第1階段，當萌發(fā)率<15%時，為緩慢萌發(fā)期；第2階段，萌發(fā)率在15%～50%時，為快速萌發(fā)期；第3階段，萌發(fā)率>50%時，為緩慢萌發(fā)期。以26 ℃萌發(fā)進程為例，其萌發(fā)規(guī)律為“慢-快-慢”的趨勢，大致呈“S”型。貴州種源的萌發(fā)趨勢相對集中，云南種源的萌發(fā)趨勢相對離散，在16～30 ℃范圍內(nèi)均可萌發(fā)，具較強的適應(yīng)性，但在各溫度下萌發(fā)狀況存在差異，萌發(fā)持續(xù)時間和萌發(fā)高峰期隨溫度升高而縮短。溫度越高，發(fā)芽進程越快，初始發(fā)芽天數(shù)及發(fā)芽結(jié)束時間提前。高溫較低溫先達到種子的萌發(fā)高峰。

貴州種源在溫度為24 ℃時，最先結(jié)束萌發(fā)，萌發(fā)所需天數(shù)為16 d。在溫度為16 ℃時，最晚結(jié)束萌發(fā)，萌發(fā)所需天數(shù)為28 d。按照萌發(fā)天數(shù)最短到最長，依次是26，28，30，24，22，20，18，16 ℃。云南種源在溫度為26 ℃時，最先結(jié)束萌發(fā)，萌發(fā)所需天數(shù)為14 d，在溫度為16 ℃時，最晚結(jié)束萌發(fā)，萌發(fā)所需天數(shù)為24 d。按照萌發(fā)天數(shù)最短到最長，依次是26，28，30，24，20，22，18，16 ℃。各溫度下，云南種源萌發(fā)所需天數(shù)少于貴州種源萌發(fā)所需天數(shù)。

表1 2個種源在不同溫度下的萌發(fā)率比較

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(p<0.05)。

圖2 2個種源種子萌發(fā)率進程

2.3 溫度對金佛山方竹種子萌發(fā)的影響

從表1和圖3得知， 就萌發(fā)率來講，貴州種源種子24 ℃萌發(fā)率最高，平均萌發(fā)率為78.7%。云南種源26 ℃萌發(fā)率最高，平均萌發(fā)率為70.2%。經(jīng)差分析得知，不同溫度下的發(fā)芽率存在顯著差異(p>0.05)，貴州種源的萌發(fā)率以24 ℃為最高，低于24 ℃，萌發(fā)率隨溫度下降呈下降的趨勢，20 ℃與22 ℃萌發(fā)率差異不顯著。高于24 ℃，萌發(fā)率隨溫度升高亦呈下降的趨勢。云南種源的萌發(fā)率以26 ℃為最高，低于26 ℃，萌發(fā)率隨溫度下降呈下降的趨勢，但16～24 ℃之間差異不顯著。高于26 ℃，萌發(fā)率隨溫度升高亦呈顯著下降的趨勢。說明溫度過低或過高會對種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用，總的來說，金佛山方竹種萌發(fā)喜低溫。除在16 ℃時云南種源的萌發(fā)率高于貴州種源的萌發(fā)率外，各溫度下，貴州種源萌發(fā)率都略高于云南種源的萌發(fā)率(圖3)。

圖3 不同溫度對2個種源種子萌發(fā)率的影響

2.4 溫度對金佛山方竹種苗胚根的生長及展葉的影響

從圖4可知，溫度影響胚根的生長速度。貴州種源和云南種源在26 ℃下胚根的生長最快，培養(yǎng)25 d后，長度分別為19.1 cm和19.6 cm，與其他7個溫度處理的胚根長度相比達到顯著差異(p<0.05)，16 ℃下胚根的生長最慢，培養(yǎng)25 d后長度分別為11.2 cm和11.0 cm。貴州種源的胚根長從高到低依次是26 ℃>24 ℃>28 ℃>22 ℃>20 ℃>30 ℃>18 ℃>16 ℃；云南種源的胚根長從高到低依次為26 ℃>28 ℃>24 ℃>22 ℃>20 ℃>30 ℃>18 ℃>16 ℃，溫度過高或過低都不利于胚根的生長。

從圖5可知，金佛山方竹展葉時間隨著溫度的變化而變化，在16～30 ℃下，隨著溫度的升高，展葉時間總體變化表現(xiàn)為先減少后增加的變化趨勢。貴州種源在24～26 ℃下第1片葉的展葉時間一致，為20 d，26 ℃下第2片葉的展葉時間最短，為23 d。云南種源在26～30 ℃下第1片葉的展葉時間一致，為20 d，在26 ℃下第2片葉的展葉時間與貴州種源相同，為23 d。在16 ℃下2個種源的展葉時間最長，貴州種源的第1片葉的展葉時間和第2片葉的展葉時間分別為33 d和39 d，云南種源的第1片葉的展葉時間和第2片葉的展葉時間分別為32 d和38 d。

注：A為18 ℃；B為24 ℃；C為30 ℃。圖6 金佛山方竹萌發(fā)狀態(tài)

圖4 不同溫度下2個種源金佛山方竹胚根長度的變化過程

在培養(yǎng)箱溫度28，30 ℃培養(yǎng)下，金佛山方竹的種子萌發(fā)率較低且幼苗生長不良，幼苗出現(xiàn)白化苗，在28 ℃下，貴州種源白化率為6%，半白化率為16%。云南種源的白化率為2%，半白化率為20%。在30 ℃下，貴州種源白化率為40%，半白化率為49%。云南種源的白化率為21%，半白化率為59%。2個溫度下，貴州種源的白化率大于云南種源的白化率，30 ℃的白化率大于28 ℃下的白化率。從圖6可知，金佛山方竹在24 ℃和18 ℃下，幼苗生長良好，24 ℃下比18 ℃下生長迅速，但在葉色上，已明顯偏黃。在30 ℃下，幼苗生長不良，表現(xiàn)為白化苗，此結(jié)果表明，金佛山方竹在18～26 ℃下生長發(fā)育良好，但相對高溫造成金佛山方竹幼苗白化率高，嚴重影響其生長發(fā)育。

圖5 不同溫度下2個種源金佛山方竹展葉所需時間

3 結(jié)論與討論

3.1 種子形態(tài)特征

竹類屬禾本科植物，是重要的植物資源[20]，生長周期長，屬于無性繁殖的多年生植物，開花結(jié)實較為罕見，自然結(jié)實率很低，有些竹種甚至幾百年都不開花，且大多數(shù)植株開花后即枯死，這給竹類植物的開花結(jié)實研究增加了難度[21-22]。竹類植物果實多為穎果，與水稻(Oryzasativa)，小麥(Triticumaestivum)等[1]其它禾本科植物的果實類型一致。根據(jù)果皮性質(zhì)將竹類植物的果實分為基本型穎果、半堅果狀穎果、堅果狀穎果和漿果狀穎果[23]。如秋竹(Chusqueasp.)、黃條金剛竹(SasaellakongosanensisAureostriatus)、華箬竹(SasasinicaKeng)、異葉苦竹[Pleioblastussimoniif.heterophyllus(Makino et Shirasawa)Muroi]、翠竹[P.pygmaea(Miq.)E.G.Camus]、鋪地竹[P.argenteostriatus(Regel)Nakai]、毛竹、淡竹(P.glaucaMcClure)、烏哺雞竹(P.vivaxMcClure)、月月竹[Chimonobambusasichuanensis(T.P.Yi)T.H.Wen]、孝順竹[Bambusamultiplex(Lour.)Raeusch.ex Schult. et J.H.Schult.]、唐竹[Sinobambusatootsik(Makino)Makino]、巴山木竹(ArundinariafargesiinE.G.Camus)、雷竹果實為基本穎果[23-24]，麻竹果實為堅果狀穎果[14]，金佛山方竹果實屬于漿果狀穎果，與筇竹果實[25]屬于同一類型。

云南種源的金佛山方竹種子長、寬和千粒重顯著大于貴州種源的種子，表明受自身遺傳因素和外界環(huán)境因子的共同影響，植物不同種源間的種子為更好地適應(yīng)不同生境，可能在形態(tài)上發(fā)生了變異[25]。曹玲玲等研究發(fā)現(xiàn)，雷波種源的水青樹(TetracentronsinenseOliv.)種子的萌發(fā)率和幼苗初期的長勢最好，其種子的千粒重及飽滿度最大，但是種子長寬厚與不同種源種子的萌發(fā)率及幼苗長勢之間相關(guān)性不顯著[27]。而本研究發(fā)現(xiàn)，2種種源的種子長寬及千粒重差異顯著，而萌發(fā)率之間差異不顯著，其長寬及千粒重形態(tài)指標與不同種源的種子的萌發(fā)率之間相關(guān)性不顯著。此結(jié)果與趙曉英等[19]的研究結(jié)果一致。

3.2 金佛山方竹種子萌發(fā)對溫度的響應(yīng)

種子萌發(fā)需要的環(huán)境條件包括充足的水分、適宜的溫度、足夠的氧氣和適當?shù)墓庹?，由于生境和種類不同，影響種子萌發(fā)的主要因素又存在差異[11]。溫度影響種子萌發(fā)過程所需酶的活性，不適宜的溫度會使發(fā)芽時間延遲并降低其發(fā)芽率，溫度過高或過低都不利于種子萌發(fā)。綜合分析表明，金佛山方竹種子的萌發(fā)率隨溫度升高呈先升高后降低趨勢。金佛山方竹在16 ℃和30 ℃高溫下萌發(fā)率低，20～22 ℃差異不顯著。此研究結(jié)果與毛竹[12]種子隨溫度變化萌發(fā)趨勢相似。

根據(jù)不同種子萌發(fā)對溫度的需求，可將種子分成不同類型，金佛山方竹種子為25 ℃適溫型[12]，其在24 ℃或26 ℃的萌發(fā)率最高，這與毛竹[11]萌發(fā)最適溫度基本一致。種子萌發(fā)試驗表明，金佛山方竹在低溫條件下能更好的萌發(fā)，與金佛山方竹在自然生境下的溫度是相似的，其適宜的生境在海拔1 700 m以上，種子4月中旬至5月上旬成熟，此時日平均溫度為20 ℃左右，更適于種子萌發(fā)。

3.3 溫度對金佛山方竹胚根的生長及展葉的影響

在較低溫度下，幼苗的胚根生長都比較緩慢，但隨著溫度的不斷升高，胚根的生長速度加快，這說明溫度升高提高了金佛山方竹種子的活力。這一研究結(jié)果與汪建軍等[29]的研究結(jié)果一致。高溫對金佛山種子萌發(fā)的促進作用，可能與調(diào)控種子內(nèi)部一系列生理活動過程的相關(guān)酶的活性有關(guān)，溫度升高提高了酶的活性，從而促進種子內(nèi)部的生理代謝活動[30]。在24～26 ℃條件下，2個種源的胚根長度最長，展葉時間最短，出苗質(zhì)量能夠達到最好，其原因可能是，在24～26 ℃條件下種子酶促反應(yīng)加快，呼吸作用加強為種子萌發(fā)創(chuàng)造了良好的能量和物質(zhì)基礎(chǔ)[31]。

當溫度高于26 ℃時，幼苗生長狀況不良，試驗中發(fā)現(xiàn)，在28 ℃和30 ℃下，幼苗出現(xiàn)白化苗，表明金佛山方竹不適于在高溫下生長，低溫只延緩展葉時間，而高溫造成幼苗白化，嚴重影響其生長發(fā)育。白化苗的整體生長勢弱于正常綠苗，可能與白化苗本身對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力弱，同時葉綠素的含量低，不能進行正常的光合作用有關(guān)[32]。造成白化苗的原因可能是環(huán)境因素，而沒有引起遺傳物質(zhì)的改變[33]，也可能是基因突變，如水稻[34]白化苗是由于目的基因RNAi干涉所致。金佛山方竹白化苗與過高的培養(yǎng)溫度有密切關(guān)系，至于白化苗有無基因突變，有待進一步研究。