沈世峰，任星榕，韓 慧，楊心語，鄧仕明

(1.生物資源保護與利用湖北省重點實驗室(湖北民族大學)，湖北 恩施 445000；2.恩施州特色植物資源種質工程技術研究中心(湖北民族大學)，湖北 恩施 445000；3.湖北民族大學 林學園藝學院，湖北 恩施 445000)

種子傳播對于植物群落構建、種群更新與擴散[1]及植物入侵[2]均具有重要作用.食果動物常通過取食與排泄、無意識攜帶等方式幫助種子傳播[3].研究表明，食果鳥對肉果的取食，不僅能促進種子傳播[4]，從而降低子代與母株及子代之間的競爭[5]，還能提高成苗率[6].

食果鳥對肉果的取食方式可分為啄食和吞食兩種[7].經食果鳥啄食過的果實，常被去除部分或全部果肉，種子多不經腸道而直接掉落于樹下；被吞食的果實，其肉質果肉會被鳥的消化道完全消化掉，相對難消化的種子(核果類常帶有堅硬的內果皮)會隨鳥的糞便排出.已有的研究表明，經過鳥類腸道隨糞便排泄而出的種子往往更易萌發(fā)[8].這可能是因為消化道去除了含有萌發(fā)抑制物的果肉[9]，或者消化道對果/種殼有劃破作用[10]，或者兩種作用兼而有之.

在肉果發(fā)育后期，外果皮會因葉綠素逐漸分解和花青素的合成而發(fā)生顏色變化，通常由綠色變成紅、黃、橙、黑等顏色[11]，一方面昭示著果實的成熟度，另一方面也昭示著種子的成熟狀態(tài)[12].果實顏色影響食果鳥對果實的取食[13-15]，其中紅色和黑色果實往往是食果鳥的首選[16].果實顏色(或成熟度)與食果鳥的取食偏好對種子傳播和萌發(fā)具有怎樣的影響？目前鮮見研究.這方面的研究對于植物物種保護和生態(tài)管理具有重要意義.

日本珊瑚樹(Viburnumodoratissimumvar.awabuki(K.Koch) Zabel)為五福花科(Adoxaceae)莢蒾屬常綠灌木或小喬木，是珊瑚樹(V.odoratissimum)的一個變種[17-19]，具有較高園林觀賞價值.其果實為卵圓形肉質核果，呈圓錐果序，成熟時先由綠色變?yōu)榧t色，而后逐漸轉變成紫黑色[20]，果實量大且果期較長，成熟期間常吸引多種食果鳥取食.目前關于日本珊瑚樹種子休眠與萌發(fā)的相關研究較少，僅有少數關于其原變種的(珊瑚樹).原變種珊瑚樹的種子具有非深度簡單上胚軸形態(tài)生理休眠[21-22]，而對于日本珊瑚樹種子的研究僅知其具有低溫休眠特性，赤霉素和冷層積處理雖能打破其休眠，但萌發(fā)率都不是很高[23].

1 材料與方法

1.1 試驗材料

日本珊瑚樹果實于2018年9月15日采自湖北民族大學校園內(N30°17′57.66″，E109°30′28.98″，海拔450 m)種植的至少30株壯年植株.采回的果實按果皮顏色分為紅色和紫黑色兩組.

1.2 食果鳥取食觀察

參照林佩蓉等[13]的方法對食果鳥及其取食日本珊瑚樹果實情況進行觀察.觀察于9月開始，時值剛剛進入果熟期，果實開始由綠色向紅色轉變，直至果實幾乎全部脫落.觀察時間為每天上午7:30-8:30和下午17:20-18:30，以肉眼觀察為主，輔以長焦望遠鏡觀察和長焦照相機拍照.所拍照片用于鑒定食果鳥種類.觀察食果鳥及其取食行為的同時，對掉落樹下的果實(或種子)和鳥糞中的種子進行觀察和收集，以明確食果鳥取食對果實和種子物理結構的影響.

1.3 去除果肉處理和劃破內果皮處理

參照Vélez等[24]的方法，將采回的紅色和紫黑色果實分別取一部分人工去除果肉，以獲得僅具有堅硬內果皮的種子，再從中分別隨機取一部分已去除果肉的種子，用解剖刀在萌發(fā)孔一端劃破內果皮，同時避免弄傷里面真正種子，隨后進行萌發(fā)測試，以檢測去除果肉和劃破內果皮對種子萌發(fā)的影響.

1.4 萌發(fā)測試

參照Vélez等[24]的方法，將完整果實(對照)、人工去除果肉種子及去除果肉后劃破內果皮的種子均勻播于盛有濕潤珍珠巖的培養(yǎng)皿(d=9 mm)內，然后置于15 ℃光照培養(yǎng)箱(每天12 h光照/12 h黑暗交替處理，光照強度為121 μmol/(m2·s)內進行培養(yǎng).每個處理設置3個重復，每個重復25粒種子，每隔4 d觀察并記錄一次萌發(fā)情況.整個萌發(fā)測試持續(xù)124 d，期間適時補水，以胚根突破種皮大于等于2 mm作為萌發(fā)標準，按下面公式分別計算萌發(fā)率、萌發(fā)勢和萌發(fā)指數.

式中：G為萌發(fā)率，GP為萌發(fā)勢，GI為萌發(fā)指數，N1為試驗結束時正常萌發(fā)的種子數，N2為供試種子數，N3為日平均發(fā)芽數達到最高時的正常萌發(fā)種子數，Gt為第t天的種子萌發(fā)數，Dt為種子萌發(fā)天數.

1.5 數據處理與分析

統(tǒng)計分析和做圖由R 3.6.0軟件完成.相同處理條件下兩種成熟度種子開始萌發(fā)時間之間的方差分析采用獨立樣本t檢驗；同一成熟度種子不同處理間的開始萌發(fā)時間之間的方差分析采用單因素方差分析，并使用最小顯著性差異法(least significant difference，LSD)進行驗后多重比較；兩種成熟度果實經三種處理后種子的萌發(fā)率、萌發(fā)勢和萌發(fā)指數之間的差異采用多因素方差分析，并使用LSD方法進行驗后多重比較，若交互作用顯著則進一步進行簡單效應分析.為了保證方差齊性，將萌發(fā)率數據進行平方根反正弦轉化[25]后再進行方差分析.文中所有數據均以平均值±標準誤表示，小數點后面保留兩位有效數字.

2 結果與分析

2.1 食果鳥取食觀察

日本珊瑚樹果實成熟時顏色先由綠色變成紅色，再由紅色轉變成紫黑色.兩種顏色的果實均已達生理成熟.觀察發(fā)現，日本珊瑚樹下掉落的種子，有的帶果肉，有的不帶果肉，其中帶果肉的果實多為紫黑色.同時，共觀察到4種食果鳥取食日本珊瑚樹果實，如表1所示.

表1 食果鳥取食日本珊瑚樹果實相關信息Tab.1 Information on frugivorous bird feeding on V.odoratissimum var.awabuki fruits

2.2 果實成熟度和模擬食果鳥取食對種子萌發(fā)的影響

對于紅色果實而言，去除果肉處理和去除果肉后劃破內果皮處理的種子的萌發(fā)率、萌發(fā)勢和萌發(fā)指數均與完整果實(對照組)無顯著差異(P>0.05，如圖1所示).對于紫黑色果實而言，去除果肉處理顯著提高了種子的萌發(fā)率、萌發(fā)勢和萌發(fā)指數(P<0.05)，而去除果肉后劃破內果皮處理的種子的萌發(fā)率和萌發(fā)指數與完整果實和去除果肉處理均無顯著差異(P>0.05)，并且去除果肉后劃破內果皮處理的種子的萌發(fā)勢與完整果實也無顯著差異(P>0.05)，并顯著低于去除果肉處理(P<0.05，如圖1所示).

紅色果實的種子萌發(fā)數據間的方差分析結果用小寫英文字母標記；紫黑色果實的種子萌發(fā)數據間的方差分析結果用大寫英文字母標記；相同處理的紅色果實和紫黑色果實的種子萌發(fā)數據間方差分析結果用星號標記；標有相同小寫或大寫英文字母的數據間在P=0.05水平上差異不顯著；單個星號“*”表示在P=0.05水平上具有顯著性差異；兩個星號“**”表示在P=0.01水平上具有極顯著性差異；“NS”表示在P=0.05水平上無顯著性差異.圖1 去除果肉和去除果肉后劃破內果皮處理對紅色和紫黑色兩種成熟度果實中種子萌發(fā)率(A)、萌發(fā)勢(B)和萌發(fā)指數(C)的影響Fig.1 Effects of pulp-removed and endocarp-scarified treatments on germination (A),germination potential (B) and germination index (C) of seeds in red and purple-black fruits

對于完整果實和去除果肉后劃破內果皮處理而言，紅色果實的種子的萌發(fā)率和萌發(fā)勢分別顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)高于紫黑色果實，但兩種成熟度果實的萌發(fā)指數間并無顯著差異(P>0.05)；而對于去除果肉處理而言，兩種成熟度果實的種子萌發(fā)率、萌發(fā)勢和萌發(fā)指數間均無顯著差異(P>0.05，如圖1所示).

紅色和紫黑色果實經不同處理后種子開始萌發(fā)所需培養(yǎng)時間如表2所示,由表2可知，去除果肉后劃破內果皮處理的紅色果實的種子開始萌發(fā)時間最早，平均需培養(yǎng)(53.33±1.33)d，而完整紫黑色果實的種子開始萌發(fā)時間最晚，平均需培養(yǎng)(80.00±4.00)d.紅色和紫黑色果實經相同的處理后，種子開始萌發(fā)所需培養(yǎng)時間無顯著差異(P>0.05).對于紅色果實而言，與完整果實相比，去除果肉后劃破內果皮處理顯著縮短了種子開始萌發(fā)前的培養(yǎng)時間(P<0.05)，而去除果肉處理則與完整果實無顯著差異(P>0.05).對于紫黑色果實而言，與完整果實相比，去除果肉處理和去除果肉后劃破內果皮處理均顯著縮短了種子開始萌發(fā)前的培養(yǎng)時間(P<0.05)，而兩種處理間無顯著差異(P>0.05).

表2 紅色和紫黑色果實經不同處理后種子開始萌發(fā)所需培養(yǎng)時間Tab.2 Culture time for seeds in red and purple-black fruits starting to germinate

2.3 果實成熟度和模擬食果鳥取食處理之間的交互作用分析

果實成熟度與處理方式之間的交互作用分析如表3所示，成熟度對種子萌發(fā)率和萌發(fā)勢具有極顯著影響(P<0.01)，對萌發(fā)指數具有顯著影響(P<0.05)；處理方式對萌發(fā)率、萌發(fā)勢和萌發(fā)指數均無顯著影響 (P>0.05)，成熟度和處理方式間也無顯著的交互作用(P>0.05)；僅在萌發(fā)勢方面，成熟度和處理方式間存在顯著的交互作用 (P<0.05).

表3 果實成熟度與處理方式之間的交互作用分析Tab.3 Analysis of the interaction between the fruit maturity degree and treatment method

對交互作用所做的簡單效應分析表明，對于種子的萌發(fā)勢，在成熟度與完整果實間，成熟度與去除果肉后劃破內果皮處理間，以及處理方式與紫黑色果實間均存在極顯著的交互作用效應(P<0.01)，而在成熟度與去除果肉處理間及處理方式與紅色果實間不存在顯著的交互作用效應(P>0.05，如表4所示).

表4 果實成熟度與處理方式在影響種子萌發(fā)勢方面的交互作用的簡單效應分析Tab.4 Simple effect analysis of the interaction of fruit maturity degree and treatment method in affecting the seed germination potential

3 討論

種子休眠是指胚發(fā)育完全的種子在適宜萌發(fā)的環(huán)境條件下 (水、溫度、光照和空氣等)，在指定時間 (通常為30 d) 內不萌發(fā)或萌發(fā)率低的現象[26].從紅色和紫黑色日本珊瑚樹果實經去除果肉及劃破內果皮處理后的種子萌發(fā)情況來看(如圖1，表2所示)，按照Baskin和Baskin[27]的種子休眠分類系統(tǒng)判斷，兩種成熟度果實中的種子均具有休眠，并且紫黑色果實中種子的休眠程度顯著深于紅色果實.換句話說，在果實進入成熟期后，隨著成熟度的加深，種子休眠程度也在加深，在煙草[11]和北柴胡[28]種子的發(fā)育過程中均發(fā)現有類似現象.另外，在實驗中還發(fā)現日本珊瑚樹種子存在雙休眠現象，在胚根突破種皮后，還要繼續(xù)培養(yǎng)相當長的時間，胚芽才會生長，期間胚根已長得很長并生出了一些須根，按照Baskin和Baskin[26]對種子休眠的分類，日本珊瑚樹種子似乎存在非深度簡單上胚軸形態(tài)生理休眠，與其原變種珊瑚樹的種子休眠類型相同[20-21].

紅色果實的果肉和內果皮對其種子休眠與萌發(fā)均無顯著影響.對于紫黑色果實而言，果肉顯著抑制其種子萌發(fā)，而內果皮對其種子萌發(fā)無顯著影響(如圖1所示)，由此也可以推論出，果實成熟度和食果鳥取食均對日本珊瑚樹種子休眠與萌發(fā)具有顯著影響，食果鳥對紫黑色果實的取食既促進了種子傳播，也促進了種子休眠的解除和萌發(fā)；而其對紅色果實的取食則僅促進了種子傳播，對種子休眠和萌發(fā)無顯著影響.

4 結論

日本珊瑚樹種子具有非深度簡單上胚軸形態(tài)生理休眠.果實進入成熟期后，隨著果實顏色由紅色變成紫黑色，其種子休眠程度也加深.食果鳥對紫黑色果實的取食既促進了種子傳播，也促進了種子休眠的解除和萌發(fā)；而其對紅色果實的取食則僅促進了種子傳播，對種子休眠和萌發(fā)無顯著影響.