羅曉瑩， 古龍海， 莫羅堅(jiān)(.韶關(guān)學(xué)院旅游與地理學(xué)院， 廣東 韶關(guān) 5005； .東莞市林業(yè)科學(xué)研究所， 廣東 東莞 5306)

丹霞梧桐(FirminanadanxiaensisH. H. Huse & H. S. Kiu)為我國(guó)特有的錦葵科(Malvaceae)梧桐屬(Firmiana)小喬木。該種最早于1987年在廣東丹霞山被發(fā)現(xiàn)，之后一直被認(rèn)為只分布于此地，但近年來陸續(xù)在廣東南雄、英德和始興發(fā)現(xiàn)新分布點(diǎn)[1]。丹霞梧桐為國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物，還被納入全國(guó)120種及廣東省17種極小種群植物(PSESP)保護(hù)計(jì)劃中[2-3]。丹霞梧桐高3～10 m，樹形美觀，花色絢麗，葉形寬大，適合培育為造林先鋒樹種、道路綠化樹種和庭園觀賞樹種[4]。

目前，關(guān)于丹霞梧桐種子的研究工作較少，Luo等[5]研究發(fā)現(xiàn)，丹霞梧桐完全成熟干燥的種子具有物理休眠的現(xiàn)象，造成常規(guī)育種出苗期長(zhǎng)，萌發(fā)不整齊的問題，影響該種的大規(guī)模生產(chǎn)[5]。本試驗(yàn)著重研究丹霞梧桐不同成熟度種子的萌發(fā)率與種子特性的相關(guān)性，以期為丹霞梧桐種子的適宜采收期和育種提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采收時(shí)間及方法

2018年7月在丹霞山內(nèi)隨機(jī)選取6株長(zhǎng)勢(shì)良好的丹霞梧桐作為采集種子的母樹，標(biāo)記為母樹1～母樹6。分別在7月6日、7月13日、7月20日、7月27日對(duì)每株母樹進(jìn)行種子采集，各母樹采集的種子混合后裝入密封袋帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。各株母樹種子采集情況詳見表1。

表1 不同采收日母樹采收種子數(shù)量Table 1 Number of seeds harvested from mother trees on different harvesting days

1.2 丹霞梧桐種子基本特征數(shù)據(jù)測(cè)定

直徑：使用數(shù)碼游標(biāo)卡尺(精度0.02 mm)測(cè)量不同采收期飽滿種子的直徑，每次測(cè)量50粒，3個(gè)重復(fù)，共測(cè)量150粒種子。

千粒重：使用電子天平(精度千分之一)測(cè)定當(dāng)天采回的新鮮種子鮮重，每次測(cè)量100粒，3個(gè)重復(fù)，共測(cè)量300粒種子。

含水量：隨機(jī)選取45粒飽滿種子，每組15粒，3個(gè)重復(fù)，稱量鮮重后置于培養(yǎng)皿中，用130 ℃高溫[6]烘干至恒重后稱量其干重。

飽滿率：隨機(jī)選取新鮮種子150粒，每組50粒，3個(gè)重復(fù)。記錄霉變、空癟及蟲蛀種子數(shù)量。

種子活力[7]：隨機(jī)選取45粒飽滿種子，每組15粒，3個(gè)重復(fù)，新鮮種子于室溫(30 ℃)中吸水24 h后去除外種殼，將種仁完全浸沒于1% TTC溶液中，于室溫黑暗環(huán)境下染色12 h，用流水清洗種仁2次，在培養(yǎng)皿中用解剖刀將種仁對(duì)半切開，記錄染紅面積>2/3的種子為有活力種子。

1.3 吸水實(shí)驗(yàn)

隨機(jī)選取90粒飽滿種子，將種子分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，兩個(gè)處理組均重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)15粒種子。實(shí)驗(yàn)組種子用解剖針對(duì)種殼進(jìn)行刺破處理，對(duì)照組不做任何處理。實(shí)驗(yàn)前稱取種子的初始鮮重，然后將種子置于燒杯中，室溫下用蒸餾水浸泡。每2 h取出種子一次，用吸水紙吸干種子表面水分，然后用電子天平稱重，直到種子的重量恒定后實(shí)驗(yàn)終止。

吸水率WI(%)=[(Wi-Wd)/Wd]×100%，其中Wi和Wd分別為種子的濕重質(zhì)量和干重質(zhì)量。

1.4 萌發(fā)實(shí)驗(yàn)

于200孔育苗穴盆中放置純河沙。每次采集不同成熟度種子后，隨機(jī)挑選飽滿種子15粒，3個(gè)重復(fù)。每穴埋入1粒種子，用沙子覆蓋種子2～3 mm。自播種當(dāng)天起，每天澆水500 mL，記錄并移走當(dāng)天萌發(fā)的種子。種子萌發(fā)以子葉頂出沙子表面為準(zhǔn)，持續(xù)觀察35 d。

萌發(fā)率(GP)、萌發(fā)指數(shù)(GI)和萌發(fā)速率指數(shù)(GRI)采用以下公式計(jì)算：

GP(%)=(Ng/NT)×100%，其中Ng為萌發(fā)種子數(shù)，NT為總種子數(shù)；

GI=∑(Gt/Dt)，其中Gt為在播種后t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；

GRId-1(%)=∑[(Gi-Gi-1)/i]，其中i為發(fā)芽計(jì)數(shù)日，Gi為第i天的種子萌發(fā)率，Gi-1為第i-1天的種子萌發(fā)率。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 23.0軟件對(duì)不同成熟度種子基本特征的差異、吸水實(shí)驗(yàn)、萌發(fā)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。利用SPSS軟件內(nèi)置雙變量相關(guān)分析(Kendall’s tau-b)對(duì)種子成熟度與基本特征和萌發(fā)指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 丹霞梧桐不同成熟度果實(shí)及種子的形態(tài)特征

通過比較4次采收的果實(shí)及種子的形態(tài)特征，將丹霞梧桐成熟期果實(shí)及種子從形態(tài)上劃分為四個(gè)階段：綠熟期、黃熟期、褐熟期、黑褐期(圖1)。

圖1 丹霞梧桐不同成熟期果皮、種子外觀及種子內(nèi)部Fig.1 The appearance of peel and seeds and seed interior of Firmiana danxiaensis at different maturity stages

綠熟期(7月6日采收)：果皮為綠色，含水量充足；種子外觀呈綠色，外種皮飽滿、無皺縮，易剝離；剝開種皮后種仁呈白色，質(zhì)地脆，可揉碎，有汁液，內(nèi)種皮白色，合點(diǎn)端黑褐色斑點(diǎn)不明顯，種殼內(nèi)壁綠色(圖1 a)。

黃熟期(7月13日采收)：果皮為黃色，含水量下降；種子外觀呈黃色，外種皮略微皺縮，易剝離；剝開外種皮后種仁呈白色，質(zhì)地軟，揉捏可變形，不易碎，內(nèi)種皮褐色，合點(diǎn)端黑褐色斑點(diǎn)明顯，種殼內(nèi)壁黃綠色(圖1 b)。

褐熟期(7月20日采收)：果皮為褐色，含水量少；種子外觀呈褐色，外種皮已皺縮為較硬的殼，難剝離；剝開種殼后種仁呈深黃色，質(zhì)地干硬，揉之不易變形，內(nèi)種皮脫落或黏附在種殼內(nèi)壁上，種殼內(nèi)壁白色(圖1 c)。

黑褐期(7月27日采收)：果皮為黑褐色，出現(xiàn)皺縮，較脆；種子外觀呈黑褐色，外種皮皺縮，難剝離；剝開種殼后種仁呈蠟黃色，堅(jiān)硬，揉捏不變形，內(nèi)種皮脫落或黏附在種殼內(nèi)壁上，種殼內(nèi)壁白色(圖1 d)。

2.2 丹霞梧桐不同成熟度種子的質(zhì)量特征

由表2可知，丹霞梧桐種子的直徑、千粒重和含水量的變化具有內(nèi)在的一致性：它們均隨著成熟度的不斷提高而減小，且這三項(xiàng)指標(biāo)的前兩個(gè)成熟階段(綠熟期和黃熟期)與后兩個(gè)成熟階段(褐熟期和黑褐期)均有顯著性差異。丹霞梧桐的種子飽滿率則隨著成熟度的增加而增加，這可能是因?yàn)殡S著種子不斷脫水干燥，蟲蛀、空癟粒等不飽滿的種子很容易被風(fēng)等外界因素吹落。丹霞梧桐的種子活力在4個(gè)成熟階段沒有顯著差異且均高于93%，說明4個(gè)階段的種子均已生理成熟，具備萌發(fā)的能力。

表2 丹霞梧桐不同成熟度種子的質(zhì)量特征Table 2 Quality characteristics of Firmiana danxiaensis seeds at different maturity levels

注：每組曲線后不同字母表示數(shù)據(jù)間存在極顯著差異(p<0.01)。 圖2 丹霞梧桐不同成熟度種子的吸水率Fig.2 Water absorption rates of Firmiana danxiaensis seeds at different maturity levels

2.3 吸水實(shí)驗(yàn)

由圖2 a可知，綠熟期實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組種子吸水率差異不顯著，且最終吸水率都低于8%，說明此時(shí)期種皮刺破與否，種子都無法吸收太多外界的水分，這可能與該時(shí)期種子自身的含水量(61.35%)較飽和有關(guān)(表2)。

黃熟期實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組種子吸水率比綠熟期均有明顯上升，分別達(dá)32.48%和28.33%，但兩者之間差異不顯著(圖2 b)。由表3可以看出，黃熟期對(duì)照組未刺破種皮種子的吸水率與褐熟期、黑褐期對(duì)照組種子無顯著差異，而與綠熟期對(duì)照組種子差異顯著，由此可以推斷黃熟期及后兩個(gè)成熟期階段的對(duì)照組種子的吸水可能僅是干燥皺縮的外種皮的吸水造成的。由于黃熟期種子自身的含水量(50.23%)仍然較高(表2)，因此該時(shí)期實(shí)驗(yàn)組的刺破種皮的種子對(duì)外界水分的吸水率(32.48%)仍然不大(表3)。

褐熟期和黑褐期對(duì)照組種子吸水率僅為21.64%和24.66%，實(shí)驗(yàn)組則急劇上升至86.50 %和91.96%，兩組數(shù)據(jù)之間差異極顯著(p<0.01)(圖2 c、圖2 d)。此外，由表3可以看出，褐熟期與黑褐期實(shí)驗(yàn)組的吸水率與綠熟期和黃熟期的實(shí)驗(yàn)組種子差異顯著，說明隨著種子的不斷脫水，褐熟期和黑褐期干燥的種殼已經(jīng)成為嚴(yán)重阻隔種子吸水的物理障礙，刺破種殼可以使種子大量吸水。

表3 丹霞梧桐不同成熟度種子的吸水率比較Table 3 Comparison of water absorption rates of Firmiana danxiaensis seeds at different maturity levels

2.4 萌發(fā)實(shí)驗(yàn)

由圖3和表4可以看出，不同成熟度種子的萌發(fā)進(jìn)程差異較大。其中，黃熟期種子最早萌發(fā)(第10天)，且萌發(fā)時(shí)間集中(播種后10～20 d)(圖3)，GP、GI及GRI均最高，GI和GRI均與其他成熟度種子有顯著差異(p<0.05)(表4)。

圖3 丹霞梧桐不同成熟度種子的萌發(fā)進(jìn)程Fig.3 Germination process of Firmiana danxiaensis seeds at different maturity levels

表4 丹霞梧桐不同成熟度種子的萌發(fā)指標(biāo)Table 4 Germination indexes of Firmiana danxiaensis seeds at different maturity levels

褐熟期種子各項(xiàng)指標(biāo)與黃熟期最為接近，首次萌發(fā)天數(shù)和GP與黃熟期種子沒有顯著差異，但GI和GRI與黃熟期種子有顯著差異(p<0.05)(表4)。這表明褐熟期種子的萌發(fā)速率較慢，從圖3也可以印證，褐熟期種子萌發(fā)時(shí)間較分散，播種后12～34 d均有陸續(xù)萌發(fā)。

綠熟期和黑褐期種子首次萌發(fā)天數(shù)較長(zhǎng)，分別為15 d和21 d，萌發(fā)主要集中在中后期(圖3)，GP、GI及GRI均處于較低水平(表4)。

2.5 丹霞梧桐種子成熟度與種子質(zhì)量特征及萌發(fā)指標(biāo)的相關(guān)性分析

運(yùn)用SPSS 23.0軟件進(jìn)行雙變量相關(guān)分析，揭示了丹霞梧桐種子成熟度(X1)主要與種子的質(zhì)量特征數(shù)據(jù)，包括直徑(X5)、含水量(X6)、千粒重(X7)有極顯著負(fù)相關(guān)。千粒重與GI(X2)、GRI(X3)、GP(X4)3個(gè)萌發(fā)指標(biāo)和直徑、含水量?jī)蓚€(gè)質(zhì)量指標(biāo)均呈顯著正相關(guān)(表5)。

表5 丹霞梧桐不同成熟度種子質(zhì)量特征及萌發(fā)指標(biāo)的相關(guān)分析Table 5 Correlation analysis of seed quality characteristics and germination indexes of Firmiana danxiaensis seeds at different maturity levels

3 討 論

根據(jù)果皮及種子的外觀形態(tài)特征對(duì)種子的成熟度進(jìn)行劃分是較常見的一種方法[8-10]。本試驗(yàn)根據(jù)不同時(shí)期采收的丹霞梧桐種子，其果皮、外種皮顏色上表現(xiàn)出由綠到褐、表面由光滑到皺縮的變化，將其形態(tài)成熟期劃分為綠熟期、黃熟期、褐熟期和黑褐期(圖1)。由于每年氣候及環(huán)境條件的波動(dòng)性，可能會(huì)影響種實(shí)的成熟時(shí)間。因此，根據(jù)不同成熟度果實(shí)及種子的形態(tài)特征來確定每年丹霞梧桐種子的適宜采收期是一個(gè)較為簡(jiǎn)易的初步識(shí)別方法。

隨著種子成熟度的不斷增加，除形態(tài)特征在不斷變化外，種子的一系列質(zhì)量特征也在不斷改變。表現(xiàn)為直徑、千粒重、含水量持續(xù)下降(表2、表5)，進(jìn)而促使果實(shí)與種子外觀和內(nèi)部形態(tài)發(fā)生變化(圖1)。

此外，吸水及萌發(fā)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，隨著種子的不斷脫水，褐熟期和黑褐期干燥的種殼已經(jīng)成為種子吸水的物理障礙(圖2、表3)，進(jìn)而影響褐熟期種子的GI和GRI顯著低于黃熟期，表現(xiàn)為種子萌發(fā)延遲、不整齊；黑褐期的GP、GI及GRI進(jìn)一步顯著降低，種子進(jìn)入休眠的狀態(tài)(圖3、表4)。綜上表明，從褐熟期開始，硬化的種殼通過阻礙種仁吸水，影響著種子的萌發(fā)進(jìn)程。

相關(guān)分析結(jié)果顯示，千粒重與GI、GRI和GP三個(gè)萌發(fā)指標(biāo)均呈顯著正相關(guān)。因此，通過測(cè)定千粒重，結(jié)合種實(shí)的形態(tài)特征，可以定量的指導(dǎo)野外采種工作，即如果當(dāng)年采集的種子是需要隨采隨播的，則當(dāng)種子持續(xù)脫水干燥進(jìn)入黃熟期，千粒重下降到150～280 g之間時(shí)(表2)，進(jìn)行種子采收，該時(shí)間采收的丹霞梧桐種子萌發(fā)早、萌發(fā)期集中、萌發(fā)率最高(圖3，表4)；形態(tài)特征是種子生理特性的外在表現(xiàn)，雖然根據(jù)形態(tài)特征來確定適宜采種期簡(jiǎn)單易行，但人為劃分的4個(gè)形態(tài)成熟期之間是一個(gè)連續(xù)模糊的過程，界線不清晰。因此，通過“形態(tài)特征”+“質(zhì)量特征”的方式，以形態(tài)成熟期結(jié)合千粒重這個(gè)定量的質(zhì)量指標(biāo)來確定丹霞梧桐的適宜采種期，則更科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。