不同種源文冠果種子萌發(fā)及苗期生長差異研究

陸泓茜, 于忠亮, 付世萃, 劉 璐, 張大偉, 張忠輝

(1. 吉林省林業(yè)科學(xué)研究院, 吉林 長春 130033; 2. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué), 吉林 長春 130118; 3. 吉林省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院, 吉林 長春 130022)

文冠果(Xanthocerassorbifolia)為無患子科文冠果屬落葉灌木或小喬木,平均壽命可達(dá)200年以上。分布于華北、東北、西北等地區(qū),具有耐寒、耐旱和耐瘠薄等特性[1-3]。其種子含油率為35 %～40 %,文冠果油可制作食用油和柴油[4],同時種仁中含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白和脂肪酸,可用于食品加工;葉片中富含皂苷E,可有效抑制人體內(nèi)的癌細(xì)胞,改善中樞神經(jīng)系統(tǒng),對抗自由基損傷的療效很好,且毒性較小[5,6]。

隨著文冠果分布范圍的不斷擴(kuò)大,加之地理環(huán)境條件的差異,造成了表型性狀差異和遺傳變異差異[7],加大了選育優(yōu)良遺傳性狀的難度,研究種源性狀變異和苗期生長性狀是選育優(yōu)良遺傳性狀的有效途徑[8,9]。前人對不同分布區(qū)文冠果葉片、果實(shí)、種子和幼樹的多個性狀指標(biāo)進(jìn)行了研究[10,11],證實(shí)了種實(shí)表型的多樣性,多數(shù)性狀變異來源主要是種內(nèi)變異。目前,敖妍[12]和于丹[13]等學(xué)者對文冠果苗期性狀進(jìn)行了研究,但不同種源在同一試驗(yàn)區(qū)所表現(xiàn)出的生長規(guī)律存在不同。因此,本文通過研究不同種源文冠果種子萌發(fā)特性和苗期生長差異,預(yù)測不同種源種苗在試驗(yàn)地的適應(yīng)性和生長潛力,為吉林省中西部文冠果人工經(jīng)濟(jì)林建設(shè)提供優(yōu)質(zhì)苗木。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地與種源地概況

試驗(yàn)地設(shè)置在農(nóng)安國有林總場楊樹林管護(hù)區(qū)內(nèi),地理位置124°53′23″ E、44°40′32″ N,海拔約230 m,屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,地勢平坦,四季分明,春、秋季相對較短,干燥涼爽,夏季相對多雨,冬季漫長寒冷,相對多雪,年平均氣溫4.7 ℃,年均降水量507.7 mm,年均日照時數(shù)2 900 h。

基于前期文冠果分布地調(diào)查結(jié)果,選取內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市阿魯科爾沁旗(AQ)、翁牛特旗(WQ),通遼市開魯縣(KLX)、奈曼旗(NMQ)、庫倫旗(KLQ),吉林省白城市洮南市(TNS)和松原市前郭縣(QGX)7個區(qū)域進(jìn)行采種,各種源地的自然概況見表1。在每個種源地選取3個30 m×30 m的樣方,收集樣方內(nèi)無病蟲害果實(shí),自然陰干待用。

表1 7個文冠果種源地的自然概況

1.2 研究方法

1.2.1 種子發(fā)芽率測定方法

選取7個種源地的飽滿種子各40粒,采用0.3 %KMnO4溶液消毒15 min,用蒸餾水沖洗表面殘留溶液;在30 ℃的蒸餾水中浸泡8 h,軟化種皮;置于光照培養(yǎng)箱內(nèi),設(shè)定光照時長12 h、光照溫度25 ℃、相對濕度30 %。試驗(yàn)后的第7天、第14天、第28天用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測定種子的芽長和芽徑,精確到0.01 mm,并計算種子發(fā)芽率:發(fā)芽率/%=(發(fā)芽種子數(shù)/試驗(yàn)種子總數(shù)) × 100。

1.2.2 幼苗生長性狀測定

2020年4月下旬將種子以種源為單位分別散播在7個面積為3 m×80 m的試驗(yàn)區(qū)內(nèi),在每個試驗(yàn)區(qū)內(nèi)隨機(jī)劃定5個1 m×1 m樣方,選定10株幼苗作為觀測株,共50株。當(dāng)年7月下旬,利用直尺和游標(biāo)卡尺測定苗高、冠幅、地徑、葉長、葉寬、葉柄基徑,每隔30 d收集1次數(shù)據(jù),直至落葉,重復(fù)3次取平均值,保留2位小數(shù)。

1.2.3 幼苗生物量及根系測定

9月中下旬在每個試驗(yàn)區(qū)樣方內(nèi)隨機(jī)選擇10株幼苗,全株挖出后分開根、莖和葉3個器官,殺青后以150 ℃烘干至恒重,測量其總干重、莖干重、葉干重和根干重,用直尺測定其主根長,重復(fù)3次取平均值,保留2位小數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel軟件、SPSS 23.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種源種子發(fā)芽率分析

不同種源種子發(fā)芽情況見表2,7個種源28 d的種子發(fā)芽率為63 %～85 %,發(fā)芽高峰期集中在第14天左右,WQ種源發(fā)芽率最高。平均芽長14.82～24.83 mm,平均芽徑1.75～3.25 mm,其中WQ種源的平均芽長和平均芽徑最大,與其他6個種源的平均芽長和平均芽徑呈顯著差異。

表2 不同種源種子發(fā)芽率及表型性狀

2.2 不同種源幼苗生長性狀分析

不同種源幼苗生長情況見表3,苗高為29.34～42.06 cm,WQ種源苗高表現(xiàn)最優(yōu),其次為KLX種源,QGX種源表現(xiàn)最差;地徑、葉寬和葉柄基徑分別為3.50～4.09 mm、4.62～4.93 cm和0.73～0.97 mm,且種源間差異不顯著;冠幅為17.97～22.34 cm,KLQ種源冠幅表現(xiàn)最優(yōu),其次為KLX種源,QGX種源表現(xiàn)最差;葉長為14.27～15.17 cm,WQ種源葉長表現(xiàn)最優(yōu),其次為AQ種源,NMQ種源表現(xiàn)最差,且與WQ和AQ種源的葉長呈顯著差異。

表3 不同種源文冠果幼苗生長性狀

2.3 不同種源幼苗生物量及根系分析

不同種源幼苗生物量及根系差異見表4,總干重為2.07～3.68 g,WQ種源表現(xiàn)最優(yōu),且與其他種源幼苗生物量呈顯著差異;莖干重、葉干重和根干重分別為0.83～2.09 g、0.51～0.96 g和0.59～1.04 g,WQ種源、KLX種源和KLQ種源分別在莖干重、葉干重和根干重表現(xiàn)最優(yōu)。各種源幼苗的主根長為11.98～15.51 cm,WQ種源幼苗主根長表現(xiàn)最優(yōu),與其他種源幼苗主根長呈顯著差異。

表4 不同種源幼苗生物量及根系差異分析

2.4 不同種源幼苗生長與環(huán)境因子分析

地理環(huán)境因子與生長指標(biāo)的相關(guān)分析結(jié)果見表5,可以看出,經(jīng)度與苗高、主根長、莖干重、葉干重、總干重均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與根干重呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為-0.869,與地徑呈顯著正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.839;緯度、年平均氣溫和年均降水量與生長指標(biāo)均呈正相關(guān)關(guān)系,其中緯度與總干重呈顯著正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.787。綜上分析認(rèn)為:種源所處的經(jīng)度越高,苗高、主根長、莖干重、根干重、葉干重和總干重則越小,即植株生長狀況相對越差;而緯度、年均降水量和年平均氣溫越高,植株生長狀況相對越好。

表5 地理環(huán)境因子與生長指標(biāo)的相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

目前,文冠果造林苗木主要來源于實(shí)生苗,通過研究不同種源文冠果種子萌發(fā)和苗期生長差異,可快速有效地篩選出具有優(yōu)良遺傳特性且性狀穩(wěn)定的種質(zhì)資源。本文對7個種源的種子萌發(fā)試驗(yàn)表明,種子發(fā)芽高峰期集中在第14天左右,在相同的環(huán)境下,WQ種源發(fā)芽率、平均芽長和平均芽徑表現(xiàn)最優(yōu),分別為85 %、24.83 mm和3.25 mm。這可能是由于自身遺傳差異造成的,表明遺傳改良的空間很大。

表型性狀是環(huán)境多樣性和遺傳多樣性的綜合表現(xiàn)結(jié)果,可利用遺傳上較穩(wěn)定的性狀研究植物的遺傳多樣性,揭示文冠果生長性狀的地理變異規(guī)律,有助于優(yōu)良種源的篩選。本試驗(yàn)研究表明,WQ種源在苗高、地徑、葉長、主根長、莖干重和總干重指標(biāo)中表現(xiàn)最優(yōu),說明該種源苗木綜合表現(xiàn)較好,適應(yīng)能力強(qiáng)。通過對各性狀與地理環(huán)境因子相關(guān)分析得出了緯度、年平均氣溫和年均降水量與苗高、地徑、主根長和總干重呈正向相關(guān),與敖妍[12]對不同種源文冠果1年生苗生長節(jié)律及性狀相關(guān)性研究結(jié)果一致。