奶桑种子外部形态及其育苗推荐用种量

王谢 赖明欢 张建华 郭海霞 唐甜 张琳慧 赵兴

摘要：為在奶桑育苗中准确推荐用种量，形成技术参数标准，以桑栽培品种‘冀桑3号的种子为对照，研究奶桑资源驯化种‘攀枝花1号单粒种子的外部形态结构（长度、宽度、最大投影面积、长宽比、面积系数、单粒重、单粒厚度、单粒体积、单粒密度和千粒重）和种子堆体特征（种子容重、种子比重、种子密度和种子孔隙度），得到奶桑育苗的推荐质量用种量和推荐体积用种量。结果表明：（1）‘攀枝花1号种皮为亮棕色、具表皮毛，种柄短；‘冀桑3号种皮为暗棕色、表皮光滑无毛，种柄较长。两者的种子都为五面体，但‘冀桑3号较‘攀枝花1号更为扁平，‘攀枝花1号的立体感更强。（2）‘攀枝花1号单粒种子的长度、宽度、最大投影面积、长宽比、面积系数、单粒体积和千粒重较‘冀桑3号小，分别只有‘冀桑3号的45.21%、69.04%、53.06%、68.71%、93.20%、26.94%和32.86%。（3）‘攀枝花1号种子堆体的种子容重、种子比重、种子孔隙度分别为‘冀桑3号的58.88%、51.25%和85.26%。（4）‘攀枝花1号的种子推荐质量用种量和体积用种量分别为1.35 kg/hm2和5.55 L/hm2。研究结果可为奶桑的育苗以及种子的生产和储存提供科学依据。

关键词：桑；奶桑；种子；形态结构；育苗；用种量；种皮

中图分类号：S888.3文献标志码：A论文编号：cjas2020-0030

The External Morphology of Morus macroura Seeds and the Recommended Amount of Seeds for Seedling

Wang Xie1，2， Lai Minghuan3， Zhang Jianhua1，2， Guo Haixia3， Tang Tian1， Zhang Linhui1，3， Zhao Xing1，3

（1Soil and Fertilizer Research Institute， Sichuan Academy of Agricultural Sciences， Chengdu 610066， Sichuan， China； 2Key Laboratory of Agricultural Environment of Southwest China， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Chengdu 610066， Sichuan， China；3Chengdu Normal University， Chengdu 610101， Sichuan， China）

Abstract： To accurately recommend the amount of mulberry seeds used in nursery， the standard of technical parameters was formed. The single seed morphological structure （such as length， width， maximum projection area， aspect ratio， area coefficient， single grain weight， single grain thickness， single grain volume， single grain density， 1000-grain weight） and the characteristics of seed accumulations （seed bulk density， seed specific gravity， seed density and seed porosity） of‘Panzhihua 1（a resource domesticated species of Morus macroura） were studied by a comparison with seeds of‘Jisang 3（a resource domesticated species of Morus alba）. The results show that： （1） the testa of‘Panzhihua 1is bright brown， with surface coat and short stipe； the testa of‘Jisang 3is dark brown， smooth and hairless， with long stipe； although the seeds of both species are pentahedral，‘Jisang 3is more flat， and‘Panzhihua 1is more three-dimensional； （2） the length， width， maximum projection area， length width ratio， area coefficient， single seed volume and 1000 seed weight of‘Panzhihua 1are smaller than those of‘Jisang 3， only 45.21%， 69.04%， 53.06%， 68.71%， 93.20%， 26.94% and 32.86% of those of‘Jisang 3， respectively； （3） the seed bulk density， seed proportion and seed porosity of‘Panzhihua 1are 58.88%， 51.25% and 85.26% of those of‘Jisang 3respectively； （4） the recommended seed quality and volume of‘Panzhihua 1are 1.35 kg/hm2and 5.55 L/hm2， respectively. The results could provide a basis for the seedling， and production and storage of the seeds of Morus macroura.

Keywords： Morus alba； Morus macroura； Seed； Morphological Structure； Grow Seedlings； Seed Consumption； Testa

0引言

桑树为多年生落叶木本植物，是重要的生态经济型树种。中国是桑树的主要起源地，栽培历史悠久，目前也是世界上桑树品种分布最多的国家[1]。桑树自然分布的区域十分广阔，在世界范围内，从热带、亚热带、温带到寒温带；在中国，从亚热带的珠江流域到世界屋脊的青藏高原都有分布。由于长期存在于各种复杂多样的环境中，全球形成了极其丰富的桑树野生种质资源库。目前，国内种质资源调查和收集工作已收集整理了3000余份桑树种质资源[1]，其中，奶桑资源就是桑树种质资源的重要组成部分。

奶桑（Morus macroura）是桑科桑属的植物种，为乔木，小枝幼时被柔毛；冬芽卵状椭圆形或卵圆形，被白色柔毛；叶膜质，卵形或宽卵形，长5～15 cm、宽5～ 9 cm。花雌雄异株，雄花序穗状，单生或成对腋生。聚花果成熟时黄白色；小核果，卵球形，微扁。花期3—4月，果期4—5月[2-3]。目前尚未有关于奶桑种子具体形态和推荐用种量的报道。

在植物种群的整个生活周期中，以种子形式出现的阶段被称为潜在的种群。种子的特征，尤其是种皮表面形态的多样性与稳定性，在植物生态学上的价值越来越引起了人们的重视。种子的这些形态特征主要包括种子的质量、大小、形状、表面及其附属物、颜色及光泽等。它们不仅表达了一定量的较稳定的遗传信息，而且与种子的传播、生活力的保持以及对环境萌发信号的感知等密切相关[4-6]。因此，奶桑种子形态特征的研究不仅可以为奶桑的育苗以及种子的生产和储存提供科学依据，还可为进一步揭示奶桑的起源、进化以及驯化历史提供基础数据支撑。

1材料与方法

1.1实验材料

‘冀桑3号[7]种子来自河北省特产蚕桑研究所，‘攀枝花1号[8]来自课题在四川省盐边县的奶桑野生资源驯化基地。

1.2单粒种子外部形态的观测和测量

利用LEICA M80电子显微镜对‘冀桑3号和‘攀枝花1号的种子进行观测。

随机选择10粒种子，测量其单粒种子的长、宽、最大投影面积、厚度、体积、质量和密度[4]。在显微镜下拍摄单粒种子的最大面照片和0.10 mm的标尺，利用图像计算软件Leafshapes 2.0进行测量和计算种子的长、宽和最大投影面面积。用游标卡尺（精度0.01 mm）测量种子的厚度。用最大投影面积除以最大长度和最大宽度的乘积得到种子面积系数[9-10]。用三棱柱体积公式（种子的最大投影面面积乘以种子的厚度除以3）计算单粒种子的体积；用精度为0.0001 g的电子天平称量单粒种子的质量；用单粒种子的质量除以单粒种子的体积求得单粒种子的密度。随机抽取100颗种子，在精度为0.0001 g的电子天平称量上称其百粒重，用百粒重乘以10得到种子的千粒重[11-12]。

1.3种子堆体特征的计算

用量筒随机取种子100 mL，在精度为0.0001 g的电子天平称量上称其100 mL种子的质量，用100 mL种子的质量乘以10得到种子的容重[13]。用量筒装入10 mL 100%的酒精中，再随机抽取3 g净种子样品倒入该量筒中，用已知体积的砝码将种子压入液体之下，再观察液体平面升高的刻度，该刻度值减去砝码的体积即为该种子样品的体积[14]。用种子容重（g/L）除以种子比重（g/L）乘以10得到种子密度（%），用100减去种子密度得到种子孔隙度（%）[15]。

1.4数据分析与统计分析

按照每公顷基本桑苗控制在225万株，田间出苗率为80%计算。用2812.50乘以千粒重得到每公顷的推荐质量用种量（kg），用推荐质量用种子量除以种子的容重得到推荐体积用种量[16]。

所有的数据分析基于MS Office 2013。

2结果与分析

2.1水肥一体化和微地形对成熟期的影响

种子外部形态中，形状和颜色在遗传上是相当稳定的性状，是鉴别植物种和品种的重要依据[4]。由图1可知‘，冀桑3号和‘攀枝花1号的种子颜色皆以棕色为主‘，冀桑3号为暗棕色‘，攀枝花1号较之更亮，为亮棕色。

由图1可知，除颜色外，‘冀桑3号和‘攀枝花1号在种子的形态、种柄、表皮毛上都有明显的差异。‘冀桑3号和‘攀枝花1号的种子皆为五面体，但‘冀桑3号较‘攀枝花1号更为扁平，‘攀枝花1号的立体感更强。‘冀桑3号的种柄明显，且较长，平均0.13 mm；而‘攀枝花1号的种柄短，不足0.10 mm。‘冀桑3号种子的表皮光滑无毛，而‘攀枝花1号具明显的表皮毛。

2.2‘攀枝花1号与‘冀桑3号的单粒种子特征差异

种子的大小和千粒重是品种特征之一。种子的长度和宽度一般比较稳定，种子的厚度受生长环境和栽培条件影响较大[11]。

由表1可知‘，攀枝花1号的种子长0.85 mm，较‘冀桑3号短，只有其长的45.21%。‘攀枝花1号的种子宽为0.87 mm，较‘冀桑3号窄，只有其宽的69.04%。‘攀枝花1号的种子最大投影面积0.52 mm2，较‘冀桑3号小，只有其最大投影面积的53.06%。‘攀枝花1号的种子长宽比为1.01，较‘冀桑3号小，只有其长宽比的68.71%。‘攀枝花1号的种子面积系数为71.32%，较‘冀桑3号小，只有其種子面积系数的93.20%；‘攀枝花1号的种子体积为0.52 mm3，较‘冀桑3号小，只有其体积的26.94%。‘攀枝花1号的种子千粒重为0.46 g，较‘冀桑3号小，只有其千粒重的32.86%。

由表1可知，‘攀枝花1号的种子单粒体积为0.52 mm3，较‘冀桑3号的种子单粒体积小，只有其26.94%。质量密度间的差异与体积间的差异呈正相关。‘攀枝花1号的种子单粒重为0.37 g，较‘冀桑3号小，只有其单粒重的24.67%。‘攀枝花1号的种子单粒密度为0.70×103mg/mm3，较‘冀桑3号小，只有其单粒密度的69.31%。

2.3‘攀枝花1号与‘冀桑3号的种子堆体特征差异

由表2可知，‘攀枝花1号的种子容重为230.79 g/L，较‘冀桑3号的小，只有其种子容重的58.88%。‘攀枝花1号的种子比重为0.41 g/L，较‘冀桑3号的小，只有其种子比重的51.25%。‘冀桑3号的种子密度为49.25%，较‘攀枝花1号的小，只有其种子密度的86.81%。‘攀枝花1号的种子孔隙度为43.27%，较‘冀桑3号的小，只有其种子孔隙度的85.26%。

由此，可推算出2个品种的推荐质量用种量和体积用种量，即‘攀枝花1号的推荐质量用种量为1.35 kg/hm2，较‘冀桑3号的小，只有其推荐质量用种量的34.62%；‘攀枝花1号的推荐体积用种量为5.55 L/hm2，较‘冀桑3号的小，只有其推荐质量用种量的56.06%。

3结论与讨论

3.1‘攀枝花1号与‘冀桑3号种子大小和形态的差异

本研究指出，‘攀枝花1号的推荐质量用种量是‘冀桑3号的34.61%，这主要是两者种子形态上具有实质性的差异。这种实质性的差异不仅是由于它们隶属于2个不同的植物种[2，17]，更是长期自然选择和人工选择的结果[18]。在植物分类上，‘攀枝花1号为植物种奶桑（M. macroura）的栽培种，而‘冀桑3号为植物种桑（Morus alba）的栽培种。在作物驯化上，‘攀枝花1号种子小，不易被動物采食，易传播，可更好地适应南方的亚热带干热河谷气候；而‘冀桑3号种子大，含有更多的营养物资，可更好地适应北方的温带大陆性季风气候。这正如许多学者认为的种子的大小可反映着母株的生活环境，故而每种植物都具有特征性的种子大小。这也解释了顾宝琳[19]研究指出的桑属植物栽培种种子质量有差异的原因。因此，在桑树的繁育工作中，应根据栽培种本身的种子特性来确定其用种量。

不仅是种子的大小，同一树种不同种源种子的颜色和形态等性状也会存在差异，这同样是由于种子在适应环境变化产生了遗传变异，并将稳定的遗传变异性状反映在种子的各项性状中[20]。如‘攀枝花1号的种子比‘冀桑3号种子体积更小、种皮更亮且具白色的短刚毛、种柄更短、立体感更强。但由于影响种子形态的生态因素众多[21-22]，如降雨、温度、坡向、海拔、经度、纬度、光强和干扰等[23]，目前尚不清楚其中具体是哪一种或哪几种生态因子对此起到了决定性作用。对比各项研究结果认为，环境温度和水分的差异能更好地解释本研究的结果，即在较为阴湿的环境更容易生产出较大的种子[24]。

3.2‘攀枝花1号种子的密度低于酒精密度

种子的质量决定了桑树育种育苗技术参数的确定，而每个植物种都有一个进化上稳定的最适宜的种子质量[23，25]。如‘胡湖96号、‘湖178号、‘湖32号、‘节曲、‘育721、‘九曲、‘丰国、‘湖122、‘华桑等9种桑树栽培种的种子千粒重分别为1.63、1.61、1.57、1.54、1.45、1.39、1.23、1.05、0.64 g[19]，而‘攀枝花1号的种子千粒重为0.46 g。作为目前已知的种子质量最小的桑树品种，其育苗的推荐用种量会显著低于其他桑树栽培种。虽然其种子密度低、质量小，但并不影响种子的发芽率[26]。此外，值得注意的是‘攀枝花1号种子的单粒密度低于酒精的密度，这暗示了奶桑种子的观测和生产还需改进技术方案。

参考文献

[1]李晓双.人工诱导野生桑种质资源染色体的加倍[D].重庆：西南大学，2017.

[2]陈仁芳.桑属系统学研究[D].武汉：华中农业大学，2010.

[3]陈仁芳，张泽，唐洲，等.桑属ITS、TrnL-F、rps16序列分析及12个特殊桑资源评鉴[J].中国农业科学，2011，44（8）.

[4]张小彦.黄土丘陵沟壑区主要植物种子形态特征及有效性研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2010.

[5]孟淑春.菠菜果实和种子形态比较及遗传多样性研究[D].北京：中国农业大学，2017.

[6]Reino-Molina1 J J， Montejo-Valdés LA， Sánchez-Rendón J A. Seed characteristics of five mulberry （Morus alba L.） varieties harvested in Matanzas， Cuba[J]. Pastosy Forrajes，2017，40（4）：259-263.

[7]彭兆康，时小曼，宋丽坤，等.响应面法优化冀桑1号、冀桑3号桑葚籽油的超声波辅助提取工艺研究[J].林业与生态科学，2018，33（4）： 415-422.

[8]黄朝举，张建华，王谢，等.野生桑种质攀枝花1号的发现与驯化栽培试验[J].蚕业科学，2018，44（3）：492-495.

[9]陶建新.叶面积系数简易计算方法[J].棉花，1977（5）：20.

[10]郁进元，何岩，赵忠福，等.长宽法测定作物叶面积的校正系数研究[J].江苏农业科学，2007（2）：37-39.

[11]张英虎，沈会权，臧慧，等.大麦种质资源穗长、每穗实粒数和千粒重的表型分析[J].浙江农业科学，2018，59（10）：1794-1796，1798.

[12]张建逵，窦德强，康廷国，等.不同农家类型林下山参种子的鉴定研究[J].种子，2017，36（4）：115-118，123.

[13]张晓龙，卢洪志.小麦少量样品容重的测定方法[J].四川农业大学学报，1995（3）：277-279.

[14]张忠春.用比重法测定种子优良度试验[J].林业科技通讯，1988（8）：32.

[15]王谧，金明珠.浅谈种子孔性[J].种子，2003（2）：56-57.

[16]程惠东.双膜育秧取秧量与穴数、播种面积、用种量、播种密度实用查对表[J].福建农机，2009（1）：16-19.

[17]鲁成，计东风.中国桑树栽培品种[M].重庆：西南师范大学出版社， 2017：25.

[18]杜燕，何华杰，张志峰，等.種子重量与海拔的相关性分析[J].植物分类与资源学报，2014，36（1）：109-115.

[19]顾宝琳，许丽华.桑种子及其发芽能力[J].江苏蚕业，1987（4）：41-42.

[20]刘志龙，虞木奎，唐罗忠，等.不同种源麻栎种子形态特征和营养成分含量的差异及聚类分析[J].植物资源与环境学报，2009，18（1）： 36-41.

[21]马绍宾，姜汉侨.小檗科鬼臼亚科种子大小变异式样及其生物学意义[J].西北植物学报，1999，19（4）：715-724.

[22]徐亮，包维楷，何永华.4个岷江柏种群的球果和种子形态特征及其地理空间差异[J].应用与环境生物学报，2004，10（6）：707-711.

[23]于顺利，陈宏伟，李晖.种子重量的生态学研究进展[J].植物生态学报，2007，31（6）：989-997.

[24]Mazer S J. Ecological， taxonomic and life history correlates of seed mass among Indiana dune angiosperms[J]. Ecological Monographs， 1989，59（1）：153-175.

[25]Lloyd D G. Selection of offspring size at independence and other size-versus-number strategies[J]. The America Naturalist，1987，129（6）：800-817.

[26]唐甜，张建华，黄朝举，等.攀枝花1号奶桑驯化过程中鲜桑椹产量及种子发芽率调查[J].中国蚕业，2020，41（2）：14-15，32.