不同种源文冠果种子萌发及苗期生长差异研究

陆泓茜, 于忠亮, 付世萃, 刘 璐, 张大伟, 张忠辉

(1. 吉林省林业科学研究院, 吉林 长春 130033; 2. 吉林农业大学, 吉林 长春 130118; 3. 吉林省林业调查规划院, 吉林 长春 130022)

文冠果(Xanthocerassorbifolia)为无患子科文冠果属落叶灌木或小乔木,平均寿命可达200年以上。分布于华北、东北、西北等地区,具有耐寒、耐旱和耐瘠薄等特性[1-3]。其种子含油率为35 %～40 %,文冠果油可制作食用油和柴油[4],同时种仁中含有丰富的优质蛋白和脂肪酸,可用于食品加工;叶片中富含皂苷E,可有效抑制人体内的癌细胞,改善中枢神经系统,对抗自由基损伤的疗效很好,且毒性较小[5,6]。

随着文冠果分布范围的不断扩大,加之地理环境条件的差异,造成了表型性状差异和遗传变异差异[7],加大了选育优良遗传性状的难度,研究种源性状变异和苗期生长性状是选育优良遗传性状的有效途径[8,9]。前人对不同分布区文冠果叶片、果实、种子和幼树的多个性状指标进行了研究[10,11],证实了种实表型的多样性,多数性状变异来源主要是种内变异。目前,敖妍[12]和于丹[13]等学者对文冠果苗期性状进行了研究,但不同种源在同一试验区所表现出的生长规律存在不同。因此,本文通过研究不同种源文冠果种子萌发特性和苗期生长差异,预测不同种源种苗在试验地的适应性和生长潜力,为吉林省中西部文冠果人工经济林建设提供优质苗木。

1 材料与方法

1.1 试验地与种源地概况

试验地设置在农安国有林总场杨树林管护区内,地理位置124°53′23″ E、44°40′32″ N,海拔约230 m,属温带大陆性季风气候,地势平坦,四季分明,春、秋季相对较短,干燥凉爽,夏季相对多雨,冬季漫长寒冷,相对多雪,年平均气温4.7 ℃,年均降水量507.7 mm,年均日照时数2 900 h。

基于前期文冠果分布地调查结果,选取内蒙古自治区赤峰市阿鲁科尔沁旗(AQ)、翁牛特旗(WQ),通辽市开鲁县(KLX)、奈曼旗(NMQ)、库伦旗(KLQ),吉林省白城市洮南市(TNS)和松原市前郭县(QGX)7个区域进行采种,各种源地的自然概况见表1。在每个种源地选取3个30 m×30 m的样方,收集样方内无病虫害果实,自然阴干待用。

表1 7个文冠果种源地的自然概况

1.2 研究方法

1.2.1 种子发芽率测定方法

选取7个种源地的饱满种子各40粒,采用0.3 %KMnO4溶液消毒15 min,用蒸馏水冲洗表面残留溶液;在30 ℃的蒸馏水中浸泡8 h,软化种皮;置于光照培养箱内,设定光照时长12 h、光照温度25 ℃、相对湿度30 %。试验后的第7天、第14天、第28天用数显游标卡尺测定种子的芽长和芽径,精确到0.01 mm,并计算种子发芽率:发芽率/%=(发芽种子数/试验种子总数) × 100。

1.2.2 幼苗生长性状测定

2020年4月下旬将种子以种源为单位分别散播在7个面积为3 m×80 m的试验区内,在每个试验区内随机划定5个1 m×1 m样方,选定10株幼苗作为观测株,共50株。当年7月下旬,利用直尺和游标卡尺测定苗高、冠幅、地径、叶长、叶宽、叶柄基径,每隔30 d收集1次数据,直至落叶,重复3次取平均值,保留2位小数。

1.2.3 幼苗生物量及根系测定

9月中下旬在每个试验区样方内随机选择10株幼苗,全株挖出后分开根、茎和叶3个器官,杀青后以150 ℃烘干至恒重,测量其总干重、茎干重、叶干重和根干重,用直尺测定其主根长,重复3次取平均值,保留2位小数。

1.3 数据处理与分析

采用Excel软件、SPSS 23.0软件对数据进行整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同种源种子发芽率分析

不同种源种子发芽情况见表2,7个种源28 d的种子发芽率为63 %～85 %,发芽高峰期集中在第14天左右,WQ种源发芽率最高。平均芽长14.82～24.83 mm,平均芽径1.75～3.25 mm,其中WQ种源的平均芽长和平均芽径最大,与其他6个种源的平均芽长和平均芽径呈显著差异。

表2 不同种源种子发芽率及表型性状

2.2 不同种源幼苗生长性状分析

不同种源幼苗生长情况见表3,苗高为29.34～42.06 cm,WQ种源苗高表现最优,其次为KLX种源,QGX种源表现最差;地径、叶宽和叶柄基径分别为3.50～4.09 mm、4.62～4.93 cm和0.73～0.97 mm,且种源间差异不显著;冠幅为17.97～22.34 cm,KLQ种源冠幅表现最优,其次为KLX种源,QGX种源表现最差;叶长为14.27～15.17 cm,WQ种源叶长表现最优,其次为AQ种源,NMQ种源表现最差,且与WQ和AQ种源的叶长呈显著差异。

表3 不同种源文冠果幼苗生长性状

2.3 不同种源幼苗生物量及根系分析

不同种源幼苗生物量及根系差异见表4,总干重为2.07～3.68 g,WQ种源表现最优,且与其他种源幼苗生物量呈显著差异;茎干重、叶干重和根干重分别为0.83～2.09 g、0.51～0.96 g和0.59～1.04 g,WQ种源、KLX种源和KLQ种源分别在茎干重、叶干重和根干重表现最优。各种源幼苗的主根长为11.98～15.51 cm,WQ种源幼苗主根长表现最优,与其他种源幼苗主根长呈显著差异。

表4 不同种源幼苗生物量及根系差异分析

2.4 不同种源幼苗生长与环境因子分析

地理环境因子与生长指标的相关分析结果见表5,可以看出,经度与苗高、主根长、茎干重、叶干重、总干重均呈负相关关系,与根干重呈显著负相关关系,相关系数为-0.869,与地径呈显著正相关关系,相关系数为0.839;纬度、年平均气温和年均降水量与生长指标均呈正相关关系,其中纬度与总干重呈显著正相关关系,相关系数为0.787。综上分析认为:种源所处的经度越高,苗高、主根长、茎干重、根干重、叶干重和总干重则越小,即植株生长状况相对越差;而纬度、年均降水量和年平均气温越高,植株生长状况相对越好。

表5 地理环境因子与生长指标的相关性

3 结论与讨论

目前,文冠果造林苗木主要来源于实生苗,通过研究不同种源文冠果种子萌发和苗期生长差异,可快速有效地筛选出具有优良遗传特性且性状稳定的种质资源。本文对7个种源的种子萌发试验表明,种子发芽高峰期集中在第14天左右,在相同的环境下,WQ种源发芽率、平均芽长和平均芽径表现最优,分别为85 %、24.83 mm和3.25 mm。这可能是由于自身遗传差异造成的,表明遗传改良的空间很大。

表型性状是环境多样性和遗传多样性的综合表现结果,可利用遗传上较稳定的性状研究植物的遗传多样性,揭示文冠果生长性状的地理变异规律,有助于优良种源的筛选。本试验研究表明,WQ种源在苗高、地径、叶长、主根长、茎干重和总干重指标中表现最优,说明该种源苗木综合表现较好,适应能力强。通过对各性状与地理环境因子相关分析得出了纬度、年平均气温和年均降水量与苗高、地径、主根长和总干重呈正向相关,与敖妍[12]对不同种源文冠果1年生苗生长节律及性状相关性研究结果一致。