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(西藏農(nóng)牧學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，西藏 林芝 860000)

沙棘屬(Hippophae)植物為胡頹子科的落葉灌木或小喬木[1]，分布范圍廣，我國東北、華北和西北是主要分布區(qū)[2]，西藏分布于青藏高原橫斷山區(qū)和雅魯藏布江大峽谷一帶的河流沿岸、河灘及溝谷[3]。沙棘屬植物耐寒、耐旱、耐鹽堿、耐薄瘠，繁殖和固氮能力都很強(qiáng)，具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，良好的改良土壤和水土保持能力，沙棘林土壤有機(jī)質(zhì)比同一林地的土壤高1倍[4]。

到目前為止，我國主要是從沙棘植物育種、引種、栽培技術(shù)和抗旱造林方面進(jìn)行開發(fā)和利用，其中育種是關(guān)鍵[5]，而表型研究是育種的基礎(chǔ)，我國對沙棘屬植物表型研究主要集中在中國沙棘[6-7]、分布于藏東源地區(qū)的西藏沙棘和肋果沙棘[8-9]、云南沙棘[10]。尚未系統(tǒng)開展青藏高原沙棘屬植物云南沙棘、江孜沙棘和肋果沙棘種實(shí)表型性狀和種子萌發(fā)特性進(jìn)行比較的研究。本試驗(yàn)對云南沙棘、江孜沙棘和肋果沙棘果實(shí)性狀表型差異及種子萌發(fā)最適萌發(fā)條件進(jìn)行研究，以期了解3種沙棘屬植物果實(shí)表型性狀變異規(guī)律、種子最適萌發(fā)條件及不同種果實(shí)表型性狀與種子萌發(fā)指標(biāo)的相關(guān)性，為西藏沙棘屬植物遺傳選育提供理論基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2017年9月底10月初在四川德格、西藏昌都、林芝和日喀則天然沙棘林植株上采集云南沙棘、肋果沙棘和江孜沙棘3個種完全成熟的果實(shí)。采集來源地資料見表1。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種實(shí)表型性狀測定

1) 種實(shí)性狀。測定指標(biāo)包括鮮果長、寬和百粒果重以及干果長、寬和百粒果重。每個采集點(diǎn)隨機(jī)選擇飽滿的鮮果300粒，分成3組，每組100粒，采用精度0.000 1 g的電子分析天平稱其鮮果重，用精度0.01 mm的電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺量測每粒鮮果的橫莖和縱莖；然后將每組鮮果自然晾曬至恒重稱其干果重，量測每粒干果的橫莖和縱莖。

2) 種子性狀。測定指標(biāo)種子長、寬和百粒重。隨機(jī)選取各采集點(diǎn)自然干燥狀態(tài)下飽滿的種子300粒，分成3組，每組100粒，采用精度0.001 g的電子天平稱其百粒重，用精度0.01 mm的電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺量測300粒種子的長和寬。

1.2.2 含水量的測定

1) 種實(shí)含水量。將種實(shí)性狀測定的3組鮮果重分別減去其干果重，即種實(shí)含水量。

2) 種子含水量。將種子性狀測定中的3組百粒重種子，在恒溫干燥箱105 ℃殺青2 h，再在80 ℃下烘至恒重，測量種子含水率。

1.2.3 種子發(fā)芽試驗(yàn)

以表1中9個采集地點(diǎn)的沙棘屬植物種子為材料，于2017年11月初，在西藏農(nóng)牧學(xué)院種子實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，設(shè)置12，24 h和48 h 3個浸種時間，20 ℃、25 ℃和30 ℃ 3個發(fā)芽溫度，在種子培養(yǎng)箱進(jìn)行種子發(fā)芽試驗(yàn)(發(fā)芽設(shè)計見表2)，研究不同浸種時間和發(fā)芽溫度對種子萌發(fā)的影響。每個采種點(diǎn)每個處理50粒飽滿種子，各重復(fù)3次。

種子先用0.3%的KMnO4溶液浸泡20 min進(jìn)行消毒，再用清水沖洗凈，在墊有3層濾紙的45 cm×45 cm發(fā)芽盒中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。發(fā)芽過程中加水保持發(fā)芽盒濾紙濕潤，每24 h定時觀測，統(tǒng)計記錄發(fā)芽(種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)為胚根突破種皮達(dá)到種子長度1/2)種子數(shù)并將已發(fā)芽的種子移出發(fā)芽盒，連續(xù)5 d無種子萌發(fā)，結(jié)束發(fā)芽試驗(yàn)[11-14]。

試驗(yàn)結(jié)束后分別計算沙棘屬3個種9個采集地點(diǎn)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，計算公式如下[14]：

發(fā)芽率(%)=(正常發(fā)芽的粒數(shù)/供試種子總粒數(shù))×100%；

發(fā)芽勢(%)=(達(dá)到高峰時正常發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種子總粒數(shù))×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)；式中，Gt為不同發(fā)芽時間(t)的發(fā)芽率，Dt為不同發(fā)芽試驗(yàn)時間(d)。

表2 沙棘屬植物種子的發(fā)芽條件

表3 沙棘屬各采集點(diǎn)果實(shí)和種子表型性狀差異分析

注：同列數(shù)據(jù)后，標(biāo)不同字母表示差異顯著(p<0.05)；**表示差異極顯著(p≤0.01)。

表4 不同發(fā)芽條件下沙棘屬植物種子發(fā)芽特性差異分析

注：*表示不同處理差異顯著(p< 0.05)；同行數(shù)據(jù)后，標(biāo)不同字母表示差異顯著(p< 0.05)。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

用Excel 2010軟件和SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 沙棘屬植物果實(shí)和種子表型性狀分析

3種沙棘9個采集地點(diǎn)天然群體果實(shí)和種子性狀的比較結(jié)果見表3。由表3可知，沙棘屬植物各個采集點(diǎn)種子和果實(shí)表型性狀p值小于0.01，說明各采集點(diǎn)之間種子和果實(shí)表型性狀差異極顯著。鮮果長的變動范圍為5.97～8.90 mm，江孜縣江孜沙棘最長，江達(dá)縣肋果沙棘最短；鮮果寬的變動范圍為2.75～6.75 mm，德格縣的云南沙棘最寬，貢覺縣的肋果沙棘最窄；百粒鮮果重的變動范圍為131.051～541.661 mm，江孜縣江孜沙棘百粒鮮果重最重，并且顯著高于其余9個地點(diǎn)；果實(shí)含水率江孜縣江孜沙棘最大(為91.147%)，波密縣的云南沙棘最小(為79.624%)；種子長的變動范圍為3.208～6.388 mm，其中江孜縣的江孜沙棘種子最長，拉孜縣的江孜沙棘最短；種子寬的變動范圍為1.547～3.033 mm，江孜縣的江孜沙棘最寬，類烏齊縣的肋果沙棘最窄；江孜縣江孜沙棘種子百粒重最大(為1.558 g)，類烏齊縣肋果沙棘最小(為0.576 g)；拉孜縣江孜沙棘種子含水率最大，德格縣云南沙棘最小，變動范圍在29.029%～11.872%之間。

2.2 浸種時間和發(fā)芽溫度對沙棘屬種子發(fā)芽影響

將溫度和浸種時間進(jìn)行單因素方差分析。溫度在20～30 ℃之間時，沙棘種子發(fā)芽率無顯著差異，但發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)差異顯著，在25～30 ℃時發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)顯著高于20 ℃。浸種時間不同，沙棘種子發(fā)芽率差異顯著，其中，浸種24 h發(fā)芽率顯著優(yōu)于浸種12 h和48 h。對不同浸種時間和發(fā)芽溫度2因素正交組合的9個處理(見表2)進(jìn)行發(fā)芽率、發(fā)芽指標(biāo)和發(fā)芽勢方差分析結(jié)果(表4)表明，浸種24 h，在30 ℃溫度條件下，沙棘屬種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)最高，顯著優(yōu)于其他發(fā)芽處理。

2.3 沙棘屬不同種和不同采集地點(diǎn)種子發(fā)芽特性差異分析

浸種24 h，在30 ℃發(fā)芽條件下，沙棘屬3個種(每個種各有3個采集地點(diǎn))種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均存在顯著差異(表5)。對不同采集地點(diǎn)的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)進(jìn)行多重對比，結(jié)果見表6所示，發(fā)芽率：肋果沙棘(94.08%)>云南沙棘(92.44%)>江孜沙棘(88.425%),發(fā)芽勢：肋果沙棘(64.53%)>云南沙棘(43.46%)>江孜沙棘(42.88.%)；發(fā)芽指數(shù)：肋果沙棘(16.54)>云南沙棘(10.54)>江孜沙棘(7.73)。9個采集地點(diǎn)，類烏齊縣肋果沙棘發(fā)芽率(95.68%)最高，昌都縣云南沙棘次之(95.51%)，白朗縣江孜沙棘(86.00%最低)。江達(dá)縣肋果沙棘發(fā)芽勢(68.52%)和發(fā)芽指數(shù)(18.22)最高，貢覺縣的肋果沙棘發(fā)芽勢(62.22%)和發(fā)芽指數(shù)(17.36)次之，江孜縣的江孜沙棘發(fā)芽勢(33.46%)和發(fā)芽指數(shù)(5.47)最低。

表7 沙棘屬3種植物種實(shí)性狀和發(fā)芽指標(biāo)之間的相關(guān)性

注：“**”表示在 0.01 水平相關(guān)性顯著；“*” 表示在 0.05 水平相關(guān)性顯著。

表5 沙棘屬3個種及種內(nèi)不同采集地點(diǎn)種子發(fā)芽特性的方差分析

注：“**”不同處理差異顯著(p<0.01)；“*” 不同處理差異顯著(0.01

由不同種和不同采集地點(diǎn)種子發(fā)芽特性分析發(fā)現(xiàn)：肋果沙棘發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)都最高，說明肋果沙棘發(fā)芽迅速整齊；云南沙棘發(fā)芽率次之，但發(fā)芽持續(xù)時間最長；江孜沙棘發(fā)芽率最低。

表6 沙棘屬不同采集地點(diǎn)的種子發(fā)芽特性

注：同列數(shù)據(jù)后，標(biāo)不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.4 沙棘屬植物果實(shí)性狀和發(fā)芽指標(biāo)之間的相關(guān)性

對3種沙棘屬植物果實(shí)表型指標(biāo)和相同萌發(fā)條件下發(fā)芽指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。由表7可見，3種沙棘屬植物果實(shí)表型性狀間：鮮果長與種子長(R=0.690)、種子寬(R=0.859)和百粒重(R=0.923)顯著正相關(guān)，鮮果寬與種子寬(R=0.794)和百粒重(R=0.692)顯著正相關(guān)。發(fā)芽指標(biāo)間：發(fā)芽率與發(fā)芽勢(R=0.732)顯著正相關(guān)，發(fā)芽勢與發(fā)芽指數(shù)(R=0.928)極顯著正相關(guān)。果實(shí)表型性狀與發(fā)芽指標(biāo)間：發(fā)芽率與果實(shí)表型性狀間無顯著相關(guān)性，發(fā)芽勢與鮮果寬(R=-0.870)、種子寬(R=-0.700)和種子含水量(R=-0.672)均呈顯著負(fù)相關(guān)，種子指數(shù)與鮮果寬(R=-0.852)呈極顯著負(fù)相關(guān)。

3 結(jié)論和討論

植物種實(shí)表型性狀是較穩(wěn)定的遺傳特征，也是遺傳變異研究的直接表現(xiàn)[15-16]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，青藏高原沙棘屬3種植物各采集點(diǎn)之間種子和果實(shí)表型性狀差異極顯著，其中江孜縣江孜沙棘鮮果長最長(為8.90 mm)，江達(dá)縣肋果沙棘最短(為5.97 mm)；德格縣云南沙棘鮮果寬最寬，貢覺縣肋果沙棘最窄，江孜縣江孜沙棘百粒鮮果重最重(為541.661 g)，并且顯著高于其余9個地點(diǎn)；果實(shí)含水率江孜縣江孜沙棘最大(為91.147%)，波密縣的云南沙棘最小(為79.624%)；江孜縣的江孜沙棘種子最長(為6.388 mm)，拉孜縣的江孜沙棘最短(為3.208 mm)；江孜縣江孜沙棘種子寬最寬(為3.033 mm)，類烏齊縣的肋果沙棘最窄；江孜縣江孜沙棘種子百粒重最大(為1.558 g)，類烏齊縣肋果沙棘最小(為0.576 g)，相差將近3倍，說明江孜縣江孜沙棘的種子具有更充實(shí)的貯藏物質(zhì)，類烏齊縣肋果沙棘種子輕，有利于種子的傳播；拉孜縣江孜沙棘種子含水率最大(為29.029%)，德格縣云南沙棘最小(為11.872%)。林木種子安全含水量范圍在5%～15%之間，而最安全含水量范圍為6%～8%[17-19]，江孜沙棘各采集點(diǎn)的種子含水量顯著高于林木種子安全含水量，所以剛采集的種子在貯藏時應(yīng)對種子進(jìn)行陰干，達(dá)到安全含水量的范圍才可進(jìn)行貯藏，肋果沙棘種子含水量在林木安全含水量的范圍內(nèi)，但屬于高安全含水量的種子，如果沒有條件進(jìn)行陰干，可以采用濕藏法進(jìn)行貯藏。

種子發(fā)芽環(huán)境條件中，水分是基礎(chǔ)，溫度是關(guān)鍵，適當(dāng)?shù)慕萏幚砗团囵B(yǎng)溫度可促進(jìn)種子發(fā)芽[20-27]。本研究中，溫度在20～30 ℃之間時，沙棘種子發(fā)芽率無顯著差異，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)差異顯著。在25～30 ℃溫度條件下，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)最高；浸種時間不同，沙棘種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均呈顯著差異，浸種24 h各發(fā)芽指標(biāo)顯著優(yōu)于12 h和48 h。溫度和浸種時間兩因素綜合分析，浸種24 h，在30 ℃條件下，沙棘屬種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)最高。

浸種24 h，在30 ℃條件下，3種沙棘屬植物發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均存在顯著差異，其中肋果沙棘發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢均最高，云南沙棘次之，江孜沙棘最低。說明肋果沙棘在3種沙棘植物中具有發(fā)芽迅速、整齊的萌發(fā)特性。在9個采集地點(diǎn)中，類烏齊縣肋果沙棘發(fā)芽率(95.68%)最高，昌都縣云南沙棘次之(95.51%)，白朗縣江孜沙棘(86.00%最低)；江達(dá)縣肋果沙棘發(fā)芽勢(68.52%)和發(fā)芽指數(shù)(18.22)最高，貢覺縣的肋果沙棘發(fā)芽勢(62.22%)和發(fā)芽指數(shù)(17.36)次之，江孜縣的江孜沙棘發(fā)芽勢(33.46%)和發(fā)芽指數(shù)(5.47)最低。

相關(guān)性研究表明，沙棘屬鮮果大小與果實(shí)含水量間無顯著相關(guān)性，但與種子百粒重顯著正相關(guān)，說明沙棘果實(shí)越大種子越重。發(fā)芽勢與發(fā)芽率呈顯著正相關(guān)，說明發(fā)芽率高的沙棘屬植物其發(fā)芽也較為整齊一致。

青藏高原沙棘屬植物云南沙棘、江孜沙棘和肋果沙棘種實(shí)表型性狀和種子發(fā)芽特性存在顯著差異，研究果實(shí)表型性狀和種子發(fā)芽特性，可為沙棘屬植物的遺傳多樣性分析及良種選育提供基礎(chǔ)，提高沙棘屬植物的利用效率。