謝坤秀，牛淑娜，遲會(huì)凱，張沛東

(海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)海洋大學(xué))，山東 青島 266003)

海草床作為三大典型近海海洋生態(tài)系統(tǒng)之一，具有極高的生態(tài)服務(wù)價(jià)值，不僅能為眾多的海洋動(dòng)物提供食物來(lái)源與產(chǎn)卵、育幼、棲息、庇佑場(chǎng)所，還能起到減緩水流、凈化水體、穩(wěn)定沉積物、固碳等作用[1-7]。然而，海草床屬脆弱性生態(tài)系統(tǒng)，受人類活動(dòng)及自然因素影響，當(dāng)前世界范圍內(nèi)的海草床不斷退化，消失速率超過(guò)每年7%[8]。由于海草種子具有體積小、便于運(yùn)輸、能保持遺傳多樣性等優(yōu)勢(shì)，利用種子種植法進(jìn)行海草床規(guī)?；迯?fù)逐漸成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。

種子種植法的成功主要取決于種子萌發(fā)與實(shí)生苗建成的效果，而種子的萌發(fā)受到不同種群的顯著影響。van Lent等[9]發(fā)現(xiàn)，荷蘭西南部和法國(guó)西部不同種群的鰻草(Zosteramarina)種子萌發(fā)率相差約15%。Koch等[10]發(fā)現(xiàn)，美國(guó)南部佛羅里達(dá)海域的川蔓草(Ruppiamaritima)種子萌發(fā)率顯著低于東南部的北卡羅來(lái)納州種群。影響種子萌發(fā)及實(shí)生苗活力的因素通常分為外部因素和內(nèi)部因素，其中外部因素主要是種子萌發(fā)的環(huán)境條件，內(nèi)部因素則主要包括種子規(guī)格和營(yíng)養(yǎng)貯藏物質(zhì)的含量[11-13]。目前，對(duì)于陸生植物種群間種子形態(tài)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量對(duì)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的研究已有許多報(bào)道[14-16]，但關(guān)于海草的相關(guān)研究還較少。

鰻草是中國(guó)溫帶海域海草的優(yōu)勢(shì)種類，主要分布于山東、河北、遼寧沿海[17]。調(diào)查顯示，山東半島日照海域和乳山海域的鰻草海草床已經(jīng)消失，而萊州灣芙蓉島附近海域的鰻草海草床面積則從1 300 hm2退化至不足5 hm2[17]。當(dāng)前，山東半島主要以威海近海和青島近海分布有面積較大的鰻草海草床。然而不同種群的鰻草種子規(guī)格、萌發(fā)特性和實(shí)生苗生長(zhǎng)狀況等存在的差異尚不明確。因此，探明不同種群鰻草種子的形態(tài)學(xué)特征和萌發(fā)特性，是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)種源篩選以及成功開(kāi)展海草種子種植的關(guān)鍵。

本研究以鰻草為對(duì)象，分別采集山東威海天鵝湖海域、俚島灣海域和青島匯泉灣海域的鰻草種子，比較分析不同種群間鰻草種子的形態(tài)學(xué)及內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的異同；通過(guò)室內(nèi)萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，探討不同種群間鰻草種子萌發(fā)率、實(shí)生苗存活率和生長(zhǎng)的差異，從而查明不同種群鰻草種子的萌發(fā)策略，為優(yōu)化鰻草種子種植技術(shù)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 種子采集及保存

2019年7月，分別于山東省威海市天鵝湖海域、俚島灣海域和山東省青島市匯泉灣海域采集鰻草種子(見(jiàn)圖1)。首先選取鰻草分布較多的區(qū)域，通過(guò)人工方式收集生殖枝，收集過(guò)程中未破壞鰻草植株的營(yíng)養(yǎng)枝及其地下組織，且未在同一區(qū)域進(jìn)行大量采集。摘取具有種子的佛焰苞放入33 cm× 33 cm(長(zhǎng)×寬)、網(wǎng)目大小為 1.1 mm的尼龍網(wǎng)兜中，將其置于自然海域并固定。待尼龍網(wǎng)兜中的佛焰苞充分降解后，將其取出倒入塑料桶中反復(fù)攪拌，去除漂浮的有機(jī)碎屑及小型貝類、蟲(chóng)類外殼等雜質(zhì)，篩選出成熟的鰻草種子。篩選后的鰻草種子收集至廣口瓶帶回實(shí)驗(yàn)室，置于溫度4 ℃、鹽度30的海水中儲(chǔ)存，期間每2天換水1次，每天定期攪拌以減少水中的真菌數(shù)量。

(星號(hào)代表采集地點(diǎn)。Asterisk indicates collection site.)

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與樣品分析

1.2.1 不同種群鰻草種子的形態(tài)學(xué)比較 從不同種群的鰻草種子中隨機(jī)選取成熟飽滿種子各100粒，吸干表面水分后分別測(cè)定種子的質(zhì)量、長(zhǎng)徑、短徑、縱肋數(shù)和最大橫截面積等形態(tài)學(xué)指標(biāo)。根據(jù)種子的長(zhǎng)徑和短徑，計(jì)算種形系數(shù)(長(zhǎng)徑/短徑)[18]。

1.2.2 不同種群鰻草種子的內(nèi)部貯存物質(zhì)測(cè)定 從不同種群的鰻草種子中隨機(jī)選取成熟飽滿種子各1 000粒，隨機(jī)分為10份，分別對(duì)每份種子測(cè)定水分、總蛋白、總脂肪和總糖等內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)貯存物質(zhì)的含量，其中水分使用烘干法[19]，總蛋白含量使用凱氏定氮法[20]，總脂肪含量使用酸水解法[21]，總糖含量使用3，5-二硝基水楊酸比色法[22]。

1.2.3 不同種群鰻草種子萌發(fā)的比較 于2019年11月，從不同種群的鰻草種子中隨機(jī)選取成熟飽滿的種子各300粒，先使用75%乙醇溶液浸泡0.5 min，無(wú)菌海水清洗3遍，再使用0.1%氯化汞溶液浸泡15 min，無(wú)菌海水清洗3遍。消毒后將各種群的種子平均分為3份，每份100粒，分別放入100 mL燒杯，燒杯中加入80 mL等量的鹽度10的海水，置于光照培養(yǎng)箱(GXZ-0288，寧波江南儀器廠)中進(jìn)行種子的快速萌發(fā)。萌發(fā)過(guò)程無(wú)光照，溫度15 ℃。萌發(fā)實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行30 d，期間每天觀察種子萌發(fā)情況并統(tǒng)計(jì)萌發(fā)數(shù)，將已萌發(fā)的種子挑出進(jìn)行下一步的實(shí)生苗培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，每2天換水1次。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，計(jì)算各種群種子的累積萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)(GI)和平均萌發(fā)歷期(MTG)。

萌發(fā)率=萌發(fā)的種子數(shù)/種子總數(shù)×100%；

式中：Dt為發(fā)芽日數(shù)；Gt為與Dt對(duì)應(yīng)天數(shù)的萌發(fā)粒數(shù)；n為相應(yīng)天數(shù)萌發(fā)的種子數(shù)；d為計(jì)算種子萌發(fā)數(shù)量時(shí)的萌發(fā)天數(shù)；N為萌發(fā)種子的總數(shù)。

1.2.4 不同種群鰻草實(shí)生苗存活、生長(zhǎng)及光合生理的比較 經(jīng)種子快速萌發(fā)，天鵝湖、俚島灣和匯泉灣種群分別獲得124、113和81株實(shí)生苗。將不同種群獲得的實(shí)生苗以鹽度每天升高5的速率進(jìn)行鹽度馴化，至鹽度30停止。各種群馴化后的實(shí)生苗以20株為1組種植于底部鋪設(shè)5 cm厚細(xì)沙的100 mL燒杯中，株數(shù)取整后各種群分別使用4～6個(gè)燒杯(4～6個(gè)重復(fù))，并用防水紙標(biāo)識(shí)組別，然后將燒杯放入40 cm × 40 cm × 20 cm(長(zhǎng)×寬×高)的玻璃水槽中(實(shí)際水體25 L)，置于上述的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)30 d。期間保持水溫17 ℃、鹽度30、光照強(qiáng)度45 μmol·m-2·s-1、光照周期12 L∶12 D、pH=8.3±0.2，使用充氧泵持續(xù)充氧保持DO≥6.0 mg·L-1，每2天使用虹吸法換水1次以保持水體清澈，燒杯在玻璃水槽中的位置每天隨機(jī)調(diào)換以避免光照條件差異的影響。經(jīng)30 d培養(yǎng)結(jié)束后統(tǒng)計(jì)各燒杯實(shí)生苗的存活數(shù)，計(jì)算各種群的實(shí)生苗存活率；測(cè)定實(shí)生苗的葉長(zhǎng)、葉寬、葉鞘長(zhǎng)、莖長(zhǎng)及根長(zhǎng)等生長(zhǎng)指標(biāo)；隨后在每個(gè)種群的實(shí)生苗中隨機(jī)選取5株用于實(shí)生苗呼吸速率及光合速率的測(cè)定(黑白瓶法)，隨機(jī)選取5株用于實(shí)生苗光合色素含量的測(cè)定(浸提法[23])。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對(duì)不同種群鰻草種子和幼苗的所有指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析，若存在顯著差異再使用Duncan’s分析進(jìn)行多重比較，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示(Mean±SE)，顯著性水平設(shè)置為p=0.05。對(duì)不同種群鰻草種子的形態(tài)學(xué)、生理學(xué)及萌發(fā)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析及nMDS分析；對(duì)各種群鰻草種子的萌發(fā)率、幼苗存活率與種子形態(tài)學(xué)、生理學(xué)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析(Principal component analysis,PCA)，并對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行線性擬合。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行，分析結(jié)果使用Origin 2018 C、R語(yǔ)言進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果

2.1 不同種群鰻草種子的形態(tài)學(xué)特征

三個(gè)種群鰻草種子的形態(tài)學(xué)特征存在明顯差異。其中匯泉灣種群的種子規(guī)格最大，天鵝湖、俚島灣種群的種子規(guī)格較小，如表1所示。單因素方差分析顯示，匯泉灣鰻草種子的質(zhì)量顯著高于天鵝湖、俚島灣鰻草種子的質(zhì)量(p<0.05)，是2個(gè)種群種子的1.8倍。同時(shí)，匯泉灣鰻草種子的長(zhǎng)徑、短徑及最大橫截面積也顯著高于其他2個(gè)種群的鰻草種子(p<0.05)，但3個(gè)種群種子的種形系數(shù)無(wú)顯著差異(p>0.05)。

表1 不同種群鰻草種子的形態(tài)學(xué)特征

2.2 不同種群鰻草種子的貯存物質(zhì)含量

不同種群鰻草種子的內(nèi)部貯存物質(zhì)含量也不同。其中天鵝湖種群種子的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較高，匯泉灣種群種子較低，如圖2所示。三個(gè)種群鰻草種子的水分含量均高于40%。各種群種子內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)貯存物質(zhì)中均以總脂肪含量最少(≤1%)，總糖含量最高，且不同種群間鰻草種子的總糖含量具有顯著差異(p<0.05)，其中天鵝湖種群種子的總糖含量最高，平均達(dá)到62%，分別是俚島灣和匯泉灣種群種子的1.3和1.1倍。

(不同字母表示不同種群間差異顯著(p<0.05)。Different letters indicate significant differences among the different populations(p<0.05).)

2.3 不同種群鰻草種子的萌發(fā)率與實(shí)生苗存活率

不同種群鰻草種子的萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)及實(shí)生苗存活率均存在明顯差異，其中天鵝湖種群最高，如表2所示。天鵝湖種群鰻草的種子萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)(GI)和實(shí)生苗存活率均顯著高于匯泉灣種群(p<0.05)，分別是其1.5、2.2和2.9倍。各種群鰻草種子的平均萌發(fā)歷期(MTG)均在12 d左右，無(wú)顯著差異(p>0.05)。

表2 不同種群鰻草種子萌發(fā)指標(biāo)與實(shí)生苗存活率

2.4 不同種群鰻草種子的聚類分析

對(duì)山東半島不同種群鰻草種子的形態(tài)特征和內(nèi)部貯存物質(zhì)等指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，發(fā)現(xiàn)不同種群間存在明顯區(qū)別，其中天鵝湖、俚島灣種群的鰻草種子較為接近，聚為一類；匯泉灣種群鰻草種子與其它2個(gè)種群存在較大差異，單獨(dú)聚為一類(見(jiàn)圖3(A))。nMDS分析進(jìn)一步驗(yàn)證了聚類分析的結(jié)果，應(yīng)力值為0.039(見(jiàn)圖3(B))。

(圖中T1～T6表示天鵝湖種群；L1～L6表示俚島灣種群；H1～H6表示匯泉灣種群。T1～T6 in the figure represent the Swan Lake population; L1～L6 represent Lidao Bay population; H1～H6 represent Huiquan Bay population.)

2.5 不同種群鰻草種子萌發(fā)、實(shí)生苗存活與種子形態(tài)特征、內(nèi)部貯存物質(zhì)間的關(guān)系

主成分分析顯示，種子萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)、實(shí)生苗存活率與種子總糖含量、種子長(zhǎng)短徑、橫截面積、種子質(zhì)量、縱肋數(shù)、水分含量主要組成了第一排序軸，其中，以種子的萌發(fā)率、實(shí)生苗存活率、種子總糖含量和種子形態(tài)學(xué)這四個(gè)指標(biāo)貢獻(xiàn)較大。如圖4所示，不同種群鰻草種子的萌發(fā)率、實(shí)生苗存活率與種子的總糖含量呈顯著的正相關(guān)，而與種子水分含量、形態(tài)學(xué)指標(biāo)呈顯著的負(fù)相關(guān)。選取貢獻(xiàn)較大的種子總糖含量、種子質(zhì)量與種子萌發(fā)率、實(shí)生苗存活率進(jìn)行曲線擬合顯示，種子總糖含量與種子萌發(fā)率、實(shí)生苗存活率呈顯著的線性正相關(guān)(p<0.05，見(jiàn)圖5A)，而種子質(zhì)量與種子萌發(fā)率、實(shí)生苗存活率呈顯著的線性負(fù)相關(guān)(p<0.05，見(jiàn)圖 5B)。

(圖中SL為天鵝湖種群，LB為俚島灣種群，HB為匯泉灣種群；GR為萌發(fā)率，SSR為實(shí)生幼苗存活率，GI為發(fā)芽指數(shù)，TS為總糖，TF為總脂肪，MTG為平均萌發(fā)歷期，TP為總蛋白，SW為質(zhì)量，SD為短徑，LD為長(zhǎng)徑，CSA為橫截面積，LRN為縱肋數(shù)，WC為水分。SL in the figure is Swan Lake population, LB is Lidao Bay population, HB is Huiquan Bay population; GR is germination rate, SSR is seedling survival rate, GI is germination index, TS is total sugar, TF is total fat, MTG is mean time of germination, TP is total protein, SW is seed mass, SD is short diameter, LD is long diameter, CSA is cross-section area, LRN is number of longitudinal ribs, WC is water content.)

(圖中y表示種子萌發(fā)率；z表示實(shí)生苗存活率；x表示種子總糖含量；v表示種子百粒質(zhì)量。In the figure, y is seed germination rate; z is seedling survival rate; x is the total sugar content of seed; v is the mass per hundred seeds.)

2.6 不同種群鰻草實(shí)生苗的生長(zhǎng)特性及光合生理

不同種群鰻草實(shí)生苗的生長(zhǎng)存在差異。其中以天鵝湖種群的實(shí)生苗規(guī)格最大(見(jiàn)圖6)。單因素方差分析顯示，天鵝湖種群鰻草實(shí)生苗的葉寬、莖長(zhǎng)和根長(zhǎng)均顯著大于俚島灣鰻草實(shí)生苗(p<0.05)，分別是其1.1、1.2和1.3倍；匯泉灣種群鰻草實(shí)生苗的莖長(zhǎng)顯著小于天鵝湖種群實(shí)生苗的莖長(zhǎng)(p<0.05)，僅為天鵝湖種群實(shí)生苗莖長(zhǎng)的84%。

(樣本數(shù)量為10～40。不同字母表示不同種群間差異顯著(p<0.05)。The sample size is 10 to 40.Different letters indicate significant differences among the different populations(p<0.05).)

不同種群鰻草實(shí)生苗的光合色素含量和光合速率均存在差異。其中，天鵝湖種群實(shí)生苗的光合色素含量和光合速率最高，而俚島灣種群實(shí)生苗最低(見(jiàn)圖7和8)。單因素方差分析顯示，天鵝湖種群鰻草實(shí)生苗的光合色素含量均顯著高于俚島灣種群和匯泉灣種群實(shí)生苗(p<0.05)，其總?cè)~綠素含量達(dá)到6.5 mg·g-1，是俚島灣、匯泉灣實(shí)生苗葉綠素含量的1.5和1.2倍；天鵝湖鰻草實(shí)生苗的凈光合速率和呼吸速率也顯著高于俚島灣種群實(shí)生苗(p<0.05)，是其1.2倍。

(不同字母表示不同種群間差異顯著(p<0.05)。Different letters indicate significant differences among the different populations(p<0.05).)

3 討論

3.1 不同種群海草的種子形態(tài)學(xué)特征及其環(huán)境基礎(chǔ)

同一植物種類的不同種群為更好地適應(yīng)環(huán)境可能會(huì)發(fā)生遺傳變異，并將穩(wěn)定的性狀表現(xiàn)在種子的品質(zhì)和形態(tài)等方面，從而導(dǎo)致相同種類不同種群的種子形態(tài)學(xué)特征和內(nèi)部貯存物質(zhì)含量等存在顯著差異[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，匯泉灣鰻草種子的平均百粒質(zhì)量達(dá)0.98 g，長(zhǎng)徑達(dá)3.69 mm，規(guī)格顯著大于天鵝湖和俚島灣種群的鰻草種子，與Xu等[25]研究結(jié)果相一致。Combs等[26]發(fā)現(xiàn)，采集于美國(guó)北卡羅萊納州以北三個(gè)不同地點(diǎn)的鰻草種子大小顯著不同，鮮質(zhì)量在1.5～4.3 mg。對(duì)比其他研究發(fā)現(xiàn)，本研究中匯泉灣種子比丹麥利姆海峽的鰻草種子(長(zhǎng)徑3.4 mm)[27]和美國(guó)加利福尼亞灣北部的鰻草種子(長(zhǎng)徑3.0～3.5 mm)[28]更大，說(shuō)明不同種群間鰻草種子的形態(tài)大小因受不同地區(qū)影響而存在較大差異。

(不同字母表示不同種群間差異顯著(p<0.05)。Different letters indicate significant differences among the different populations(p<0.05).)

個(gè)體間種子規(guī)格的變異一般是遺傳型和環(huán)境因子共同作用的結(jié)果[29]。遺傳型包括細(xì)胞核遺傳、細(xì)胞質(zhì)遺傳和胚乳核遺傳[30]。Smith等[31]發(fā)現(xiàn)，亞麻(Linumusitatissimum)植株母體的細(xì)胞質(zhì)直接影響種子大小, 并且這種影響可能延續(xù)到子二代和子三代。然而李淵等[32]發(fā)現(xiàn)，愛(ài)爾蘭、日本、韓國(guó)和中國(guó)青島膠南、威海俚島灣、威海天鵝湖等地的鰻草種群間不存在地理隔離形成的基因分化，因此鰻草種子種群間的形態(tài)學(xué)差異可能主要是由不同的環(huán)境條件所造成。

研究表明，不同的緯度、種子分布深度及水動(dòng)力等環(huán)境條件對(duì)植物個(gè)體間種子規(guī)格變異有明顯影響。張志翔等[33]發(fā)現(xiàn)，低緯度地區(qū)的小桐子(Jatrophacurcas)種子比高緯度地區(qū)的種子規(guī)格更大；Wyllie等[34]發(fā)現(xiàn)，美國(guó)部分海域鰻草種子的質(zhì)量隨緯度的降低而增大。本研究結(jié)果與這些研究相類似，三個(gè)種群鰻草種子的質(zhì)量隨天鵝湖、俚島灣、匯泉灣緯度的降低而逐漸增大。種子分布深度也是影響種子規(guī)格的關(guān)鍵因素。彭鴻嘉等[35]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)種子處于較深底質(zhì)時(shí)，較大的種子因儲(chǔ)存更多的能量而形成更長(zhǎng)的莖，從而順利萌發(fā)并存活。匯泉灣底質(zhì)為砂質(zhì)[36]，較天鵝湖的泥沙底質(zhì)[22]和俚島灣的礫沙底質(zhì)[37]更松散，鰻草種子更易被深埋，因此，為適應(yīng)環(huán)境并保證實(shí)生苗的順利萌出，匯泉灣種子的個(gè)體更大。此外，Orth等[38]發(fā)現(xiàn)，海草植株在水流湍急的水域中會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量較大的種子，以便種子能快速沉降，減少被帶至不宜生長(zhǎng)區(qū)域的幾率。匯泉灣水深7 m[36]，該海域的鰻草植株通常生長(zhǎng)于水流較急的潮下帶，只有質(zhì)量更大的鰻草種子才能保留下來(lái)；而天鵝湖、俚島灣的鰻草植株生活在2 m以內(nèi)水流較緩的潮下帶[37]，種子可以很快沉降，因而這兩個(gè)地區(qū)的鰻草種子較小。

3.2 不同種群海草種子的萌發(fā)特性及其關(guān)鍵影響因素

種子萌發(fā)是實(shí)生苗建成的前提，進(jìn)而影響整個(gè)群體的形成。本研究發(fā)現(xiàn)，天鵝湖種群鰻草種子萌發(fā)率和實(shí)生苗存活率均達(dá)40%以上，顯著高于匯泉灣種群，分別是其1.6和3.0倍。此外，天鵝湖實(shí)生苗規(guī)格、光合色素含量和光合速率均為最高值，顯著高于俚島灣種群。Tanner等[39]發(fā)現(xiàn)，收集于美國(guó)馬里蘭州和弗吉尼亞州的鰻草種子的室內(nèi)萌發(fā)率為33%，實(shí)生苗存活率為20%。Cabaco等[40]將大西洋西部四個(gè)不同種群鰻草種子進(jìn)行室內(nèi)萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)僅有兩個(gè)種群的鰻草種子萌發(fā)，且最高萌發(fā)率僅5%，在萌發(fā)的種子中，僅15%的種子能實(shí)現(xiàn)幼苗建成。綜合對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本研究地區(qū)及其他不同地區(qū)種群的鰻草種子萌發(fā)特性和實(shí)生苗存活存在顯著差異，這可能與種子規(guī)格及營(yíng)養(yǎng)貯存物質(zhì)的含量有關(guān)[11-13, 41]。

本研究發(fā)現(xiàn)，鰻草種子萌發(fā)率、實(shí)生苗存活率與種子質(zhì)量、長(zhǎng)徑、短徑等形態(tài)學(xué)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，該結(jié)果與其他學(xué)者的研究存在不同。Jarvis等[42]認(rèn)為，大規(guī)格的鰻草種子具有更高的活力、更短的萌發(fā)時(shí)間和更高的萌發(fā)率。Combs等[26]也發(fā)現(xiàn)，與小規(guī)格的種子相比，大規(guī)格的鰻草種子可以獲得更多的能量資源，從而提高種子萌發(fā)率。而J?rgensen等[27]發(fā)現(xiàn)，鰻草種子的規(guī)格對(duì)出苗率和出苗時(shí)間無(wú)明顯影響，但質(zhì)量較大的種子壽命更長(zhǎng)，產(chǎn)生的幼苗生物量顯著提高。這些結(jié)果表明，在種子萌發(fā)期和幼苗初始發(fā)育過(guò)程中代謝貯存物的調(diào)動(dòng)及其含量可能起到重要作用。

在本研究中，鰻草種子營(yíng)養(yǎng)貯存物含量為總糖>總蛋白>總脂肪，其中各種群種子總糖和總蛋白含量存在顯著差異，并以天鵝湖種群最高，分別達(dá)到62%和16%。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，天鵝湖種子的總糖含量高于日本岡山Hinase灣的鰻草種子(粗糖含量約48%)[43]及美國(guó)加利福尼亞Hadiona瀉湖的鰻草種子(糖含量約51%)[44]。此外，盡管俚島灣的鰻草種子總蛋白含量最低，僅13%，但仍高于日本Otsuchi灣的鰻草種子(蛋白含量約9%)。Belzunce等[45]認(rèn)為，大洋波喜蕩草(Posidoniaoceanica)種子的內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)貯存物質(zhì)越充足，其幼苗存活及初始生長(zhǎng)發(fā)育越好。本研究發(fā)現(xiàn)，鰻草種子的總糖含量越高，種子萌發(fā)率和實(shí)生苗存活率也越高，實(shí)生苗生長(zhǎng)更好。

通過(guò)主成分分析和曲線擬合發(fā)現(xiàn)，種子總糖對(duì)鰻草種子的萌發(fā)與實(shí)生苗生長(zhǎng)起主要作用，鰻草種子萌發(fā)率及實(shí)生苗存活率與種子總糖含量呈顯著的線性正相關(guān)，糖含量較高的種子具備更高的萌發(fā)力。黃升謀等[46]發(fā)現(xiàn)，小麥(Triticumaestivum)種子萌發(fā)前期需要消耗大量的糖，以保證萌發(fā)時(shí)有足夠能量及結(jié)構(gòu)物質(zhì)來(lái)合成新的細(xì)胞和細(xì)胞器。蔣敏明等[47]發(fā)現(xiàn)，水稻(Oryzasativa)種子總淀粉積累量與發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)顯著相關(guān)。對(duì)于海洋植物種子的報(bào)道中也有類似發(fā)現(xiàn)。Kuo和den Hartog[48]指出，鰻草種子的下胚軸僅含有少量蛋白質(zhì)，但淀粉含量卻很高，淀粉在種子萌發(fā)和幼苗發(fā)育過(guò)程中起主要供能作用。Taylor[49]也發(fā)現(xiàn)，種子總糖是鰻草種子萌發(fā)早期主要的能量來(lái)源，在種皮破裂和下胚軸伸長(zhǎng)過(guò)程中起關(guān)鍵作用，充足的糖含量才能保證種子萌發(fā)。鰻草種子在萌發(fā)過(guò)程中呼吸作用逐漸增強(qiáng)，作為鰻草種子的主要營(yíng)養(yǎng)貯存物，充足的糖能為種子提供足夠的呼吸作用底料，以支持萌發(fā)過(guò)程所需的大量能量，使種子萌發(fā)成功的幾率大大提升。此外，糖也為幼苗形成初期提供必須的能量及養(yǎng)料。Venable[50]發(fā)現(xiàn)，種子的營(yíng)養(yǎng)貯存物質(zhì)所占比例越大，幼苗可獲取的能量就越多、存活率越高。孫德蘭等[51]發(fā)現(xiàn)，在蓮(Arabidopsisthaliana)幼苗未具備自養(yǎng)能力之前，其生長(zhǎng)主要依靠種子內(nèi)部貯存的淀粉粒，淀粉粒不僅提供能量，其包含的DNA也為幼苗形態(tài)建成提供了核苷酸等原料。Sugiura等[52]發(fā)現(xiàn)，鰻草種子內(nèi)部的淀粉降解產(chǎn)物不僅是胚芽突破種皮的主要能量來(lái)源，也是實(shí)生幼苗發(fā)育的必需代謝產(chǎn)物，對(duì)鰻草實(shí)生苗的建成與生長(zhǎng)起決定性作用。鰻草種子糖含量越高，供給實(shí)生幼苗生長(zhǎng)的能量及合成原料就越充足，幼苗就會(huì)產(chǎn)生更長(zhǎng)的根系，具有更高的水分和養(yǎng)分吸收能力，從而利于植株的建成[53]。

本研究還發(fā)現(xiàn)，種子萌發(fā)率及實(shí)生苗存活率與種子質(zhì)量存在顯著的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系。宗文杰等[54]發(fā)現(xiàn)，在青藏高原地區(qū)，菊科植物小規(guī)格種子具有更快的萌發(fā)速率和更高的萌發(fā)率，由此來(lái)適應(yīng)高寒草甸環(huán)境。劉振恒等[55]發(fā)現(xiàn)，較小的種子可以通過(guò)迅速萌發(fā)的方式，優(yōu)先占據(jù)資源及生存空間。本研究中天鵝湖、俚島灣的年水溫變化幅度較大，鰻草葉片通常于冬季脫落。在這種環(huán)境下，規(guī)格較小的種子更快萌發(fā)，從而獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

探明不同種群鰻草種子的形態(tài)學(xué)特征及萌發(fā)特性，是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)種源篩選及成功開(kāi)展海草種子種植的首要關(guān)鍵。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，山東半島不同種群的鰻草種子在形態(tài)學(xué)特征和萌發(fā)特性上存在顯著差異，種子萌發(fā)及幼苗建成的關(guān)鍵在于種子內(nèi)部的糖含量。因此，在篩選種源時(shí)，可挑選糖含量高的鰻草種子作為海草床修復(fù)的材料。由于種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)不僅受內(nèi)在因素的影響，還受到外界多種環(huán)境因素的影響，關(guān)于不同種群所處的環(huán)境條件與種子內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量對(duì)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響是否存在交互作用等科學(xué)問(wèn)題，還需進(jìn)一步探討。