不同種源交趾黃檀種子形態及多點發芽率的差異

李 科，洪 舟，楊曾獎，張寧南，劉小金，徐大平

（中國林業科學研究院 熱帶林業研究所，廣東 廣州 510520）

表1 交趾黃檀種子的種源信息Table 1 Information of various seed provenances

交趾黃檀Dalbergia cochinchinensis屬豆科Leguminosae黃檀屬Dalbergia，俗稱大紅酸枝、老撾紅酸枝、柬埔寨檀、老紅木等，其木材在國家標準GB/T 18107－2000《紅木》中被歸為紅酸枝木類［1］，是一種具備光澤、高強度、耐腐蝕、加工性能好的高檔名貴木材。交趾黃檀主要分布于中南半島22°～10°N的區域，遍布泰國、柬埔寨、老撾境內的大多數地區，越南南部地區也有少量分布。交趾黃檀是一種速生半落葉喬木，明清時期作為宮廷專用的 “三大貢木”，主要用作紅木家具、樂器、雕刻等用材［2］。鑒于交趾黃檀具有較高的經濟價值，近年來學者開展了交趾黃檀樹種的相關研究，主要圍繞著利用光譜、色譜儀器及分子生物學技術對交趾黃檀樹種的鑒別、心材化學成分的分離鑒定以及木材的結構構造、物理性能等研究工作［3－10］，而在種源選擇和培育領域研究較少。種子作為林木的繁殖材料，其數量的多少、質量的優劣與林業建設的成敗息息相關［11－12］。因此，良種選育首要工作就要開展種源試驗。本研究以來自泰國、柬埔寨、中國等10個不同產地25個家系的交趾黃檀的種子為研究對象，對其種子特征以及在中國廣東廣州、廣東陽江、福建漳州、海南樂東等4個地區對各種源的種子發芽率開展相關研究，旨在為交趾黃檀在中國不同栽植區域進行引種和遺傳改良等科研工作提供一定的理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗研究所用交趾黃檀種子來自于柬埔寨、泰國和中國等10個種源的25個家系，其中Chachoengsao（北柳）種源包含10個家系，Prachin Buri（巴真）種源包含7個家系，其余各種源地均為1個家系。種子采收于2014年12月。種源的相關信息詳見表1。

1.2 研究方法

1.2.1 種子形態指標測量 選取種子的長度（縱軸）、寬度（橫向最大寬度）、厚度以及千粒重作為形態指標。隨機抽取種子30粒·家系－1，并用精度為0.01 mm的游標卡尺分別測量其種子長度（L），種子寬度（W），種子厚度 （T），各3次重復，共測量種子數為90粒·家系－1。種子千粒重的測量參照GB 2772－1999《林木種子檢驗規程》［13］，采用百粒法，重復3次，用電子天平稱量。種形系數＝種子長度（L）/種子寬度（W）。多家系種源值以家系間均值計算。

1.2.2 發芽試驗及發芽率測定 于2015年8月分別在廣東廣州、廣東陽江、福建漳州、海南樂東等4個地區的室外苗圃進行試驗。試驗前，將隨機挑選出來的各個家系的供試種子在25℃室溫下浸水24.0 h，然后供試種子用m（高錳酸鉀）∶m（蒸餾水）＝3∶1 000水溶液消毒0.5 h，再用蒸餾水洗凈，播種于已編號的育苗盤內。播種基質均為同種規格的河沙，采用隨機區組設計，隨機選取種子50粒·家系－1，4次重復，共計種子200粒·家系－1。每天定時觀測種子發芽狀況，定期補水，保證基質濕潤，并做好發芽數的記錄工作，連續2 d沒有新增種子發芽數時結束統計［13］。發芽率＝（已發芽種子數/觀測的種子總數）×100%。變異系數＝（性狀標準偏差/性狀平均值）×100%。多家系種源值以家系間均值計算。

1.3 統計分析

按種源單因素進行方差分析檢驗種源差異顯著性，按照種源和播種地雙因素檢測不同種源在不同播種地差異的顯著性；利用最小顯著差法（Duncan，P＜0.05）進行不同種源以及不同播種地間種子形態特征/發芽率差異分析；通過種子形態特征以及種子發芽參數與產地地理氣候因子的簡單相關（Pearson相關）分析以揭示和闡明交趾黃檀的地理變異模式及其氣候生態學基礎，利用平均連接法基于種子相關形態特征、發芽率、地理氣候因子等指標進行聚類分析。所有分析都在SPSS 19.0中進行，并用SigmaPlot 13.0對分析結果進行作圖。

2 結果與分析

2.1 不同種源交趾黃檀的種子形態特征分析

在同一物種或品種內，種子的大小被認為是相對穩定的，而在種群間、種群內甚至個體間會存在一定差異［14］。由表2可知：本試驗測得10個產地的交趾黃檀種子平均長、寬、厚分別為6.71，4.03和1.12 mm，變幅分別為6.09～7.19，3.84～4.28和0.98～1.19 mm，千粒重達25.20 g，種形系數為1.67，形狀呈橢圓形。千粒重最大的種子來自于柬埔寨的Pursat（菩薩）種源（33.76 g），最小的為中國的陽江種源（20.68 g）。不同種源的種子長、寬、厚變異系數最大的分別是Chachoengsao（北柳）種源（8.33%），Nakorn Rachassima（呵叻）種源（13.54%）， Nakorn Rachassima（呵叻）種源（15.45%）， 說明這 2個產地內的種子形狀變異較大。不同種源間種寬隨著種長的波動而呈現出較為相似的走勢變化，種厚的變化趨勢較平緩。不同種源種子長、寬、厚均表現出極顯著差異（P＜0.01），表明交趾黃檀產地間種子形態存在豐富的性狀遺傳變異。

2.2 不同種源交趾黃檀種子在4個地區播種的發芽率差異分析

交趾黃檀不同種源間、不同播種地間的種子發芽率各自均差異極顯著（P＜0.01），發芽率結果見表3。10個種源種子的平均發芽率在陽江表現最好，為78%，并與其他3個播種地差異極顯著（P＜0.01），說明這批種子總體上較適宜在該地區進行播種。Prachin Buri（巴真）種源在4個地區的平均發芽率（83%），優于其他 9 個種源， Siem Reap（暹粒）種源和Phitsanulok（彭世洛）種源在4個地區的發芽結果較差。可見：Kampong Cham（磅湛）種源（79%）和 Pursat（菩薩）種源（92%）的種子發芽率分別在廣州、漳州達到了最高水平，Prachin Buri（巴真）種源在陽江、樂東也分別呈現最高的發芽率（90%和87%），這為以上4個地區交趾黃檀種源引種工作的初步篩選提供了一定理論參考。由表3的多重比較分析進一步可知：Siem Reap（暹粒）種源、Phitsanulok（彭世洛）種源分別與其他8個種源的種子發芽率差異均顯著，Battambong（馬德望）種源與 Prachin Buri（巴真）種源的種子發芽率達顯著差異，而Yangjiang（陽江）、 Khon Kaen（孔敬）、Nakorn Rachassima（呵叻）、 Chachoengsao（北柳）、Kampong Cham（磅湛）、 Pursat（菩薩）種源的種子發芽率兩兩之間差異均不顯著。綜上，Siem Reap（暹粒）和Phitsanulok（彭世洛）2個種源的種子整體適應性較差，Prachin Buri（巴真）種源播種品質較好。

表2 不同種源種子的形態特征比較Table 2 Comparison of morphological characteristics of seeds from different habitats

表3 不同種源種子在4個地區的發芽率統計Table 3 Statistics of seed germination rate in 4 regions

2.3 不同種源交趾黃檀種子性狀、地理氣候因子及發芽率的相關性分析

交趾黃檀各指標相關性分析結果如表4所示。不同種源間種子長與寬呈顯著正相關（P＜0.05），種子長度與厚度呈極顯著正相關（P＜0.01）。千粒重是衡量種子飽滿程度的一個有力指標，種子飽滿度可一定程度上表征其所含營養物質多少；種子發芽率可反映種子活力，而種子活力高低最主要由遺傳性狀決定［15］。在本試驗中千粒重與種子的發芽率相關性均不顯著（P＞0.05），反而存在一定的負相關關系，這說明種子活力高低與種子形態大小之間并不存在絕對的正相關關系，與汪殿蓓等［16］、陳浩等［17］、邢丹等［18］的研究結果一致。不同種源種子在樂東的種子發芽率與其余3個地區均表現出了極顯著正相關（P＜0.01），尤其與陽江種源種子發芽率的相關系數最大（r＝0.901），說明不同種源種子在陽江、樂東兩地的發芽率變化趨勢極為相似。種子性狀、發芽率分別與產地的地理和氣候因子相關性均不顯著。

2.4 不同種源交趾黃檀種子的聚類分析

將不同種源的種子進行一定程度的產區分類，對于引種、良種選育等科研工作十分必要。根據所測10個種源種子的相關形態特征、發芽率、地理氣候因子等指標，對種子進行Q型聚類分析。聚類分析采用類平均法（average linkage），如圖1所示。在歐氏距離為16時，可將10個種源大體上分為三大產區。第1區包括來自柬埔寨Battambong（馬德望）、Kampong Cham（磅湛）種源，泰國Chachoengsao（北柳）、Khon Kaen（孔敬）、Nakorn Rachassima（呵叻）種源的種子。本區種源的發芽表現較為接近，平均發芽率可達73%。第2區包括泰國的Prachin Buri（巴真）、Phitsanulok（彭世洛）種源和柬埔寨的Pursat（菩薩）、Siem Reap（暹粒）種源。本產區以Prachin Buri（巴真）、Pursat（菩薩）種源的種子質量和播種品質最優，引種馴化應優先考慮這2個種源。中國Yangjiang（陽江）種源的種子被單獨劃分為一區，這與該種源存在于較高的經緯度地區有一定關系。

3 結論與討論

同一樹種的遺傳變異可體現在個體、組織細胞、分子等不同水平，使其發生的形態變異往往具有一定的生態適應意義［19－20］。種子作為受環境影響相對較小的繁殖器官，其形態是一種比較穩定的性狀，可為林木的分類鑒定和遺傳研究提供一定的參考［21－22］。種子大小的變異程度，會對種子的萌發和擴散有影響，與幼苗成活密切相關［23－24］。不同種源間交趾黃檀種子形態特征的試驗結果表明，長、寬、厚存在極顯著差異，種子長度、種子寬度、種子厚度具有6%～7%的變化幅度，千粒重的變幅高達16%，說明不同種源間的種子可能受自身遺傳因素和外界環境因子的共同影響發生了形態上的變異，以更好地適應不同生境。種形系數變異幅度較小，表明這10個種源種子在形狀上總體無明顯差異。種子的表型性狀與產地的地理、氣候因子相關性不顯著，表明交趾黃檀種子受制于環境因子影響較小，更多的表型變異可能源于自身遺傳物質的差異性表達。因此，可以利用現代分子生物學技術對其種子進行相關性狀的遺傳改良。

表4 不同種源種子性狀、地理氣候因子與4個地區種子發芽率的相關關系Table 4 Correlations among seed traits,geographical and climatic factors，and germination rate in 4 regions

圖1 不同種源種子的聚類分析樹狀圖Figure 1 Cluster analysis of different provenances of Dalbergia cochinchinensis

交趾黃檀種子在不同種源間和不同播種地間的種子發芽率差異均極顯著，而種子千粒重與種子發芽率的相關性不顯著，因此，在選種時無須過多考慮千粒重這一指標。千粒重大小雖能評估種子飽滿度及所含營養物質成分多少，但影響種子發芽品質的因素往往來源于遺傳和環境雙因子互作綜合效應［25－26］，具體的調控機制還需作進一步探究。種子在陽江地區的平均發芽率有著最優的表現，這可能與該地區的氣候因素有關。陽江地區播種苗圃位于粵西南的廣東省（陽江市）合山鎮百盛園，21°58′49″N，112°10′34″E，氣候屬亞熱帶氣候，年平均氣溫為23℃，最高氣溫38℃，最低氣溫0℃；年平均降水量為2 345 mm，無霜期為350 d，偶有低溫霜凍。海南樂東尖峰嶺地區年氣溫較高（25℃），然而年降水量僅為1 150 mm；廣州、漳州兩地冬天較冷，每年生長期比陽江短2～3個月。不同種源在陽江、樂東兩地具有極相似的發芽率變化趨勢，這說明在樂東地區通過對外界某一環境因子的調控，可達到在陽江一樣的發芽品質。綜合這批種子在廣州、陽江、漳州、樂東的發芽結果，可為這4個地區進行交趾黃檀的適地適種選育提供一定理論指導。聚類分析將這10個種源的種子分為三大產區，據此選出Prachin Buri（巴真）和Pursat（菩薩）兩大優良種源種子。

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