奶桑種子外部形態及其育苗推薦用種量

王謝 賴明歡 張建華 郭海霞 唐甜 張琳慧 趙興

摘要：為在奶桑育苗中準確推薦用種量，形成技術參數標準，以桑栽培品種‘冀桑3號的種子為對照，研究奶桑資源馴化種‘攀枝花1號單粒種子的外部形態結構（長度、寬度、最大投影面積、長寬比、面積系數、單粒重、單粒厚度、單粒體積、單粒密度和千粒重）和種子堆體特征（種子容重、種子比重、種子密度和種子孔隙度），得到奶桑育苗的推薦質量用種量和推薦體積用種量。結果表明：（1）‘攀枝花1號種皮為亮棕色、具表皮毛，種柄短；‘冀桑3號種皮為暗棕色、表皮光滑無毛，種柄較長。兩者的種子都為五面體，但‘冀桑3號較‘攀枝花1號更為扁平，‘攀枝花1號的立體感更強。（2）‘攀枝花1號單粒種子的長度、寬度、最大投影面積、長寬比、面積系數、單粒體積和千粒重較‘冀桑3號小，分別只有‘冀桑3號的45.21%、69.04%、53.06%、68.71%、93.20%、26.94%和32.86%。（3）‘攀枝花1號種子堆體的種子容重、種子比重、種子孔隙度分別為‘冀桑3號的58.88%、51.25%和85.26%。（4）‘攀枝花1號的種子推薦質量用種量和體積用種量分別為1.35 kg/hm2和5.55 L/hm2。研究結果可為奶桑的育苗以及種子的生產和儲存提供科學依據。

關鍵詞：桑；奶桑；種子；形態結構；育苗；用種量；種皮

中圖分類號：S888.3文獻標志碼：A論文編號：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

桑樹為多年生落葉木本植物，是重要的生態經濟型樹種。中國是桑樹的主要起源地，栽培歷史悠久，目前也是世界上桑樹品種分布最多的國家[1]。桑樹自然分布的區域十分廣闊，在世界范圍內，從熱帶、亞熱帶、溫帶到寒溫帶；在中國，從亞熱帶的珠江流域到世界屋脊的青藏高原都有分布。由于長期存在于各種復雜多樣的環境中，全球形成了極其豐富的桑樹野生種質資源庫。目前，國內種質資源調查和收集工作已收集整理了3000余份桑樹種質資源[1]，其中，奶桑資源就是桑樹種質資源的重要組成部分。

奶桑（Morus macroura）是桑科桑屬的植物種，為喬木，小枝幼時被柔毛；冬芽卵狀橢圓形或卵圓形，被白色柔毛；葉膜質，卵形或寬卵形，長5～15 cm、寬5～ 9 cm。花雌雄異株，雄花序穗狀，單生或成對腋生。聚花果成熟時黃白色；小核果，卵球形，微扁?；ㄆ?—4月，果期4—5月[2-3]。目前尚未有關于奶桑種子具體形態和推薦用種量的報道。

在植物種群的整個生活周期中，以種子形式出現的階段被稱為潛在的種群。種子的特征，尤其是種皮表面形態的多樣性與穩定性，在植物生態學上的價值越來越引起了人們的重視。種子的這些形態特征主要包括種子的質量、大小、形狀、表面及其附屬物、顏色及光澤等。它們不僅表達了一定量的較穩定的遺傳信息，而且與種子的傳播、生活力的保持以及對環境萌發信號的感知等密切相關[4-6]。因此，奶桑種子形態特征的研究不僅可以為奶桑的育苗以及種子的生產和儲存提供科學依據，還可為進一步揭示奶桑的起源、進化以及馴化歷史提供基礎數據支撐。

1材料與方法

1.1實驗材料

‘冀桑3號[7]種子來自河北省特產蠶桑研究所，‘攀枝花1號[8]來自課題在四川省鹽邊縣的奶桑野生資源馴化基地。

1.2單粒種子外部形態的觀測和測量

利用LEICA M80電子顯微鏡對‘冀桑3號和‘攀枝花1號的種子進行觀測。

隨機選擇10粒種子，測量其單粒種子的長、寬、最大投影面積、厚度、體積、質量和密度[4]。在顯微鏡下拍攝單粒種子的最大面照片和0.10 mm的標尺，利用圖像計算軟件Leafshapes 2.0進行測量和計算種子的長、寬和最大投影面面積。用游標卡尺（精度0.01 mm）測量種子的厚度。用最大投影面積除以最大長度和最大寬度的乘積得到種子面積系數[9-10]。用三棱柱體積公式（種子的最大投影面面積乘以種子的厚度除以3）計算單粒種子的體積；用精度為0.0001 g的電子天平稱量單粒種子的質量；用單粒種子的質量除以單粒種子的體積求得單粒種子的密度。隨機抽取100顆種子，在精度為0.0001 g的電子天平稱量上稱其百粒重，用百粒重乘以10得到種子的千粒重[11-12]。

1.3種子堆體特征的計算

用量筒隨機取種子100 mL，在精度為0.0001 g的電子天平稱量上稱其100 mL種子的質量，用100 mL種子的質量乘以10得到種子的容重[13]。用量筒裝入10 mL 100%的酒精中，再隨機抽取3 g凈種子樣品倒入該量筒中，用已知體積的砝碼將種子壓入液體之下，再觀察液體平面升高的刻度，該刻度值減去砝碼的體積即為該種子樣品的體積[14]。用種子容重（g/L）除以種子比重（g/L）乘以10得到種子密度（%），用100減去種子密度得到種子孔隙度（%）[15]。

1.4數據分析與統計分析

按照每公頃基本桑苗控制在225萬株，田間出苗率為80%計算。用2812.50乘以千粒重得到每公頃的推薦質量用種量（kg），用推薦質量用種子量除以種子的容重得到推薦體積用種量[16]。

所有的數據分析基于MS Office 2013。

2結果與分析

2.1水肥一體化和微地形對成熟期的影響

種子外部形態中，形狀和顏色在遺傳上是相當穩定的性狀，是鑒別植物種和品種的重要依據[4]。由圖1可知‘，冀桑3號和‘攀枝花1號的種子顏色皆以棕色為主‘，冀桑3號為暗棕色‘，攀枝花1號較之更亮，為亮棕色。

由圖1可知，除顏色外，‘冀桑3號和‘攀枝花1號在種子的形態、種柄、表皮毛上都有明顯的差異?！缴?號和‘攀枝花1號的種子皆為五面體，但‘冀桑3號較‘攀枝花1號更為扁平，‘攀枝花1號的立體感更強?！缴?號的種柄明顯，且較長，平均0.13 mm；而‘攀枝花1號的種柄短，不足0.10 mm?！缴?號種子的表皮光滑無毛，而‘攀枝花1號具明顯的表皮毛。

2.2‘攀枝花1號與‘冀桑3號的單粒種子特征差異

種子的大小和千粒重是品種特征之一。種子的長度和寬度一般比較穩定，種子的厚度受生長環境和栽培條件影響較大[11]。

由表1可知‘，攀枝花1號的種子長0.85 mm，較‘冀桑3號短，只有其長的45.21%?！手?號的種子寬為0.87 mm，較‘冀桑3號窄，只有其寬的69.04%。‘攀枝花1號的種子最大投影面積0.52 mm2，較‘冀桑3號小，只有其最大投影面積的53.06%?！手?號的種子長寬比為1.01，較‘冀桑3號小，只有其長寬比的68.71%?！手?號的種子面積系數為71.32%，較‘冀桑3號小，只有其種子面積系數的93.20%；‘攀枝花1號的種子體積為0.52 mm3，較‘冀桑3號小，只有其體積的26.94%?！手?號的種子千粒重為0.46 g，較‘冀桑3號小，只有其千粒重的32.86%。

由表1可知，‘攀枝花1號的種子單粒體積為0.52 mm3，較‘冀桑3號的種子單粒體積小，只有其26.94%。質量密度間的差異與體積間的差異呈正相關。‘攀枝花1號的種子單粒重為0.37 g，較‘冀桑3號小，只有其單粒重的24.67%?！手?號的種子單粒密度為0.70×103mg/mm3，較‘冀桑3號小，只有其單粒密度的69.31%。

2.3‘攀枝花1號與‘冀桑3號的種子堆體特征差異

由表2可知，‘攀枝花1號的種子容重為230.79 g/L，較‘冀桑3號的小，只有其種子容重的58.88%?！手?號的種子比重為0.41 g/L，較‘冀桑3號的小，只有其種子比重的51.25%?！缴?號的種子密度為49.25%，較‘攀枝花1號的小，只有其種子密度的86.81%。‘攀枝花1號的種子孔隙度為43.27%，較‘冀桑3號的小，只有其種子孔隙度的85.26%。

由此，可推算出2個品種的推薦質量用種量和體積用種量，即‘攀枝花1號的推薦質量用種量為1.35 kg/hm2，較‘冀桑3號的小，只有其推薦質量用種量的34.62%；‘攀枝花1號的推薦體積用種量為5.55 L/hm2，較‘冀桑3號的小，只有其推薦質量用種量的56.06%。

3結論與討論

3.1‘攀枝花1號與‘冀桑3號種子大小和形態的差異

本研究指出，‘攀枝花1號的推薦質量用種量是‘冀桑3號的34.61%，這主要是兩者種子形態上具有實質性的差異。這種實質性的差異不僅是由于它們隸屬于2個不同的植物種[2，17]，更是長期自然選擇和人工選擇的結果[18]。在植物分類上，‘攀枝花1號為植物種奶桑（M. macroura）的栽培種，而‘冀桑3號為植物種桑（Morus alba）的栽培種。在作物馴化上，‘攀枝花1號種子小，不易被動物采食，易傳播，可更好地適應南方的亞熱帶干熱河谷氣候；而‘冀桑3號種子大，含有更多的營養物資，可更好地適應北方的溫帶大陸性季風氣候。這正如許多學者認為的種子的大小可反映著母株的生活環境，故而每種植物都具有特征性的種子大小。這也解釋了顧寶琳[19]研究指出的桑屬植物栽培種種子質量有差異的原因。因此，在桑樹的繁育工作中，應根據栽培種本身的種子特性來確定其用種量。

不僅是種子的大小，同一樹種不同種源種子的顏色和形態等性狀也會存在差異，這同樣是由于種子在適應環境變化產生了遺傳變異，并將穩定的遺傳變異性狀反映在種子的各項性狀中[20]。如‘攀枝花1號的種子比‘冀桑3號種子體積更小、種皮更亮且具白色的短剛毛、種柄更短、立體感更強。但由于影響種子形態的生態因素眾多[21-22]，如降雨、溫度、坡向、海拔、經度、緯度、光強和干擾等[23]，目前尚不清楚其中具體是哪一種或哪幾種生態因子對此起到了決定性作用。對比各項研究結果認為，環境溫度和水分的差異能更好地解釋本研究的結果，即在較為陰濕的環境更容易生產出較大的種子[24]。

3.2‘攀枝花1號種子的密度低于酒精密度

種子的質量決定了桑樹育種育苗技術參數的確定，而每個植物種都有一個進化上穩定的最適宜的種子質量[23，25]。如‘胡湖96號、‘湖178號、‘湖32號、‘節曲、‘育721、‘九曲、‘豐國、‘湖122、‘華桑等9種桑樹栽培種的種子千粒重分別為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號的種子千粒重為0.46 g。作為目前已知的種子質量最小的桑樹品種，其育苗的推薦用種量會顯著低于其他桑樹栽培種。雖然其種子密度低、質量小，但并不影響種子的發芽率[26]。此外，值得注意的是‘攀枝花1號種子的單粒密度低于酒精的密度，這暗示了奶桑種子的觀測和生產還需改進技術方案。

參考文獻

[1]李曉雙.人工誘導野生桑種質資源染色體的加倍[D].重慶：西南大學，2017.

[2]陳仁芳.桑屬系統學研究[D].武漢：華中農業大學，2010.

[3]陳仁芳，張澤，唐洲，等.桑屬ITS、TrnL-F、rps16序列分析及12個特殊桑資源評鑒[J].中國農業科學，2011，44（8）.

[4]張小彥.黃土丘陵溝壑區主要植物種子形態特征及有效性研究[D].楊凌：西北農林科技大學，2010.

[5]孟淑春.菠菜果實和種子形態比較及遺傳多樣性研究[D].北京：中國農業大學，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，時小曼，宋麗坤，等.響應面法優化冀桑1號、冀桑3號桑葚籽油的超聲波輔助提取工藝研究[J].林業與生態科學，2018，33（4）： 415-422.

[8]黃朝舉，張建華，王謝，等.野生桑種質攀枝花1號的發現與馴化栽培試驗[J].蠶業科學，2018，44（3）：492-495.

[9]陶建新.葉面積系數簡易計算方法[J].棉花，1977（5）：20.

[10]郁進元，何巖，趙忠福，等.長寬法測定作物葉面積的校正系數研究[J].江蘇農業科學，2007（2）：37-39.

[11]張英虎，沈會權，臧慧，等.大麥種質資源穗長、每穗實粒數和千粒重的表型分析[J].浙江農業科學，2018，59（10）：1794-1796，1798.

[12]張建逵，竇德強，康廷國，等.不同農家類型林下山參種子的鑒定研究[J].種子，2017，36（4）：115-118，123.

[13]張曉龍，盧洪志.小麥少量樣品容重的測定方法[J].四川農業大學學報，1995（3）：277-279.

[14]張忠春.用比重法測定種子優良度試驗[J].林業科技通訊，1988（8）：32.

[15]王謐，金明珠.淺談種子孔性[J].種子，2003（2）：56-57.

[16]程惠東.雙膜育秧取秧量與穴數、播種面積、用種量、播種密度實用查對表[J].福建農機，2009（1）：16-19.

[17]魯成，計東風.中國桑樹栽培品種[M].重慶：西南師范大學出版社， 2017：25.

[18]杜燕，何華杰，張志峰，等.種子重量與海拔的相關性分析[J].植物分類與資源學報，2014，36（1）：109-115.

[19]顧寶琳，許麗華.桑種子及其發芽能力[J].江蘇蠶業，1987（4）：41-42.

[20]劉志龍，虞木奎，唐羅忠，等.不同種源麻櫟種子形態特征和營養成分含量的差異及聚類分析[J].植物資源與環境學報，2009，18（1）： 36-41.

[21]馬紹賓，姜漢僑.小檗科鬼臼亞科種子大小變異式樣及其生物學意義[J].西北植物學報，1999，19（4）：715-724.

[22]徐亮，包維楷，何永華.4個岷江柏種群的球果和種子形態特征及其地理空間差異[J].應用與環境生物學報，2004，10（6）：707-711.

[23]于順利，陳宏偉，李暉.種子重量的生態學研究進展[J].植物生態學報，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，張建華，黃朝舉，等.攀枝花1號奶桑馴化過程中鮮桑椹產量及種子發芽率調查[J].中國蠶業，2020，41（2）：14-15，32.