不同播種處理對桐花樹胚軸萌發(fā)和生長的影響

覃 杰，楊景竣，田紅燈，韋海航，劉 秀，周勁航，李進(jìn)華

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西南寧 530002；2.廣西大學(xué)，廣西南寧 530004）

桐花樹（Aegicerascorniculatum）又名蠟燭果，為紫金牛科（Myrsinaceae）蠟燭果屬灌木或小喬木，主要分布于我國海南、廣西、廣東、福建、臺灣和南海諸島等地，在印度、中南半島至菲律賓及澳大利亞南部等地也有分布；其喜生長于海邊潮水漲落的污泥灘上，適應(yīng)性強(qiáng)，易形成單種（單優(yōu)）植物群落，是海岸紅樹林樹種組成之一[1]。桐花樹群落可構(gòu)成紅樹林景觀，在防風(fēng)消浪、促淤保灘、固岸護(hù)堤及凈化海水和空氣等方面發(fā)揮重要的生態(tài)作用[2]。

目前，對桐花樹的研究主要集中在生理特性、化學(xué)成分、重金屬富集能力和培育等方面[1-12]。桐花樹為真紅樹種，真紅樹種一般進(jìn)行原生境育種（潮間帶），因為其生長發(fā)育過程需要一定的鹽度；但有研究表明，桐花樹對淡水環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性[9-12]，可進(jìn)行室內(nèi)人工育苗。自然條件下，影響桐花樹胚軸萌發(fā)和生長的因素較多，應(yīng)考慮多種因素對其生長發(fā)育的影響。

桐花樹為隱胎生植物，與顯胎生紅樹植物相比，其胚軸突出種子后仍留存于果內(nèi)，在育種過程中常被忽略[13]，種皮可能影響其發(fā)芽時間和發(fā)芽率。自然條件下，桐花樹的胚軸依靠海水潮汐進(jìn)行傳播，其在海水中漂浮、浸泡的時間是隨機(jī)的，浸泡時間可能影響胚軸發(fā)芽情況；已有研究表明，播種前對桐花樹胚軸進(jìn)行浸種催芽，可提高其發(fā)芽率，有利于其后續(xù)生長[14]。桐花樹胚軸隨潮汐漂浮到灘涂后的固定角度不同（垂直或水平），但胚軸出芽端和生根端是固定的，胚軸的播種角度可能影響其發(fā)芽率和后續(xù)生長。基于以上原因，本研究以桐花樹胚軸為試驗材料，設(shè)置種皮、播種角度和浸種全因子試驗，對比不同處理對發(fā)芽率、株高、葉片數(shù)、葉片厚、葉面積、根長、根重、葉片重、地上部分生物量和根冠比等指標(biāo)的影響，篩選出較適合桐花樹胚軸萌發(fā)的處理方式，為更好地開發(fā)、利用和保護(hù)桐花樹資源提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院紅樹林與濕地研究所苗圃基地（108°21′E，22°55′N），屬濕潤亞熱帶季風(fēng)氣候，光熱資源豐富，雨水充沛，年均氣溫21.7 ℃，極端最高氣溫40.4 ℃，極端最低氣溫-2.1 ℃，年均降水量1 300 mm，降水主要集中在夏季；年均相對濕度約80%，夏季潮濕，冬季干燥。

1.2 試驗材料

2022 年9 月，在廣西欽州市欽南區(qū)犀牛腳鎮(zhèn)（108°75′E，21°64′N）采摘桐花樹胚軸。挑選種實飽滿、無病蟲害、新鮮且成熟度一致的桐花樹胚軸，在3‰多菌靈溶液中消毒0.5 h 后取出，自然晾干（約10 min）。

1.3 試驗方法

設(shè)置2種種皮處理，分別為去種皮和留種皮；設(shè)置2種播種角度處理，分別為水平播種和垂直點播；設(shè)置5 種淡水浸種處理，分別為浸種0、24、48、72 和96 h；共20 組處理（表1）。每處理種植桐花樹胚軸15 粒，設(shè)置3 組生物學(xué)重復(fù)，共種植900 粒胚軸。將胚軸置于溫室內(nèi)的沙床上培育，定時、定量澆水。

表1 試驗設(shè)計Tab.1 Experimental design

1.4 指標(biāo)測定

120 天后對各指標(biāo)進(jìn)行測定。采用卷尺測量株高；采用游標(biāo)卡尺測量葉片厚；采用植物圖像分析儀（杭州萬深檢測科技有限公司LA-S）測量葉面積和根長；將整株植株分成根、葉和莖，采用電子天平稱量鮮重，將其放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱60 ℃烘干至恒重，采用電子天平稱量干重；根冠比為根系干重與地上部分干重的比值；現(xiàn)場記錄發(fā)芽數(shù)和葉片數(shù)，計算發(fā)芽率。

1.5 指標(biāo)計算

采用隸屬函數(shù)[15]對各處理進(jìn)行綜合評價。

綜合指標(biāo)（Zi）計算公式為：

式中，aij為第i個主成分第j個單項指標(biāo)對應(yīng)的特征向量；Xj為第j個單項指標(biāo)值。

采用模糊隸屬函數(shù)法將綜合指標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)化，模糊隸屬函數(shù)[μ（Zi）]計算公式為：

式中，Zi為各種源第i個綜合指標(biāo)值；Zimax和Zimin分別為各種源第i個綜合指標(biāo)值的最大值和最小值。

各綜合指標(biāo)權(quán)重（Wi）計算公式為：

式中，Pi為各種源第i個綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

各種源綜合評價（D）計算公式為：

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；采用R 4.1.3（R Core Team 2022）軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA），采用多重比較（Duncan's 新復(fù)極差法）分析差異性，采用三因素方差分析探討3種處理及其交互作用對各指標(biāo)的影響。采用主成分分析對株高、葉片數(shù)、葉片厚、葉面積、根長、根重、葉片重、地上部分生物量、根冠比和發(fā)芽率的協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，得到特征值和特征向量，計算主成分，選取特征值>1 的主成分進(jìn)行后續(xù)的隸屬函數(shù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 留種皮和水平播種處理下浸種時間對桐花樹胚軸萌芽和生長的影響

留種皮和水平播種處理下，浸種時間對葉片數(shù)、葉片厚和發(fā)芽率均影響顯著（P<0.05），對其他指標(biāo)均影響不顯著（表2）。72 h 浸種處理的葉片最多（2.666），與96 h 浸種處理（1.667）差異顯著。48 和24 h 浸種處理的葉片較厚，分別為0.333 和0.323 mm，均顯著大于無浸種和72 h浸種處理。24 h浸種處理的發(fā)芽率最高（82.17%），顯著高于其他處理；無浸種處理的發(fā)芽率最低（62.57%），顯著低于其他處理。

表2 留種皮和水平播種處理下浸種時間對桐花樹胚軸萌芽和生長的影響Tab.2 Effects of soaking time on germination and growths of A.corniculatum hypocotyls with seed coats by horizontal sowing

2.2 留種皮和垂直點播處理下浸種時間對桐花樹胚軸萌芽和生長的影響

留種皮和垂直點播處理下，浸種時間僅對發(fā)芽率影響顯著（P<0.05），對其他指標(biāo)均影響不顯著（表3）。72 h 浸種處理的發(fā)芽率最高（95.10%），顯著高于其他處理；無浸種處理的發(fā)芽率最低（66.39%），顯著低于其他處理。

表3 留種皮和垂直點播處理下浸種時間對桐花樹胚軸萌芽和生長的影響Tab.3 Effects of soaking time on germination and growths of A.corniculatum hypocotyls with seed coats by vertical sowing

2.3 去種皮和水平播種處理下浸種時間對桐花樹胚軸萌芽和生長的影響

去種皮和水平播種處理下，浸種時間對株高和發(fā)芽率均影響顯著（P<0.05），對其他指標(biāo)均影響不顯著（表4）。無浸種處理的株高最高（2.933 cm），與24 h 浸種處理（1.133 cm）差異顯著。24 h 浸種處理的發(fā)芽率最高（86.13%），顯著高于其他處理；96 h浸種處理的發(fā)芽率最低（42.35%），顯著低于其他處理。

表4 去種皮和水平播種處理下浸種時間對桐花樹胚軸萌芽和生長的影響Tab.4 Effects of soaking time on germination and growths of A.corniculatum hypocotyls without seed coats by horizontal sowing

2.4 去種皮和垂直點播處理下浸種時間對桐花樹胚軸萌芽和生長的影響

去種皮和垂直點播處理下，浸種時間僅對發(fā)芽率影響顯著（P<0.05），對其他指標(biāo)均影響不顯著（表5）。72 h 浸種處理的發(fā)芽率最高（61.15%），顯著高于其他處理；96 h 浸種處理的發(fā)芽率最低（35.61%），顯著低于其他處理。

表5 去種皮和垂直點播處理下浸種時間對桐花樹胚軸萌芽和生長的影響Tab.5 Effects of soaking time on germination and growths of A.corniculatum hypocotyls without seed coats by vertical sowing

2.5 3種處理綜合分析

三因素方差分析表明，種皮處理對葉片厚、葉片重和地上部分生物量均影響極顯著（P<0.01），對根重影響顯著（P<0.05）。播種處理對葉片數(shù)和葉面積均影響極顯著（P<0.01），對葉片厚、根重和根冠比均影響顯著（P<0.05）（表6）。3 種處理的交互作用對各生長指標(biāo)均影響不顯著，表明3 種處理對桐花樹發(fā)芽后生長的影響是相對獨立的。

表6 三因素方差分析Tab.6 Three-factor analysis of variance

續(xù)表6 Continued

續(xù)表6 Continued

隸屬函數(shù)分析表明，最佳的處理組合為Aa5 處理，即留種皮、水平播種且浸種96 h；其次為Bb1 處理，即去種皮、垂直點播且無浸種；再次為Ba1處理，即去種皮、水平播種且無浸種（表7）。

表7 不同處理下桐花樹胚軸萌發(fā)和生長評價Tab.7 Evaluation of germination and growths of A.corniculatum hypocotyls under different treatments

3 討論與結(jié)論

桐花樹胎生胚軸數(shù)量多、小且輕，可隨海浪四處漂流，其隱胎生的胚軸不伸出種皮，萌生的胚軸被種皮包裹，果實落地后胚軸才伸出種皮。韓靜等[16]研究表明，去種皮明顯提高半紅樹水黃皮（Pongamiapinnata）的發(fā)芽率；本研究中，在有其他因子（浸種和播種角度）交叉影響的情況下，去種皮或留種皮對發(fā)芽率的影響存在波動，這種差異可能是由于不同物種本身的發(fā)芽特性不同。之前的研究較少關(guān)注隱胎生紅樹發(fā)芽后的生長狀況；本研究結(jié)果表明種皮處理對桐花樹葉片重、葉片厚、根重和地上部分生物量均影響顯著或極顯著。

留種皮垂直點播處理下，除浸種48 h 外，其他浸種時間處理的桐花樹胚軸發(fā)芽率均優(yōu)于留種皮水平播種處理。自然繁殖時，桐花樹胚軸是保留種皮的，在灘涂定植后因重力和向陽作用慢慢變成豎立生長；垂直點播可讓胚軸的生根端在土壤中，出芽端在空氣中接收陽光，有助于提高胚軸發(fā)芽率[17-18]；垂直點播還可避免葉片和根系在水平方向上的重疊生長，減少不必要的競爭和養(yǎng)分消耗。對于保留種皮的桐花樹胚軸來說，垂直點播可以提高其發(fā)芽率，促進(jìn)其繁殖。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)不同植物的特性和生長環(huán)境，選擇合適的播種方式，達(dá)到更好的種植效果。

在保留種皮的情況下，無論水平播種還是垂直播種，所有浸種處理的胚軸發(fā)芽率均顯著高于未浸種處理，說明播種前對保留種皮桐花樹胚軸進(jìn)行浸種催芽處理，可提高胚軸發(fā)芽率，最高可達(dá)95.10%。刁俊明等[12]研究結(jié)果顯示，桐花樹胚軸可進(jìn)行淡水培育且發(fā)芽率較高；廖寶文等[14]研究發(fā)現(xiàn)，采用催芽點播，催芽5～6 天，桐花樹胚軸可伸長12.2%～19.0%，已處于萌發(fā)狀態(tài)，插入營養(yǎng)袋后即生根固定。選擇合適的浸種時間進(jìn)行催芽，可提高胚軸發(fā)芽率。

三因素方差分析表明，種皮處理、播種角度處理和浸種處理3者的交互作用對桐花樹胚軸發(fā)芽后的生長沒有顯著影響；隸屬函數(shù)分析結(jié)果顯示留種皮、浸種96 h且水平播種排名最高，去種皮、浸種0 h且垂直播種排名第2。關(guān)于種皮處理、播種角度處理和浸種處理3 者交互作用的研究較少，可能是因為該主題較復(fù)雜，需考慮的變量和因素較多，如種子品種和質(zhì)量、土壤環(huán)境及氣候條件等，需進(jìn)行更深入和全面的研究。為更深入地了解不同因子間的交互作用，未來可考慮采用更復(fù)雜的模型和數(shù)據(jù)分析方法，如多元回歸分析、混合效應(yīng)模型等，進(jìn)一步揭示其中的關(guān)系和作用；也可以通過增加試驗樣本數(shù)量和擴(kuò)大試驗范圍，更全面地分析各影響因子間的交互作用。

留種皮處理下，對桐花樹胚軸進(jìn)行浸種處理，其發(fā)芽率均顯著高于未浸種處理；去種皮處理下，對桐花樹胚軸進(jìn)行浸種處理，大部分情況下降低發(fā)芽率；留種皮時，除浸種48 h 外，其他浸種處理下，垂直點播處理的發(fā)芽率均高于水平播種處理，但相差均不大，僅在浸種72 h 時明顯高于水平播種處理，其他指標(biāo)各有高低；3 種不同處理對胚軸發(fā)芽后生長的影響是相對獨立的。隸屬函數(shù)分析表明，在保留種皮的情況下，浸種96 h 并水平播種，桐花樹胚軸萌發(fā)和生長效果較好；在去種皮的情況下，不進(jìn)行浸種并垂直點播，效果較好。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：覃杰負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析和論文撰寫；楊景竣、田紅燈負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集；韋海航、周勁航負(fù)責(zé)試驗實施；劉秀負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和論文修改；李進(jìn)華負(fù)責(zé)試驗設(shè)計指導(dǎo)。