極小種群植物“川柿”生物學特性及種子萌發(fā)方法研究

劉燕琴，劉正宇，劉春雷，曹 敏，張 軍

(1 重慶市藥物種植研究所，重慶，408435；2 特色生物資源研究與利用川渝共建重點實驗室，重慶，408435)

極小種群野生植物(plant species with extremely small populations，PSESP)指分布地域狹窄或呈間斷分布，長期受到外界因素脅迫干擾而呈現(xiàn)的種群退化和數(shù)量持續(xù)減少，已經(jīng)低于穩(wěn)定存活界限的最小生存種群，難以維系其正常繁衍而瀕臨滅絕的野生植物種[1]。野生植物是生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，保護極小種群野生植物對于延緩物種滅絕、促進生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展和保護生物多樣性具有重要意義[2]。近年來，有關(guān)學者對重慶地區(qū)極小種群植物如縉云黃芩Scutellariatsinyunensis[3]、木波羅Artocarpusheterophyllus[4]、崖柏ThujasutchuenensisFranch.[5]、疏齒大廠茶(南川茶)Camelliatachangensis[6]等野生植物開展了人工繁育、遷地保護等科學研究，為極小種群植物有效保護提供了技術(shù)指導和示范。

川柿DiospyrossutchuensisYang，是植物學家楊銜晉于1941年在四川盆地東部岳池縣的華鎣山白云庵發(fā)現(xiàn)，并命名新種“川柿”[7]。而后再未見川柿花、果的植株，導致《中國植物志》記載缺少川柿花器官部分。2016—2018年重慶市藥物種植研究所劉正宇帶領(lǐng)研究團隊開展第四次全國中藥材普查，在重慶市四面山新發(fā)現(xiàn)川柿，共6株，經(jīng)中國科學院植物學家李振宇確認為川柿。川柿果可食用，果肉、果蒂均可入藥，具生津止渴、潤腸通便、輔助降血壓等功效[8]。為了進一步保護和研究該物種，研究團隊于2018—2020年開展了川柿生物學特性及其種子萌發(fā)方法研究，為資源保護、種群擴大與利用提供參考。

1 材料與方法

定期觀測生物學特性并進行相關(guān)統(tǒng)計。

種子萌發(fā)方法試驗，在川柿果實成熟期10月下旬采集果實進行試驗。設(shè)置兩種方法：(1)果實分別用保鮮袋裝，室內(nèi)放置(即果實后熟)0、30、45、60 d(果實由硬實變軟，果肉由黃白變黃，然后變黑)，剝離果肉，去種子表面膜，清洗種子，采用50%～60%濕度河砂播種，室溫5～18 ℃。(2)果實后熟60 d，取出種子分別采用赤霉素 300、600、1 000 mg/L溶液浸泡1 h，風干表面水分再采用50%～60%濕度河砂播種，室溫5～18 ℃，分別統(tǒng)計萌發(fā)、出苗時間和出苗率，篩選適宜的種子萌發(fā)方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物學特性

2018—2020年對重慶市四面山的6株川柿進行觀測，結(jié)果見表1和表2。觀察發(fā)現(xiàn)，川柿為常綠葉喬木，樹皮灰色，有皺紋；嫩枝綠色，有小柔毛；上年生枝無毛或疏生小柔毛。葉革質(zhì)，長圓形或橢圓狀長圓形，長8～12 cm，寬2.8～4.7 cm，先端急尖，極少漸尖，基部圓形或近圓形；葉柄長6～10 mm，密被短柔毛；花白色，壇狀，花瓣向后反卷，雄蕊4枚，雌蕊1枚，上位子房。當年開花、結(jié)果植株11—12月無新芽分化，見殘存果蒂；第二年4—5月不見開花，11—12月再次見新分化的葉芽、花芽；第三年再次開花、結(jié)果。當前觀測發(fā)現(xiàn)，川柿有隔年開花、結(jié)果現(xiàn)象，其原因和機理還有待進一步研究。

表1 川柿物候期

表2 不同年度川柿植株開花結(jié)果比較

果實直徑(32.7±5.80) mm，單果質(zhì)量(23.0±5.30) g(見表3)。果實腋生，單生；近球形、黃綠色，密被短柔毛；有果柄，密被柔毛，宿存萼裂片4片；單果種子數(shù)0～6粒，其中1/5的果實無種子。

表3 川柿果實特征

果實后熟，果肉變軟，剝離果肉可獲得種子，種子外包裹一層透明膜，種子黃褐色，種子腎形，平均縱徑(19.71±1.27) mm，平均橫徑(10.58±1.39) mm，種子硬實，平均質(zhì)量(1.07±0.103) g(見表4)，千粒重1 070 g。

川柿生物學相關(guān)圖片見圖1。

圖1 川柿植株、花、果及種子

2.2 種子萌發(fā)方法比較

在川柿原生境調(diào)查未見實生苗，可能由于川柿種子在自然情況下萌發(fā)和成苗有障礙，因此開展種子萌發(fā)方法研究。試驗結(jié)果看出，在河砂播種一段時間后，種子開始吸水膨脹，種皮逐步變軟，生根后子葉出土；子葉脫落，露出嫩綠主干(帶小芽)，長出真葉，葉柄、葉背綠色密被白色絨毛(見圖2)。果實后熟時間對川柿種子萌發(fā)和出苗率均有顯著影響，其中以后熟60 d處理效果較好，種子萌發(fā)時間短，萌發(fā)率高；果實未經(jīng)后熟處理，即對照種子萌發(fā)時間久，萌發(fā)率低，在室內(nèi)需7～8個月才出苗，出苗不整齊、出苗率低，可能種子有休眠現(xiàn)象。

圖2 川柿種子萌發(fā)和出苗

果實后熟60 d后，不同濃度GA溶液浸泡種子處理可以縮短出苗時間，提高出苗率。其中以GA 600 mg/L浸泡1 h處理出苗率最高，為83.3%；其次為1 000 mg/L處理，出苗率為70.0%，且萌發(fā)時間最短(見表5)。

表5 果實不同后熟處理和種子浸泡GA處理的川柿種子萌發(fā)情況

3 結(jié)論及討論

調(diào)查結(jié)果表明，川柿成年植株4—5月開花并發(fā)新芽，10月果實成熟，果實直徑(32.7±5.80) mm，單果質(zhì)量(23.0±5.30) g，種子腎形，千粒重約1 070 g；隔年開花、結(jié)果；果實后熟處理用河砂播種，種子可萌發(fā)，其中以后熟60 d處理的出苗率較高，為65%；果實后熟60 d后，GA 600 mg/L浸泡種子1 h處理的出苗率也較高，為83.3%。

當前發(fā)現(xiàn)的川柿植株僅為6株，其種群數(shù)量極小，這必將對其生存和發(fā)展不利。本研究表明，川柿為常綠葉喬木，有隔年開花、結(jié)果現(xiàn)象，原生境無種子苗；采用果實后熟60 d+剝離種子用GA 600 mg/L浸泡1 h，室內(nèi)河砂播種可提高種子萌發(fā)率。

導致川柿種群規(guī)模極小可能原因是：成年川柿開花、結(jié)果有隔年現(xiàn)象，導致種子數(shù)量有限；而導致其隔年開花、結(jié)果可能由于生理[9]、植物激素影響[10-11]、營養(yǎng)影響[12]等內(nèi)在因素，還需進一步研究。川柿種子自然條件下萌發(fā)率低，可能也是阻礙種群擴大的原因之一。研究中發(fā)現(xiàn)，在4個原生點，植株均有開花、結(jié)果，果實成熟掉落的現(xiàn)象，但植株周圍均未見實生苗；可能野生環(huán)境無法提供種子萌發(fā)所需條件，也可能與種子有休眠特性有關(guān)。試驗中發(fā)現(xiàn)，果實未經(jīng)后熟處理剝離種子室內(nèi)播種，種子萌發(fā)時間長，萌發(fā)率低；而果實后熟時間長的萌發(fā)率較高。這可能由于后熟時間長有利于種子充分后熟，種皮變軟，從而有利于種子萌發(fā)。后熟處理對種皮、胚及種子內(nèi)在激素影響也需要進一步研究。

果實后熟60 d+剝離種子用GA 600 mg/L浸泡1 h后，河砂室內(nèi)播種可促進川柿種子萌發(fā)，與有的研究結(jié)果類似。有研究表明，赤霉素(GA)能打破種子休眠，促進種子萌發(fā)[13]；譚秋生等[14]研究多重處理對華重樓種子休眠解除的影響中發(fā)現(xiàn)，多重處理結(jié)合GA處理可促進種子萌發(fā)。

極小種群規(guī)模小導致其近親交配更頻繁，遺傳多樣性降低，進而導致其生殖生長發(fā)育存在潛在缺陷[15]，如“天目鐵木”種子產(chǎn)量低，品質(zhì)差；種子結(jié)構(gòu)特點及內(nèi)源營養(yǎng)物質(zhì)、激素的限制造成其種子萌發(fā)條件苛刻，萌發(fā)率低，自然更新幼苗數(shù)量十分有限[16]。姚志等研究發(fā)現(xiàn)，極小種群野生植物瀕危的內(nèi)在原因主要是繁殖力低和競爭能力弱[17]。

綜上所述，川柿種群極小，遺傳多樣性差，有隔年開花現(xiàn)象，種子數(shù)量有限。采用果實后熟剝離種子用GA溶液處理，室內(nèi)河砂播種，可以縮短種子萌發(fā)時間并提高種子出苗率，為川柿種子繁殖法提供了參考。當前川柿的研究還處于初級階段，為了進一步保護和發(fā)展它，急需開展繁殖生物學和遺傳學特性等方面研究。