滇重樓，別名獨(dú)角蓮，是多年生草本植物。那么種植滇重樓種子的大小和數(shù)量會受到海拔的影響嗎？且看下文的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析報告。

1研究地區(qū)與研究方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)點(diǎn)分別位于云南省普洱市鎮(zhèn)沅縣振太鄉(xiāng)（23°54' N, 100°39' E）和景東縣太忠鄉(xiāng)（24°35' N,100°58' E）。其中鎮(zhèn)沅縣試驗(yàn)點(diǎn)海拔1025 m，年平均氣溫18~19℃，最熱月平均氣溫23.2℃，最冷月平均氣溫11.9℃，年日照時數(shù)2064.6 h，無霜期達(dá)340~365 d，年均降雨量1470~1560 mm，雨季（5—10月）降水量占全年的86%；景東縣試驗(yàn)點(diǎn)海拔1984 m，年平均氣溫10.7℃，最熱月平均氣溫16.4℃，最冷月平均氣溫4.7℃，年平均降雨量約為1841 mm，相對濕度在干季可達(dá)60%~70%，表現(xiàn)出終年溫涼潮濕的氣候特點(diǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)材料為人工蔭棚種植下滇重樓，種源均來自云南省普洱市景東縣哀牢山地區(qū)（海拔1400~2000m），于2004年將同一批采收于景東縣哀牢山地區(qū)的*生滇重樓根莖分別移栽于鎮(zhèn)沅縣振太鄉(xiāng)和景東縣太忠鄉(xiāng)進(jìn)行人工馴化種植，種植區(qū)所在蔭棚采用雙層遮陰網(wǎng)進(jìn)行遮蔭，遮陰率為70%左右，離地面2.0 m，株行距為15 cm×25 cm。種植地*壤均為山地表層腐殖*，種植期間采用相同的水肥管理措施。于2016年11月在滇重樓果實(shí)成熟時采集果實(shí)，在各試驗(yàn)點(diǎn)滇重樓種植區(qū)內(nèi)隨機(jī)設(shè)置5個1.5 m×2 m的取樣點(diǎn)，取樣點(diǎn)之間相隔10 m以上，每個取樣點(diǎn)隨機(jī)選擇生長健壯的滇重樓4~6株（每株有且僅有1枚果實(shí)），摘取果實(shí)，鎮(zhèn)沅和景東試驗(yàn)點(diǎn)分別獲得果實(shí)24和25個。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 種子性狀測定

將采集到的果實(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室，統(tǒng)計每果種子總數(shù)、飽滿種子數(shù)（帶紅色種皮且質(zhì)地硬實(shí)）、敗育種子數(shù)（帶紅色種皮但質(zhì)地柔軟或無種皮未發(fā)育的白色胚珠）、每果種子總重。按照四分法從每個果實(shí)中選取100粒飽滿種子用萬分之一天平稱其鮮重，計算每果種子百粒重，之后在80℃下烘干48 h至恒重，計算每果飽滿種子平均干重。

1.3.2 種子萌發(fā)率與胚根長度測定

將試驗(yàn)點(diǎn)所采集的種子分別混合后，按照四分法分別選取500粒飽滿種子，用游標(biāo)卡尺測量其縱徑和橫徑，計算種子縱徑與橫徑平均值（精確度為0.01 mm），按照小種子（縱徑和橫徑均小于平均值）和大種子（縱徑和橫徑均大于平均值）分別對兩試驗(yàn)點(diǎn)種子大小進(jìn)行劃分（Delgado et al., 2008），據(jù)此，鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)挑選種子縱徑為6.49~7.38 mm，橫徑為4.40~6.65mm作為大種子，縱徑為4.79~6.49 mm，橫徑為3.27~4.40 mm作為小種子，景東試驗(yàn)點(diǎn)挑選縱徑為6.14~7.83 mm，橫徑為5.53~6.40 mm作為大種子，縱徑為4.80~6.14 mm，橫徑為3.22~5.53 mm作為小種子進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)，每組3次重復(fù)，每個重復(fù)50粒種子。由于滇重樓種子休眠的特性，自然萌發(fā)的時間需要12~18個月，因此對不同試驗(yàn)點(diǎn)大種子和小種子進(jìn)行相同的催芽處理，即去除外種皮后采用濃度為50 mg·L-1的赤霉素浸泡24 h，之后與濕沙混合置于溫度為18℃，濕度為70%的人工氣候箱中。由于滇重樓種子萌發(fā)不整齊，且層級催芽50 d后才開始萌動，因此分別于催芽后50、70、90、110d 4個時間段統(tǒng)計種子萌發(fā)率（%）及胚根長度（0.001 cm）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件（SPSS 13.0 for Windows）中的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分別比較不同海拔下滇重樓果實(shí)內(nèi)種子總數(shù)、飽滿種子數(shù)、敗育種子數(shù)、種子總重和百粒重的差異以及不同大小種子萌發(fā)率與胚根長度的差異。運(yùn)用線性回歸方法分析滇重樓種子敗育率與種子數(shù)量和大小之間的關(guān)系，在回歸分析前，對數(shù)據(jù)進(jìn)行以10為底的對數(shù)或反正弦轉(zhuǎn)換，使之符合正態(tài)分布。不同海拔下滇重樓果實(shí)內(nèi)種子數(shù)量與大小之間的關(guān)系采用標(biāo)準(zhǔn)化主軸估計（standardized major axis estimation，SMA）方法。標(biāo)準(zhǔn)化主軸估計由軟件SMATR Vesion 2.0來計算完成（Falster et al., 2006），給出每一個回歸斜率的置信區(qū)間，檢驗(yàn)不同海拔下滇重樓果實(shí)內(nèi)種子數(shù)量和大小回歸斜率的同質(zhì)性（Warton et al., 2002)，用以判斷不同海拔下滇重樓果實(shí)內(nèi)種子大小與數(shù)量的權(quán)衡關(guān)系是否出現(xiàn)顯著變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同海拔下滇重樓種子數(shù)量與大小特征
鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)滇重樓種子總數(shù)為每果364~1416粒，平均值為786.00粒（CV=0.42）；其中飽滿種子數(shù)為每果177~538粒，平均值為313.88粒（CV=0.32），敗育種子數(shù)為每果118~1193粒，平均值為472.13粒（CV=0.66）。景東試驗(yàn)點(diǎn)種子總數(shù)為每果205~1247粒，平均值為686.20粒（CV=0.42）；其中飽滿種子數(shù)為每果165~752粒，平均值為435.36粒（CV=0.46），敗育種子數(shù)為每果40~535粒，平均值為250.84粒（CV=0.60）。通過比較發(fā)現(xiàn)，不同海拔下滇重樓果實(shí)內(nèi)種子總數(shù)差異不顯著（P>0.05），但景東試驗(yàn)點(diǎn)滇重樓果實(shí)內(nèi)飽滿種子數(shù)量顯著高于鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)（P<0.05），敗育種子數(shù)顯著低于鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)（P<0.01）（圖1）。

鎮(zhèn)沅和景東試驗(yàn)點(diǎn)滇重樓每果飽滿種子總重分別為（40.97±8.28）g和（52.67±22.25）g，差異顯著（P＜0.05），而飽滿種子百粒重以鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)（13.56±2.17）g略大于景東試驗(yàn)點(diǎn)（12.45±1.88）g（P＞0.05）（圖1）。總的來看，景東試驗(yàn)點(diǎn)和鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)滇重樓果實(shí)內(nèi)種子百粒重差異并不顯著，但景東試驗(yàn)點(diǎn)飽滿種子數(shù)量顯著高于鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)，而敗育種子數(shù)顯著低于鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)，使得景東試驗(yàn)點(diǎn)滇重樓果實(shí)內(nèi)種子總重顯著高于鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)。

圖 1 不同海拔下滇重樓果實(shí)內(nèi)種子數(shù)量與大小特征

2.2 滇重樓種子敗育率與種子數(shù)量和大小的關(guān)系

對滇重樓果實(shí)內(nèi)種子總數(shù)與敗育率進(jìn)行回歸分析，結(jié)果表明，景東試驗(yàn)點(diǎn)滇重樓果實(shí)內(nèi)種子敗育率與種子總數(shù)呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著（R2=0.016，P=0.549，N=25）；而鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)種子敗育率與種子總數(shù)呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系（R2=0.557，P<0.001，N=24），即種子總數(shù)越多，敗育率越高。不同海拔下滇重樓果實(shí)內(nèi)種子單粒重與敗育率均呈正相關(guān)關(guān)系，但鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)種子單粒重與敗育率相關(guān)性不顯著（R2=0.083，P=0.173，N=24），而景東試驗(yàn)點(diǎn)種子單粒重與敗育率則表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系（R2=0.193，P=0.028，N=25），即種子越大，敗育率越高（圖2）。

圖 2 不同海拔下滇重樓種子敗育率與種子數(shù)量和大小的關(guān)系

2.3 不同海拔下滇重樓種子數(shù)量與大小的權(quán)衡關(guān)系

不同海拔下滇重樓果實(shí)內(nèi)種子數(shù)量與大小呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)（圖3）。其中鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)種子數(shù)量與大小呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（R2=0.638，P<0.001；斜率為-0.5508，95%置信區(qū)間CI為-0.7163~-0.4235），而景東縣試驗(yàn)點(diǎn)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（R2=0.170，P=0.040；斜率為-0.3025，95%置信區(qū)間CI為-0.4439~-0.2062），且回歸斜率以鎮(zhèn)沅試驗(yàn)點(diǎn)顯著低于景東試驗(yàn)點(diǎn)（P=0.016），表明滇重樓果實(shí)內(nèi)種子數(shù)量與大小在不同海拔下均存在權(quán)衡關(guān)系，相較于海拔1984 m試驗(yàn)點(diǎn)，這種權(quán)衡關(guān)系在海拔1025 m試驗(yàn)點(diǎn)表現(xiàn)得更為顯著。

圖 3 不同海拔下滇重樓果實(shí)內(nèi)種子大小與數(shù)量的關(guān)系

2.4 種子大小對種子萌發(fā)率的影響

在不同層級催芽階段，不同海拔下滇重樓大種子與小種子萌發(fā)率差異均不顯著（P>0.05）。在種子催芽處理后的50~70 d內(nèi)，大種子與小種子的胚根長差異也不顯著（P>0.05），但在催芽處理90 d后，大種子胚根長顯著大于小種子（P<0.05），在處理110 d后，不同海拔下滇重樓大種子胚根長均極顯著高于小種子（P<0.01）。

圖 4 種子大小對種子萌發(fā)率及胚根長度的影響

圖 4 種子大小對種子萌發(fā)率及胚根長度的影響

3 討論

3.1 海拔對滇重樓種子數(shù)量、大小的影響
植物種實(shí)的數(shù)量和大小一方面反映了物種的生物學(xué)特征，另一方面亦反映了其對環(huán)境的適應(yīng)方式及環(huán)境對植物有性生殖過程的影響。本文通過比較不同海拔下滇重樓種子大小與數(shù)量特征發(fā)現(xiàn)，海拔1985 m處滇重樓果實(shí)內(nèi)飽滿種子數(shù)量顯著高于海拔1025 m處，這與前人研究結(jié)果類似，但海拔1025 m處滇重樓果實(shí)內(nèi)飽滿種子百粒重略高于海拔1985 m處（圖1）。一些研究認(rèn)為，植物種子大小隨海拔升高通常會降低，可能是由于環(huán)境變化引起的對可利用資源減少的可塑性響應(yīng)，如高海拔低溫條件可能使植物的光合速率降低，并且高海拔較短的生長周期可能縮短了種子發(fā)育過程的時間，從而使大種子的形成受到限制。本研究中，試驗(yàn)材料滇重樓其*生主要分布海拔范圍為1400~3100 m，該海拔范圍內(nèi)滇重樓種子大小與數(shù)量特征是長期自然選擇的適應(yīng)性結(jié)果，而海拔1025 m地區(qū)的高溫環(huán)境可能限制了滇重樓對資源的利用，從而導(dǎo)致滇重樓種子大小和數(shù)量特征發(fā)生改變，如有研究表明，海拔2100m地區(qū)滇重樓葉片和花萼日均光合速率、最大光合速率、光飽和點(diǎn)、和初始量子效率較高均高于海拔985 m地區(qū)，資源利用的減少可能降低了滇重樓對生殖器官的資源投入，因此滇重樓種子百粒重隨海拔降低并沒有顯著增加，但每果種子數(shù)卻顯著降低，導(dǎo)致果實(shí)內(nèi)種子總重低于高海拔地區(qū)。從植物自身屬性來看，種子大小的變化通常會伴隨著種子數(shù)量的變化，在生殖器官資源投入既定條件下，種子數(shù)量增加以種子質(zhì)量減小為代價，植物生產(chǎn)數(shù)量較少的大種子或者數(shù)量較多的小種子，其結(jié)果是大種子在保證后代存活方面具有優(yōu)勢，對資源缺乏和環(huán)境脅迫具有潛在的忍受力，而小種子則具有較強(qiáng)的拓殖能力，滇重樓所處的低海拔環(huán)境可能加劇了果實(shí)內(nèi)種子之間對資源的競爭，潛在地選擇敗育部分種子，提高剩余種子的質(zhì)量，從而在繁殖和存活等方面具有更高的適合度，這可能是滇重樓對低海拔環(huán)境的一種繁殖策略，也可以用來解釋低海拔地區(qū)滇重樓飽滿種子數(shù)顯著低于高海拔地區(qū)，但飽滿種子百粒重略高于高海拔地區(qū)的現(xiàn)象。