摘    要：　以吉林省长白县十五道沟采集的朝鲜崖柏球果和种子为试验材料, 利用扫描电镜和超景深三维显微系统对球果和种子的形态结构进行观测、拍照、描述和分析, 并进行种子萌发、生活力试验.结果表明:朝鲜崖柏成熟球果深褐色, 椭圆状球形, 球果长约为宽的2倍; 4对种鳞形态均有差别;种皮和种翅分离, 表面纹饰为条状;种子萌发率为30%、发芽指数为1.31、生活力为45.71%;种子性状与球果、种鳞和种翅等性状有显着相关性.

　　关键词：　朝鲜崖柏; 球果; 种鳞; 种子; 形态结构;

　　Abstract：　Cones and seeds of Thuja koraiensis Nakai were collected from Shiwudaogou of Changbai County in Jilin province.SEM and Ultra-depth-of-field 3-D microscopic system were used to measure, photograph, analyze and describe the morphological and anatomic characteristics of the cones and seeds of Thuja koraiensis. Seed germination and viability were tested. The results showed that the mature cones of Thuja koraiensis were dark brown in color, oval spherical in shape with the cone length about twice of its width.The cone had 4 pairs of seed scales with different shapes.The seed coat and wings were separate from each other.The surface of both seed coat and seed wings had stripes.The germination rate, germination index and viability of seeds were 30%, 1.31 and 45.71%, respectively.The seed characteristics were significantly correlated with the traits of the cone, seed scales and seed wings.

　　Keyword：　Thuja koraiensis Nakai; cone; cone scale; seed; morphological anatomy;

　　朝鲜崖柏 (Thuja koraiensis Nakai) 为柏科 (Cupressaceae) 崖柏属 (Thuja L．) 常绿乔木，主要分布在我国吉林省长白山区，为国家二级濒危保护植物、吉林省一级重点保护植物[1]．朝鲜崖柏四季常青，树形美观，枝叶芳香，提取的挥发油可做香料亦可入药;木材坚实，是良好的雕刻用材．因其具有较高的应用价值，受利益驱动，盗挖、乱砍滥伐现象严重，种群和个体数量急剧下降，生境遭到破坏，濒临灭绝．目前，关于朝鲜崖柏的研究主要集中在种群数量和动态[2]、繁育技术[3]、生境和高生长规律[4]等方面;因结实植株少见，难以采到种子，导致很少有学者涉足朝鲜崖柏球果和种子性状研究，只是在植物工具书[5,6]上有简单的描述．关于朝鲜崖柏球果、种子性状及发芽力的系统研究未见报道．本文通过对朝鲜崖柏球果和种子的调查、观测与分析，为朝鲜崖柏的种子繁殖、良种选育、保护以及补充、完善植物工具书中有关朝鲜崖柏特征描述提供依据．

　　1、 材料和方法

　　1.1、 材料来源

　　朝鲜崖柏球果和种子采自吉林省长白县十五道沟的天然朝鲜崖柏种群，采集时间为2018年10月1日．

　　1.2、 研究内容及方法

　　1.2.1、 球果和种鳞测定

　　随机采集20个尚未开裂的球果，利用VHX-2000超景深三维显微系统测量每个球果的长度和宽度，然后逐个解剖，计数每个球果的种鳞，测量种鳞的长度和宽度[7]．取球果及种鳞最长和最宽部位进行测定，测量精度为0.01 mm.
 

　　1.2.2、 种子形态结构观测

　　1) 种子形态测定．从纯净种子中随机抽取50粒，测量种子长、宽和厚，单侧种翅的长和宽．测量仪器、方法及精度同球果和种鳞测定，形态描述采用刘长江等[8]关于种子的形态学术语．

　　2) 种子超微结构观察．挑选饱满种子，对种子背面、横切面和纵切面进行扫描电镜观察、拍照[9,10]．

　　1.2.3 、种子萌发及活力测定

　　采用四分法将朝鲜崖柏纯净种子分成4份，每份随机取50粒为1组，重复3组．无菌水洗净后用纱布包裹，先后在70%乙醇中浸泡30 s、1%KMnO4中消毒10 min，每次消毒后均用去无菌水冲洗．将种子在恒温25℃蒸馏水中浸泡24 h，取出摆放在垫有3层纱布的培养皿中，放在光照培养箱LRH-800-G中进行种子萌发试验．试验条件:湿度75%，温度25℃，光照时间为8:00—16:00时，持续光照时间8 h/d，光照强度2000 lx．以胚根突破种皮为种子发芽标准，每天10:00时观察、记录发芽情况，试验持续30 d．计算种子萌发率及萌发指数:

　　萌发率Gr=n/N×100%，式中:n为萌发种子总数;N为供试种子总数．

　　萌发指数GI=∑ (Gt/Dt) ，式中:Gt是t天内萌发种子数;Dt为发芽试验时间．

　　萌发试验结束后，对未萌发的种子采用四唑染色法 (TTC) [11]测定种子生活力，统计具有生活力的种子占供试种子的比例．

　　1.2.4、 数据处理

　　用Excel统计计算试验和观测数据，用SPSS 19.0软件进行各性状间相关性分析．

　　2、 结果与分析

　　2.1、 球果和种鳞性状

　　朝鲜崖柏成熟球果为深褐色，呈椭圆状球形，着生在树冠顶部，具有鳞叶小枝的先端，长9.23～10.93 mm，宽4.51～6.40 mm，球果长约是宽的2倍 (表1) ．解剖球果显示:朝鲜崖柏球果有种鳞4对，交互对生，薄木质，基部膨大加厚，含有油脂，种鳞背部隆起，先端向外卷曲，边缘处有少量白粉，与苞鳞愈合处有近三角状黑色突起．

　　表1 朝鲜崖柏球果和种子形态特征

　　球果不同部位的种鳞发育程度不一，且形态上有差别 (表2) ．基部着生的第1对种鳞椭圆形，微有光泽，大小是第2对种鳞的1/4～1/2．球果成熟种子脱落时，其他种鳞开展角度大，而此对种鳞与第3对种鳞紧贴或局部张开，多不着生种子，可视为退化种鳞;第2对种鳞矩圆形，面积最大，表面有隆起程度不均的棱脊，种鳞中部向两侧延伸，苞鳞不明显，着生种子，属正常发育种鳞;第3对种鳞呈倒角卵形，中下部两侧苞鳞明显，与第2对种鳞外侧延伸部分接触或相近，使球果种鳞连接较紧密，多着生种子，属正常发育种鳞;顶端第4对种鳞窄长，呈线形、曲折状，发育程度不同，多不着生种子，果轴生长或退化．

　　表2 朝鲜崖柏种鳞形态特征

　　2.2、 种子性状

　　2.2.1、 种子形态特征

　　朝鲜崖柏种子棕褐色 (图1-1) ，长2.20～3.80 mm，宽0.96～1.31 mm，厚0.15～0.84 mm，扁平，腹面微凹，背面凸起;种子两侧有淡褐色、大小形状相似、近对称的种翅，薄膜质，种翅两端浅裂 (图2-1) ，单侧种翅长3.63～5.25 mm，宽0.49～0.90 mm．去除种翅，种子呈长椭圆形 (图1-2) ，背面凸起，腹面中部略隆起，种孔端向腹面弯曲，种孔卵圆形 (图1-3) ，中心凹陷部分为深褐色，边缘凸起部分为浅褐色．

　　图1 朝鲜崖柏种子超景深三维系统照片

　　Fig.1Ultra-depth-of-field 3-D microscopic system pictures of Thuja koraiensis Nakai

　　2.2.2、 种子超微结构特征

　　种子为长椭圆形，种皮表面纹饰为条纹状 (图2-5) ，条纹近平行排列，整齐，条纹之间沟较深;种子顶端具有突起的种孔，种孔中部凹陷 (图2-6) ，具有大小不同的瘤状突起，凹陷周围具有网状和条状交织在一起的条纹，排列不规则;种皮与种翅分离 (图2-2, 2-3) ，种翅在种子最宽处向两侧延伸并向种子腹面微卷曲;种翅表面微隆起，条状纹饰 (图2-4) ，排列紧密，条纹近平行．

　　图2 朝鲜崖柏种子扫描电镜照片

　　Fig.2SEM pictures of Thuja koraiensis Nakai

　　1带翅种子 (×50) ;2种子纵切面 (×50) ;3种子横切面 (×50) ;4种翅背面中部纹饰 (×500) ;5种皮背面中部纹饰 (×500) ;6种孔纹饰 (×500)

　　2.2.3、 种子萌发和生活力

　　在湿度75%、温度25℃条件下，朝鲜崖柏种子的发芽率为30.00%，发芽指数为1.31;对未萌发的种子进行TTC染色，最终种子生活力为45.71%．

　　试验第4天，种子开始萌发，首先是胚根突破种皮，形成棕褐色的根尖;第6天，见灰白色薄膜状根冠，包被着淡褐色的分生区和近透明的伸长区，胚轴初现，呈浅绿色;第8天，根尖成熟区初现呈乳白色，胚轴与根尖近等长，绿色渐渐加深;第10天，根尖和胚轴均生长迅速，根冠近乎消失，分生区不断延伸，成熟区显着变长且颜色加深至灰白色，胚轴直立生长，下端为灰绿色，上端为嫩绿色，子叶初现，种皮有即将脱落的迹象;第12天，种皮脱落，嫩绿子叶向两侧伸展，其尖端向上弯曲，胚轴上端深绿色，下端灰褐色，根尖整体颜色加深，逐渐木质化;第18天，第1对子叶平展，第2对子叶初现，位于第1对子叶之上，交互对生，此后胚根生长缓慢．

　　2.3 球果、种鳞和种子性状的相关性

　　朝鲜崖柏球果、种子、发育正常的第2对和第3对种鳞性状间的相关性见表3．由表3可见:朝鲜崖柏球果宽与种子宽呈极显着正相关，与种翅长显着负相关;球果长与第3对种鳞宽显着正相关;种子宽与种子长、种翅宽和第2对种鳞宽显着正相关;种子长与种翅长呈极显着正相关，与种翅宽、第2对和第3对种鳞宽显着正相关;第2对种鳞宽和第3对种鳞宽极显着正相关;第2对种鳞长与第3对种鳞长显着正相关．其他指标相关性均不显着．

　　表3 朝鲜崖柏球果、种鳞和种子各性状间的相关性

　　注:*表示在0.05水平显着相关，**表示在0.01水平极显着相关

　　3、 结论与讨论

　　1) 朝鲜崖柏的球果和种鳞形态特征．所观测球果和种鳞的形态特征与植物工具书描述存在差别:球果形态、着生方式与植物工具书记载一致;种鳞上有白粉，每对种鳞的形态特征在已出版的植物工具书[5,6]中未有详细记载;球果长宽、第2, 3对种鳞形态与植物工具书中的描述略有差异．这是否是因不同种源、测定仪器及方法不同而致，有待进一步观察和研究．

　　2) 朝鲜崖柏种子超微结构．朝鲜崖柏的种皮和种翅离生，表面纹饰为条状，条纹近平行排列;种孔突起深褐色，中部凹陷，具有许多大小不同的瘤点，种孔边缘为网状和条状条纹，交错排列．本试验对种子的细微观察结果，可为后续植物工具书的完善和编写提供数据支撑．

　　3) 朝鲜崖柏种子活力．朝鲜崖柏种子萌发率为30%，生活力为45.71%．种子成熟度差，表现为干瘪、空粒较多，部分种子虽然具有活力，但不具备萌发能力．种子萌发能力受种子内部生理和外界环境共同影响，如花期传粉、生境条件和采种时间等因素均会影响种子发育．有学者[7]研究得出，影响崖柏 (Thuja sutchuenensis Franch．) 种子萌发能力的最关键因素是种子成熟度．作为崖柏亲缘植物的朝鲜崖柏，其种子与崖柏近似，而关于朝鲜崖柏结实规律、种子成熟期、种子败育原因等尚未见报道，均有待进一步开展研究．

　　4) 朝鲜崖柏球果、种鳞和种子各性状相关性．朝鲜崖柏种子与球果宽、第2对及第3对种鳞宽、种翅长和种翅宽均具有显着相关性．有学者[12]对美国白松 (Pinus strobus L．) 球果形态和种子特性的研究表明:植物球果、种子形态指标的相关性可反映植物在形态特征上的表型变异情况．研究分布狭窄、生境破碎的濒危物种的形态变异，对于选育优良种源，有效迁地保护，成功拯救濒危植物具有重要意义[13]．本试验对朝鲜崖柏球果和种子性状的相关分析，可以为进一步研究不同分布区、不同种源朝鲜崖柏表型变异奠定基础．

　　参考文献

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　　[2]金慧，赵莹，刘丽杰，等．长白山区濒危植物朝鲜崖柏种群数量特征及动态[J]．应用生态学报，2019, 30 (5) :1563-1570．
　　[3]尹航，赵莹，崔凯峰，等．朝鲜崖柏无性繁育技术[J]．中国野生植物资源，2013, 32 (1) :68-69．
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