通过多次到中国学术访问, 得知许多中国学者围绕植物种子在基础研究和应用领域开展了多学科的研究。此次《植物生态学报》种子生态学专辑将向读者集中介绍中国学者在种子生态学这一有趣专题的研究进展。该专辑刊登了23篇论文, 包括19篇研究论文和4篇综述论文, 涉及种子传播、种子性状、种子休眠和萌发、土壤种子库以及幼苗生长对变化环境的响应等多方面的研究内容, 我们对这些论文进行了简单的评述。由于篇幅的限制, 该专辑所刊登出的论文只是当前中国学者对植物种子多方面研究的一小部分内容。该专辑的刊出将为国内外学者对种子研究的合作交流提供便利, 也将向参加中国2013年第四届国际种子生态学学术研讨会的国内外专家介绍中国学者在种子生态学等领域的研究现状。

种子雨是植物种子扩散的起点, 对群落更新及种群动态起着关键作用。该文以三峡大老岭自然保护区内一片面积为1.3 hm ²的光叶水青冈(Fagus lucida)群落固定样地为研究对象, 运用分层随机设计, 在10个不同的地形部位放置了100个种子雨收集框, 自2001年起进行种子雨观测, 对该群落种子雨的数量与物种多样性的年际动态、种子雨和群落物种构成的关系等进行了统计分析。结果表明: 1)过去10年间, 共收集到来自48种木本植物的60 926粒种子, 种子雨的多年平均密度为(82.9 ± 61.5) seeds·m^-2·a^-1(mean ± SD), 平均物种丰富度为(16.7 ± 5.5) species·a^-1(mean ± SD)。2)种子生产的种间差异极为显著, 种子量排名前三的植物贡献了累计种子雨总量的70%。3)群落种子雨的密度和物种丰富度在10年中基本同步, 均呈现显著的周期性波动, 并出现了3个大年。乔木和灌木种子雨密度的年际波动无显著相关性, 但物种数变化显著正相关; 4)种子雨与样地群落共有种为23种, 分别占种子雨和群落中木本植物种数的47.92%和54.76%, 但这些共有种贡献了种子总量的96.22%, 表明扩散限制在研究群落中十分显著。与国内其他森林群落种子雨研究结果相比, 该研究群落的种子雨密度明显较低。

木本植物种子产量的时间和空间变化格局对植物更新以及群落组成和结构有着重要影响, 是种子雨研究的一个重要方面。2006年6月在古田山亚热带常绿阔叶林24 hm²样地布置了130个面积为0.5 m²的种子雨收集器, 每周收集一次。利用4年的种子雨数据, 研究了种子雨的时间和空间变异。主要结果如下: (1)共收集到124227粒成熟种子, 属于29科51属63种, 每月降水量与平均每月种子数、物种数均呈显著负相关; (2)种子产量在每年干季(秋季)有明显的高峰, 有10个物种在湿季扩散种子, 不同物种结实物候起始和终止时间有差异; (3)基于4年的种子雨数据, 几乎所有物种的种子雨均存在很大的年际变异, 收集到的所有物种的种子产量年际变异系数的中位数为1.72; (4)种子雨在不同收集器之间有很大的变异, 变异系数的中位数为8.06; 几乎所有物种的空间变异都远远大于时间变异, 这可能是由于母树的稀有性、种子传播距离的差异, 以及地形等因素造成。通过与巴拿马Barro Colorado Island 50 hm ²样地108个物种种子产量的年际变异系数相比较, 古田山种子雨数据支持了高纬度地区种子产量变异高于低纬度地区的假说。

以一片西南桦(Betula alnoides)天然林和一个西南桦独立单株为研究对象, 通过收集散种期内与林分或母树不同距离的种子以及测定风速和风向, 研究了西南桦群落和个体水平上种子雨的时空动态及其与风速和风向的关系。结果表明: 群落水平上, 西南桦种子散布的初始期、高峰期、消退期分别历时11天、32天和40天, 而个体水平上则为9天、25天和26天。高峰期内群落和个体水平的散种量分别占其总量的83.1%和68.7%, 而且白天的种子雨密度高于夜间; 西南桦个体白天种子雨密度最大的时段为12:00-16:00, 与此时段内风速较高有关。在个体水平上, 距离母树0-30 m范围内散落的种子占总散种量的79.6%; 而在群落水平上, 距离林缘0-45 m范围内集中了总散种量的81.2%。西南桦种子散布具有方向性, 无论个体还是群落水平上不同方向间种子雨密度差异极显著(p < 0.01), 与散种期内的主要风向有关; 而且种子雨密度与风速亦呈极显著正相关关系。研究结果将有助于揭示西南桦天然更新动态和更新机制, 亦为开展西南桦人工促进天然更新提供理论依据。

采用样方法收集了安徽万佛山自然保护区常见的206种植物的种子, 通过测量种子千粒重, 研究了种子大小(seed mass, SM)在不同分类水平及生活型间的变异规律。结果表明: 1) SM在植物种间变异较大, 从小到大分为A、B、C、D、E、F、G 7个数量级, SM平均为21.487 g; C级种子(0.1 g ≤ SM < 1.0 g)最多, 共计73种, 占35.4%; D级种子(1.0 g ≤ SM < 10.0g)次之, 共计56种, 占27.2%; 野菰(Aeginetia indica)种子最小, 仅为0.006 g; 木鳖子(Momordica cochinchinensis)种子最大, 重达1775.192 g。2) SM在科间(平均种子大小)存在极显著差异(p < 0.001), 且变异沿系统发育方向呈显著变小趋势(r = -0.079, p = 0.048)。其中, SM较大的5个科分别为葫芦科、柿树科、楝科、安息香科和金缕梅科; SM较小的5个科分别为列当科、兰科、秋海棠科、苦苣苔科和灯心草科。3)该研究中植物的生活型分为8种类型。其中, 多年生草本优势明显, 计83种, 占39.9%, SM变异包括A-E 5个数量级; 一年生草本次之, 计60种, 占28.8%, SM变异包括A-F 6个数量级; 灌木第三, 计34种, 占16.3%, SM变异包括B-F 5个数量级。SM在8种生活型间(平均种子大小)也存在极显著差异(p < 0.001); 从大到小分别为藤本、乔木、灌木、一年生草本、多年生草本、半灌木、一二年生草本、二或多年生草本; 从草本、半灌木、灌木、乔木到藤本, SM与生活型具有极显著的正相关性(r = 0.220, p < 0.001)。4)种类较多的菊科、禾本科、莎草科及蔷薇科, 各科内属间SM也存在极显著差异(p < 0.001)。本研究结果有助于加深对植物生活史对策中的种子大小对策的理解, 提高对森林植被的管理水平, 丰富保育生态学的种子恢复理论。

黄榆(Ulmus macrocarpa)是典型的风播植物, 在科尔沁沙地可以形成单一优势种林地。通过对其林下随机取样和林缘与孤立树不同方向从树基部向外的有序取样调查, 分析了黄榆林下和林缘外不同距离的种子沉降特征、林缘和孤立树种子散布方向的差异性与规律性。结果表明, 黄榆平均种子密度以林下最大, 林缘3 m处已显著减小, 林缘外随着距离增加黄榆平均种子密度呈指数减少态势, 且越远越不均匀。林缘和孤立树不同方向在26 m内, 单位面积连续分布的种子累积数量均以顺风向频率大的东北方向最多, 以逆风向频率大的西南或西方向最少。林缘和孤立树共10个方向的垂直断面从树基部向外的单位面积种子数量频度均符合Weibull分布和对数-正态分布密度函数(χ²_(α) < 0.900), 具有相同的种子散布格局。在科尔沁沙地自然条件下, 黄榆在各方向具有相同的“远距离”种子散布机制。

持久性土壤种子库(PSSB)是一种重要的植物生活史对策, 很多学者就这种对策对物种适应和进化的影响进行过推理。但种子在土壤中的长时间存留是一种风险行为, 所有的PSSB影响的推理都取决于一个假设, 即PSSB种子萌发的个体的竞争能力没有因为存留损耗而显著降低。为验证这一假设, 该文以紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)为研究材料, 比较了埋藏1年和3年的PSSB种子萌发的个体与同母体的当年新种子萌发的个体之间在无竞争和4种密度制约竞争条件下的株高和生物量的差异。结果显示, 无论株高还是生物量, PSSB种子萌发的个体较同母体的新种子萌发的个体均有所降低, 但在多数检测时间内的降低程度未达到显著水平, 表明紫茎泽兰PSSB种子萌发的个体相对于同母体的新种子萌发的个体的竞争能力无显著下降。

通过幼苗萌发法和样方调查相结合的方法对三江平原不同演替恢复阶段的种子库特征及其与植被的关系进行了研究。将开垦湿地、不同演替恢复阶段湿地以及天然湿地不同土壤层次(0-5、5-10 cm和根茎)的种子库在两种水分条件下(湿润、淹水10 cm)进行萌发处理。结果表明: 随着演替恢复阶段的进行, 种子库的结构和规模逐渐扩大, 地表群落表现出由旱生物种占优势的群落逐渐演变成以小叶章(Calamagrostis angustifolia)占优势的湿生群落的演替趋势。恢复7年湿地、恢复14年湿地、天然湿地土壤种子库萌发物种数分别为24种、29种、39种, 植被物种数为21种、25种、14种。湿地类型、水分条件和土壤层次均显著影响种子库萌发的物种数及幼苗数(p < 0.01)。种子库具有明显的分层现象, 天然湿地0-5 cm土层种子库种子萌发密度是5-10 cm土层的4倍左右, 而恢复湿地仅1.3倍左右, 且土层间萌发物种相似性系数较低。湿润条件下的萌发物种数显著高于淹水条件, 且两种水分条件下萌发物种的生活型不同。由于恢复时间较短, 不同演替恢复阶段的种子库与植被相似性维持在30%以下。湿地中根茎分蘖出大量的湿地物种, 对于小叶章等优势物种的繁殖具有重要作用。研究表明, 在开垦湿地退耕后的次生演替阶段, 种子库能够保持大量的湿地物种, 通过对湿地种子库与植被的关系研究, 能够为三江平原湿地群落演替与湿地恢复提供策略指导。

对种子休眠的自然释放及其作用因素的研究, 是了解种子休眠生态学、种群适应机制的重要途径。以内蒙古阿拉善干旱荒漠区的3种主要植物牛枝子(Lespedeza potaninii)、唐古特白刺(Nitraria tangutorum)和骆驼蒿(Peganum nigellastrum)为材料, 研究了种子在野外埋藏18个月期间和4个埋深条件下的休眠释放特性和土壤种子库。3种植物种子在野外埋藏时(采收后5 ℃冷藏6个月)的休眠率分别为98%、95%和3%。结果显示, 埋藏过程中, 3种植物种子的休眠释放表现出不同的变化特性。对牛枝子而言, 置于地表(0 cm)的种子比埋藏于土中的种子的休眠释放快, 埋藏期末, 埋深0、2、5和10 cm的种子的休眠率分别为64%、87%、86%和82%。唐古特白刺种子埋藏6个月后, 各埋深的休眠已完全释放, 释放速率随埋深增加而加快。骆驼蒿种子具有典型的季节性休眠循环特性, 休眠率各年度最高点出现在10月份, 释放速率随埋深增加呈减慢趋势。埋藏期末不同埋深条件下, 牛枝子、唐古特白刺和骆驼蒿种子的平均田间萌发率分别为11%、12%和8%; 平均室内萌发率分别为3%、74%和42%; 而平均死种子率分别为3%、15%和10%。根据Thompson和Grime (1979)的土壤种子库分类体系, 供试的3种植物都属于持久土壤种子库类型。

角果碱蓬(Suaeda corniculata)是藜科一年生盐生植物, 在我国分布于北方盐碱滩涂和盐碱荒漠地区。角果碱蓬具有棕色和黑色两种异型体种子(简称棕色和黑色种子)。对采自内蒙古鄂托克前旗盐渍化生境的角果碱蓬二型种子的形态、休眠和萌发特性开展对比研究, 测定了二型种子休眠和萌发行为对温度、光照和盐分(NaCl)的响应, 以揭示盐生植物异型种子对温带盐漠生境的适应对策。结果表明: (1)二型性种子在大小、种皮特性和结实比例方面有显著差异。与黑色种子相比, 棕色种子个体较大, 种皮透水性强。黑色种子与棕色种子的结实比例约为5.6 : 1。(2)新成熟的棕色种子的萌发对各温度梯度和光照条件不敏感, 萌发率较高(84%-100%); 而新成熟的黑色种子萌发率较低(8%-78%), 萌发对光照敏感。(3)黑色种子具有浅度生理休眠, 种皮划破、赤霉素处理和低温层积均可有效地提高种子的萌发率。(4)二型种子萌发对土壤盐分的胁迫具有不同的响应。与黑色种子相比, 棕色种子对盐分胁迫不敏感, 在较高的盐分浓度下仍有较高的萌发率, 低温层积处理能够降低黑色种子对盐胁迫的敏感性, 有效地提高种子的初始萌发率、萌发恢复率和最终萌发率。角果碱蓬二型种子不同的形态、休眠和萌发特性, 提高了该物种在高度异质性生境中的适合度, 对种群成功地适应温带盐漠环境具有重要的意义。

不同贮藏和处理条件对不同植物的种子萌发有不同的影响。该文以河西走廊干旱半干旱区8种荒漠植物为研究对象, 探讨了种子经历不同冷层积(4 ℃、-5 ℃、-26 - 10 ℃)和室温干燥贮藏后的萌发响应。研究结果表明: 1)冷层积可使种子萌发率提高、保持不变或降低, 冷层积的有效温度下界可降至-5 ℃或更低。4 ℃和-5 ℃的冷层积使多裂骆驼蓬(Peganum multisectum)和驼蹄瓣(Zygophyllum fabago)种子的萌发率升高、萌发速度加快, 冬季过低的气温以及较大的温度变幅(-26 - 10 ℃)使部分种子萌发率升高。3种冷层积和室温干燥贮藏使黑果枸杞(Lycium ruthenicum)种子萌发率达到90%-100%。唐古特白刺(Nitraria tangutorum)、甘草(Glycyrrhiza uralensis)、苦马豆(Sphaerophysa salsula)种子经过3种冷层积和室温干燥贮藏后萌发率变化较小。中亚紫菀木(Asterothamnus centrali-asiaticus)种子对各种贮藏条件的响应不明显, 部分种子活性丢失。刺沙蓬(Salsola ruthenica)种子扩散时有较高的萌发率(84%), 经-5 ℃和-26 - 10 ℃冷贮藏后, 种子仍具有较高的萌发率, 经4 ℃冷贮藏后几乎不萌发, 大部分种子活性丢失。2)不同物种的种子经过不同方式的贮藏后, 萌发对温度的响应不同。经冷层积后的多裂骆驼蓬种子萌发响应于恒温, 驼蹄瓣和刺沙蓬种子萌发更加响应于变温条件; 多数植物种子在变温培养下萌发速度慢于恒温下。

研究准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum) 6个居群间果实和种子特性及种子萌发差异, 以揭示异质生境下准噶尔无叶豆果实和种子的生态适应机制。结果显示: 居群间准噶尔无叶豆的植株距离(F = 2.34, p = 0.03)和植株冠幅(F = 8.49, p < 0.01)存在显著差异, 沙漠北缘E、F居群和沙漠腹地C居群(受人类干扰剧烈)的植株距离和植株冠幅高于沙漠腹地A、B、D居群; 居群间准噶尔无叶豆果实和种子的长度、宽度、厚度、重量存在显著差异, 居群E、F和C的大部分参数显著高于其他沙漠腹地居群; 居群间果实多子性(F = 6.96, p < 0.01)也存在显著差异, 居群C的果实多子性最高((32.50 ± 4.79)%); 萌发结果表明, 居群间新鲜的成熟种子萌发不存在显著差异, 且萌发率都低于15%; 所有居群的大部分种子都存在物理性休眠现象, 人为划破种皮能显著提高种子萌发率, 但在低温(15/5 ℃)条件下, 所有居群的种子萌发率都较低, 说明低温抑制了种子萌发; 经人为划破种皮解除物理休眠后, 种子的休眠没有完全释放, 居群C、E和F (大种子居群)的种子萌发率显著高于居群A、B和D (小种子居群) (F = 30.77, p < 0.01), 说明准噶尔无叶豆种子不仅存在物理性休眠现象, 也可能存在生理休眠现象。不同程度的种子复合休眠可能是准噶尔无叶豆不同居群适应古尔班通古特沙漠的重要生存策略。

研究了温度(恒温和变温)、水分(含水量2.5%-40.0%)和干旱胁迫、土壤类型(盐碱土和非盐碱土)和盐碱胁迫(NaCl和Na₂CO₃)等环境因子对羊草(Leymus chinensis)种子萌发的影响。恒温下未经打破休眠处理的羊草种子发芽率不足2%, 变温下羊草种子发芽率可达85.3%, 表明温度是影响羊草种子萌发的关键因素之一。羊草种子萌发的适宜土壤含水量为2.5%-15.0%, 随着含水量继续增加, 发芽率呈下降趋势。松嫩平原盐碱化土壤对羊草种子萌发具有显著的抑制作用, 羊草种子在重度盐碱土(pH 10.24)中发芽率仅为6.0%, 而在非盐碱土中发芽率可达61.3%。羊草种子在萌发阶段的耐盐碱能力差, 随着NaCl和Na₂CO₃浓度增加, 发芽率呈显著下降趋势, 且Na₂CO₃的抑制作用更强。松嫩平原盐碱环境下羊草种子萌发受到抑制是该地区羊草草地退化的原因之一。

气候变化将增加地表平均气温、改变降水格局, 会影响到种子出苗和幼苗生长, 进而影响物种的更新动态。为探讨增温和降水变化对东灵山地区建群树种辽东栎(Quercus mongolica)种子出苗和一年生幼苗生长和适应状况的影响, 该文利用环境控制生长箱开展了温度和降水量的双因素控制实验, 温度设置3个梯度: 月平均气温(对照)、增温2 ℃和增温6 ℃; 降水量设置3个梯度: 月平均降水量(对照)、减水30%和加水30%。结果表明: 1)辽东栎的种子出苗率和一年生幼苗的生长对增温和降水变化的响应不一致, 种子出苗率主要受到降水及其与温度交互作用的影响, 幼苗生长仅受到温度和降水独立作用的影响; 2)春季增温2 ℃或降水量增加均使辽东栎种子出苗期提前; 增温6 ℃与降水量减少的水热组合延迟了种子出苗期并使其存活率和出苗率显著降低, 但在此温度下增加降水量则增加了出苗速率和出苗率。3)增温2 ℃对其生长无显著影响, 增温6 ℃则在不同水分条件下显著地增加了幼苗的比叶面积、抑制了叶的伸长生长, 同时也显著降低了各器官生物量积累, 并减少了幼苗生物量向根的分配; 降水量减少降低了幼苗根生物量, 但未影响总生物量和根冠比, 降水量增加显著促进了幼苗地上部分的生长, 特别是叶的生长。因此, 适当地增温或增加降水量将增加辽东栎幼苗的更新潜力, 但增温和降水量减少导致的干旱化将显著降低幼苗的更新潜力。

在宁夏六盘山区龙潭林区华北落叶松(Larix principis-rupprechtii )人工林的不同样带, 按6个密度梯度(3.24、2.56、1.96、1.44、1.00和0.64株·m^-2)移栽萌发生根的辽东栎(Quercus wutaishanica)幼苗, 研究了啮齿动物对幼苗子叶取食的密度效应及其对幼苗存活与生长的影响。结果表明, 辽东栎幼苗的子叶留存率随着幼苗密度的增大而减小。2个高密度处理(3.24和2.56株·m^-2)的幼苗子叶留存率分别在移栽6周和5周后稳定在最低水平, 分别为8.64%和7.81%; 而2个较低密度处理(1.44和0.64株·m^-2)的幼苗在最后一次观测时子叶留存率仍很高, 分别为44.44%和31.25%, 且二者均显著高于其他密度处理(p < 0.05)。受啮齿动物取食的影响, 在从高到低的不同密度处理下, 幼苗的主根留存率分别为64.16%、80.46%、87.23%、80.25%、69.84%和69.84%; 在1.44株·m^-2处理下, 顶芽留存率最高(25.23%), 显著大于3.24株·m^-2处理(4.19%) (p < 0.05), 其他密度处理的顶芽留存率均不足20%。子叶被动物取食的幼苗和子叶完整幼苗的最终留存率基本一致, 仅在个别密度处理的某一观测时期差异显著; 顶芽被动物取食的幼苗留存率略低于顶芽完整幼苗的留存率, 但个别密度处理完全相反; 不同类型幼苗的留存率随时间推移而上下波动, 可能与幼苗顶芽被动物取食后萌生形成新芽有关。幼苗的株高、基径、叶片数和单株叶面积均随密度的减小而略有增大, 但除株高外, 其他3个生长参数均在1.44株·m^-2处理时最大, 与子叶是否被动物取食有一定的对应关系, 即高密度下更多的幼苗丢失了供应其生长所需营养物质的子叶, 从而影响了幼苗的早期生长。研究结果不仅丰富了“负密度效应”理论和种群更新的“增补限制”理论, 也可为六盘山区退化辽东栎灌丛和辽东栎次生林的恢复及生态系统管理提供 参考。

以青藏高原野豌豆属窄叶野豌豆(Vicia angustifolia)、山野豌豆(V. amoena)、歪头菜(V. unijuga) 3种野生植物与一种当地栽培植物救荒野豌豆(箭筈豌豆) (V. sativa) ‘兰箭3号’种子为材料, 在5、10、15、20、25及30 ℃下进行萌发实验, 应用种子萌发的积温模型对上述4种植物萌发对温度的响应特征进行了比较分析。结果表明: 1)基于萌发速率(1/T_g)对种子萌发温度最低温T_b值的估计受萌发率(g)的影响较小; 与此不同, 除‘兰箭3号’种子外, 对萌发最高温T_c值的估计, 受到g的显著影响。 这表明种群内所有种子个体萌发的T_b值相对恒定, 但T_c值在有些物种中变异较大; 2)基于重复概率单位回归分析估计的种子萌发T_b值与基于萌发速率估计的值较为接近; 而由此方法估计的T_c值则与萌发率为50%时的估计值较为接近; 3)相比多年生豆科植物歪头菜和山野豌豆, 一年生豆科植物箭筈豌豆‘兰箭3号’与窄叶野豌豆具有相对较低的T_b与T_c值; 4)积温模型可准确地预测休眠破除后豆科植物种子在不同温度条件下的萌发进程。

为了明确盐对种子发芽影响的渗透效应和离子效应共同作用方式以及量化种子发芽对盐的响应, 以两个大麦(Hordeum vulgare)品种‘Cask’和‘County’为研究对象, 设置4个恒定温度(5、12、20和27 ℃)、5个等渗的NaCl和聚乙二醇(PEG)浓度梯度(-0.45、-0.88、-1.32、-1.76和-2.20 MPa, 蒸馏水作对照), 做常规发芽实验。结果显示: (1)两个品种在NaCl溶液中比在等渗的PEG溶液中发芽率高且发芽速度快; (2) NaCl和PEG分别作为渗透剂计算出的水势模型参数值差异很大, 说明水势模型不能用来描述种子发芽对盐的响应; (3)大麦种子在盐溶液中的发芽速率与盐浓度成显著的负相关直线关系, 因此我们修订了水势模型, 将修订后的模型命名为盐度模型, 用来量化盐对大麦种子发芽的影响。与水势模型计算出的发芽时间相比, 盐度模型计算出的50%种子发芽时间与大麦种子实际发芽时间更接近; (4)大麦种子在等渗的NaCl和PEG溶液中发芽速率差异随着水势降低, 先增加后降低。据此我们提出盐的渗透效应和离子效应共同作用于种子发芽的3种情况: 第一种在低盐条件下, 主要是渗透效应起负作用; 第二种情况在中盐条件下, 渗透效应和离子效应共同起作用, 离子效用的正作用强于渗透效应的负作用; 第三种情况在高盐条件下, 离子效应逐渐开始起离子毒害的负作用。

兰科植物的种子原地和迁地共生萌发技术是近年发展起来的开展兰科植物种子和共生真菌研究的有效方法。该研究对兰属(Cymbidium)附生植物硬叶兰(C. mannii)开展了种子的迁地共生萌发研究, 试图获得其种子萌发的有效真菌。利用硬叶兰成年植株根部周围的树皮、苔藓、枯枝落叶、腐殖质等作为培养基质, 进行种子的共生培养。在培养133天后, 成功地获得了处于不同阶段的已萌发种子、原球茎和幼苗, 并从原球茎中分离得到一种瘤菌根菌属(Epulorhiza)真菌。用所分离到的FCb4菌株和一种从兜唇石斛(Dendrobium aphyllum)分离到的胶膜菌属(Tulasnella) FDaI7菌株和硬叶兰种子在燕麦琼脂培养基上进行共生萌发, 设置不接菌作为对照处理, 以检验FCb4菌株对硬叶兰种子萌发的有效性。经过58天的培养, 不接菌的对照处理中种子没有萌发, 接种FCb4和FDaI7菌株的处理都有很高的种子萌发率, 两种接菌处理在不同光照条件下的种子萌发率均无显著性差异。但暗培养条件下, 种子萌发形成原球茎后, 表现出生长停滞的趋势, 仅有很少的原球茎继续生长达到幼苗阶段, 说明原球茎发育后期与幼苗发育阶段需要光照。在光照条件下, 接种FCb4菌株处理中达到幼苗阶段种子的比例为(25.67 ± 9.27)%, 显著高于接种FDaI7菌株处理的(3.04 ± 2.27)% (W = 56, p = 0.026, Mann-Whitney U-test), 表明此研究中分离到的瘤菌根菌属真菌能有效地促使硬叶兰种子萌发并生长发育到幼苗阶段。

顽拗性种子脱落时具有较高的含水量和代谢活性, 对脱水高度敏感; 但顽拗性种子脱水敏感性的机理至今仍然不清楚。该文以顽拗性黄皮(Clausena lansium)种子为材料, 研究了种子和胚轴对水分丧失的响应, 在脱水过程中胚轴和子叶的呼吸速率, 胚轴和子叶线粒体的细胞色素c氧化酶(CCO)活性、外膜完整性、CCO和交替氧化酶(AOX)途径以及线粒体活性氧清除酶活性的变化。结果表明, 随着水分的丧失, 种子和胚轴的存活率逐渐下降, 种子的脱水敏感性大于胚轴; 胚轴和子叶的呼吸速率以及线粒体外膜的完整性降低。胚轴和子叶线粒体的CCO途径以及胚轴AOX途径的呼吸速率在脱水初期增加, 随着继续脱水下降, 胚轴线粒体AOX途径的呼吸速率则随着脱水显著下降。胚轴线粒体的超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性和子叶线粒体的APX活性随着脱水迅速下降; 胚轴线粒体的脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性和子叶线粒体的SOD、DHAR和GR活性在脱水初期增加, 然后下降。这些数据表明黄皮种子的脱水敏感性与线粒体的呼吸速率和活性氧清除酶的活性降低密切相关, 也与长期适应热带/亚热带的生境有关。

种子固有细菌是植物内生细菌的重要来源, 对植物的健康以及接种细菌的定殖能产生重要影响。该文以杂交水稻(Oryza sativa)种子为研究对象, 比较研究了不同品种水稻种子中固有细菌群落的多样性。利用799f和1492r这对引物成功地从水稻种子中扩增出固有细菌16S rDNA片段; 通过构建16S rDNA文库和扩增核糖体RNA基因酶切分型(ARDRA)的方法, 对杂交水稻 ‘丰优611’ (‘丰源A’ × ‘远恢611’)、‘金优611’ (‘金23A’ × ‘远恢611’)和‘金23A/09H013’ ( ‘金23A’ × ‘09H013’) 3个组合的子代及其各自亲本的种子固有细菌群落结构的多样性进行了研究。构建的7个克隆文库中, 每个文库含有200-300个克隆, 30-40个操作分类单元(OTU), 对ARDRA分型得到的代表序列进行分析, 在16S rDNA文库中发现多种细菌类群, 包括α变形杆菌(α-Proteobacteria)、β变形杆菌、γ变形杆菌、放线菌(Actinobacteria)、厚壁菌(Firmicutes)和拟菌(Bacteroidetes), 优势菌属是泛菌属(Pantoea)和芽孢杆菌属(Bacillus)。不同品种的水稻种子固有细菌群落结构不同, 而杂交子代种子中的优势菌与亲本种子中的优势菌在种类和数量上都具有一定的相关性。此外, 子代种子中丰度5%以上的细菌也能在各自父本或母本中检测到。

风蚀和沙埋赋予沙丘生态系统独特的自然物理和生物过程。沙丘生态系统种子库研究对于沙区植物多样性保护和生态恢复至关重要。但是人们对沙丘生态系统种子库的时空格局、形成机制和生态功能的认识还很肤浅。近些年, 沙丘生态系统种子库开始受到关注。该文对20年来沙丘生态系统种子库研究进行了回顾总结, 论述了沙丘生态系统种子库研究现状, 剖析了沙丘生态系统种子库现有结论, 阐述了沙丘生态系统种子库研究趋势与面临的挑战。沙丘生态系统种子库研究已获得以下认识: 1)沙丘生态系统类型、部位和深度决定种子库大小与组成; 2)沙丘生态系统种子库季节、年际变化受风沙活动和降水调控; 3)沙丘生态系统种子库受各种干扰的综合影响; 4)生境对沙丘生态系统种子库具有重要影响; 5)沙丘生态系统种子库结构和组成与植物繁殖对策密切关联; 6)种子库对沙丘生态系统植被恢复贡献率因沙丘类型而异。沙丘生态系统种子库研究应强化如下方面: 1)种子库区域分异规律研究; 2)种子库与植物生活史阶段的联系的研究; 3)多种干扰方式综合影响下的种子库研究; 4)种子库对沙丘生态系统植被恢复贡献的研究; 5)沙丘生态系统自然物理过程与种子库耦联关系的研究。

种子萌发是植物成功实现天然更新的关键环节, 需要适宜的温度、水分或光照条件。对于需光性种子, 光照是决定其萌发与否或萌发率高低的主要因素。光对植物种子萌发的影响不仅是一个复杂的生理过程, 也是受到调控的信号传递和基因表达过程。该文系统总结了影响种子萌发的光照属性、光与水/热耦合作用和种子的光属性(光敏色素)与种子萌发的关系, 明确了光调控种子萌发的生态意义; 重点综述了种子内光敏色素调控种子萌发的生理反应模式和光敏色素的光信号转导途径。试图为全面评估光对种子萌发的影响和将来开展更深入的研究提供参考。

海草床面积的急剧减少已引起人们对海草床生态修复的重视, 种子在海草床修复中具有较大的应用潜力。该文系统归纳了近年来有关海草种子的研究概况及其应用进展: 从种子生物学和生态学角度对海草种子的形态结构、发育、散布、休眠和萌发进行了归纳比较; 提出了在研究天然海草种子库的同时, 有必要建立人工海草种子库的观点, 并指出建立和完善人工海草种子库需基于种子生物学和生态学研究, 以指导种子的采集和保存; 对海草种子的播种方式和利用种子修复海草床的途径进行了阐述, 并指出了目前研究和应用中存在的一系列问题。最后对海草种子的研究和应用前景进行了展望, 提出海草种子生态学将成为今后的研究热点, 在应用方面, 仍然需要以提高种子萌发率和成苗率为研究重点, 并指出如果利用由种子获得的人工幼苗进行海草床修复, 需首先解决幼苗成活率低的难题。

在已发表的“种子地理学”基本理论框架和内涵的基础上, 该文对种子地理学理论进行了补充和修订, 在以前提出的7个方面的研究内容基础上, 补充了土壤种子库的地理学、种子雨的地理学、种子散布方式的地理学三个方面的研究内容, 提出了“土壤种子库的三向(纬度、经度和海拔)梯度变化假说”和“种子散布模式的三向梯度变化假说”。还对以前提出的6个方面的研究内容进行了增补, 在“种子化学性状地理学”方面添加了种子稳定性同位素性状, 在“种子重量的地理学”方面添加了油质体性状, 在“种子形态性状的地理学”方面补充了种子长、种子宽、种子长宽比、种子的附属结构(如果翅的有无以及种子附属物种翅长、种翅宽、种翅长宽比)等性状, 在“花和果实的地理学”方面增添了一些新的关注对象, 如花瓣的长和宽、花萼长和宽, 还有果实的长、宽、高及其比值, 夏季成熟的果实及秋天成熟的果实比例等, 在“种子遗传学性状的地理学”方面添加了DNA含量这个性状, 在“种子细胞性状的地理学”方面增添了淀粉粒。