New Phytologist | 研究揭示植物如何选择合适的时机果断出苗

土壤种子库对于延续种群和维持群落结构具有重要意义。就种子群体而言，种子存活时间越长，越有利于其在时间上分散风险，增加遗传多样性；但同时，种子暴露于土壤种子库中的时间越长，面临老化、捕食、感染的风险也就越大，活力下降的风险增加，出苗能力可能减弱。所以，对于种子而言，是选择长久存活于土壤中还是选择合适的时机果断出苗，是一个值得考虑的问题。

种子传播后进入土壤种子库，通常面临着三种选择：存活、死去（因为老化、捕食、感染等原因）或者出苗。就种子群体而言，种子在土壤种子库中存留时间越长，种子因为老化、捕食、感染等因素丧失生活力的可能性越大，能够保持活力并最终出苗的种子数也就越少。换言之，种子的持久性与其累积出苗率可能存在权衡。然而，无论是种子的持久性还是其最终出苗率，都会不同程度地受到其他繁殖更新性状的影响。比如，休眠会延迟种子萌发，一定程度上有利于种子在土壤种子库中持续存留，物理休眠的种子通常比不休眠种子具有更长的寿命。种子大小在许多生态学过程中都有着关键作用，相比大种子，小种子往往寿命更长，但出苗能力却较差。同样，植物的生活史和繁殖频率也有可能在一定程度上影响种子的持久性与出苗。尽管有关植物更新策略对种子持久性和出苗率影响的研究已有很多，但多数研究局限于相对较小的分类尺度或者时间尺度。虽然基于多源数据的整合分析为在大尺度上研究这一问题提供了强有力的工具，但这类研究通常只是将种子持久性简单地划分为短暂与持久，忽略了种子持久性本身是个连续变量的本质，常常为人所诟病。

综上，本研究在半自然条件下，通过对349个物种长达42年的盆栽试验，统计了多年累计出苗率，量化了种子持久性，并应用贝叶斯系统发育混合模型，对以下假设进行了检验：（1）种子持久性与累计出苗率存在权衡关系；（2）与具有非休眠种子、多年生和多次繁殖物种相比，具有休眠种子、一年生和单次繁殖物种的种子具有更长的持久性和更低的出苗率；（3）相比于小种子，大种子持久性更短但出苗率更高，种子大小影响种子持久性与出苗率的权衡关系。

研究发现，种子持久性与累积出苗率没有权衡关系。相比于非休眠种子，物理休眠的种子具有更长的持久性和更低的出苗率。单次繁殖的植物比多次繁殖的植物具有更高的持久性和出苗率。种子大小对种子持久性只具有轻微的影响，但大种子的出苗率几乎是小种子的两倍。持久性和出苗率之间并不存在相关性，很有可能归因于植物繁殖更新策略的复杂性。对于就地保护而言，持久性短、出苗率低的物种显然更易受到影响，需要进一步关注。

图1  种子持久性与幼苗出土之间的关系。图中显示贝叶斯模型后验分布的平均值和95%置信区间。

图2 不同更新性状下种子在土壤库中的持久性和累积出苗率。雨云图和散点图描述了原始数据，黑色点线和回归线代表贝叶斯模型后验分布的平均值和95%置信区间，字母代表组间的显著差异。

中国科学院武汉植物园陈思翀研究员（论文第一作者）和兰州大学胡小文教授（论文通讯作者）与美国肯塔基大学的知名种子生态学家Carol Baskin和Jerry Baskin教授合作完成本研究，以“A long-term experiment reveals no trade-off between seed persistence and seedling emergence”为题发表于国际植物学期刊New Phytologist上。

原文链接↓

https://doi.org/10.1111/nph.19270

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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