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和芽的再生作为Eugenia candolleana DC的繁殖策略。(桃金娘科)种子

介绍
Eugenia L.属(Myrtaceae Juss.)包括具有潜在高经济价值的森林和果树物种,因为它们生产肉质水果,有些甜,适合以天然形式消费或加工(阿马多尔和巴贝多,2015;拉马卡等人,2020;阿莫林等人,2020)。该物种的果实通过动物(动物界)传播,主要是鸟类和哺乳动物(特别是猴子),但也通过爬行动物和鱼类传播。卡斯特罗和加莱蒂,;克里斯蒂尼尼和马丁斯,2015)。

实地观察表明, Eugenia spp . 的果实。被以它或其种子为食的鸟类拾取;在该操作中,种子可以自然分裂或分级。除了鸟类的行为外,还观察到昆虫幼虫以种子为食。

尤金尼亚属物种之一E. candolleana DC(雨林李子)尚未得到广泛研究。它的种子不耐干燥,因此,就像其他尤金尼亚物种的种子一样,它们不能长期储存(巴贝多, 2018;阿莫林等人,2020)。此外,与该属的其他物种一样,E. candolleana的种子在第一次发芽和第一次发育被消除后能够再生新的根和芽(阿隆索等人,2019;阿隆索和巴贝多,2020)。当种子经过水分限制时,也观察到了这种再生根甚至整个幼苗的能力。他们能够从Eugenia brasiliensis Lam., E. involucrata DC 种子内保存的潮湿植物组织中再生出新根。、 E. periformis Cambess .和E. uniflora L. (伊诺森特和巴贝多,2019)。

尤金尼亚种子在去除大部分储备后有可能产生新根甚至整个植物(普拉塔维拉等人,2015)。人们显然有兴趣了解这种再生能力所涉及的因素,即使种子被分级,也能形成新的幼苗。特谢拉和巴贝多 2012;普拉塔维拉等人。2015年;卡尔维等人。2017年;阿隆索等人。2019年)。种子分级后,在藤黄科植物Garcinia L.中也观察到了再生能力。家庭 (乔希等人,2006;阿索曼等人,2011)。

在尤金尼亚物种中,考虑到在分级中获得的根的数量与放置发芽的种子的数量的关系,种子分级可以导致高于100%发芽率的值,因为同一种子的两个或多个分级可以产生根。换句话说,一颗种子可以产生多于一组的根。然而,值得注意的是,当这些种子不进行分级时,发芽率不太可能超过 100%,这表明发芽过程中存在一些内部控制机制,阻止储备在各种同时发芽中被耗尽。阿马多尔和巴贝多,2015)。结构的再生能力和同时发芽的内部控制能力以及优于幼苗形成所需的储备量可能与某些自然选择压力有关,即使在环境不利的情况下,这种自然选择压力也能确保幼苗的建立在第一次发芽时建立,例如在被捕食或缺水时期。研究表明,对于尤金尼亚属的物种来说,即使种子几乎被昆虫消耗殆尽,它仍然保持着足以产生幼苗的储备,通过连续发芽来保持其繁殖物种的能力。特谢拉和巴贝多,2012;阿隆索等人,2019)。

此外,研究表明,对于某些尤金尼亚物种来说,尤金尼亚种子的再生能力存在很长一段时间,从尚未成熟的种子到已经开始发芽的种子(特谢拉和巴贝多,2012;德尔加多和巴贝多,2020)。然而,新结构再生的限制和每次再生的时间(这可以增加这些种子在环境中的连续性和保护)仍然鲜为人知。因此,本研究的目的是分析Eugenia candolleana完整种子和分选种子在不同成熟阶段和储藏后新根和新芽再生的极限。

材料与方法
获取植物材料 - 2019 年 1 月至 5 月期间,从圣保罗植物园 (Jardim Botânico de São Paulo - JB,图 1 A) 位于圣保罗市辖区(南纬 23°38'27.38'' 和西经 46°37'34.57'')以及里奥克拉罗市(RC,图 1 B)(南纬 22°25'09,5” 和西经 47°33'37,1”),均位于圣保罗州。采集后,将果实带到种子实验室进行分类,然后提取种子。

E. candolleana果实和种子,分为四个成熟阶段 (A);E. candolleana果实和种子在完全成熟时收集在 RC 中并储存六个月 (B);和整个种子,表明种脐和分馏在纵向上的位置,以及分馏种子的两部分(C)。比例 - 1 厘米
根据外果皮颜色,JB 果实分为五个成熟阶段。完全未成熟的果实构成第一阶段(EI),因数量极少而被丢弃。外果皮75%呈绿色的果实被认为属于阶段2(E II);75% 外果皮呈红色的,第 3 阶段 (E III);全红色水果,第 4 阶段 (E IV);以及 75% 至 100% 紫色的水果,第 5 阶段 (EV)(图 1 A)。

RC果实完全成熟时采集(图1B );提取后的种子在穿孔聚乙烯袋中低温(10℃±2℃)保存六个月。

手动提取种子,借助筛子和流水去除果肉残留物,并用纸巾去除多余的水。此后,将种子在低温(10℃±2℃)下储存在穿孔聚乙烯袋中直至实验开始,对于JB来说不超过7天。

物理和生理评价 - 种子的水分含量(%,湿基)和干物质(毫克种子-1)通过实验室烘箱方法在 105 °C 下测定 24 小时(巴西,2009 年),十个种子进行四次重复。根据露点温度在 WP4 电位计(Decagon Devices,Inc.,Pullman)中获得种子的水势。

发芽测试和每日评估是在温度控制在 25°C 的发芽室中在连续白光下进行的。将种子放入 11 × 11 × 3.5 厘米的塑料盒(gerbox)中,塑料盒内有 2 厘米厚的蛭石层作为基质,事先用水润湿至饱和极限。当种子出现 0.5 厘米的初生根时,即视为已发芽。正常的幼苗被认为是发育正常且没有缺陷的幼苗(Inocente 和巴贝多, 2021)。

完整种子和分级种子在不同成熟阶段的根和芽再生能力的限制-完整种子和分级种子,从E II 到EV,被放置在湿润的蛭石中发芽,如前所述。为了进行分离,使用外科手术刀将它们纵向切成两半,切口穿过种门,仅评估一半的种子,作为减少子叶物质的一种方法。图 1 C)。

当来自完整种子或分级种子的初生根达到1.5厘米长度时,借助手术刀将其除去。之后,将种子放入塑料发芽箱中,检查其再生新根的能力。这些种子产生的新根在达到1.5厘米长度时也被除去,并将种子再次放入发芽箱中。重复这个过程,直到种子产生第七根(即,直到第六根再生根)。因此,进行以下处理:SE=不消除根,ER1=消除第一次发芽的根,ER2=消除第一个再生根,ER3=消除第二个再生根,ER4=消除第三个再生根。再生根,图2)。

进行再生处理的顺序流程图。
进行相同的程序来评估整个幼苗的再生,当幼苗达到2.5厘米总长度时去除芽和根。这些处理由 SE、EP1、EP2 和 EP3 代表(图2)。

储存种子中根和芽再生能力的限制 - 来自完全成熟果实的E. candolleana完整种子,发芽率为 92%,正常幼苗产量为 77%,在低温(10 °C)下储存在半穿孔聚乙烯袋中± 2 °C) 六个月,直到进行再生性实验。在那段时间之后,它们像之前的实验一样被放置发芽,并且还经历了从 SE 到 ER10 以及从 SE 到 EP3 的相同处理(图2)。

在所有实验中,均采用完全随机的实验设计,所有测试均重复四次,每份二十五颗种子。对5%水平的结果进行方差分析,并采用Tukey's检验比较平均值(P < 0.05)。

结果与讨论
果实和种子直径以及种子水分含量和干物质含量在所研究的成熟阶段之间没有显示出差异(图3)。E III 中的种子新鲜物质略多。这些数据表明,来自较不成熟果实(E II)的种子和来自较成熟果实(EV)的种子之间的成熟度几乎没有差异,正如在该属的另一个物种中已经观察到的那样(拉马卡等人,2013)。发芽和正常幼苗形成的数据(图 4,SE)强化了成熟阶段之间的这种微小差异。只有水势显示出显着差异,特别是在较不成熟的果实的种子中与其他果实相比(图 3D)。未成熟果实的水势较小,可能是由于在形成初期,从母株接受较多的同化物,使种子中的水含有较高浓度的溶质,因此表现出减少水介质的流动性(马科斯一子,2015;阿隆索等人,2019)。

果实 (A) 和种子 (B) 的直径 (mm)、种子含水量 (C, %)、种子水势 (D, MPa) 和新鲜物质 (E)根据不同的生理成熟阶段(E II 至 EV),E. candolleana DC.的种子(g.种子-1)和干物质(F)。具有相同字母的列彼此没有差异(Tukey,5%)。
在整个种子中,根的再生发生在所有成熟阶段直至去除第三个根,并且在第二和第四阶段直至去除第四个根(图4A ),但整粒种子的幼苗再生较少(图 4 B)。E. candolleana种子中消除第一根后的新根再生能力可能与这些种子具有大量的储备有关,类似于对储备进行量化的同属其他种子。特谢拉和巴贝多,2012),以及从子叶细胞产生新根的能力(德尔加多等人,2022)。它还可能与进化选择有关,使这些种子被大量捕食,但即使能量储备较低,也能继续发芽。

全种子的根再生情况;SE、ER1、ER2、ER3 和 ER4 是根再生处理(SE = 无消除,ER1 = 消除第一个根,ER2 = 消除第二个根,ER3 = 消除第三个根,ER4 = 消除第四根)(A);E. candolleana完整种子中正常幼苗的再生不同成熟阶段(E II、E III、E IV 和 EV)和幼苗再生处理(SE、EP1 和 EP2)。SE = 没有消除,EP1 = 消除第一株幼苗,EP2 = 消除第二株幼苗 (B)。小写字母比较淘汰,大写字母比较成熟阶段。
这一特征也可以理解为对这些物种被选择的环境的进化适应,在成熟过程中改变了特征(瓜迪亚等人,2018;巴贝多, 2018;巴贝多, 2021)。在尤金尼亚物种中,种子中的储备量大量积累并在尚未成熟时获得再生能力(特谢拉和巴贝多,2012)可能允许该物种通过同一种子的连续发芽在环境中永久存在。这种策略的一大优点是物种在环境中的连续性,即使是在不利的环境中也能长期存在。在这方面,值得注意的是,在每次形成新的根和/或芽时,当一些根/芽丢失时,这种新形成所需的时间就会增加(图5)。因此,当发芽的根或已形成的幼苗失去时,不仅有可能产生新的根/芽,而且新产生的时间将比先前产生的时间更长。这进一步延长了种子在物种繁殖条件下保留在环境中的时间。由于这些种子对干燥敏感(顽固性),因此它们无法像许多使用传统种子的物种那样在土壤中建立种子库,因为它们必须立即发芽,否则会迅速恶化。巴贝多, 2018)。然而,产生连续发芽的能力与环境中对缺水的耐受机制有关(伊诺森特和巴贝多,2019)以及水分亏缺下根和芽的再生(伊诺森特和巴贝多,2021),产生类似于土壤中种子库的效果,也许直到新一批种子散布为止。

树全种子再生新根(A)和新苗(B)的时间(天) 。A中:SE=不消除根,ER1=消除第一个根,ER2=消除第二个根,ER3=消除第三个根,ER4=消除第四个根;B中:SE=不消除幼苗,EP1=消除第一个幼苗,EP2=消除第二个幼苗。
当种子的一小部分被消除时,即当其营养储备减少一半时,模拟草食性攻击,就好像昆虫或鸟类消耗了一半的种子储备一样,即使这样,种子也能够再生新的根(图6)和新苗(图7)。再生发生在分级种子中;在所有成熟阶段都观察到产生第三根,甚至 E III 产生第四根,表明这些种子的子叶物质比仅一次发芽所需的子叶物质多得多(巴贝多, 2018;德尔加多和巴贝多,2020)。特谢拉和巴贝多 (2012) 强调了成熟阶段对尤金尼亚种子再生能力的重要性和影响;然而,效果的强度取决于物种和成熟程度,成熟的种子比未成熟的种子具有更大的再生能力。

分级种子在不同成熟阶段(描述为 E II、E III、E IV 和 E V)的根再生。A 中:SE、ER1、ER2 和 E 处理中根的再生能力百分比ER3,其中 SE = 没有消除,ER1 = 消除第一个根,ER2 = 消除第二个根,ER3 = 消除第三个根;B 中:SE 和 EP1 处理中E. candolleana分级种子的幼苗发育百分比,其中 SE = 没有消除,EP1 = 消除第一个幼苗。后跟相同字母的平均值彼此没有差异(Tukey 5%)。小写字母比较淘汰,大写字母比较成熟阶段。
图 7 E. candolleana
不同成熟阶段 的分级种子中根 (A) 和幼苗 (B) 的再生时间(天),描述为 E II、E III、E IV 和 EV,其中 SE = 无消除, ER1=消除第一个根,ER2=消除第二个根,ER3=消除第三个根;SE = 没有消除,EP1 = 消除第一棵幼苗。
半种子的再生时间也延长了。第一次根消除 (ER1) 后,第二次根分别在 64、61 和 60 天再生,处于 II、III 和 IV 阶段(图7)。同时,在育苗生产中,第一株苗被淘汰后,第二、三期需180天再生第二株苗,第四期需144天再生第二株苗。在第五阶段,第二棵幼苗没有再生(图6)。这些数据表明,E. candolleana种子具有很高的再生能力,可以从种子中产生根和芽,同时子叶物质减少,正如在该属的其他物种中发现的那样。特谢拉和巴贝多,2012;普拉塔维拉等人,2015;阿莫林等人,2020;德尔加多和巴贝多,2020)。它们能够在环境中停留更长时间(阿隆索等人,2019;阿隆索和巴贝多,2020),允许在不利的环境条件下生存。

JB 的E. candolleana种子的发芽和正常幼苗形成的初始值低于该物种的正常值(阿隆索等人,2019)。这可能是种子形成和成熟过程中环境条件不利的结果(马科斯一子,2015;瓜迪亚等人,2018)。初始质量较高的种子能够带来更好的根和芽再生。例如,来自 RC 的种子即使在储存后也具有较高的发芽率和正常的幼苗生产(图8)。在消除根和芽后,这些种子也具有很高的再生能力,可产生第七根(图 8 A)。

完整种子和成熟种子的根再生情况。SE、ER1、ER2、ER3、ER4、ER5 和 ER6 是根再生处理(SE = 无消除,ER1 = 消除第一个根,ER2 = 消除第二个根,ER3 = 消除第三个根,ER4 =消除第四根,ER5=消除第五根,ER6=消除第六根)(A);SE、EP1 和 EP2 是幼苗再生性处理(SE = 不消除,EP1 = 消除第一个幼苗,EP2 = 消除第二个幼苗)(B)。后跟相同字母的平均值彼此没有差异(Tukey,5%)
考虑到连续发芽,RC种子将能够在田间保留更长时间,构成该物种的繁殖策略(巴贝多, 2018;阿隆索等人,2019),如每次再生所需时间的结果所示(图9)。在评估幼苗产量时,只能观察到第三株幼苗的再生。对新根再生周期的观察发现,随着每次根消除的发生,每次根再生的时间增加。因此,第一根根需要4天才能产生;然而,第7根在245天内就产生了;也就是说,本实验中第一个根与最后一个再生根相隔241天。这些种子经过大约八个月的时间试图长出新的根(图9);加上 6 个月的储存时间,意味着种子总共可以存活 14 个月,并且超过了到下一个(年度)作物季节的期限(巴贝多, 2018;阿隆索和巴贝多,2020)。

就新苗生产而言,储存的E. candolleana种子也延长了再生时间。淘汰一株幼苗后,种子需要75天才能产生第二株幼苗,需要167天才能产生第三株幼苗,相当于种子试图产生新苗的时间接近5个半月(图9)。这些数据还表明,即使储存六个月后,它们仍然保持连续多次再生新根的能力。

完整种子和成熟种子的根再生(A)和幼苗发育(B)的时间(天) 。SE、ER1、ER2、ER3、ER4、ER5 和 ER6 是根再生处理(SE = 无消除,ER1 = 消除第一个根,ER2 = 消除第二个根,ER3 = 消除第三个根,ER4 =消除第四根,ER5=消除第五根,ER6=消除第六根)(A);SE、EP1 和 EP2 是幼苗再生性处理(SE = 不消除,EP1 = 消除第一个幼苗,EP2 = 消除第二个幼苗)(B)。
这项研究表明,再生能力可能延长了种子在土壤中保留的时间,连续再生了多次。因此,当根和芽因捕食而消失时,它们可能能够产生新的根或芽。巴贝多 2018;阿隆索和巴贝多,2020)。

结论
Eugenia candolleana种子表明,即使子叶物质减少一半,它们也能再生根和芽,在第一根产生的根消失后仍能保持连续发芽的能力。他们还表明,即使在储存的种子中也存在这种能力。

发布日期:2024-01-31