受威脅的寒冷沙漠多年生植物Ivesia webberi種子活力的地理和年際模式，以及無損種子測試方法的前景
 

摘要：據估計，全球受威脅的植物物種中有三分之一具有頑固的儲存行為，而種子庫相對無效。因此，為了了解美國受威脅的大盆地沙漠野草Ivesia webberi的種子儲存行為，我們檢查了種子大小和儲存時間對種子活力的影響，評估了種子活力的年際和群體間變化，以及研究了無損種子活力測試方法（種子X射線和多光譜成像）的預測準確性。結果顯示種子活力從三個月顯著降低到兩年，這表明I. webberi種子具有頑固的儲存行為。種子活力在11個I. webberi種群中表現(xiàn)出顯著的年際差異，而不是種群間差異；種子大小對種子活力沒有顯著影響。X射線和多光譜成像方法具有較高的分類精度（> 80％），可以替代廣泛使用的破壞種子種質的四唑測試，從而導致定期監(jiān)測的儲存種子累積減少。這項研究證明了非破壞性方法在長期種子活力監(jiān)測中的效用，并表明種子活力不受種群密度的影響，種群密度在采樣的韋伯氏菌種群中差異很大。
 

關鍵詞：Ivesia webberi，種子庫，種子活力，多光譜成像，種子 X 射線圖像
 

大量可行的I. webberi 種子相對較小（圖 1），但邏輯回歸模型顯示種子大小對種子的活力沒有顯著影響（z = -1.57，p > 0.12 )。

圖1.顯示Ivesia webberi種子面積與活力之間關系的箱線圖。使用四唑鎓測試確定活力
 

在用于TZ測試的441顆種子中，260顆被歸類為有活力的，而其余181顆則沒有活力。X射線圖像、種子寬度和光譜特性的組合可靠地預測了種子活力 (AUC > 0.8)。在種子 X 射線、種子面積和MCM 13 在 p < 0.01 時顯著不同。隨機森林模型產生了很高的預測性能（準確度：0.8163，特異性：0.9308，敏感性：0.6519，kappa：0.6056）；種子 X 射線圖像的變量重要性最高，其次是種子寬度和 MCM 13，分別具有 X 射線圖像預測能力的 16% 和 13%。單變量部分相關圖顯示，隨著種子種皮光譜反射率在 690 nm（圖 2a）、X 射線圖像中的填充種子（圖 2b）和更小的種子寬度（圖 2c）的降低，I. webberi 種子活力的概率增加。訓練數(shù)據和交叉驗證數(shù)據的 AUC 值分別為 0.91 和 0.81。

圖2.(a-c)描述從隨機森林模型計算的三個預測變量中每一個的種子活力的單變量圖，用于非破壞性Ivesia webberi 種子活力分類
 

690nm 波長的非破壞性種子 X 射線成像和多光譜成像與破壞性出苗和 TZ 測試相比較，因此證明將它們用于種子活力測試是合理的，這可以減少受威脅植物物種的累積長期種子損失數(shù)量有限的健康種子。雖然沒有記錄，但我們觀察到兩年內采樣種群中收集的大多數(shù) I. webberi種子是空種子，這強調了長期保存少數(shù)可行種子的必要性。此外，頑固的種子儲存行為突出了 I. webberi 種子庫的挑戰(zhàn)，并建議更多地關注該物種的原位管理。然而，鑒于整個大盆地外來雜草的干擾和入侵增加，種子庫已成為不可避免的保護策略。這項研究表明種子活力的種群間差異很小。因此，根據該物種的種群遺傳結構，可以從少數(shù)具有持續(xù)較高生存力的選定種群中收集種子庫，以捕獲儲存的可行種子中的遺傳多樣性。然而，建議進行進一步的研究來估計不同育種策略產生的種子的活力，并評估長期種子庫下的儲存行為。