郝朝運(yùn) 胡麗松 范睿 譚樂(lè)和 伍寶朵 楊建峰

摘 要 黃花胡椒（Piper flaviflorum）是胡椒科（Piperaceae）多年生木質(zhì)藤本植物，為我國(guó)特有，目前主要分布于云南中南部至西南部，分布范圍狹窄、資源量小。為找出生殖環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵因素，對(duì)黃花種子萌發(fā)特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：種子骨質(zhì)硬種皮在一定程度上減慢了對(duì)水分的吸收速率，但并未影響其最終吸水量，不存在吸漲障礙；對(duì)比分析不同環(huán)境溫度下種子的萌發(fā)特性，除5 ℃時(shí)萌發(fā)率為0外，在10～35 ℃溫度范圍內(nèi)均有一定的萌發(fā)率，隨著溫度升高萌發(fā)時(shí)間提前，萌發(fā)速率加快，其中25 ℃溫度條件下萌發(fā)率最高，達(dá)80.00%±7.21%，而極端高溫和極端低溫均不利于萌發(fā)；不同光照條件下種子均可獲得較高的萌發(fā)率，各處理間差異不顯著（p>0.05），不利于種子庫(kù)的建立和適應(yīng)不穩(wěn)定生境；種子萌發(fā)對(duì)濕度的響應(yīng)較為敏感，最佳萌發(fā)土壤含水量為15%，過(guò)低和過(guò)高均不利于萌發(fā)；種子播種在河沙和沙壤土中的萌發(fā)率超過(guò)75%，而在水稻土中的萌發(fā)率最低，為53.33%±5.03%。

關(guān)鍵詞 黃花胡椒；環(huán)境因子；種子萌發(fā)

中圖分類(lèi)號(hào) R282.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract Piper flaviflorum， an endemic member to China， was a deciduous woody liana species with small geographic distribution in South Central and South East Yunnan Province. To explore the underlying mechanism relevant to the impediment in its sexual reproduction， experiments were， therefore， conducted to define the optimum environmental condition for seed germination. The results were as follows. The hard seed coat reduced the water absorption rate of its seeds to some extent but did not affect its final water absorption， so there was no water absorption obstacle. A temperature ranging from 15-25 ℃ was suitable for seed germination with an optimum of 25 ℃， and at 5 ℃ germination was inhibited. As the temperature raised， germination was accelerated. Extremely high or low temperature had a detrimental effect on germination. Compared with those in light， darkness did not decrease germination rate and the seeds had adapted well to extremely low light intensity. P. flaviflorum could germinate in an abroad range of light intensity and temperature， which allowed the seeds starting germination process in shaded habitats， but not conductive to formation of the seed bank and adaptation to severe environment. Germination was affected by sand moisture content remarkably with an optimal content of 15%. In the case of container seedling culture， >75% seedlings emerged out of the river sand and sand soil， while in paddy soil only 53.33%±5.03%.

Key words Piper flaviflorum； environmental factors； seed germination

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.11.013

黃花胡椒（Piper flaviflorum C. DC.）又名野蘆子、黃花野蔞等，為胡椒科（Piperaceae）胡椒屬（Piper）多年生木質(zhì)藤本植物，高可達(dá)10 m，花黃色，單性，雌雄異株。分布在我國(guó)云南中南部（雙柏經(jīng)思茅至西雙版納）至西南部（盈江經(jīng)耿馬至滄源），海拔540～1 800 m，生于寨旁或山谷、溝邊密林中，攀援于大樹(shù)上，為我國(guó)特有物種[1-2]。該物種具有較好的開(kāi)發(fā)利用前景。黃花胡椒主蔓粗壯、根系發(fā)達(dá)、長(zhǎng)勢(shì)旺盛，果穗長(zhǎng)可達(dá)20 cm 以上，抗逆能力強(qiáng)，高抗胡椒瘟病，與栽培種胡椒（P. nigrum）親緣關(guān)系較近，是培育抗瘟病胡椒種苗的優(yōu)良砧木，也可作為胡椒品種培育的遺傳材料[3]。同時(shí)，黃花胡椒藤蔓可作藥用，傣藥名甘谷拎，具有溫通氣血、散寒止痛、止癢等功效，在民間用來(lái)治療癬病、痛經(jīng)、脘腹脹痛等癥[4-6]。全株也可做藥酒[1]。近年來(lái)，在黃花胡椒藥用成分鑒定與分離提取方面開(kāi)展了大量研究[5-8]。

種子萌發(fā)是植物生活史中脆弱而又極其重要的過(guò)程之一，關(guān)系到幼苗的建植、個(gè)體的存活和競(jìng)爭(zhēng)，并且影響植被分布和生物多樣性水平[9-10]，同時(shí)對(duì)于其規(guī)?；N植和開(kāi)發(fā)利用也具有重要意義。植物種子萌發(fā)受多種環(huán)境因素的影響，其中溫度、光照和土壤水分含量等為主要因素[11-13]。野外調(diào)查結(jié)果顯示，黃花胡椒種群中種子實(shí)生幼苗所占比例較少，主要依靠營(yíng)養(yǎng)繁殖維持種群穩(wěn)定。黃花胡椒具有匍匐生長(zhǎng)的特性，節(jié)上產(chǎn)生不定根，其上的潛伏芽能在適宜條件下萌芽而發(fā)育成無(wú)性系分株苗。黃花胡椒的這種繁殖特征雖然能在一定程度上保證種群的更新，維持一定的種群規(guī)模，但是卻難以遠(yuǎn)距離開(kāi)拓新的分布區(qū)域，降低了物種的遺傳多樣性，也難以為黃花胡椒的研究和應(yīng)用提供可靠的健康種苗來(lái)源。

目前，有關(guān)黃花胡椒種子萌發(fā)特性研究尚未見(jiàn)開(kāi)展，仍存在很多疑問(wèn)有待解決。因此，有必要探討黃花胡椒種子萌發(fā)這一植物生活史中的關(guān)鍵階段，深入研究其種子的萌發(fā)生態(tài)學(xué)，揭示其種子休眠和萌發(fā)機(jī)理以及對(duì)生境的適應(yīng)機(jī)制，為種子苗的規(guī)?；嘤峁┘夹g(shù)支撐，為不同地區(qū)的引種和種群擴(kuò)大提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及其采集地概況

供試的黃花胡椒成熟果實(shí)于2016年3月采集于云南省西雙版納自治州西雙版納國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。該地地處在世界季風(fēng)熱帶的最北緣，橫斷山脈南端，地勢(shì)西北高、東南低，三面環(huán)山的山間盆地地勢(shì)開(kāi)闊，周?chē)? 000多米的山地、高原阻擋了北方冷空氣南下，并有利于熱帶海洋暖濕氣流的引伸。氣候類(lèi)型為熱帶季風(fēng)性半濕潤(rùn)氣候，熱量充足，降水量豐富，一年分為干濕兩季，年平均氣溫在21 ℃以上，年降水量在1 000～2 000 mm之間。光、熱、水分配合理，全年大都為靜風(fēng)環(huán)境。該區(qū)域生境異質(zhì)性大，群落類(lèi)型多樣，黃花胡椒分布面積廣、資源豐富，種群具有較好代表性。

1.2 方法

1.2.1 種子形態(tài)及吸脹實(shí)驗(yàn) 參考農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《胡椒初加工技術(shù)規(guī)程》（NY/T 2808）規(guī)定的方法，制作黃花胡椒種子。隨機(jī)抽取3組，每組200粒，利用電子天平稱(chēng)重，并用SC-G自動(dòng)種子考種分析及千粒重儀（萬(wàn)深監(jiān)測(cè)科技有限公司，中國(guó)杭州）測(cè)定千粒重以及直徑、長(zhǎng)度等指標(biāo)。結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。采用稱(chēng)重法研究黃花胡椒種子吸水速率。取完整種子和破皮種子，稱(chēng)重后分別放入盛有蒸餾水的玻璃瓶?jī)?nèi)，置于25 ℃恒溫箱中，用蒸餾水分別浸泡2、4、6、10、16、24、36、48、60和72 h，直至種子吸水達(dá)到飽和狀態(tài)。用濾紙吸去種子表面水分，電子天平迅速稱(chēng)重，每種處理20粒種子，種子吸水量=（種子總重量-干種子重量）/干種子重量。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.2 溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響 在1 000 lx、14 h/d光照條件下，將黃花胡椒種子分別置于5、15、20、25和35 ℃共5個(gè)溫度梯度下進(jìn)行萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。

1.2.3 光照對(duì)種子萌發(fā)的影響 在25 ℃、1 000 lx、14 h/d光照條件下，將黃花胡椒種子分別置于100%光照、80%光照、40%、20%光照和0光照共4個(gè)光照梯度下進(jìn)行萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。

1.2.4 水分含量對(duì)種子萌發(fā)的影響 將烘干至恒重的河沙60 g置于培養(yǎng)皿中，分別加入3.2、6.6、10.6、15.0、20.0和25.8 mL的蒸餾水，此時(shí)石英砂的水分含量分別為5%、10%、15%、20%、25%和30%。將培養(yǎng)皿置于在25 ℃、1 000 lx、14 h/d條件下。萌發(fā)過(guò)程中每2 d稱(chēng)重1次，補(bǔ)充蒸發(fā)掉的水分。

1.2.5 基質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)的影響 在25 ℃、1 000 lx、14 h/d光照條件下，將黃花胡椒種子分別置于河沙、紅壤土、沙壤土、水稻土共4種不同基質(zhì)下進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。采用常規(guī)方法測(cè)定紅壤土、沙壤土和水稻土的容重、孔隙度、有機(jī)質(zhì)含量、速效氮、速效磷和速效鉀等理化指標(biāo)。

1.3 實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置和數(shù)據(jù)處理

種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)每組設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)50粒種子。在直徑為60 mm培養(yǎng)皿中，除“1.2”中“基質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)的影響”外，其余均以河沙和蒸餾水作為萌發(fā)介質(zhì)。在光照實(shí)驗(yàn)中，黃花胡椒種子置于萌發(fā)基質(zhì)表面；在其他萌發(fā)實(shí)驗(yàn)中，黃花胡椒種子埋于萌發(fā)基質(zhì)中約0.5 cm。當(dāng)胚芽完全從種皮中伸出時(shí)，視為有效萌發(fā)種子。萌發(fā)過(guò)程中每隔24 h觀察1次，并將已萌發(fā)的種子取出。在發(fā)芽末期，連續(xù)5 d發(fā)芽粒數(shù)平均不足供試種子總數(shù)的1%時(shí)計(jì)算發(fā)芽率。發(fā)芽率計(jì)算公式如下：

發(fā)芽率=正常發(fā)芽種子粒數(shù)/參試種子總數(shù)×100%

萌發(fā)結(jié)果以百分率±標(biāo)準(zhǔn)差表示。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 12.0進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子形態(tài)特征

黃花胡椒種子橢圓形至球形，基部為乳白色或淡黃色的種臍，新鮮種子表面光滑，風(fēng)干后略有皺縮，一般呈黃色。以重量為標(biāo)準(zhǔn)大體可分為3類(lèi)，第1類(lèi)：?jiǎn)瘟Ｖ?20.0 mg，平均（18.5±1.4） mg，占種子數(shù)30.5%，一般顏色較淺；第2類(lèi)：20.0 mg≤ 單粒重<23.0 mg，平均（21.5±0.8） mg，占總種子數(shù)量41.0%；第3類(lèi)：23.0 mg≤單粒重<30.0 mg，平均（24.9±1.6） mg，占種子數(shù)28.5%?？傮w而言，黃花胡椒種子千粒重為（21.705±0.174） g，重量偏小。種子重量是探究物種生殖投入策略的重要指標(biāo)，通常種子重量（大小）較小則種子產(chǎn)量會(huì)相對(duì)較大，在適宜生境中，黃花胡椒植株種子產(chǎn)量較大。

2.2 種子吸脹實(shí)驗(yàn)

完整種子和破皮種子在前16 h的吸水速率均上升較快，吸水量分別為（30.39%±5.32%）和（37.87%±4.08%）；完整種子在48 h后吸水緩慢，84 h達(dá)到飽和（38.29%±6.24%），而破皮種子在24 h后吸水緩慢，在60 h時(shí)達(dá)到飽和（39.49%±5.18%）。由結(jié)果可見(jiàn)，完整種子的種皮結(jié)構(gòu)在一定程度延緩了吸水速率，但60 h浸種即可克服，且飽和度與破皮種子相比差異不明顯，不存在吸水障礙。

2.3 不同環(huán)境因子對(duì)種子萌發(fā)的影響

2.3.1 不同溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響 自然條件下，黃花胡椒種子在春末至夏初時(shí)萌發(fā)。由圖1可見(jiàn)，在15～35 ℃恒溫條件下，隨著溫度的升高萌發(fā)開(kāi)始時(shí)間逐漸提前，符合通常規(guī)律[14]。其中，25 ℃溫度條件下種子萌發(fā)率最高，達(dá)到（80.00%±7.21%），但與35 ℃時(shí)萌發(fā)率相比差異并不明顯（p>0.05），其他組萌發(fā)率均顯著低于25 ℃和35 ℃。而在5 ℃恒溫條件下，雖然有超過(guò)80%的種子吸漲，但在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)仍未有種子萌發(fā)，萌發(fā)率為0。

2.3.2 不同光照對(duì)種子萌發(fā)的影響 由圖2可見(jiàn)，黃花胡椒種子對(duì)光照條件具有廣泛的適應(yīng)性。20%～100%光照條件下，黃花胡椒種子萌發(fā)時(shí)間和萌發(fā)率均基本相同，而無(wú)光照條件的萌發(fā)率（74.00%±11.14%）略低于其他各組，但單因素方差分析表明差異不顯著（p>0.05）。說(shuō)明黃花胡椒種子對(duì)光照并不敏感，當(dāng)其他環(huán)境條件適宜時(shí)，即使處于黑暗生境中仍可正常萌發(fā)。

2.3.3 不同水分含量對(duì)種子萌發(fā)的影響 水分含量是影響黃花胡椒種子萌發(fā)的重要環(huán)境因子。如圖3所示，水分含量5%時(shí)的種子萌發(fā)率顯著低于其他各組，僅為（10.67%±3.06%）；在5%～15%范圍內(nèi)，含水量越高，則萌發(fā)率就越高；當(dāng)含水量高于15%時(shí)，隨著含水量的增加種子萌發(fā)率開(kāi)始逐漸下降，在30%時(shí)降低至（45.33%±2.06%），顯著低于除5 ℃之外的其他各組。說(shuō)明水分含量過(guò)低和過(guò)高均不利于種子萌發(fā)，15%萌發(fā)率高于其他各組，是黃花胡椒種子萌發(fā)的適宜濕度范圍。

2.3.4 不同基質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)的影響 不同萌發(fā)基質(zhì)（表1）對(duì)黃花胡椒的種子萌發(fā)率有明顯影響（圖4）。河沙和沙壤土作為基質(zhì)時(shí)，黃花胡椒種子萌發(fā)率較高，分別高達(dá)（80.00%±7.21%）和（78.67%±7.02%），能保證種子萌發(fā)過(guò)程中的通透性。以紅壤土為基質(zhì)時(shí)萌發(fā)率次之（69.33%±2.31%），而以水稻土為基質(zhì)的萌發(fā)率最低，僅為53.33%±5.03%，顯著低于其他3種基質(zhì)（p<0.05），不適宜進(jìn)行黃花胡椒種子萌發(fā)。

3 討論

以往研究顯示，種皮阻礙作用可導(dǎo)致種子對(duì)水、氣體或溶質(zhì)的透性改變，同時(shí)也起到物理阻礙作用，堅(jiān)硬的種皮會(huì)限制胚的擴(kuò)展以及胚根生長(zhǎng)[15]。在這種情況下，胚乳和胚的擴(kuò)展能力與種皮強(qiáng)度之間的平衡將決定休眠能否被解除[16]。從本研究結(jié)果看，黃花胡椒種皮較堅(jiān)硬，在一定程度上減慢了種子對(duì)水分的吸收速率，但不存在吸漲障礙。其種子不存在休眠現(xiàn)象，果實(shí)成熟時(shí)胚已基本發(fā)育完全，環(huán)境因子適宜時(shí)即可進(jìn)入萌發(fā)過(guò)程。

種子萌發(fā)的光敏感性是植物形成持續(xù)種子庫(kù)的一般特征[17]，同時(shí)也往往有助于物種適應(yīng)多變的生境條件[18-19]。黃花胡椒種子屬于小種子，但本研究卻發(fā)現(xiàn)其種子不具有光敏感性，與栽培種胡椒一致[20]。雖然光不敏感性可以讓黃花胡椒種子在蔭蔽生境中啟動(dòng)萌發(fā)進(jìn)程，但卻不利于種子庫(kù)的建立和適應(yīng)不穩(wěn)定的生境。溫度和濕度是影響黃花胡椒種子萌發(fā)的重要因素[21]。溫度高于15 ℃時(shí)，黃花胡椒種子萌發(fā)進(jìn)程加快、萌發(fā)率不斷提高，適宜萌發(fā)溫度為25 ℃。低于15 ℃，種子萌發(fā)速率和萌發(fā)率均變低，在5 ℃時(shí)種子的萌發(fā)完全被抑制。基質(zhì)含水量過(guò)低和過(guò)高都不利于其種子萌發(fā)，含水量5%時(shí)種子萌發(fā)率僅為（10.67%±3.06%），幾乎可以忽略不計(jì)。黃花胡椒種子對(duì)溫度和濕度的要求是其對(duì)生境條件的一種適應(yīng)機(jī)制。黃花胡椒果實(shí)成熟期在當(dāng)年12月份至第2年3月份[1]，期間如果種子在低溫條件下立即萌發(fā)，將面臨冬季不良環(huán)境，對(duì)于幼苗的建立和發(fā)育不利。

本研究結(jié)果可為黃花胡椒種苗的規(guī)?；庇峁﹨⒖迹瑢?duì)于今后黃花胡椒的研究利用和推廣具有重要意義。

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