郝朝运 胡丽松 范睿 谭乐和 伍宝朵 杨建峰

摘 要 黄花胡椒（Piper flaviflorum）是胡椒科（Piperaceae）多年生木质藤本植物，为我国特有，目前主要分布于云南中南部至西南部，分布范围狭窄、资源量小。为找出生殖环节中的关键因素，对黄花种子萌发特性进行了研究。结果表明：种子骨质硬种皮在一定程度上减慢了对水分的吸收速率，但并未影响其最终吸水量，不存在吸涨障碍；对比分析不同环境温度下种子的萌发特性，除5 ℃时萌发率为0外，在10～35 ℃温度范围内均有一定的萌发率，随着温度升高萌发时间提前，萌发速率加快，其中25 ℃温度条件下萌发率最高，达80.00%±7.21%，而极端高温和极端低温均不利于萌发；不同光照条件下种子均可获得较高的萌发率，各处理间差异不显著（p>0.05），不利于种子库的建立和适应不稳定生境；种子萌发对湿度的响应较为敏感，最佳萌发土壤含水量为15%，过低和过高均不利于萌发；种子播种在河沙和沙壤土中的萌发率超过75%，而在水稻土中的萌发率最低，为53.33%±5.03%。

关键词 黄花胡椒；环境因子；种子萌发

中图分类号 R282.2 文献标识码 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.）又名野芦子、黄花野蒌等，为胡椒科（Piperaceae）胡椒属（Piper）多年生木质藤本植物，高可达10 m，花黄色，单性，雌雄异株。分布在我国云南中南部（双柏经思茅至西双版纳）至西南部（盈江经耿马至沧源），海拔540～1 800 m，生于寨旁或山谷、沟边密林中，攀援于大树上，为我国特有物种[1-2]。该物种具有较好的开发利用前景。黄花胡椒主蔓粗壮、根系发达、长势旺盛，果穗长可达20 cm 以上，抗逆能力强，高抗胡椒瘟病，与栽培种胡椒（P. nigrum）亲缘关系较近，是培育抗瘟病胡椒种苗的优良砧木，也可作为胡椒品种培育的遗传材料[3]。同时，黄花胡椒藤蔓可作药用，傣药名甘谷拎，具有温通气血、散寒止痛、止痒等功效，在民间用来治疗癣病、痛经、脘腹胀痛等症[4-6]。全株也可做药酒[1]。近年来，在黄花胡椒药用成分鉴定与分离提取方面开展了大量研究[5-8]。

种子萌发是植物生活史中脆弱而又极其重要的过程之一，关系到幼苗的建植、个体的存活和竞争，并且影响植被分布和生物多样性水平[9-10]，同时对于其规模化种植和开发利用也具有重要意义。植物种子萌发受多种环境因素的影响，其中温度、光照和土壤水分含量等为主要因素[11-13]。野外调查结果显示，黄花胡椒种群中种子实生幼苗所占比例较少，主要依靠营养繁殖维持种群稳定。黄花胡椒具有匍匐生长的特性，节上产生不定根，其上的潜伏芽能在适宜条件下萌芽而发育成无性系分株苗。黄花胡椒的这种繁殖特征虽然能在一定程度上保证种群的更新，维持一定的种群规模，但是却难以远距离开拓新的分布区域，降低了物种的遗传多样性，也难以为黄花胡椒的研究和应用提供可靠的健康种苗来源。

目前，有关黄花胡椒种子萌发特性研究尚未见开展，仍存在很多疑问有待解决。因此，有必要探讨黄花胡椒种子萌发这一植物生活史中的关键阶段，深入研究其种子的萌发生态学，揭示其种子休眠和萌发机理以及对生境的适应机制，为种子苗的规模化培育提供技术支撑，为不同地区的引种和种群扩大提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料及其采集地概况

供试的黄花胡椒成熟果实于2016年3月采集于云南省西双版纳自治州西双版纳国家级自然保护区。该地地处在世界季风热带的最北缘，横断山脉南端，地势西北高、东南低，三面环山的山间盆地地势开阔，周围海拨1 000多米的山地、高原阻挡了北方冷空气南下，并有利于热带海洋暖湿气流的引伸。气候类型为热带季风性半湿润气候，热量充足，降水量丰富，一年分为干湿两季，年平均气温在21 ℃以上，年降水量在1 000～2 000 mm之间。光、热、水分配合理，全年大都为静风环境。该区域生境异质性大，群落类型多样，黄花胡椒分布面积广、资源丰富，种群具有较好代表性。

1.2 方法

1.2.1 种子形态及吸胀实验 参考农业行业标准《胡椒初加工技术规程》（NY/T 2808）規定的方法，制作黄花胡椒种子。随机抽取3组，每组200粒，利用电子天平称重，并用SC-G自动种子考种分析及千粒重仪（万深监测科技有限公司，中国杭州）测定千粒重以及直径、长度等指标。结果以平均值±标准误差表示。采用称重法研究黄花胡椒种子吸水速率。取完整种子和破皮种子，称重后分别放入盛有蒸馏水的玻璃瓶内，置于25 ℃恒温箱中，用蒸馏水分别浸泡2、4、6、10、16、24、36、48、60和72 h，直至种子吸水达到饱和状态。用滤纸吸去种子表面水分，电子天平迅速称重，每种处理20粒种子，种子吸水量=（种子总重量-干种子重量）/干种子重量。实验重复3次。

1.2.2 温度对种子萌发的影响 在1 000 lx、14 h/d光照条件下，将黄花胡椒种子分别置于5、15、20、25和35 ℃共5个温度梯度下进行萌发实验。

1.2.3 光照对种子萌发的影响 在25 ℃、1 000 lx、14 h/d光照条件下，将黄花胡椒种子分别置于100%光照、80%光照、40%、20%光照和0光照共4个光照梯度下进行萌发实验。

1.2.4 水分含量对种子萌发的影响 将烘干至恒重的河沙60 g置于培养皿中，分别加入3.2、6.6、10.6、15.0、20.0和25.8 mL的蒸馏水，此时石英砂的水分含量分别为5%、10%、15%、20%、25%和30%。将培养皿置于在25 ℃、1 000 lx、14 h/d条件下。萌发过程中每2 d称重1次，补充蒸发掉的水分。

1.2.5 基质对种子萌发的影响 在25 ℃、1 000 lx、14 h/d光照条件下，将黄花胡椒种子分别置于河沙、红壤土、沙壤土、水稻土共4种不同基质下进行萌发试验。采用常规方法测定红壤土、沙壤土和水稻土的容重、孔隙度、有机质含量、速效氮、速效磷和速效钾等理化指标。

1.3 实验条件设置和数据处理

种子萌发实验每组设3个重复，每个重复50粒种子。在直径为60 mm培养皿中，除“1.2”中“基质对种子萌发的影响”外，其余均以河沙和蒸馏水作为萌发介质。在光照实验中，黄花胡椒种子置于萌发基质表面；在其他萌发实验中，黄花胡椒种子埋于萌发基质中约0.5 cm。当胚芽完全从种皮中伸出时，视为有效萌发种子。萌发过程中每隔24 h观察1次，并将已萌发的种子取出。在发芽末期，连续5 d发芽粒数平均不足供试种子总数的1%时计算发芽率。发芽率计算公式如下：

发芽率=正常发芽种子粒数/参试种子总数×100%

萌发结果以百分率±标准差表示。试验数据采用统计软件SPSS 12.0进行分析。

2 结果与分析

2.1 种子形态特征

黄花胡椒种子椭圆形至球形，基部为乳白色或淡黄色的种脐，新鲜种子表面光滑，风干后略有皱缩，一般呈黄色。以重量为标准大体可分为3类，第1类：单粒重<20.0 mg，平均（18.5±1.4） mg，占种子数30.5%，一般颜色较浅；第2类：20.0 mg≤ 单粒重<23.0 mg，平均（21.5±0.8） mg，占总种子数量41.0%；第3类：23.0 mg≤单粒重<30.0 mg，平均（24.9±1.6） mg，占种子数28.5%。总体而言，黄花胡椒种子千粒重为（21.705±0.174） g，重量偏小。种子重量是探究物种生殖投入策略的重要指标，通常种子重量（大小）较小则种子产量会相对较大，在适宜生境中，黄花胡椒植株种子产量较大。

2.2 种子吸胀实验

完整种子和破皮种子在前16 h的吸水速率均上升较快，吸水量分别为（30.39%±5.32%）和（37.87%±4.08%）；完整种子在48 h后吸水缓慢，84 h达到饱和（38.29%±6.24%），而破皮种子在24 h后吸水缓慢，在60 h时达到饱和（39.49%±5.18%）。由结果可见，完整种子的种皮结构在一定程度延缓了吸水速率，但60 h浸种即可克服，且饱和度与破皮种子相比差异不明显，不存在吸水障碍。

2.3 不同环境因子对种子萌发的影响

2.3.1 不同温度对种子萌发的影响 自然条件下，黄花胡椒种子在春末至夏初时萌发。由图1可见，在15～35 ℃恒温条件下，随着温度的升高萌发开始时间逐渐提前，符合通常规律[14]。其中，25 ℃温度条件下种子萌发率最高，达到（80.00%±7.21%），但与35 ℃时萌发率相比差异并不明显（p>0.05），其他组萌发率均显著低于25 ℃和35 ℃。而在5 ℃恒温条件下，虽然有超过80%的种子吸涨，但在实验结束时仍未有种子萌发，萌发率为0。

2.3.2 不同光照对种子萌发的影响 由图2可见，黄花胡椒种子对光照条件具有广泛的适应性。20%～100%光照条件下，黄花胡椒种子萌发时间和萌发率均基本相同，而无光照条件的萌发率（74.00%±11.14%）略低于其他各组，但单因素方差分析表明差异不显著（p>0.05）。说明黄花胡椒种子对光照并不敏感，当其他环境条件适宜时，即使处于黑暗生境中仍可正常萌发。

2.3.3 不同水分含量对种子萌发的影响 水分含量是影响黄花胡椒种子萌发的重要环境因子。如图3所示，水分含量5%时的种子萌发率显著低于其他各组，仅为（10.67%±3.06%）；在5%～15%范围内，含水量越高，则萌发率就越高；当含水量高于15%时，随着含水量的增加种子萌发率开始逐渐下降，在30%时降低至（45.33%±2.06%），显著低于除5 ℃之外的其他各组。说明水分含量过低和过高均不利于种子萌发，15%萌发率高于其他各组，是黄花胡椒种子萌发的适宜湿度范围。

2.3.4 不同基质对种子萌发的影响 不同萌发基质（表1）对黄花胡椒的种子萌发率有明显影响（图4）。河沙和沙壤土作为基质时，黄花胡椒种子萌发率较高，分别高达（80.00%±7.21%）和（78.67%±7.02%），能保证种子萌发过程中的通透性。以红壤土为基质时萌发率次之（69.33%±2.31%），而以水稻土為基质的萌发率最低，仅为53.33%±5.03%，显著低于其他3种基质（p<0.05），不适宜进行黄花胡椒种子萌发。

3 讨论

以往研究显示，种皮阻碍作用可导致种子对水、气体或溶质的透性改变，同时也起到物理阻碍作用，坚硬的种皮会限制胚的扩展以及胚根生长[15]。在这种情况下，胚乳和胚的扩展能力与种皮强度之间的平衡将决定休眠能否被解除[16]。从本研究结果看，黄花胡椒种皮较坚硬，在一定程度上减慢了种子对水分的吸收速率，但不存在吸涨障碍。其种子不存在休眠现象，果实成熟时胚已基本发育完全，环境因子适宜时即可进入萌发过程。

种子萌发的光敏感性是植物形成持续种子库的一般特征[17]，同时也往往有助于物种适应多变的生境条件[18-19]。黄花胡椒种子属于小种子，但本研究却发现其种子不具有光敏感性，与栽培种胡椒一致[20]。虽然光不敏感性可以让黄花胡椒种子在荫蔽生境中启动萌发进程，但却不利于种子库的建立和适应不稳定的生境。温度和湿度是影响黄花胡椒种子萌发的重要因素[21]。温度高于15 ℃时，黄花胡椒种子萌发进程加快、萌发率不断提高，适宜萌发温度为25 ℃。低于15 ℃，种子萌发速率和萌发率均变低，在5 ℃时种子的萌发完全被抑制。基质含水量过低和过高都不利于其种子萌发，含水量5%时种子萌发率仅为（10.67%±3.06%），几乎可以忽略不计。黄花胡椒种子对温度和湿度的要求是其对生境条件的一种适应机制。黄花胡椒果实成熟期在当年12月份至第2年3月份[1]，期间如果种子在低温条件下立即萌发，将面临冬季不良环境，对于幼苗的建立和发育不利。

本研究结果可为黄花胡椒种苗的规模化繁育提供参考，对于今后黄花胡椒的研究利用和推广具有重要意义。

参考文献

[1] 中国植物志编辑委员会. 中国植物志[M]. 北京： 科学出版社， 1982： 14-70.

[2] 郝朝运， 谭乐和， 范 睿， 等. 我国胡椒属植物区系地理研究[J]. 植物分类与资源学报， 2012， 34（5）： 421-429.

[3] Hao C Y， Xia Z Q， Fan R， et al. De novo transcriptome sequencing of black pepper（Piper nigrum L.） and an analysis of genes involved in phenylpropanoid metabolism in response to Phytophthora capsici[J]. BMC Genomics， 2016， 17： 822-836.

[4] 西双版纳民族药调研办公室. 西双版纳傣药志[M]. 景洪： 西双版纳州委科办和卫生局， 1980： 132-133.

[5] 张 可， 陈昌详， 邓 富. 黄花胡椒的化学成分[J]. 云南植物研究， 1996， 18（2）： 239-240.

[6] Wu Y， Zheng C J， Deng X H， et al. Alkaloids from the aerial part of Piper flaviflorum[J]. Chemistry of Natural Compounds， 2014， 50（2）： 394-396.

[7] Li R， Yang J J， Wang Y F， et al. Chemical composition， antioxidant， antimicrobial and anti-inflammatory activities of the stem and leaf essential oils from Piper flaviflorum from Xishuangbanna， SW China[J]. Nat Prod Commun， 2014， 9（7）： 1 011-1 014.

[8] Shi Y N， Liu F F， Jacob M R， et al. Antifungal amide alkaloids from the aerial parts of Piper flaviflorum and Piper sarmentosum[J]. Planta Medica， 2017， 83（1-2）： 143-150.

[9] Thompson K， Band S R， Hodgson J G. Seed size and shape predict persistence in soil[J]. Functional Ecology， 1993， 7： 236-241.

[10] Bu H， Du G， Chen X. Community wide germination strategies in an alpine meadow on the eastern Qinghai-Tibet plateau： phylogenetic and life-history correlates[J]. Plant Ecology， 2008， 195： 87-98.

[11] Gutterman Y. Seed germination in desert plant[M]. Berlin： Springer-Verlag， 1993.

[12] Ghaderi-Far F， Gherekhloo J， Alimagham M. Influence of environmental factors on seed germination and seedling emergence of Yellow Sweet Clover（Melilotus officinalis）[J]. Planta Daninha， 2010， 28： 463-469.

[13] 唐安軍. 地涌金莲种子形态生理休眠及激素的动态变化[J]. 植物生理学报， 2014， 50（4）： 419-425.

[14] Larcher W. Physiological plant ecology[M]. Berlin： Springer， 1975.

[15] 闫兴富， 仇智虎， 杜 茜， 等. 种皮和环境温度对辽东栎种子萌发的影响[J]. 西北林学院学报， 2014， 29（3）： 119-124.

[16] Hilhorst H W M. A critical update on seed dormancy. I： Primary dormancy[J]. Seed Sci Res， 1995， 5： 61-73.

[17] Fenner M， Thompson K. The ecology of seeds[M]. London： Cambridge University Press， 2005.

[18] Clevering O. Germination and seedling emergence of Scirpus lacustris L. and Scirpus maritimus L. with special reference to the restoration of wetlands[J]. Aquat Bot， 1995， 50： 63-78.

[19] Cavers P B. Seeds： The ecology of regeneration in plant communities（2nd edition）[M]. Wallingford： CABI Publishing， 2000.

[20] Li Z， Liu A， Wu H， et al. Influence of temperature， light and plant growth regulators on germination of black pepper （Piper nigrum L.） seeds[J]. Africa Journal of Biotechnology， 2010， 9： 1 354-1 358.

[21] Motsa M M， Slabbert M M， van Averbeke W， et al. Efect of light and temperature on seed germination of selected African leafy vegetables[J]. South Africa Journal of Botany， 2015， 99： 29-35.