中国东南亚热带森林蓼科植物系统发育与种子性状对萌发的影响及其生态意义

《Brain, Behavior, & Immunity - Health》：Effects of the phylogeny and seed traits on germination of Polygonaceae species from Subtropical Forest, Southeast China

本研究针对蓼科植物种子萌发机制不清的问题，通过分析9种Polygonaceae植物的种子形态、透水性及萌发特性，发现种子大小与萌发性能呈正相关，系统发育距离与形态距离无显著相关性，表明环境因子在种子性状进化中起主导作用。该研究为亚热带森林植被恢复提供了理论依据。

　　

在亚热带森林生态系统中，种子萌发是植物种群更新的关键环节，直接影响幼苗建成和群落演替。蓼科（Polygonaceae）作为该区域的重要植物类群，其种子萌发特性却缺乏系统研究。虽然系统发育相近的物种常表现出相似的萌发性状，但环境因子如温度和光照对萌发的调控作用仍不明确。这种认知缺口限制了我们对植物适应性进化机制的理解，也影响了亚热带森林植被恢复实践的科学性。

为探究这一问题，来自庐山植物园的Arvind Bhatt、Xingxing Chen等研究人员在《Brain, Behavior,》发表了针对中国东南亚热带森林9种蓼科植物的研究。团队通过整合系统发育分析、种子形态测量和萌发实验，揭示了环境筛选压力在种子性状进化中的主导作用。

研究采用立体显微镜（Stereo Microscope）测量种子三维形态，通过质量法测定水分渗透性，并设置5个变温梯度（5/10、10/20、20/30、25/35和35/40°C）与两种光周期（全黑暗和12h光照/12h黑暗）进行萌发测试。所有实验材料均来自中国东南亚热带森林的野生种群。

种子形态与水分特性

通过显微测量发现9种蓼科植物在种子长度、宽度和高度上存在显著差异。水分渗透性实验表明不同物种的吸水量变化幅度达3倍，暗示种皮结构和化学成分的多样性。

萌发响应模式

温度处理结果显示：部分物种在5/10°C低温下仍能萌发，而某些物种仅在25/35°C高温条件下表现最佳萌发率。光周期实验发现3个物种具有严格的光依赖性萌发特性，2个物种在黑暗条件下萌发率更高，其余物种对光照不敏感。这种分化反映了物种对林隙环境和土壤埋藏的不同适应策略。

性状关联与系统发育信号

相关性分析表明种子大小与萌发成功率呈显著正相关（r=0.82, p<0.05），但种子形态距离矩阵与系统发育距离矩阵无显著相关性（Mantel test, p>0.05）。表明尽管亲缘关系相近的物种具有相似的种子形态，但萌发性状的演化更多受到环境选择压力的驱动。

研究结论强调：虽然系统发育历史约束了蓼科植物的种子形态发育，但光照和温度等环境因子通过筛选作用主导了萌发策略的进化分化。该发现深化了对植物生活史进化机制的理解，为亚热带森林恢复中物种选择提供了科学依据——建议根据目标生境的光温条件匹配具有相应萌发特性的物种。研究首次揭示了中国东南地区蓼科植物萌发性状的进化格局，为全球变化背景下植物适应性研究提供了重要案例。