CN101897254A - 振荡型种子液体引发装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种振荡型种子液体引发装置，由具有温控和振荡功能的引发箱(1)、该箱体内的振荡架(2)、搁置在该架上的引发瓶(3)和覆盖在该引发瓶口的透气性膜盖(4)组成。用本装置对种子进行引发的方法经过如下五个步骤：一是待引发种子的选择和预处理，二是引发剂的选择与选配，三是待引发种子与引发剂的施加，四是对种子进行温控封闭振荡的引发处理，五是已引发种子的后处理。本发明涉及一种植物栽培技术，是对种子萌发前进行处理的液体引发装置和处理方法，经本装置和方法处理的种子，具有操作简单、引发溶液浓度稳定，引发环境空间小，控制温度方便且省电，能有效提高多种种子的发芽率、发芽指数、发芽整齐度及幼苗抗逆性能的优点。

Description

振荡型种子液体引发装置及方法

技术领域

本发明涉及一种植物栽培技术，是对种子萌发前进行处理的液体引发装置和处理方法。

背景技术

种子引发(Seed priming)是控制种子缓慢吸收水分，并使种子萌发状态停留在吸胀的第二阶段的播前种子处理技术，在该引发过程中种子进行预发芽的生理生化代谢和修复活动，如细胞膜、细胞器、DNA的修复和酶的活化，该技术使种子处于准备发芽的代谢状态的同时，防止胚根的伸出。广义地讲，种子引发属于种子催芽的范畴。种子引发结束后，利用风干设备在一定条件下回干，即可保存备用。引发的目的在于提高种子迅速、整齐的出苗能力，提高发芽率、增强幼苗的抗逆性，提高成活率，从而增加作物产量，改善产品品质。

常见的引发方法有固体基质引发、生物引发、液体引发和滚筒引发等。固体基质引发是通过种子与固体颗粒和水以一定比例在闭合的条件下混合，控制种子吸胀达到一定含水量，但防止种子胚根的伸出。目前常用的基质有沙子，片状蛭石，页岩，多孔性黏土，锯木粉，珍珠岩等，固体基质引发存在的问题是引发结束后种子和基质分离困难。

生物引发是以生防菌对种子进行生物引发处理，这从理论上讲对种子的出苗影响和防治植物病害应是正面的影响，但细菌的繁殖速度极快，若定殖在植物根部或存活于土壤中几个月或者更久，在繁殖过程中可能会受到环境等外界因素的影响而发生基因突变等变化而不利于病害防治。虽然利用化学防治能产生对环境或人类不利的影响，但这种不利的影响在短期内就被大家所认知，而生防细菌的广泛应用产生的不利影响是在短时间内所觉察不到的。即便生防菌有很好的防效，在我们还没有研究出其生理遗传性状，是否对土壤、周围环境或人体产生影响之前，宜慎重应用生防细菌，并且生物引发设备昂贵，操作繁琐。

美国专利局于1992年6月9日公开了名称为“种子引发方法”(Methods of priming seed)的专利技术，介绍了滚筒引发的装置和工作原理。滚筒引发是先将种子放置在铝制的滚筒内，然后喷入水汽，滚筒以水平轴转动，使得种子吸水达到引发的目的。滚筒引发一般以水为引发剂，若添加PEG等黏性大的成分，喷雾效果就差；滚筒引发水分容易蒸发，种子吸湿欠均，引发速度慢，易致引发期间微生物滋生。

液体引发是以溶质作为引发剂，种子置于溶液湿润的滤纸上或者浸于溶液中，通过控制溶液的水势，调节种子吸水量，从而达到引发的目的。常用的自动化运行的液体引发方式是起泡柱引发。

起泡柱引发原理是通过向引发溶液中通入气体从而传递氧气，并使种子在引发溶液中不断运动，促进溶液和种子之间的渗透调节，从而达到引发的目的。起泡柱引发之弊是：柱内筛孔易堵塞，堵后导致通气不均匀，而且水份容易蒸发，引发液浓度易发生变化；混合液的混合速度受泵压限制，难以定量；种子随气流上下翻滚运动，容易沾壁。滚筒引发和起泡柱引发环境温度变化大，可控性和稳定性不高。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种振荡型种子液体引发装置及方法，其原理是通过振荡方式为溶液中的种子提供充足的氧气，并使种子在引发溶液中不断运动，促进溶液和种子之间的渗透调节，从而达到引发的目的。

解决上述技术问题的技术方案是：

本振荡型种子液体引发装置由具有温控和振荡功能的引发箱1、该箱体内的振荡架、搁置在该架上的引发瓶和覆盖在该引发瓶口的透气性膜盖组成。

所说的具有温控和振荡功能的引发箱为市售的全温振荡培养箱；所说的振荡架为原置于全温振荡培养箱内的改进型振荡架，所谓改进是指增加层板、在层板上设有透气孔和固定引发瓶的定位件。所说的引发瓶为锥形瓶；所说的引发瓶口的透气性膜盖为市售的组织培养专用的培养容器无菌透气性封口膜盖。

本振荡型种子液体引发装置对种子进行引发的方法，经过如下步骤：

(1)待引发种子的选种和预处理：选用饱满、形状正常的种子，引发前用常规杀菌剂拌种杀菌；

(2)引发剂的选择与选配：单独用水，或用水和能溶于水的无机盐、可调节溶液渗透压的高分子化合物、萌发促进剂、杀菌剂或杀虫剂中任意一种溶液作引发剂；

(3)待引发种子与引发剂的施加：除水作引发剂外，另外的引发剂在使用时，先将引发剂溶解于水，制成所需要的引发溶液，待引发种子和引发溶液一起入瓶，每瓶中的量不得超过引发瓶容积的3/4，其种子用量以保证种子在振荡溶液中有效晃转为度；

(4)对种子进行温控封闭振荡的引发处理：将配制好的引发溶液和所需要的种子盛装在引发瓶中，盖好无菌透气性膜盖，置于引发箱的振荡架上，控制振荡架的振速为150～220r/min，温度15～25℃，引发时间1～8天，引发结束后关停引发箱，取出种子；

(5)已引发种子的后处理：取出的种子用清水冲洗干净，直接播种或放入风干设备中在15～25℃温度下回干至原重，再在2～6℃冷藏条件下保存备用。

本发明的有益效果是：操作简单、引发溶液浓度稳定，引发环境的空间小，控制温度方便且省电；有效提高多种种子的发芽率、发芽指数、发芽整齐度以及幼苗的抗逆性能等。

附图说明

图1为本装置结构示意图；

图2为振荡架结构示意图；

图3为振荡引发和静置引发的番茄种子发芽趋势对比图。

具体实施方式

本发明下面将结合实施例并参照附图予以详述：

本引发装置采用市售的全温振荡培养箱作为引发箱1，其型号为HZQ-F160，可向江苏宏凯仪器厂购得，其振速和温度可调可控、振荡速度均匀准确、在箱的空间内对环境温度进行调控、克服了起泡柱方法和滚筒方法需用空调在整个室内调控温度而耗电能大的缺点。

由培养箱改进成的引发箱1内的振荡架2为多层叠式，各层板6分布多个孔径为0.7cm的透气孔7，利于通风，层板6上有引发瓶3的定位件5，该定位件5可用透气孔7上插插杆的方式，也可在层板6上开半埋孔的方式，甚至用橡皮筋、弹簧或绳绑扎的方式。

采用化学实验室通用的锥形瓶做引发瓶3，有几个优点：锥形瓶底部容量大，溶液摇动过程中可以混合充分；瓶壁上部渐窄，溶液携带种子容易回落，不易沾壁；瓶口较小，大大减少水分蒸发。锥形瓶材质除玻璃外，也可用塑料、陶瓷、金属等。

采用无菌透气性膜盖4做引发瓶3的封口膜盖，既保证溶氧充足，又减少了引发溶液水分蒸发，使得引发溶液浓度在整个引发过程中相对稳定，提高了引发的准确度，使引发技术的可控度更高，稳定性更佳。同时引发过程中使用封口膜盖也避免粉尘和霉菌进入引发瓶，影响引发效果，降低种子质量。无菌透气性封口膜盖4选用组织培养中通用的无菌培养容器封口膜，可向广州大发包装制品有限公司购得，透明、乳白色，型号规格有120mm×120mm，140mm×140mm，150mm×150mm，160mm×160mm等，可按所匹配的引发瓶的瓶口大小进行选择。

称取辣椒种子10g，用50％福美双拌种；称取KNO₃2.7g，ZnSO₄0.54g，溶于150mL的蒸馏水中，盛装于引发瓶3中；将拌种处理的辣椒种子浸入引发瓶配制好的溶液中，用透气性膜盖4封口，放入引发箱1的振荡架2上，关闭引发箱门，调节振速180r/min，温度18℃，运行48h后关停引发箱，开门取出种子，用清水冲洗干净，直接播种或放入风干设备中在20℃回干12h，再放在4℃的低温低湿储藏柜中保存备用。

下面将一些与本发明相关的试验情况及结果介绍如下：

1.振荡对引发过程溶氧的影响

本申请人曾于2009年7月15日开始进行引发番茄种子的试验，8月6日对该引发的种子做纸上发芽实验。试验结果参见图3，该图显示出引发的番茄种子在静置和摇引两种状态下的发芽趋势。试验结果表明，引发种子均比未引发的种子发芽特性佳，而振荡引发比静置引发发芽期提前，发芽速度快，出苗整齐。这可能与振荡引发在振荡过程中提供充足的氧气有关，保证种子代谢过程中正常呼吸所需；还可能与摇动中溶液与种子不断运动，使得种子表面渗透压增大有关，从而有效和充分地促进种子内部细胞膜的修复和一系列代谢活动的开展，使得引发效果更佳。

2.引发剂水分蒸发试验

本振荡引发以500mL的锥形瓶做引发瓶，引发溶液体积为150mL；对照组为起泡柱引发，采用直径为7cm的引发柱，引发溶液体积为385mL，在该柱内的液面高10cm。引发前在每个引发瓶和柱体液面处做标记，引发期间每天观察液面情况，发现振荡引发的液面基本保持不变，而起泡柱液面每天下降0.9cm，折算浓度变化约10％。试验结果表明，本振荡引发的引发剂水分蒸发小，浓度变化小。

3.从引发效果看振荡引发的可行性

(1)振荡引发在番茄上的效果

KNO₃溶液引发的番茄种子发芽率和发芽速度均好于对照(参见图3)，振荡引发的各处理效果尤为明显，在2天内发芽率达到很高的水平，而对照2天以后才开始发芽。不同浓度的KNO₃溶液引发的番茄种子，以1.8％的浓度发芽速度最快，发芽指数最高，这一结果在静置和振荡引发两种状态下表现一致；其次1.5％的浓度引发效果也很好。这说明完全可以利用振荡引发方式筛选最佳引发剂配方。

(2)振荡引发在瓠瓜上的应用

表1为振荡引发瓠瓜种子“浙蒲2号”的发芽情况，4个浓度的KNO₃溶液做引发剂，引发时间为2d。引发后的种子发芽率和发芽指数均比对照明显提高，达到极显著水平(p＝0.01)。振荡引发能有效改善瓠瓜种子的发芽特性。

(3)振荡引发与起泡柱引发效果对照(参见表2)

以辣椒两个品种“盖世羊角椒”和“加州牛角椒”为试材，以1.8％KNO₃+0.2％ZnSO₄为引发溶液，分别用振荡器和起泡柱作引发工具，引发时间为4d，以未引发的种子作对照。采用沙子做发芽基质。

振荡引发比起泡柱引发的发芽指数显著提高(p＝0.05)，说明振荡引发的种子发芽速度更快，出苗更整齐。由于采用同样的引发剂做对比，对发芽率影响不大，但是也能看出在相同的发芽时间(根据国家标准“农作物种子检验规程”GB/T3543.1-3543.7---1995的规定，发芽时间为14d)，振荡引发发芽率最高。

表1不同浓度的KNO₃溶液振荡引发瓠瓜种子的发芽情况

同列中小写字母表示邓肯氏新复极差测验在p＝0.05水平上呈显著性差异，大写字母表示p＝0.01水平上呈极显著性差异(下同)

表2振荡引发与起泡柱引发效果比较(沙子发芽试验)

(4)重复性试验

按照本说明书第7页末段(3)中描述的方法引发种子，采用培养皿做纸上发芽试验(参见表3)，其表现与沙子发芽结果基本一致，说明振荡引发效果重复性良好。

表3振荡引发与起泡柱引发效果比较(纸上发芽试验)

Claims (6)

1.一种振荡型种子液体引发装置，其特征是由具有温控和振荡功能的引发箱(1)、该箱体内的振荡架(2)、搁置在该架上的引发瓶(3)和覆盖在该引发瓶口的透气性膜盖(4)组成。

2.如权利要求1所述的振荡型种子液体引发装置，其特征是所说的具有温控和振荡功能的引发箱(1)为市售的全温振荡培养箱。

3.如权利要求1所述的振荡型种子液体引发装置，其特征是所说的振荡架(2)为原置于全温振荡培养箱内的振荡架，该振荡架的层板(6)上有透气孔(7)和固定引发瓶的定位件(5)。

4.如权利要求1所述的振荡型种子液体引发装置，其特征是所说的引发瓶(3)为锥形瓶。

5.如权利要求1所述的振荡型种子液体引发装置，其特征是所说的覆盖在引发瓶口的透气性膜盖(4)为组织培养专用的培养容器无菌透气性封口膜盖。

6.用权利要求1所述的振荡型种子液体引发装置对种子进行引发的方法，其特征是经过如下步骤：

(1)待引发种子的选种和预处理：选用饱满、形状正常的种子，引发前用常规杀菌剂拌种杀菌；

(2)引发剂的选择与选配：单独用水，或用水和能溶于水的无机盐、可调节溶液渗透压的高分子化合物、萌发促进剂、杀菌剂或杀虫剂中任意一种溶液作引发剂；

(3)待引发种子与引发剂的施加：除水作引发剂外，另外的引发剂在使用时，先将引发剂溶解于水，制成所需要的引发溶液，待引发种子和引发溶液一起入瓶，每瓶中的量不得超过引发瓶容积的3/4，其种子用量以保证种子浸在溶液中振荡能有效晃转为度；

(4)对种子进行温控封闭振荡的引发处理：将配制好的引发溶液和所需要的种子盛装在引发瓶中，盖好无菌透气性膜盖，置于引发箱的振荡架上，控制振荡架的振速为150～220r/min，温度15～25℃，引发时间1～8天，引发结束后关停引发箱，取出种子；

(5)已引发种子的后处理：取出的种子用清水冲洗干净，直接播种或放入风干设备中在15～20℃温度下回干至原重，再在2～6℃冷藏条件下保存备用。

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