CN102612890B - 提高玉米种子活力和抗寒能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高玉米种子活力和抗寒能力的方法。玉米种子按常规方法表面消毒后，清水洗净，18-30℃浸种12-24小时，所用浸种液为5-10μg/ml Hrf蛋白溶液。然后按常规方法播种。本发明使用的浸种方法简单易行，纯生物制剂绿色环保，无农药或化学试剂污染，是理想的浸种液及浸种处理方法。

Description

提高玉米种子活力和抗寒能力的方法

技术领域

本发明涉及一种提高玉米种子活力和抗寒能力的方法。

背景技术

玉米（Zea mays L.）是我国主要粮食作物之一，也是家畜饲料重要来源。玉米还是粮食作物中用途最广，可开发产品最多，用量最大的工业原料。除此之外，生产中还有甜玉米这种集粮、果、蔬、饲为一体的新兴玉米品种。作为玉米生产上最为重要的储藏器官，玉米籽粒的研究是至关重要的。特别是甜玉米及超甜玉米的种子破碎率较高, 生产力弱, 田间出苗率低,且制种成本高,一般不易被农民接受。发芽率是玉米种子质量优劣的重要指标之一，是种子生产单位（农户）一年生产成败与收益的重要依据。它不仅受人为因素影响，而且在很大程度上受自然气候因素制约。玉米种子在贮藏过程中, 活力易降低, 常给生产带来损失。因此, 研究玉米种子活力及提高种子活力的方法, 具有重要的生产实践意义。玉米喜温，种子发芽的最适温度为25～30℃。如何有效地增强玉米种子活力, 提高出苗率, 特别是在不利环境条件下(低温、多雨) 的出苗率, 是玉米实现高产的重要环节。

种子引发、外源激素处理、种子包衣、物理因素处理等技术都可以改善种子活力。Hrf 蛋白是由某些植物病原微生物产生的一种特殊蛋白。作为一种植物激发子，当它与植物接触时，引起寄主植物发生许多生化变化，导致多种防卫反应的发生，最显著的是它使植物具有保护自己的本能，并能促进植物生长。

发明内容

本发明的目的是针对实际生产中玉米种子早播的需要，提供一种能提高玉米种子的活力和抗寒能力的方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种提高玉米种子活力和抗寒能力的方法，其特征在于将玉米种子消毒、洗净后，置于5～10μg/ml的Hrf蛋白溶液中，18-30℃浸种12～24小时。

上述的Hrf蛋白溶液中可以加入有机硅表面活性剂，其加入量为Hrf蛋白溶液体积的0.025%——0.3% 。

上述的有机硅表面活性剂可以为Silwet系列有机硅表面活性剂或309有机硅表面活性剂。

上述的Silwet系列有机硅表面活性剂可以为：Silwet L-77、Silwet 408或Silwet 806；所述的309有机硅表面活性剂可以为Sylgard 309。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1.所选的浸种试剂能够同时提高玉米种子的活力和抗寒能力；

2.所用浸种方法简易易行，操作简单、处理量大、易于人工掌握等特点。

3.纯生物制剂，无农药或化学试剂污染，是一种理想的绿色环保的浸种液及浸种处理方法。

具体实施方法

表面展布剂可以降低液体的表面张力，使液体易于湿润固体表面，并在固体表面展布。为了避免由于蛋白浓度不均匀对处理之后种子个体造成的差异，我们需要在蛋白处理溶液中加入表面展布剂，使蛋白溶液充分均匀的铺展在整个体系中。

本发明实例中使用的表面展布剂是Silwet L-77，使用浓度是0.3%。Silwet L-77是属于有机硅表面活性剂，同类的还有Silwet 408、Silwet 806和Sylgard 309等。silwet系列属于GE公司，sylard是属于道康宁公司。

下面结合具体实施例及应用实例，进一步阐述本发明。应理解，这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体实验条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1：取30粒籽粒饱满大小相近的甜玉米种子（W22甜玉米报道系），70%乙醇浸泡5min后，用0.1%的升汞溶液浸泡8min后，用清水洗净。所用浸种液为5 μg/ml Hrf蛋白溶液，加入终浓度为0.3%的表面展布剂Silwet L-77。将表面消毒的玉米种子放于5μg/ml Hrf蛋白溶液中，于28℃浸种12小时。得到处理后的种子，按常规方法播种。

实施例2

取30粒籽粒饱满大小相近的甜玉米种子（W22甜玉米报道系），70%乙醇浸泡5min后，用0.1%的升汞溶液浸泡8min后，用清水洗净。所用浸种液为10 μg/ml Hrf蛋白溶液，加入终浓度为0.1%的表面展布剂Sylgard 309。将表面消毒的玉米种子放于5μg/ml Hrf蛋白溶液中，于28℃浸种12小时。得到处理后的种子，按常规方法播种。

实施例3

取30粒籽粒饱满大小相近的甜玉米种子（W22甜玉米报道系），70%乙醇浸泡5min后，用0.1%的升汞溶液浸泡8min后，用清水洗净。将表面消毒的玉米种子放于10μg/ml Hrf蛋白溶液中，加入终浓度为0.3%的表面展布剂Silwet L-77，于25℃浸种24小时。得到处理后的种子，按常规方法播种。

实施例4

取30粒籽粒饱满大小相近的甜玉米种子（W22甜玉米报道系），10%H₂O₂ 处理11min后，用清水洗净。将表面消毒的玉米种子放于5μg/ml Hrf蛋白溶液中，，加入终浓度为0.3%的表面展布剂Silwet L-77，于25℃浸种24小时。得到处理后的种子，按常规方法播种。

实施例5

取30粒籽粒饱满大小相近的甜玉米种子（W22甜玉米报道系），1%次氯酸钠处理10min后，用清水洗净。所用浸种液为5 μg/ml Hrf蛋白溶液，加入终浓度为0.3%的表面展布剂Silwet L-77。将表面消毒的玉米种子放于10μg/ml Hrf蛋白溶液中，于28℃浸种12小时。得到处理后的种子，按常规方法播种。

应用实例1

取30粒玉米种子，记录种子质量，烘干后测量干重，计算种子中的含水量，如水分低于10%或高于14%，应在浸种前将其水分调节至10%-14%。按照实施例1 和实施例2 进行处理。以清水浸种为对照组，进行种子浸出液电导率的测量。处理种子后的浸种液作为实验材料，测定溶液的电导率。扣除未加入种子的浸种液的电导率，得到种子浸出液的电导率。根据下式计算种子的每克电导率：

电导率[μS/（cm·g）]=种子浸出液电导率（μS/cm）/种子样品质量（g）

重复进行六次实验，进行数据分析。

玉米种子在吸胀初期，细胞膜重建和修复能力影响电解质（如氨基酸、有机酸、糖和其他离子）渗出程度，重建膜完整性速度越快，渗出物越少。高活力种子能够更加快速地重建膜，且最大限度地修复任何损伤，而低活力种子则差。因此，高活力种子浸出液的电导率低于低活力种子。

实验结果如表1所示，对照组（即蛋白浓度为0μg/ml）、蛋白浓度5μg/ml组、蛋白浓度10μg/ml组的每克电导率平均值分别为3.7μS/（cm·g）、2.2μS/（cm·g）、2.4μS/（cm·g）。蛋白浓度5μg/ml组、10μg/ml组每克电导率平均值分别低于对照组[3.7μS/（cm·g）]40.5%和35.1%。用Graphpad Prism5.0统计分析软件进行差异显著性分析，两者与对照组在P＜0.05水平上差异显著，说明用5μg/ml的蛋白和10μg/ml的蛋白处理过的种子，在吸胀初期细胞膜重建速度快，渗出物少，种子活力更高。

表1 不同浓度蛋白处理的玉米种子每克电导率(μS/（cm·g）)

蛋白处理浓度	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次	第六次	平均值
								5μg/ml	2.4	1.9	2.6	1.8	2.4	2.0	2.2*
10μg/ml	2.0	1.5	2.1	2.3	1.6	2.6	2.4*
								对照组	2.7	3.2	3.6	3.2	2.7	3.4	3.7

备注：表中的平均值数据为平行组中六个数据的平均值，*为P＜0.05水平上差异显著

应用实例2

按照实施例1 和实施例2 进行处理。以清水浸种为对照组，得到的种子进行室内发芽试验。用纸卷法在28℃的恒温培养箱中暗培养浸种处理后的玉米种子，保持水分充足。5天后取出种子，测量玉米种子的根长、芽长。重复进行六次实验，进行数据分析。

幼苗生长测定适用于具有直立胚芽或胚根的和谷类和蔬菜类种子，幼苗的根长、芽长、等指标能直接说明种子的活力高低。实验结果如表2、表3所示。

对照的玉米幼苗，其根长平均值为18.7cm，芽长平均值为8.1cm。用5μg/ml的蛋白处理过的玉米种子幼苗，其根长平均值为20.3cm，芽长平均值为9.3cm。指标分别高于对照组8.6%，14.8%。用Graphpad Prism5.0统计分析软件进行差异显著性分析可以得出根长、芽长与对照组在P＜0.05水平上差异显著，说明用5μg/ml的蛋白处理的玉米种子其幼苗的生理指标优于对照组，种子活力比对照组强。

用浓度10μg/ml的蛋白处理过的玉米种子幼苗，其根长平均值为20.6cm，芽长平均值为9.3cm，下胚轴长平均值为3.7cm，三个指标分别高于对照组10.2%，14.8%，19.3%，用Graphpad Prism5.0统计分析软件进行差异显著性分析可以得出根长、芽长与对照组在P＜0.05水平上差异性显著，说明用10μg/ml的蛋白处理的玉米种子其幼苗的生理指标优于对照组，种子活力比对照组强。

表2 不同浓度蛋白处理的玉米种子根长（cm）

蛋白处理浓度

第一次

第二次

第三次

第四次

第五次

第六次

5μg/ml

20.3*

20.7*

20.5*

20.0*

20.4*

19.8*

10μg/ml

20.5*

21.4*

20.2*

20.5*

20.6*

20.4*

对照组

19.1

19.1

18.9

18.5

18.3

18.3

备注：表中的平均值数据为平行组中六个数据的平均值，* P＜0.05水平上差异显著

表3不同浓度蛋白处理的玉米种子的芽长（cm）

蛋白处理浓度

第一次

第二次

第三次

第四次

第五次

第六次

5μg/ml

9.4*

8.9*

9.4*

9.5*

9.5*

9.2*

10μg/ml

9.5*

9.1*

9.3*

9.3*

9.5*

9.2*

对照组

8.5

7.6

8.1

8.0

8.1

8.3

备注：表中的平均值数据为平行组中六个数据的平均值，*为P＜0.05水平上差异显著

应用实例3

按照实施例1 和实施例2 进行处理。以清水浸种为对照组，得到的种子进行室内低温发芽试验。玉米种子处理后，置于垫有滤纸的15cm 培养皿中，保持滤纸的湿润。放置于11℃的生化培养箱中培养，记录每天玉米种子的发芽数。重复进行六次实验，进行数据分析。

用不同浓度的蛋白处理的玉米种子和对照组的玉米种子在低温条件下（11℃）的发芽率和发芽指数如表4、5所示：

表4 不同浓度蛋白处理的玉米种子在低温条件下的发芽率（%）（第11天）

蛋白处理浓度	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次	第六次	平均值
								5μg/ml	63.3	70	70	73.3	60	73.3	68.3*
10μg/ml	66.7	73.3	73.3	76.7	67.7	60	69.6*
								对照组	40.0	43.3	36.7	30	40	33.3	37.2

备注：表中的平均值数据为平行组中六个数据的平均值，*为P＜0.05水平上差异显著

表5 不同浓度蛋白处理的玉米种子在低温条件下的发芽指数（第11天）

蛋白处理浓度	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次	第六次	平均值
								5 μg/ml	15.764	14.504	12.455	12.377	15.21	19.237	15.764*
10 μg/ml	15.846	15.276	13.914	14.178	16.709	16.142	15.846*
								水对照	8.799	8.125	6.858	6.183	10.428	9.518	8.799

备注：表中的平均值数据为平行组中六个数据的平均值，*为P＜0.05水平上差异显著

玉米种子发芽的最适温度为25℃-30℃，在最适温度的范围内随着温度升高，玉米种子的出苗速度加快，在较低温度下玉米种子出苗速度会缓慢或者不发芽。在同样的温度条件下，高活力种子的出苗速度更快、发芽率更高。在低温下玉米处于休眠期而不能发芽，或玉米种子内部的生理活动受到抑制而发芽缓慢。高活力的种子由于其生理活动较为剧烈，比低活力的种子容易发芽。

对照组中六次低温发芽率实验的玉米种子发芽率平均值为37.2%，5μg/ml的蛋白处理的玉米种子发芽率平均值为68.3%，10μg/ml的蛋白处理的玉米种子发芽率平均值为69.6%。种子发芽率比对照组分别高83.6%、87.1%。用Graphpad Prism5.0统计分析软件进行差异显著性分析，5μg/ml和10μg/ml的蛋白处理的玉米种子与对照组在P＜0.05水平上差异显著。同样，5-10μg/ml的蛋白处理可以显著性地提高玉米种子在低温下（11℃）的发芽指数，减少农业生产中对玉米种子的浪费。

尽管本发明描述了具体的例子，但是有一点对于本领域技术人员来说是明显的，即在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明作各种变化和改动。因此，所附权利要求覆盖了所有这些在本发明范围内的变动。

Claims (4)

1.一种提高玉米种子活力和抗寒能力的方法，其特征在于将玉米种子消毒、洗净后，置于5～10μg/ml的Hrf蛋白溶液中，18-30℃浸种12～24小时。

2.根据权利要求1所述的提高玉米种子活力和抗寒能力的方法，其特征在于在所述的Hrf蛋白溶液中加入有有机硅表面活性剂，其加入量为Hrf蛋白溶液体积的0.025%——0.3% 。

3.根据权利要求2所述的提高玉米种子活力和抗寒能力的方法，其特征在于所述的有机硅表面活性剂为Silwet系列有机硅表面活性剂或309有机硅表面活性剂。

4.根据权利要求2所述的提高玉米种子活力和抗寒能力的方法，其特征在于在所述的Silwet系列有机硅表面活性剂为：Silwet L-77、Silwet 408或Silwet 806；所述的309有机硅表面活性剂为Sylgard 309。