CN103265367B - 一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于种子引发技术领域，公开了一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂及其制备方法和应用。所述恢复剂的制备原料包括藤茶提取物、茶叶提取物、N素肥料、P素肥料、K素肥料和腐植酸肥料；藤茶提取物、茶叶提取物、N素肥料中的有效成分N、P素肥料中的有效成分P2O5、K素肥料中的有效成分K2O和腐植酸肥料中的有效成分腐植酸按照以下质量份数计：0.50～41.50份、24.50～25.50份、6.75～7.35份、10.25～10.75份、13.50～14.50份和2.25～2.75份。本发明配方合理，充分利用了各原料各自具备的特性，合理组配及时满足水稻种子在胚活力恢复过程中所需要的各种功能和营养成分。

Description

一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂及制备方法和应用
技术领域
本发明属于水稻种子引发技术领域，特别涉及一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂及其制备方法和应用。
背景技术
中国是一个拥有十几亿人口的发展中大国，粮食安全始终是关系经济发展、社会稳定和国家安全的全局性重大战略问题。水稻是我国的主要粮食作物，占全国粮食总产量一半以上，在粮食安全中具有极其重要的地位。我国水稻常年播种面积约3000万公顷，年用种量相当庞大。由于水稻种子生产的复杂性和种子市场难预测性的影响，再加上全球气候变化、极端气候及自然灾害频现，常需要对大量水稻种子贮藏进行年度间调节。然而，每年因贮存方法不当导致水稻种子活力降低、发芽率下降而报废，造成巨大的经济损失，甚至严重影响到水稻产业的发展。据不完全统计，中国每年因稻谷储藏过程中陈化变质、仓储害虫以及霉变影响造成的损失约占总储存量的3%，达数百亿斤，每年损失不低于200亿元。由于常规稻和杂交稻种子储藏造成的发芽率下降带来的直接和间接经济损失更是巨大。
目前，对劣变种子胚活力如何进行恢复的研究比较薄弱。因此，当伴随着突发事件（如遇上新制种子歉收的灾害年份等）发生时，通过恢复技术，提高劣变种子的胚活力或恢复种子活力而将劣变种子应用于大田生产显得尤为重要。
种子引发（Seed Priming）是提高种子活力的一种新技术，实质属于种子胚活力拯救和恢复范畴。种子引发的方法目前主要有液体引发、固体基质引发、滚筒引发、生物引发和膜引发，主要通过渗透调节、温度调节、气体调节和激素调节等来达到目的。种子引发技术是基于种子萌发的生物学机制提出的，其原理是在控制水势的条件下，种子缓慢吸收水分停留在吸胀的第二阶段（滞缓期），让种子进行预发芽，促进细胞膜、细胞器、DNA的修复和酶的活化，使之处于发芽的准备状态但防止胚根的伸出。大量研究表明，经过引发的种子，活力明显增强，发芽率、成苗率和抗逆性显著提高，出苗快而齐，产量增加，品质也得到改善。
国内外有关种子引发的研究很多，大多集中在果树、蔬菜等园艺作物或草等种子领域；有关水稻种子引发研究相对较少，并且主要是用来提高其作物的抗逆性。有关水稻种子引发方法主要有两个：
一是基于渗透调节的液体引发。常用的液体引发药剂有无机盐和一些大分子有机化合物及它们之间的组合处理。无机盐类包括：H2O、NaH2PO4、Al(N03)3、KNO3、K3PO4、CaCl2、NaCl、MgSO4、KH2PO4、NH4NO3、Ca(N03)2、NaNO3、KCl、KCN、(NH)2MoO4、NADH、KH2PO3、Na2HPO3、KNO3+K3PO4、K2HPO4+KNO3、KH2PO4+(NH4)2HPO4等。有机化合物包括：聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇（PVA）、赤霉素、抗坏血酸、水杨酸、丙三醇、甜菜碱、甘露醇、脯氨酸、三磷酸腺苷、维生素、茶多酚、PEG+链霉素、PEG+金霉素、PEG+四环素、PEG+磺胺类抗生素、PEG+大环内酯类抗生素、PEG+青霉素+链霉素、PEG+赤霉素+乙烯利等。有机化合物与无机盐的混合处理包括：PEG+NaCl、PEG+KNO3、PEG+K2HPO4+KNO3、PEG+K2HPO4+NaCl、PVA+KNO3等。
二是利用稀土元素（如La或Ce）、高压静电场、模拟微重力处理等生物物理和生物化学手段处理水稻种子，处理后种子活力明显增加。
尽管各种引发剂都有各自的特点，但是缺点也很明显：PEG具有胶体的性质，其溶液能得到较低的水势，而且其对种子无毒害作用，但是粘性较大，溶液中氧溶度低，且用量较大，成本高。PVA作用机理与PEG类似，具有用量少，成本低的优点，但是引发效果不理想，达不到生产要求。无机盐离子一般都用量少，成本相对较低，但是无机盐的离子可以在处理过程中渗入种子和在种子中积累，从而降低种子渗透势，导致种子吸收更多水分而降低发芽率。适当的激素（如赤霉素等）处理通常对新鲜种子的寿命、生活力或者发芽力有促进作用，但用激素处理劣变种子，除个别激素或浓度对种子活力的降低不明显外，总体趋势为用激素处理显著抑制种子萌发，所以用激素处理劣变种子并不是一种复苏和提高劣变种子活力的好方法。水稻种子经抗生素、稀土元素La或Ce处理后，虽然种子活力明显增加，但是药剂的毒性及对环境污染的副作用等问题不容小觑，特别是稀土在农田土壤中容易积累,对作物甚至农田生态系统产生的负面效应会影响到农田生态系统的可持续利用。利用高压静电场、模拟微重力处理等物理手段进行劣变种子活力复苏，需有专门设备、成本高，还有可能出现基因突变的可能。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂；该恢复剂可以显著提高种子胚活力、将要报废的种子经胚活力恢复剂处理后应用于水稻生产。
本发明的另一目的在于提供上述混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂的应用。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂，所述混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂的制备原料包括藤茶提取物、茶叶提取物、N素肥料、P素肥料、K素肥料和腐植酸肥料；所述藤茶提取物、茶叶提取物、N素肥料中的有效成分N、P素肥料中的有效成分P2O5、K素肥料中的有效成分K2O和腐植酸肥料中的有效成分腐植酸按照以下质量份数计：
所述藤茶提取物、茶叶提取物、N素肥料中的有效成分N、P素肥料中的有效成分P2O5、K素肥料中的有效成分K2O和腐植酸肥料中的有效成分腐植酸按照以下质量份数计：
所述藤茶（ampelopsis grossedentata）提取物中，以总黄酮计，质量百分含量≥40%，且其中二氢杨梅素和杨梅素单体成分的质量百分含量比例为10～12：1；所述茶叶提取物中，以茶多酚计，质量百分含量≥90.0%。
所述N素肥料是铵态氮肥、硝态氮肥、硝态铵氮肥、酰胺态氮肥或氰氨态氮肥；所述P素肥料是磷酸盐、磷矿粉、钙镁磷肥或磷酸二氢钾（磷酸二氢钾既属P素肥料又属于K素肥料）；所述K素肥料是氯化钾、硫酸钾、草木灰、硝酸钾或磷酸二氢钾；所述腐植酸肥料是腐植酸铵、硝基腐植酸铵、腐植酸磷、腐植酸铵磷、腐植酸钠、腐植酸钾或高氮腐植酸铵。
所述N素肥料是尿素或硝酸钾，其中尿素N%=46%，硝酸钾N%=13.50%；所述P素肥料是磷酸二氢钾，磷酸二氢钾中的P2O5%=51.50%；所述K素肥料是硝酸钾或磷酸二氢钾，其中硝酸钾K2O%=46%，磷酸二氢钾K2O%=34%；所述腐植酸肥料是腐植酸钠，腐植酸钠中的腐植酸含量为70%。
上述的一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂的制备方法，包括以下操作步骤：按上述配比称取藤茶提取物和茶叶提取物原料，同时按照有效成分N、P2O5、K2O和腐植酸的配比换算过来的N素肥料、P素肥料、K素肥料和腐植酸肥料的质量称取各原料，置于调配罐中，搅拌均匀，复合铝袋包装或罐装后即得混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂。
上述混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂在提高水稻劣变种子发芽率中的应用。
所述应用包括以下操作步骤：在水稻劣变种子使用前0.5～1个月，用水将混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂溶解制成溶液，再将水稻劣变种子浸泡其中，浸泡位置为溶液高出种子最顶部1～2cm，浸泡12～24小时后，将种子从溶液中拿出沥干水，然后将种子回干（回干是将沥干水后的种子置于阴凉干燥处自然干燥后晒干或置于35℃以下烘箱烘干）至种子安全贮藏含水量进行贮藏；所述溶液的浓度按照原料藤茶提取物和茶叶提取物，以及有效成分N、P2O5、K2O和腐植酸在溶液中的总的质量百分比浓度为0.1～1%来计。
所述应用还包括以下操作步骤：在水稻劣变种子浸种催芽前进行引发，用水将混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂溶解制成溶液，再将水稻劣变种子浸泡其中，浸泡位置为溶液高出种子最顶部1～2cm，浸泡12～24小时后，将种子在35℃以下烘箱回干24～48小时，立即进入种子浸种催芽过程；所述溶液的浓度按照原料藤茶提取物和茶叶提取物，以及有效成分N、P2O5、K2O和腐植酸在溶液中的总的质量百分比浓度为0.1～1%来计。
所述水稻种子是指经国家相关部门批准在我国使用的各种水稻品种（系），优选杂交水稻组合（品系）。
本发明的原理是：
藤茶提取物：藤茶提取物中的主要活性成分为二氢黄酮类化合物和黄酮类化合物，其中二氢杨梅素和杨梅素为提取物中的两个主要单体成分。对黑曲霉、黄曲霉、青霉、毛霉菌、根霉菌、交链霉、产气杆菌和ladosporiumherbarum等细菌和真菌具有较强的抑制作用。稻谷种子中含有大量的淀粉，在浸种后如果大量堆积，内部无法接触空气，会使萌动的种子产生无氧呼吸，大量消耗有机物，生成酒精。而二氢杨梅素可以减轻酒精中毒，降低对种子细胞的损害。二氢杨梅素还可活化超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等酶活性。
茶叶提取物：茶叶提取物中的主要活性成分为茶多酚，具有很强的生物学活性，不但具有良好的保鲜、抗氧化性，清除自由基和抑制致癌物引起的突变，而且还可抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡和阻滞细胞周期等。维生素C、维生素E和谷胱甘肽（GSH）在体内起着重要的抗氧化作用，它们都能有效地清除体内的H202、O2-、1O2，维生素E更重要的是充当生物膜表面的脂质过氧化的阻断剂。研究表明茶多酚对维生素C、维生素E和GSH三种抗氧化剂均有保护或再生作用，因而能够保护和修复细胞的抗氧化系统。
N、P、K是植物所必需的大量营养元素，为种子萌发提供营养。
腐植酸具有络合、离子交换、分散、黏结等功能，与氮、磷、钾复合后，达到养分科学配比、提高肥料利用率，还能增强植物抗旱、抗寒、抗病等抗逆性能。最重要的是腐植酸具有活化细胞功能，可增加植物体内氧化酶活性及代谢活动，从而使根系发达、促进植物生长。
本发明相对现有技术，具有如下的优点及有益效果：
（1）本发明配方合理，充分利用了各原料各自具备的特性，合理组配及时满足水稻种子在胚活力恢复过程中所需要的各种功能和营养成分；同时可以防止水稻种子浸种发芽过程中因无氧呼吸产生的酒精中毒、发霉；
（2）可以活化水稻种子胚细胞内SOD、POD、CAT等酶活性，并对维生素C、维生素E和GSH三种抗氧化剂均有保护或再生作用，能够保护和修复细胞的抗氧化系统；
（3）本发明是一种纯天然产物，在劣变种子活力引发方面可达到安全环保、实用有效的目的；
（4）加工制作简单，使用方便，为劣变种子活力引发提供了一种理想的药物。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例所使用的各原料来源如下：
1、藤茶提取物是按以下步骤制备得到：采用藤茶的新鲜茎叶，在温度35～45℃条件下干燥后得到藤茶干燥原料；将藤茶干燥原料采用乙醇提取法得到藤茶提取液，再经喷雾干燥法得到藤茶提取物；所述乙醇提取法中藤茶干燥原料与乙醇的质量比例为1：10～12，乙醇的体积百分比浓度为85～95%。所得藤茶提取物中，以总黄酮计，质量百分含量≥40%，且其中二氢杨梅素和杨梅素单体成分的质量百分含量比例为10～12：1。
2、茶叶提取物是按以下步骤制备得到：采用红茶或乌龙茶作为原料，乙醇浸提2次，合并提取液；浓缩提取液至原体积的30%后，加入等体积的氯仿萃取2次去掉杂质；将氯仿萃取后余下的水相又用等体积乙酸乙酯萃取2次，每次20min，合并乙酸乙酯萃取液；减压蒸馏回收乙酸乙酯后喷雾干燥余下的水相即得茶叶提取物；所述乙醇浸提使用的乙醇浓度为70～80%，原料与乙醇的质量比例为1：10～12，浸提温度80～85℃，浸提时间为1小时。所得茶叶提取物中，以茶多酚计，质量百分含量≥90.0%。
3、所述N素肥料中的尿素为柳州化工股份有限公司生产的“大力”牌尿素（其中尿素N%=46%）；所述K素肥料中的硝酸钾为文通钾盐集团有限公司生产的“文通”牌硝酸钾（其中硝酸钾K2O%=46%，硝酸钾N%=13.50%）；所述P素肥料中的磷酸二氢钾为湖北武汉市华创化工有限公司生产的“大楚华创”牌磷酸二氢钾（磷酸二氢钾P2O5%=51.50%，磷酸二氢钾K2O%=34%）；所述腐植酸肥料中的腐植酸钠为内蒙古乌海市禹皇腐植酸钠厂生产的“禹皇”牌腐植酸钠，腐植酸钠中的腐植酸含量为70%。
实施例1：
称取41kg藤茶提取物、25kg茶叶提取物、10.72kg尿素（尿素中的N%=46%）、20.38kg磷酸二氢钾（磷酸二氢钾中的P2O5%=51.50%，磷酸二氢钾中的K2O%=34%）、15.37kg硝酸钾（硝酸钾中的K2O%=46%，硝酸钾中的N%=13.50%）和3.57kg腐植酸钠（腐植酸钠中的腐植酸含量为70%）置于调配罐中，搅拌均匀，复合铝袋包装或罐装后即得混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂116.04kg。本实施例中，10.72kg尿素提供的N为4.93kg，20.38kg磷酸二氢钾提供10.50kg的P2O5和6.93kg的K2O，15.37kg硝酸钾提供7.07kg K2O和2.07kgN，3.57kg腐植酸钠提供腐植酸为2.50kg，因此，本实施例中的N为7kg、P2O5为10.5kg、K2O为14kg、腐植酸为2.50kg，藤茶提取物：茶叶提取物：N：P2O5：K2O：腐植酸=41：25：7：10.5：14：2.5。
实施例2：
称取实施例1配制的胚活力恢复剂11.604kg，用1000kg水加热、搅拌溶解，用塑料桶灌装后即得质量百分比为1%的胚活力恢复剂处理直接用液。将即将报废的水稻种子浸泡于胚活力恢复剂处理直接用液中12～24小时后回干进行发芽率实验，结果表明在对“秋优998”、“天优2168”、“博优998”和“天优368”4个不同组合（材料全部由广东省金稻种业有限公司提供）的水稻种子进行胚活力恢复时，与未进行任何处理的种子进行对比，种子最终发芽率增加了3～6%。
实施例3：水稻种子经胚活力恢复剂处理前后的发芽情况
称取实施例1中所制备的胚活力恢复剂11.604kg和水2000kg，在加热和搅拌状态下将胚活力恢复剂充分溶解到水中制备成0.5%的水稻劣变种子胚活力恢复剂处理直接用液。将上述水稻劣变种子胚活力恢复剂处理直接用液等分成2份，分别取“天优216”和“天优998”劣质水稻种子各2000kg置于上述已制备且已经冷却的液中，分别浸泡12小时和24小时后，将恢复后的种子置于阴凉干燥处自然干燥（回干）。
以不经过任何处理的同组合同批次种子为实验对照（CK），另加设同组合同批次种子清水浸泡12h处理、清水浸泡24h处理，其回干方法相同。对恢复剂12h处理、恢复剂24h处理、清水12h处理、清水24h处理和CK按“GB/T3543”的规定方法测定发芽率。下面表1和表2为两个不同杂交水稻组合经不同处理后发芽率的数据（杂交水稻组合材料由广东省金稻种业有限公司提供），从表1和表2中可以看出，经恢复剂处理后水稻种子胚活力的恢复效果明显。
表1“天优216”水稻杂交组合经恢复剂处理后发芽率的变化
表2“天优998”水稻杂交组合经恢复剂处理后发芽率的变化
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂，其特征在于：所述混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂的制备原料包括藤茶提取物、茶叶提取物、N素肥料、P素肥料、K素肥料和腐植酸肥料；所述藤茶提取物、茶叶提取物、N素肥料中的有效成分N、P素肥料中的有效成分P2O5、K素肥料中的有效成分K2O和腐植酸肥料中的有效成分腐植酸按照以下质量份数计：
所述藤茶提取物是按以下步骤制备得到：采用藤茶的新鲜茎叶，在温度35～45℃条件下干燥后得到藤茶干燥原料；将藤茶干燥原料采用乙醇提取法得到藤茶提取液，再经喷雾干燥法得到藤茶提取物；所述乙醇提取法中藤茶干燥原料与乙醇的质量比例为1：10～12，乙醇的体积百分比浓度为85～95％；所得藤茶提取物中，以总黄酮计，质量百分含量≥40％，且其中二氢杨梅素和杨梅素单体成分的质量百分含量比例为10～12：1；
所述茶叶提取物是按以下步骤制备得到：采用红茶或乌龙茶作为原料，乙醇浸提2次，合并提取液；浓缩提取液至原体积的30％后，加入等体积的氯仿萃取2次去掉杂质；将氯仿萃取后余下的水相又用等体积乙酸乙酯萃取2次，每次20min，合并乙酸乙酯萃取液；减压蒸馏回收乙酸乙酯后喷雾干燥余下的水相即得茶叶提取物；所述乙醇浸提使用的乙醇浓度为70～80％，原料与乙醇的质量比例为1：10～12，浸提温度80～85℃，浸提时间为1小时；所得茶叶提取物中，以茶多酚计，质量百分含量≥90.0％。
2.根据权利要求1所述的一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂，其特征在于：所述藤茶提取物、茶叶提取物、N素肥料中的有效成分N、P素肥料中的有效成分P2O5、K素肥料中的有效成分K2O和腐植酸肥料中的有效成分腐植酸按照以下质量份数计：
3.根据权利要求1所述的一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂，其特征在于：所述N素肥料是铵态氮肥、硝态氮肥、硝态铵氮肥、酰胺态氮肥或氰氨态氮肥；所述P素肥料是磷酸盐、磷矿粉或钙镁磷肥；所述K素肥料是氯化钾、硫酸钾、草木灰、硝酸钾或磷酸二氢钾；所述腐植酸肥料是腐植酸铵、腐植酸磷、腐植酸铵磷、腐植酸钠或腐植酸钾。
4.根据权利要求3所述的一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂，其特征在于：所述N素肥料是尿素或硝酸钾；所述P素肥料是磷酸二氢钾；所述K素肥料是硝酸钾或磷酸二氢钾；所述腐植酸肥料是腐植酸钠。
5.根据权利要求1所述的一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：按上述配比称取藤茶提取物和茶叶提取物原料，同时按照有效成分N、P2O5、K2O和腐植酸的配比换算过来的N素肥料、P素肥料、K素肥料和腐植酸肥料的质量称取各原料，置于调配罐中，搅拌均匀，复合铝袋包装或罐装后即得混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂。
6.根据权利要求1所述的一种混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂在提高水稻劣变种子发芽率中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述应用包括以下操作步骤：在水稻劣变种子使用前0.5～1个月，用水将混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂溶解制成溶液，再将水稻劣变种子浸泡其中，浸泡位置为溶液高出种子最顶部1～2cm，浸泡12～24小时后，将种子从溶液中拿出沥干水，然后将种子回干至种子安全贮藏含水量进行贮藏；所述溶液的浓度按照原料藤茶提取物和茶叶提取物，以及有效成分N、P2O5、K2O和腐植酸在溶液中的总的质量百分比浓度为0.1～1％来计。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述回干是将沥干水后的种子置于阴凉干燥处自然干燥后晒干或置于35℃以下烘箱烘干。
9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述应用包括以下操作步骤：在水稻劣变种子浸种催芽前进行引发，用水将混合型水稻劣变种子胚活力恢复剂溶解制成溶液，再将水稻劣变种子浸泡其中，浸泡位置为溶液高出种子最顶部1～2cm，浸泡12～24小时后，将种子在35℃以下烘箱回干24～48小时，立即进入种子浸种催芽过程；所述溶液的浓度按照原料藤茶提取物和茶叶提取物，以及有效成分N、P2O5、K2O和腐植酸在溶液中的总的质量百分比浓度为0.1～1％来计。
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