CN103283346A - 藤茶提取物作为水稻劣变种子引发增强剂的应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于水稻种子引发技术研究领域，公开了一种藤茶提取物作为水稻劣变种子引发增强剂的应用。所述藤茶提取物是指以藤茶为原料，通过溶剂提取、超声提取或色谱分离方法提取得到的藤茶提取物产品，包括固体产品、液体产品和膏状产品，优选固体产品。藤茶提取物系天然植物提取物，无任何毒性，价格低，用作水稻劣变种子的引发安全，无环境污染。藤茶提取物作为增强剂对于提高种子引发效果明显。

Description

藤茶提取物作为水稻劣变种子引发增强剂的应用

技术领域

本发明属于水稻种子引发技术研究领域，特别涉及一种藤茶提取物作为水稻劣变种子引发增强剂的应用。

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，在提高水稻种子耐贮藏技术或种子活力保持技术方面的研究比较多，但在种子劣变后，对种子胚活力如何进行拯救的研究比较薄弱。因此，当伴随着突发事件（如遇上新制种子歉收的年份或遭受灾害年份等）发生时，通过水稻种子引发技术，拯救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范畴。种子引发又称为渗透调节（Osmo—conditioning），最早由Heydeker于1973年提出，它通过控制种子缓慢吸水，使其停留在吸涨的第二阶段，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。种子引发技术是基于种子萌发的生物学机制提出的，目的是促进种子萌发，并且提高萌发时间的稳定率和萌发整齐率，减小萌发时间的标准差，提高苗的抗性和素质、改善营养状况。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。

随着科学技术的发展，种子引发研究不断深入，引发的方法也不断拓展，目前主要有液体引发、固体基质引发、滚筒引发、生物引发和膜引发等多种方式，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。目前有关种子引发的研究大多集中在果树、蔬菜、花卉等园艺作物或烟草、牧草等种子领域，其引发机理的研究受到了更多关注，应用途径及前景也在不断拓展。相比之下，近年来对水稻种子特别是杂交水稻种子引发的研究比较少。有关水稻种子引发方法主要有以下几个：

一是采取水、PEG、PVA、KNO₃、KH₂PO₄、CaCl₂、赤霉素、水杨酸等进行渗透调节，其中又以PEG引发效果较好。PEG（化学名为聚乙二醇）是一种高分子聚合物，化学稳定性高，不透过细胞壁，因而不影响细胞的生化反应，PEG溶液通过胶体渗透势来调控细胞吸水的程度和状态，能使种子的吸水趋于稳定和同步化，最终提高萌发率和整齐率，比采用单一的水浸泡引发要有效的多。引发技术研究过程中，常用12.5～25%的PEG溶液对种子进行引发后检查种子发芽率的变化数据作比效。

二是利用抗生素或者稀土元素La或Ce处理水稻种子，处理后种子活力明显增加。

三是采用固体基质引发，如蛭石、页岩、细沙等，通过固体基质控制种子吸水量从而达到引发目的。

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，种子表面带菌量上升等。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。水引发可能会引起种子吸湿不均导致种子吸胀伤害、种子表面带菌量上升。

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。

固体基质引发存在种子和基质分离较难的问题。

其它利用高压静电场、模拟微重力处理等物理手段进行劣变种子活力复苏的方法，需有专门设备、成本高，还有可能出现基因突变的可能。

藤茶是我国一种重要的类茶植物，植物分类学上属于葡萄科蛇葡萄属中显齿蛇葡萄植物种，各地俗称很多，如广东广西又称“白茶”、“白茶饼”、“溪黄草茶”，湖南张家界又称为“茅岩霉茶”。专著《藤茶学》对此作了详细的论述（张友胜等著，广东科技出版社2003年8月出版）。公开号CN1288747A、CN1288892A等已经公开了该提取物具有治疗肝炎、保肝护肝、抗菌消炎、镇痛、降血脂、祛痰和增强免疫系统免疫力的作用以及通过溶剂提取、超声提取、色谱分离等方法提取分离二氢杨梅素及其组合物的方法。专利号ZL20041002778204已经公开了该提取物通过微波法进行提取的方法。专利号ZL2004100516327已经公开了该提取物可以用作天然果蔬及果蔬制品护色剂的用途。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种藤茶提取物作为水稻劣变种子引发增强剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种藤茶提取物作为水稻劣变种子引发增强剂的应用。

所述藤茶提取物是指以藤茶为原料，通过溶剂提取、超声提取或色谱分离方法提取得到的藤茶提取物产品，包括固体产品、液体产品和膏状产品，优选为固体产品。

所述应用包括以下操作步骤：

（1）将藤茶提取物和现有水稻劣变种子引发剂分别用水溶解后混合，或者将藤茶提取物和现有水稻劣变种子引发剂混合后用水溶解，制成溶液；

（2）在水稻劣变种子使用前0.5～1个月，将水稻劣变种子浸泡在步骤（1）所得溶液中，再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℃以下烘干；或者在水稻劣变种子浸种催芽前，将水稻劣变种子浸泡在步骤（1）所得溶液中，然后在35℃以下烘箱回干24～48小时，立即进入种子浸种催芽过程。

步骤（1）所述溶液中藤茶提取物的质量百分比为0.1～0.5%。

步骤（1）所述现有水稻劣变种子引发剂是指国内外公布的可以作为水稻种子引发的各种物质，包括PEG、PVA、KNO₃、KH₂PO₄、CaCl₂、赤霉素或水杨酸，优选为PEG或KH₂PO₄。

步骤（1）所述现有水稻劣变种子引发剂在溶液中的浓度为目前公知的加入量；例如PEG的加入量为溶液质量百分比12.5%，KH₂PO₄的加入量为溶液质量百分比0.1%。

步骤（2）所述浸泡的位置为溶液高出种子最顶部1～2cm，浸泡的时间为12～24小时。

上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：藤茶提取物溶于水中可以改变溶液的水势来降低细胞渗透势，种子引发期间藤茶提取物作为一个渗透质不仅可调节种子吸收水分，同时还对种子代谢活动产生积极影响。在引发过程中，引发会产生生物膜系统的物理修补和生理生化修补。种子引发后超氧化物歧化酶（SOD），过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）等抗氧化系统活性提高、清除活性氧的能力增强、脂质过氧化减轻；脱氢酶和酸性磷酸酶等酶活性也提高；同时获得了更高的淀粉酶活性、加速了碳水化合物的分解能力；可溶性蛋白含量显著提高，种子浸出液电导率、MDA和可溶性糖含量显著降低。渗透调节过程中种子内部发生了某些促进萌发的代谢过程，从而减少了种子萌发过程中这些代谢所需的时间。由于藤茶提取物具有很高的杀菌活性，可以通过杀灭种子原有的或者通过引发剂带入的在引发过程中涉及的病原微生物，可以减少种子的腐烂，提高种子的萌发效果。

本发明相对现有技术，具有如下的优点及有益效果：

（1）藤茶提取物系天然植物提取物，无任何毒性，价格低，用作水稻种子的引发安全，无环境污染。

（2）藤茶提取物作为增强剂对于提高种子引发效果明显。

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。

实施例1：

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%。将上述所得的藤茶提取物用复合铝袋包装或罐装后即得水稻劣变种子引发剂的增加剂。

实施例2

取市场上购买的普通藤茶（显齿蛇葡萄）100.0g，加入500g水，置于家用微波炉内，提取2分钟，纱布过滤，冷却滤液10分钟，藤茶提取物即沉淀于容器底部。干燥沉淀物，称重为16.5g，即为藤茶提取物。将上述所得的藤茶提取物用复合铝袋包装或罐装后即得水稻劣变种子引发剂的增加剂。

实施例3：水稻劣变种子经引发增强剂处理后的发芽情况

本实施例中的“引发处理”具体方法如下：CK为实验对照，即取不经过任何处理的水稻劣变种子直接按“水稻种子发芽率测定方法”（GB/T3543）进行；“清水12h”处理为将水稻劣变种子在清水中浸泡12h后将种子回干按GB/T3543方法测定水稻种子的发芽率；“12.5%PEG12h”和“0.1%KH₂PO₄12h”处理为分别取12.5公斤的PEG（聚乙二醇）和0.1公斤KH₂PO₄在清水中加热溶解，然后加水将溶液定容至100公斤即得12.5%PEG和0.1%KH₂PO₄溶液，然后将水稻劣变种子放到其中浸泡12h将种子回干后测发芽率；“12.5%PEG+0.15%藤茶提取物”处理为取12.5公斤的PEG（聚乙二醇）和0.15公斤实施例1所得藤茶提取物同时用清水加热溶解，然后加水将溶液定容至100公斤即得12.5%PEG+0.15%藤茶提取物”溶液，然后将水稻劣变种子放到其中浸泡12h将种子回干后测发芽率；“0.1%KH₂PO₄+0.15%藤茶提取物”处理为分别取0.1公斤的KH₂PO₄和0.15公斤实施例1所得藤茶提取物同时用清水加热溶解，然后加水将溶液定容至100公斤即得“0.1%KH₂PO₄+0.15%藤茶提取物”溶液，然后将水稻劣变种子放到其中浸泡12h将种子回干后测发芽率。

下面表1和表2为两个不同杂交水稻组合经引发增加剂处理后的数据变化（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，加入0.15%藤茶提取物后12.5%PEG和0.15%藤茶提取物后0.1%KH₂PO₄对水稻种子的引发效果明显提高，即藤茶提取物对引发剂PEG和KH₂PO₄具有促进引发的效果。

表1“天优998”水稻杂交组合经引发增加剂处理后发芽率的变化

表2“天优368”水稻杂交组合经引发后发芽率的变化

实施例4

取实施例1中得到的藤茶提取物1公斤和市售PEG（聚乙二醇）125公斤混合一起，得126公斤具有增强效果的水稻劣变种子引发剂，将上述所得的引发剂用复合铝袋包装或罐装后即得具有增加效果的水稻劣变种子引发剂。在种子引发时，用水在加热状态下将上述126公斤具有增强效果的水稻劣变种子引发剂进行溶解，然后加水将溶液定容至1000公斤，即可对种子进行引发。引发实验表明，在对“天优2168”、“博优998”和“天优368”3个不同组合（材料全部由广东省金稻种业有限公司提供）水稻种子进行引发增强时，与单纯使用PEG引发剂相比，发芽率增加了3～5%。

实施例5

取实施例2中得到的藤茶提取物5公斤和市售PEG（聚乙二醇）125公斤混合一起，得130公斤具有增强效果的水稻劣变种子引发剂，将上述所得的引发剂用复合铝袋包装或罐装后即得具有增加效果的杂交水稻劣变种子引发剂。在种子引发时，用水在加热状态下将上述130公斤具有增强效果的杂交水稻劣变种子引发剂进行溶解，然后加水将溶液定溶至1000公斤，即可对种子进行引发。引发实验表明，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）的水稻种子进行引发增强时，与单纯使用PEG引发剂相比，发芽率增加了3～5%”。

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 (10)

1.一种藤茶提取物作为水稻劣变种子引发增强剂的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述藤茶提取物是指以藤茶为原料，通过溶剂提取、超声提取或色谱分离方法提取得到的藤茶提取物产品。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述藤茶提取物产品为固体产品、液体产品和膏状产品。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述藤茶提取物产品为固体产品。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述应用包括以下操作步骤：

（1）将藤茶提取物和现有水稻劣变种子引发剂分别用水溶解后混合，或者将藤茶提取物和现有水稻劣变种子引发剂混合后用水溶解，制成溶液；

（2）在水稻劣变种子使用前0.5～1个月，将水稻劣变种子浸泡在步骤（1）所得溶液中，再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℃以下烘干；或者在水稻劣变种子浸种催芽前，将水稻劣变种子浸泡在步骤（1）所得溶液中，然后在35℃以下烘箱回干24～48小时，立即进入种子浸种催芽过程。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：步骤（1）所述溶液中藤茶提取物的质量百分比为0.1～0.5%。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：步骤（1）所述现有水稻劣变种子引发剂在溶液中的浓度为目前公知的加入量。

8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：步骤（1）所述现有水稻劣变种子引发剂为PEG、PVA、KNO₃、KH₂PO₄、CaCl₂、赤霉素或水杨酸。

9.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：步骤（1）所述现有水稻劣变种子引发剂为PEG或KH₂PO₄；所述PEG的加入量为溶液质量百分比12.5%；所述KH₂PO₄的加入量为溶液质量百分比0.1%。

10.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：步骤（2）所述浸泡的位置为溶液高出种子最顶部1～2cm，浸泡的时间为12～24小时。