CN104270934A - 通过冷等离子体处理加工种子以降低种皮表面的视接触角 - Google Patents

Abstract

在此披露了通过冷等离子体处理降低种皮表面的视接触角的方法、用于所述处理的农业装置和通过其方法获得的种子。

Description

通过冷等离子体处理加工种子以降低种皮表面的视接触角

相关申请

本申请获得2012年4月23日提交的美国临时专利申请号61/636,752的优先权，通过引用包括，就如同完全在此阐明一样。

发明领域和背景

在一些实施例中，本发明涉及农业与食品科学领域，并且更具体地涉及用于加工种子的方法，在一些实施例中，这些方法增加其效用。

常常存在对萌发种子的需求。

在农业领域中，种子播种在生长介质中，典型地在开放的大田、温室、或在具有或不具有惰性支持介质(水培和气培)的包含土壤(农作学)或水/营养混合物的容器中。当在生长介质中水接触种子时，萌发开始，并且最终种子发芽形成幼苗。播下的种子的萌发百分比是萌发率。萌发率通常是少于100％，这意味着必须播下过量的种子来提供植物的理想产率。

在食用产品和烹饪技术领域中，种子萌发并且然后被用于生产各种食物和食用添加剂，包括麦芽酿制谷物(如用于制备啤酒、威士忌、麦芽酿制醋)、小麦草、面包(例如艾赛尼(Essene)面包)或食用芽(如豆类、谷类、含油种子、芸苔属、伞状花科蔬菜、葱属和其他蔬菜及药草的芽)。未发芽的种子(由于种子发芽率低于100％)被浪费，并可能导致真菌生长或一个劣质终产品。

在烹饪技术领域中，干种子在使用前通常被再水合，尤其但不排外地是，豆类，例如菜豆、扁豆、豌豆和鹰嘴豆。再水合是相对慢的并且需要使用过量的水。尽管在小规模(家庭)烹调中未必是一个重要的问题，在工业设定中，在基于再水合的种子的食品的制备中，再水合所需的时间和水可构成显著的成本。

沃林(Volin)JC，德内斯(Denes)FS，扬(Young)RA，帕克(Park)SMT“通过冷等离子体化学技术对种子萌发性能的修饰”，作物科学(Crop.Sci.)2000，40，1706-1718披露用冷射频等离子体处理萝卜、豌豆、玉米、大豆和菜豆来修饰种子特性，该等离子体是在各种气体的气氛中通过1000W 13.56MHz射频场产生。

沃林(Volin)等人报导，在CF₄气氛中等离子体处理导致萝卜和豌豆种子上一个层的形成，这导致与未处理种子相比萌发的显著延迟。在十八碳氟萘烷(octadecafluorodecalin)气氛中等离子体处理导致大豆、玉米和豌豆种子上一个层的形成，这导致与未处理种子相比萌发的显著延迟。

沃林(Volin)等人还报导，在150mT(9.4或20Pa)环己烷气氛中将大豆(但非玉米)等离子体处理5分钟导致萌发加速。在200mT(27Pa)肼气氛中将玉米等离子体处理20分钟导致萌发加速。在200mT(27Pa)苯胺气氛中将玉米和大豆等离子体处理20分钟导致萌发加速。

环己烷(C₆H₁₂，MW＝84)极度易燃(燃点-20℃)、有吸入麻醉性并可能会引起皮肤刺激。

肼(N₂H₄，MW＝32)高活性、高毒性(在大鼠和小鼠中口服LD50约60mg/kg)、易燃和不稳定(在24℃至270℃自燃，燃点52℃，在1.8％时爆炸)并且有腐蚀性。

苯胺(C₆H₅NH₂，MW＝93)有刺激性气味、可燃(燃点70℃)、有吸入毒性(LC50175ppm，7小时，小鼠)并且预计当被释放到环境中时对陆地和水生生物有极大毒性(EC 50/48-小时<1mg/l水蚤)。

发明概述

在一些实施例中，本发明涉及用于加工种子的方法，连同涉及使用该方法加工的种子，在一些实施例中该方法增加这些种子的效用。

根据本发明的一些实施例的一个方面，提供一种处理植物种子的方法，该方法包括：

提供具有种皮的植物种子，其种皮外表面具有天然视接触角；并且

在有效于将该种皮表面的视接触角从天然视接触角实质上降低到处理的视接触角的条件下，将该植物种子暴露于一个等离子体。

在一些实施例中，该种皮表面的视接触角被降低不少于约10°，以致于该处理的视接触角低于该天然接触角不少于约10°。

在一些实施例中，该植物种子向该等离子体的暴露是这样的以使得该处理的视接触角小于90°(亲水的)。在一些这类实施例中，该天然视接触角大于90°(疏水的)，使得最初疏水的种皮表面变得亲水。

在一些实施例中，该等离子体包括一个冷射频等离子体。在一些这类实施例中，该等离子体是通过具有不低于约100kHz并且甚至不低于约1MHz的频率的一个射频场产生的。在一些这类实施例中，该等离子体是通过具有不超过约100MHz的频率的一个射频场产生的。

在一些实施例中，该种子被暴露于该等离子体持续不低于约1秒。在一些实施例中，该种子被暴露于该等离子体持续不超过约60分钟。在一些实施例中，该种子被暴露于该等离子体持续不超过约4分钟。在一些实施例中，该种子被暴露于该等离子体持续不超过约1分钟。

在一些实施例中，该种子在包括一个气氛的一个室中被暴露于该等离子体，该等离子体是从该气氛产生的。

在一些实施例中，该室中的气氛的压强不超过约500Pa。在一些实施例中，该室中的气氛的压强不超过约10Pa。

在一些实施例中，该气氛中有机碳的重量百分比不超过约70％。

在一些实施例中，该气氛包括一种气体，该气体选自由以下各项组成的气体的组：空气、氧、氮、氩和氖及其混合物。

在一些实施例中，该方法进一步包括：继暴露于等离子体之后，使该种子接触水。

在一些这类实施例中，该与水的接触处于允许该种子萌发的条件下。

在一些实施例中，该方法进一步包括：种植该种子。

在一些实施例中，该方法进一步包括：继向等离子体的该暴露之后，等待一个时间段，在此期间该植物种子发芽；并且随后从该发芽的种子制备一种食物。

在一些实施例中，该方法进一步包括：继向等离子体的该暴露之后，使该植物种子与水接触以再水合该种子；并且随后从该再水合的种子制备一种食物。

根据本发明的一些实施例的一个方面，还提供了一个场所，该场所包括：一个等离子体发生装置，该等离子体发生装置被配置为用于根据此处的教导根据该方法的一个实施例处理植物种子；其中该场所选自由以下各项组成的组：厨房(优选商用厨房)、食品制造场所(优选工业食品制造场所)和植物生长场所(优选工业植物生长场所)。

根据本发明的一些实施例的一个方面，还提供了一种农业装置，该装置包括：

一个等离子体发生装置，适合于根据此处的教导根据该方法的一个实施例处理植物种子；以及

功能上与该等离子体发生组件关联的一个播种组件，该播种组件被配置为继该处理之后从该等离子体发生装置接受植物种子。

根据本发明的一些实施例的一个方面，还提供了一个类型的植物的有生活力的植物种子，包括种皮，其中该种皮表面的视接触角实质上低于该类型植物的种皮表面的天然视接触角，其中该植物种子是未萌发的有生活力的植物种子。

在一些实施例中，该种皮表面的视接触角低于该类型的植物的种皮表面的天然视接触角不少于约10°。

在一些实施例中，该种皮表面是亲水的，具有小于90°的视接触角。在一些这类实施例中，该植物种子属于一个类型的植物，该类型的植物带有具有大于90°的天然视接触角的天然疏水的种皮表面。

除非另外定义，在此所使用的所有技术术语和科学术语具有与属于本发明的领域之内的普通技术人员通常所理解的相同的含义。在矛盾的情况下，本发明说明书，包括定义，将占据主导。

如此处使用的，术语“包括(comprising和including)”、“具有”及其语法变体被当作具体说明所述特点、整数、步骤或组件，但不排除添加一个或多个另外的特点、整数、步骤、组件或其组。

如此处使用的，不定冠词“一个/一种(a和an)”意指“至少一个/至少一种”或“一个或多个/一种或多种”，除非上下文另外明确指定。

如此处使用的，当术语“约”在一个数值之前时，该术语“约”旨在说明+/-10％。

附图简要说明

在此参考附图描述本发明的一些实施例。说明书连同附图使得本领域的普通技术人员清楚可以如何实施本发明的一些实施例。这些图以说明为目的，并且不尝试在基本理解本发明所必要的之外更详细地显示实施例的结构性细节。为了清楚起见，这些图中描述的一些对象是不按比例的。

在这些图中：

图1是用于用如此处所述的等离子体处理种子的电感耦合等离子体装置的示意性描述；

图2A是未处理的扁豆种子的SEM图像(10000x)的复制；

图2B是未处理的菜豆种子的SEM图像(5000x)的复制；

图2C是未处理的小麦种子的SEM图像(10000x)的复制；

图3A-3B是未处理的扁豆(图3A)和处理的扁豆(图3B)的种皮表面上的水滴的图像的复制；

图4A-4D是保持在不同角的未处理的扁豆的种皮表面上的水滴的图像的复制，证明“玫瑰花瓣”效果；

图5A-5B是未处理的菜豆(图5A)和处理的菜豆(图5B)的种皮表面上的水滴的图像的复制；

图6A-6B是未处理的小麦种子(图6A)和处理的小麦种子(图6B)的种皮表面上的水滴的图像的复制；

图7A-7C是比较吸水率作为处理的和未处理的菜豆(图7A)、处理的和未处理的扁豆(图7B)以及处理的和未处理的小麦种子(图7C)的时间的函数的图；并且

图8A-8C是比较处理的和未处理的菜豆(图8A)、处理的和未处理的扁豆(图8B)以及处理的和未处理的小麦种子(图8C)的萌发的图。

本发明的一些实施例的说明

在一些实施例中，本发明涉及用于加工种子的方法(在一些实施例中该方法增加这些种子的效用)、使用该方法加工的种子以及用于实施该方法的装置和场所。

如前言中所讨论的，给定类型的种子的萌发率通常显著低于100％，意味着必须播种或使用过量的种子来实现预期的效果或产品。在一些情况下，需要大量的水和/或长时间来水合种子，在一些情况下，来启动萌发。在一些情况下，未萌发的种子的存在也会对产品的质量造成负面影响。

用等离子体处理植物种子

根据此处的教导的一些实施例的一个方面，提供有一种处理植物种子的方法，包括：

提供具有种皮(优选地完整的种皮)的植物种子(优选地未萌发的有生活力的植物种子)，该种皮具有天然视接触角；并且

在有效于将该种皮表面的视接触角从天然视接触角实质上降低到处理的视接触角(通过水增加种皮表面的可湿性)的条件下，将该植物种子暴露于一个等离子体(电离气体)。

如此处使用的，术语“有生活力的植物种子”意指在适当条件下萌发的植物种子。在一些实施例中，如在下文中更详细讨论的，将该植物种子暴露于该等离子体增加了该植物种子的萌发率。

在一些实施例中，该种皮表面的视接触角被降低不少于约10°、不少于约20°、不少于约30°并且甚至不少于约40°。在一些实施例中，该种皮表面的视接触角是这样的以使得疏水的种皮表面(具有大于90°的天然视接触角)变为亲水的(具有小于90°的视接触角)。

在一些实施例中，在暴露于该等离子体之前，处理该植物种子以压制病原体。在一些实施例中，继暴露于该等离子体之后，处理该植物种子以压制病原体。在一些实施例中，不经这类处理使用该植物种子来压制病原体。

此处的教导适用于任何适合的种子类型的植物，包括蔬菜种子、禾草种子、油料种子和谷物种子。也就是说，在一些实施例中，该种子属于豆类(豆科)，例如苜蓿、角豆、鹰嘴豆(chickpea或Cicer arietinum)、三叶草、胡芦巴、羽扇豆、绿豆、豌豆(pea或Pisum sativum)、大豆(soybean或Glycine max)和野豌豆，但尤其是菜豆属、豇豆属和扁豆属(小扁豆)的种子。在一些实施例中，该种子是禾本科，例如黍亚科，例如玉米、高粱、甘蔗、小米；稻亚科，例如水稻；燕麦属，例如燕麦；以及早熟禾亚科，例如草坪草、牧场草以及小麦族，例如大麦属(大麦)、黑麦属(黑麦)，并且尤其是小麦属(小麦，包括卡姆(kamut))。其他适合类型的种子包括油料种子(杏仁、榛子、亚麻籽、花生、芝麻、向日葵)，芸苔属(芝麻菜、花椰菜、卷心菜、日本萝卜(daikon)、日本沙拉菜、芥菜、萝卜(radish)、乌塌菜(tatsoi)、芜菁、豆瓣菜)，伞状花科蔬菜(胡萝卜、芹菜、茴香、荷兰芹)，葱属(大蒜、青葱、韭、洋葱)，茄科(西红柿、土豆、辣椒、茄子(aubergine或eggplant))以及其他可食用植物，例如苋菜、荞麦、生菜、玉米、牛奶蓟、藜麦、大黄和菠菜。

已经发现，根据此处的教导将植物种子暴露于等离子体具有一个或多个出人意料的优势。

在一些实施例中，根据此处的教导将种子暴露于等离子体使再水合种子变得容易，允许例如在工业和烹饪食品制备领域中降低使用的水的量并减少再水合种子所需的时间。不希望被任何一种理论限制，目前诸位发明人认为这种效果可能是由于种皮表面的视接触角的减少。

在一些实施例中，根据此处的教导将种子暴露于等离子体增加了种子的萌发率，也就是说增加了给定这样暴露的种子随后在适合的条件下发芽的机会，用于农业用途(如种植)和用于烹饪用途(如麦芽制造、生产食物如食用豆芽或艾赛尼面包)，与这样增加的萌发率所提供的伴随的优势。

在一些实施例中，根据此处的教导将种子暴露于等离子体提供了更快的萌发起始和其间一批处理的种子萌发的较短的“时间窗”。在一些实施例中，这样改善的控制在农业、烹饪技术、或食品工业中是有利的。

在一些实施例中，根据此处的教导将种子暴露于等离子体允许降低用于萌发种子使用的水的量，在一些实施例中用于农业目的，并且在一些实施例中用于烹饪或食品工业用途。

鉴于披露了作为等离子体处理的结果在萌发和再水合中没有改善(并且可能恶化)的塞尔丘克(Selcuk)M，奥克苏兹(Oksuz)L，巴萨让(Basaran)P“通过冷等离子体处理对感染曲霉属和青霉属的谷物和豆类进行的排除污染(Decontamination of grains and legumes infected with Aspergillus spp.and Penicillum spp.by cold plasma treatment)”生物资源技术(BioresourceTechnology)2008，99，5104-5109的教导，这些优势是尤其令人吃惊的。不希望被任何一种理论限制，目前认为根据塞尔丘克(Selcuk)的教导进行的等离子体处理不会实质上降低种皮表面的视接触角。

持续时间

该种子被暴露于一种等离子体持续任何适合的时间。在一些实施例中，该种子被暴露于一种等离子体持续不低于约1秒。在一些实施例中，该种子被暴露于一种等离子体持续不超过约60分钟、不超过约15分钟并且甚至不超过约5分钟。所有条件都相同的情况下，目前认为更短持续时间的暴露允许节约用来产生该等离子体的能源并允许处理的更大产出。即是说，也认为将植物种子暴露于一种等离子体持续过量的时间段(例如在一些实施例中长于5分钟)可引起损害或产率次佳结果。因此，在一些实施例中，将种子暴露于一种等离子体持续短时间，例如少于5分钟、不超过约4分钟、不超过约2分钟、不超过约1分钟、不超过约30秒、少于30秒并且甚至不超过约20秒。

等离子体的类型

在一些实施例中，该种子所暴露于其中的等离子体是冷等离子体，例如电感耦合等离子体，例如使用射频电流产生的，也就是说，该等离子体是冷射频辉光放电等离子体(此处也称作射频等离子体，使用射频辉光放电等离子体源)。在这类实施例中，使用具有任何适合的频率的任何适合的射频场来产生该等离子体。在一些实施例中，该等离子体是通过具有不低于约100KHz、不低于约250kHz、不少于约500kHz、不少于约1MHz、不少于约3MHz并且甚至不少于约5MHz的频率的一个射频场产生。在一些实施例中，该等离子体是通过具有不超过约100MHz的频率的一个射频场产生的。在一些实施例中，该等离子体是通过具有不超过约80MHz、不超过约50MHz、不超过约20MHz、并且甚至不超过约15MHz的频率的一个射频场产生。在一些实施例中，该等离子体是通过具有约1MHz和约15MHz之间、并且甚至是约5MHz和约14MHz之间，例如约10MHz或约13.56MHz之间的频率的一个射频场产生。

在一些实施例中，使用其他适合的方法和等离子体发生装置来产生该冷等离子体。在一些实施例中，产生该等离子体的方法选自由以下各项组成的组：电子回旋共振(使用电子回旋共振等离子体源)；电晕放电等离子体(使用电晕放电等离子体源)、大气电弧等离子体(使用大气电弧等离子体源、“等离子体喷镀枪”)、真空电弧等离子体(使用真空电弧等离子体源)、激光产生的等离子体(使用激光等离子体源)。各种等离子体源的细节是本领域中已知的(参见例如，楚(Chu)PK，陈(Chen)JY，王(Wang)LP，黄(Huang)N“生物材料的等离子体表面修饰(Plasma-surfacemodification of biomaterials)”材料科学与工程(Mat Sci and Eng)2002，R36，143-206，将其通过引用包括，就如同完全在此阐明一样)。

气氛(Atmosphere)

在一些实施例中，该种子在包括一个气体的气氛的一个室中被暴露于通过射频辉光放电等离子体产生的等离子体，该等离子体从该气体的气氛产生。

在这类实施例中，该室(如在产生该等离子体之前测量的)中的气氛的压强是任何适合的压强。射频辉光放电等离子体被典型地分为低压强(约0.133Pa(10^-3托)和133Pa(1托)之间)和中等压强(133Pa和13300Pa(100托之间)，其中在该产生的等离子体中的电子密度随着更高的压强增加。

在一些实施例中，该室中的压强不超过约500Pa并且甚至不超过约250Pa。在一些实施例中，该室中的压强是低压强，也就是说不超过约133Pa。在一些实施例中，并且不超过约100Pa、不超过约50Pa并且甚至不超过约20Pa。

在一些实施例中，已经发现在非常低的压强下实现了优越的结果，也就是说不超过约10Pa、不超过约8Pa、不超过约5Pa并且甚至不超过约2Pa。虽然不希望被任何一种理论限制，认为在一些实施例中，在这样非常低的压强下的该等离子体的电子密度导致优越的结果。

在一些实施例中，该气氛包括一种气体，该气体选自由以下各项组成的气体的组：空气、氧、氮、氩和氖及其混合物。在一些实施例中，该气氛基本由一种气体组成，该气体选自由以下各项组成的气体的组：空气、氧、氮、氩和氖及其混合物。在一些实施例中，该气氛由一种气体组成，该气体选自由以下各项组成的气体的组：空气、氧、氮、氩和氖及其混合物。

在一些实施例中，该气氛实质上是空气。在一些实施例中，该气氛是空气。

在一些实施例中，该气氛包括氧(O₂)。在一些实施例中，在该气氛中的氧的摩尔百分比不少于约0.1％、不少于约1％、不少于约5％、不少于约10％并且甚至不少于约20％氧。

在一些实施例中，该气氛包括氮(N₂)。在一些实施例中，在该气氛中的氮的摩尔百分比不少于约0.1％、不少于约1％、不少于约5％、不少于约10％并且甚至不少于约20％氮。

在一些实施例中，该气氛包括氧连同一种惰性气体(例如N₂、Ne、Ar、He或其混合物)。在一些实施例中，该氧和该惰性气体一起的摩尔百分比包括该气氛的不少于约5％、不少于约10％、不少于约20％、不少于约40％、不少于约60％、不少于约80％、并且甚至不少于约95％。

在一些实施例中，该气氛包括一种惰性气体(例如N₂、Ne、Ar、He及其混合物)并且包括少于0.1％摩尔百分比的氧。

在一些实施例中，该气氛中的有机碳的重量百分比(组成了该气氛的碳氢化合物分子中的碳的重量百分比)不超过约70％、不超过约50％、不超过约25％、不超过约15％、不超过约10％、不超过约5％、不超过约4％并且甚至不超过约2％。在一些实施例中，该气氛包括不超过约1％并且甚至不超过约0.1％摩尔百分比的碳氢化合物。

在一些实施例中，该气氛实质上不是易燃的。在一些实施例中，该气氛实质上缺乏易燃组分例如肼或环己烷。

在一些实施例中，该气氛实质上缺乏有毒组分例如肼或苯胺。

用等离子体处理的植物种子

根据本发明的一些实施例的一个方面，还提供了一种未萌发的有生活力的植物种子，暴露于如上所述的等离子体。

根据本发明的一些实施例的一个方面，还提供了一个类型的植物的有生活力的植物种子，该植物种子包括种皮，其中该种皮的(外)表面的视接触角实质上低于(更亲水的)该类型植物的种皮表面的天然视接触角，其中该植物种子是未萌发的有生活力的植物种子。

根据此处的教导，该种子缺乏如在沃林(Volin)等人，作物科学(Crop.Sci.)2000，40，1706-1718(以上引用的)中所披露的包括通过暴露于含氟气氛中的等离子体产生的大量的氟含量的人工涂层。

目前认为，由于该种皮表面降低的疏水性，根据此处的教导的种子的一些实施例比相同类型的天然发生的种子对病原体更易感。因此，在一些实施例中，在暴露于如上所述的等离子体之前或之后处理该植物种子来压制病原体，例如真菌和真菌孢子、细菌和/或病毒，例如通过暴露于一种化学药剂(例如氧化乙烯或过氧化氢(使用干燥灭菌工艺)。

在一些实施例中，实质上更低意味着该种皮表面的视接触角低于该类型的植物的种皮表面的天然视接触角不少于约10°、不少于约20°、不少于约30°并且甚至不少于约40°。

在一些实施例中，该种皮表面是亲水的，具有小于90°的视接触角。在一些这类实施例中，该植物种子属于一个类型的植物，该类型的植物带有具有大于90°的天然视接触角的天然疏水的种皮表面。因此，在一些实施例中，该植物种子包括亲水的种皮表面(视接触角小于90°)，该表面通常(天然地)是疏水的(视接触角大于90°)。

任何合适类型的植物的种子包括蔬菜种子、禾草种子、油料种子和谷物种子。也就是说，在一些实施例中，该种子属于豆类(豆科)，例如苜蓿、角豆、鹰嘴豆(chickpea或Cicer arietinum)、三叶草、胡芦巴、羽扇豆、绿豆、豌豆(pea或Pisum sativum)、大豆(soybean或Glycine max)和野豌豆，但尤其是菜豆属、豇豆属和扁豆属(小扁豆)的种子。在一些实施例中，该种子是禾本科，例如黍亚科，例如玉米、高粱、甘蔗、小米；稻亚科，例如水稻；燕麦属，例如燕麦；以及早熟禾亚科，例如草坪草、牧场草以及小麦族，例如大麦属(大麦)、黑麦属(黑麦)，并且尤其是小麦属(小麦，包括卡姆(kamut))。其他适合的种子包括油料种子(杏仁、榛子、亚麻籽、花生、芝麻、向日葵)，芸苔属(芝麻菜、花椰菜、卷心菜、日本萝卜(daikon)、日本沙拉菜、芥菜、萝卜(radish)、乌塌菜(tatsoi)、芜菁、豆瓣菜)，伞状花科蔬菜(胡萝卜、芹菜、茴香、荷兰芹)，葱属(大蒜、青葱、韭、洋葱)，茄科(西红柿、土豆、辣椒、茄子(aubergine或eggplant))以及其他可食用植物，例如苋菜、荞麦、生菜、玉米、牛奶蓟、藜麦、大黄和菠菜。

例如，在一些实施例中，该种子是扁豆(小扁豆(Lens culinaris))种子，该种子具有不超过约115°、不超过约105°、不超过约90°、不超过约70°、不超过约50°并且甚至不超过约30°的视接触角的种皮表面。扁豆种皮表面的天然视接触角是127±2°。

例如，在一些实施例中，该种子是白菜豆(bean或Phaseolus vulgaris)，该菜豆具有不超过约90°、不超过约80°、不超过约70°、不超过约60°并且甚至不超过约55°的视接触角的种皮表面。白菜豆种皮表面的天然视接触角是98±2°。

例如，在一些实施例中，该种子是小麦(小麦属)种子，该种子具有不超过约95°、不超过约90°、不超过约80°、不超过约60°、不超过约40°并且甚至不超过约20°的视接触角的种皮表面。小麦种皮表面的天然视接触角是115±2°。

用等离子体处理的植物种子的用途

如上所述，根据此处的教导进行的种子等离子体处理的一些实施例有许多意想不到的优势，在一些实施例中为以下各项中的一个或多个：增加的萌发率、更快萌发起始、更短的萌发时间窗、萌发种子所需的水量的减少、水合种子所需的水量的减少、和/或水合种子所需的时间量的减少。典型地，根据此处的教导继暴露于等离子体之后，使处理的种子萌发或再水合用于进一步的用途。

因此，在一些实施例中，根据此处的教导的方法进一步包括使该种子接触水(与如在US 61/636,752中使用的术语“将该种子暴露于水”同义的术语)。在一些实施例中，该方法进一步包括：在允许该种子萌发的条件下使该种子接触水。

在一些实施例中，该方法进一步包括：继暴露于等离子体之后，种植该种子，也就是说接触一种介质和水，允许该种子萌发并发育为芽、幼苗、以及可任选地成熟植株。在一些这类实施例中，该介质是是农业介质(例如大田、温室、苗圃中的土壤)。在一些此类实施例中，该介质是水培或气培介质。此类实施例是有用的，尤其在农业领域，例如用于生产幼苗、芽和/或小植物以用于消费、销售和再种植，或用于种植植物来以用于收获(例如植物的果实或种子)或其他用途(例如牧场)。此类实施例对于生产用于消费(例如由人类或动物)的芽是有用的，例如豆类(pulse)(苜蓿、三叶草、胡芦巴、扁豆、豌豆、鹰嘴豆、绿豆、大豆)，谷类(燕麦、小麦、玉米、水稻、大麦、黑麦、卡姆)，类谷类(奎奴亚藜、苋菜、荞麦)，油籽(杏仁、榛子、亚麻籽、花生、芝麻、向日葵)，芸苔属(芝麻菜、花椰菜、卷心菜、日本萝卜(daikon)、日本沙拉菜、芥菜、萝卜(radish)、乌塌菜(tatsoi)、芜菁、豆瓣菜)，伞状花科蔬菜(胡萝卜、芹菜、茴香、荷兰芹)，葱属植物(大蒜、青葱、韭、洋葱)和其他食用植物，例如菠菜、生菜和牛奶蓟。

在一些实施例中，该方法进一步包括：继向等离子体的该暴露之后，等待一个时间段，在此期间该植物种子发芽；并且随后从该发芽的种子制备一种食物。此类实施例典型地适用于制备需要使用萌发的种子的食物，例如麦芽酿制谷物，尤其是大麦(如用于制备啤酒、威士忌、麦芽酿制醋、蜜饯、麦芽酿制饮料、麦芽萃取物和大麦麦芽)、小麦草和面包(例如艾赛尼面包)以及麦芽面包。

在一些实施例中，该方法进一步包括：继向等离子体的该暴露之后，使该植物种子与水接触以再水合该种子(例如通过浸泡)；并且随后从该再水合的种子制备一种食物。在制备食物(例如汤、炖菜和涂抹调味品(例如鹰嘴豆泥))中，此类实施例典型地适用于干储藏的并且必须再水合使用的种子(典型地豆类例如扁豆、菜豆和鹰嘴豆)。

根据此处的教导的装置

此处的教导可使用在如此处所述的适合的条件下适合于将植物种子暴露于等离子体的任何适合的等离子体发生装置(如上所述的)实施。典型地，此类等离子体发生装置是这样的仪器，该仪器被配置用于可由高技能的科学人员操作的或在其监督下进行的科学研究，并允许改变和调整各个操作参数。

在一些实施例中，此处的教导是使用特别配置用于实施此处的教导的等离子体发生装置来实施的。此类实施例被典型地配置用于简单操作，甚至由非技术操作员或甚至优选地不专注于装置设置的技术操作员进行。

在一些这类实施例中，该装置被配置用于开关操作：一个使用者激活一个控件(例如一个单按钮、多个按钮)，该控件导致等离子体从所需要类型的气氛在所需要的压强在所需要的射频持续所需要的时间而不需要设置这些参数中的任何一个的情况下的产生。

因此，根据此处的教导的一些实施例的一个方面，提供了用于处理种子的一个装置，该装置包括适合于将植物种子暴露于产生的等离子体的一个等离子体发生器；以及一个操作员界面，允许一个操作员激活该等离子体发生器来实施根据此处的教导的方法。在一些实施例中，该装置被配置为只限于仅在适合于实施此处的教导的参数内受产生等离子体。

在一些实施例中，该装置被配置用于连续操作，也就是说，该装置被配置为当被激活时实质上不断地产生等离子体，来连续地补充待被暴露于该等离子体的未处理的种子，并且连续地提取已经通过根据此处的教导暴露于该等离子体而处理的种子。在一些实施例中，该装置被配置为用于分批处理种子。

持续时间

在本领域中，等离子体发生装置典型地包括一个激活/停用开关。操作员通过开关激活该装置以产生等离子体，并查阅一个计时器直至达到足够的等离子体生成时间，并且然后使用该开关停用该装置。

在一些实施例中，该装置被配置以使得被该装置处理的种子被暴露的持续时间被限制为根据此处的教导的一个持续时间。实施此类持续时间的限制是在电子学和装置控制领域的普通技术人员的能力内在熟读此处的教导后熟知的，并且典型地包括使用软件或硬件定时器。

例如，在一些实施例中，暴露的最大持续时间被限制为根据此处的教导的一个预定的最大持续时间。通过操作界面激活装置导致不超过预定的最大持续时间的等离子体生成。在一些这类实施例中，该预定的最大持续时间少于5分钟、不超过约4分钟、不超过约2分钟、不超过约1分钟、不超过约30秒、少于30秒并且甚至不超过约20秒。

例如，在一些这类实施例中，暴露持续时间被固定为根据此处的教导的一个单一预定值。通过操作界面每次激活该装置引起该装置产生等离子体仅持续该固定的单一值。在一些这类实施例中，该单一预定持续时间少于5分钟、不超过约4分钟、不超过约2分钟、不超过约1分钟、不超过约30秒、少于30秒并且甚至不超过约20秒。

例如，在一些实施例中，暴露时间被限制为相对小数目的预定值，例如根据待处理的种子类型进行标记。在一些这类实施例中，持续时间的预定值都少于5分钟、不超过约4分钟、不超过约2分钟、不超过约1分钟、不超过约30秒、少于30秒并且甚至不超过约20秒。

包括一个等离子体发生装置的场所

已知的等离子体发生装置在科学研究和重工业领域是有用的并且典型地可在科学实验室和工厂找到。此处的教导提供了加工植物种子用于食品和农业的效用，教导了将一个等离子体发生装置放置于其中植物种子被用于食品和农业的场所。

在一些情况下，此处的教导是在一个中央场所实施的，例如用于根据此处的教导的、种子的处理和制造的种子工厂。然后该处理的种子被运输到一个场所用于使用。在一些实施例中，继处理之后，将该处理的种子放置到受保护的环境中(例如密封在惰性气氛中，优选地无水，在一些实施例中是继病原体压制处理之后)以避免不成熟的萌发和/或病原体发展。

在一些实施例中，优选的是在尽可能靠近于(空间和/或时间)该处理的种子萌发的位置实施此处的教导。

例如，此处的教导有利地在厨房(家庭、饭店、自助餐厅、餐饮机构)中实施，例如用于从水合的种子(例如用于汤、炖菜和涂抹调味品(像鹰嘴豆泥)的菜豆、扁豆、鹰嘴豆)或用于消费的芽制备食物。因此，根据此处的教导的一些实施例的一个方面，提供了一个厨房，该厨房包括一个等离子体发生装置，该装置适合于根据此处的教导的方法的实施例处理植物种子。在一些实施例中，该等离子体发生装置只限于产生适合于实施此处的教导的等离子体并且被如此配置以不具有产生不适合于实施此处的教导的等离子体的功能。在一些实施例中，该等离子体发生装置被配置为一种厨房用具，适合于根据此处的教导处理种子。

例如，此处的教导有利地是在一个工业食品制造场所(例如啤酒厂、酿酒厂、面包店、食品加工工厂)中实施，例如用于从水合的种子(例如用于汤、炖菜和涂抹调味品(像鹰嘴豆泥)的菜豆、扁豆、鹰嘴豆)或用于消费的芽制备食物，面包和饮料(例如啤酒和威士忌)。因此，根据此处的教导的一些实施例的一个方面，提供了一个食品制造场所，该食品制造场所包括一个等离子体发生装置，该装置适合于根据此处的教导的方法的实施例处理植物种子。在一些实施例中，该等离子体发生装置只限于产生适合于实施此处的教导的等离子体并且被如此配置以不具有产生不适合于实施此处的教导的等离子体的功能。

例如，此处的教导有利地在一个植物生长场所(例如农场、温室、植物苗圃、水培农场、气培农场、垂直农场)，尤其是工业植物生长场所中实施，例如用于根据此处的教导处理植物种子，例如在种植之前或在被喂养给动物(例如家畜)之前。因此，根据此处的教导的一些实施例的一个方面，提供了一个植物生长场所，该植物生长场所包括一个等离子体发生装置，该装置适合于根据此处的教导的方法的实施例处理植物种子。在一些实施例中，该等离子体发生装置只限于产生适合于实施此处的教导的等离子体并且被如此配置以不具有产生不适合于实施此处的教导的等离子体的功能。

农业装置

在一些实施例中，在农业领域中，所希望的是在根据此处的教导的处理之后尽可能快的种植种子。因此，根据此处的教导的一些实施例的一个方面，提供了一种农业装置，该装置包括：一个等离子体发生组件，适合于根据此处的教导根据该方法的实施例处理植物种子；以及功能上与该等离子体发生组件关联的一个播种组件，该播种组件被配置为继该处理之后从该等离子体发生组件接受植物种子。

在一些这类实施例中，通常的，植物种子被保持在该农业装置中的种子容器中。当所希望的是种植该种子时，将未处理的种子从该种子容器中进料到该等离子体发生组件中以根据此处的教导进行处理，并且随后被导向该播种组件用于以通常方式进行播种。

在一些这类实施例中，该等离子体发生组件是一个大气压强等离子体发生组件。

在一些这类实施例中，该装置包括一个气闸，该气闸被配置为将处理的种子从根据此处的教导在次气压下处理种子的一个场所(例如室)转移到在大气压下的播种组件。

在一些实施例中，该装置包括一个气闸，该气闸被配置为将处理的种子从大气压下的一个种子容器转移到根据此处的教导在次气压下处理种子的一个场所(例如室)。在一些实施例中，在操作该装置的过程中，该种子容器被保持在次气压下，典型地因此不需要气闸。在一些实施例中，该种子容器被配置为可操作的根据此处的教导在次气压下处理种子的一个场所(例如室)。

在一些实施例中，该农业装置的等离子体发生组件只限于产生适合于实施此处的教导的等离子体并且被如此配置以不具有产生不适合于实施此处的教导的等离子体的功能。在一些实施例中，该播种组件选自由以下各项组成的组：一个种植机(例如DB120的一个变体或基于其的变体或型号1700系列)、一个气力播种机(例如型号740A/750A的一个变体或基于其的变体)和一个种子条播机(包括谷物条播机，例如型号1590的一个变体或基于其的变体)，均由约翰·迪尔(John Deere)，莫利内(Moline)，伊利诺斯州，USA.I给出。

实验方法

种子

用于人类消费的具有有机生长认证的扁豆(小扁豆)、白菜豆(菜豆)和小麦(小麦属)是从超市获得。

未处理的种子

使用扫描电子显微镜(JSM-6510LV，JEOL有限公司，东京，日本)检查未处理的种子的种皮的表面。

在图2A，未处理的扁豆的SEM图像(l0000x，比例尺是1千分尺)的复制中看到，未处理的扁豆种皮表面是粗糙的，包括具有从约0.2至30千分尺的尺寸范围的颗粒(可假定是蛋白质颗粒)。

在图2B，未处理的菜豆的SEM图像(5000x，比例尺是20千分尺)的复制中看到，未处理的菜豆种皮表面是光滑的。

在图2C，未处理的小麦种子的SEM图像(10000x，比例尺是1千分尺)的复制中看到，未处理的小麦种皮表面是粗糙的，像扁豆种皮表面一样。

将几滴水放置于未处理的种皮的表面，并以通常方式使用拉梅-阿特(Rame-Hart)角度计(型号500)对未处理的种子的视接触角进行测量，并且取10个分离的测量值来计算对于两种种子的平均视接触角。发现这些未处理的种子是疏水的。

未处理的扁豆种皮表面的视接触角被确定为127±2°。在图3A中的是显示在未处理的扁豆的表面上的一滴水的照片的复制。有趣地是，如在图4A、4B、4C和4D中看到的，针对该未处理的扁豆种子观察到的高视接触角伴随着高接触角滞后。同时为粘性的(粘着的)疏水的状态具有所谓的“玫瑰花瓣效果”的特征。

未处理的菜豆的种皮表面的视接触角被确定为98±2°。在图5A中的是显示在未处理的菜豆的表面上的一滴水的照片的复制。

未处理的小麦种皮的视接触角被确定为115±2°。在图6A中的是显示在未处理的小麦种子的表面上的一滴水的照片的复制。像未处理的扁豆种子一样，在未处理的小麦种子中，观察到的高视接触角伴随着高接触角滞后(同时为粘性的(粘着的))。

等离子体处理

圆柱形电感耦合等离子体装置(PDC-32G，海瑞克等离子体公司(Harrick Plasma)，纽约伊萨卡岛，USA)在图1中示意性地被描述为装置10。

装置10具有7.62cm(3”)直径，16.51cm(6.5”)长圆柱形派热克斯(Pyrex)室12，一个气体入口14(1/8”NPT针阀，以定性控制气流和室压强)，一个三向口16(1/8”NPT 3向阀，以快速切换气体渗入、分离该室以及抽吸)和一个螺旋电极18。一个真空泵(PDC-OPD-2，海瑞克等离子体公司，纽约伊萨卡岛，USA，未描述)通过口16与装置10功能上相关联以允许排空室12的气体内容物。

将未处理的种子20的50g样品置于室12中。

使用真空泵排空室12，并且然后用环境空气的大气填充到1Pa(10^-5巴)的最终压强。

该装置的射频电源被激活以产生18W 10MHz射频电流持续15秒，电离室12中的气体组分以在其中产生等离子体。

根据此处的教导的一个实施例处理的种子

如上所述的扫描电子显微镜检查这些处理的种子的种皮表面。图2A、2B和2C描述在这些处理的种子和各自的未处理的种子之间没有明显差异。

将几滴水放置于处理的种子的种皮表面，并且这些处理的种子的视接触角如上所述。发现这些处理的种子是亲水的。

处理的扁豆的种皮表面的视接触角被确定为20±1°。在图3B中的是显示在处理的扁豆的种皮表面上的一滴水的照片的复制。

处理的菜豆的种皮表面的视接触角被确定为53±2°。在图5B中的是显示在处理的菜豆的种皮表面上的一滴水的照片的复制。

处理的小麦种子的种皮表面的视接触角被确定为0°。在图6B中的是显示在处理的小麦种子的种皮表面上的一滴水的照片的复制。

将全部三种类型的未处理的种子置于该等离子体处理装置10的室12中。排空室12，并在1Pa(105巴)下用环境空气填充，并将这些种子保持在低压中而不暴露于等离子体持续等效于该处理的种子在室12中保持的时间。测量该种皮表面的视接触角并发现与先前针对未处理的种子确定的相同。

无疏水性恢复

将处理的种子储存在闭合的罐(有金属螺纹盖的玻璃罐)中。在储存一周之后，再次测量该种皮表面的视接触角并发现与以上的相同。未观察到疏水性恢复。

吸水率

为了研究根据此处的教导进行的处理对吸水率的影响，将未处理的扁豆、处理的扁豆、未处理的菜豆、处理的菜豆、未处理的小麦种子和处理的小麦种子中每个的48颗种子在环境条件下维持在润湿的棉絮中。使用MRC ASB-220-C2分析天平，每24小时称量这些菜豆(经五天的时间段)，而每三十分钟称量这些扁豆和小麦种子(经7小时的时间段)。

相对吸水率被定义为：

$\frac{\mathrm{\&Delta;m}\left(t\right)}{m_0}100\%=\frac{m\left(t\right)-m_0}{m_0}100\%$

其中m₀是每个类型的48颗种子的总初始质量，并且m(t)是在时间t时的种子的总质量。

结果示于图7A(处理的和未处理的菜豆，经5天)、图7B(处理的和未处理的扁豆，经七小时)和图7C(处理的和未处理的小麦种子，经七小时)中描绘的图中，显示了通过种子的初始质量标准化的平均吸水率的时间相关。

从图7A看到，经5天的时间段，处理的菜豆比未处理的菜豆吸收更多的水。

从图7B看到，经7小时的时间段，处理的扁豆比未处理的扁豆吸收更多的水。

从图7C看到，经7小时的时间段，处理的小麦种子比未处理的扁豆吸收更多的水。

萌发

为了研究根据此处的教导进行的处理对萌发的影响，将未处理的扁豆、处理的扁豆、未处理的菜豆、处理的菜豆、未处理的小麦种子和处理的小麦种子中每个的48颗种子在环境条件下维持在润湿的棉絮中，每颗种子处于萌发盘中本身的池中。观察这些种子。当看到明显的发芽时，认为萌发发生。

结果示于图8A(处理的和未处理的菜豆，经6天)、图8B(处理的和未处理的扁豆，经一天)和图8C(处理的和未处理的小麦种子，经12小时)中描绘的图中。

从图8中看到，对于所有三个种子类型来说，根据此处的教导进行的处理提供了明显加速的萌发和萌发率上的增加。

机理

虽然不希望被任何一种理论束缚，诸位发明人假设根据此处的教导的一些实施例进行的种子处理增加了种子表面的氧含量，从而增加其亲水性。

虽然不希望被任何一种理论束缚，诸位发明人假设根据此处的教导的一些实施例进行的种子处理增加了种子表面的氮含量，从而增加用于萌芽的有效养分，该有效养分增加萌发率。

虽然不希望被任何一种理论束缚，诸位发明人假设根据此处的教导的一些实施例进行的种子处理以降低该种子表面的视接触角的方式腐蚀该种子表面，降低该种子表面的疏水性。

等离子体处理的压强

重复以上实验，其中等离子体处理期间该室中的压强是0.8Pa，2，3，5和7.5Pa。发现在不同压强下处理的种子与上述的处理的种子具有实质上相同的特性。

等离子体处理持续时间

重复以上实验，其中将产生该射频场的电源激活30秒、1分钟、2分钟和4分钟。发现处理30秒和更久的种子与如上所述的的处理15秒的种子具有实质上相同的特性。

不同的等离子体

针对扁豆、菜豆和小麦种子重复以上实验，其中处理期间的该等离子体室中的气氛是实质上纯的氮气(N₂)或实质上纯的氧气(O₂)。发现用此类气氛处理的种子与如上所述的用空气等离子体处理的种子具有实质上相同的特性。

重复以上实验，其中处理期间的该等离子体室中的气氛是氖、氩、氦或其混合物，并且取决于这些实施例，包括不少于0.1％、不少于1％、不少于5％、不少于10％的氧并且甚至不少于20％氧的摩尔百分比。发现用此类气氛处理的种子与如上所述的用空气等离子体处理的种子具有实质上相同的特性。

刺状地榆(Sarcopoterium spinosum)

刺状地榆(Sarcopoterium spinosum)也被称作多刺美洲地榆和刺状地榆(Poterium spinosum)，是东地中海的丰富的和特色的物种。刺状地榆是蔷薇科的地上芽植物。刺状地榆种子的天然萌发率是极其低的。

天然发生的刺状地榆的种子收集自接壤撒玛利亚市区的大田的大量的植物。

将收集的种子分为五个组：

a)组I和V的种子未用等离子体处理；

b)将组II的种子置于上述的等离子体发生装置，并用以18W 10MHz射频场在空气气氛在1Pa压强持续1分钟产生的等离子体进行处理；并且

c)将组III和IV的种子置于上述的等离子体发生装置，并用以18W 10MHz射频场在空气气氛在1Pa压强持续2分钟产生的等离子体进行处理。

将这五组的每种分为117颗种子的四批，并在2012年11月30日将这20批中的每批播种于禁止放牧动物的撒玛利亚的开放区域的土壤的单独划定区域中。

在播种之后，将其中播种了组I、II和III的批次的土壤立即手动浇水。在播种之后，其中播种了组IV和V的批次的土壤不浇水。

继播种之后1个月，在2013年12月1日，对发芽的刺状地榆植物的数目进行计数。结果呈现在表1中。

表1

看到根据此处的教导进行的等离子体处理增加了刺状地榆的种子的萌发率。

应理解，出于清楚的目的描述于分开的实施例的情形中的本发明某些特征还可以按组合形式提供于单个实施例中。相反地，为简便起见，在单个实施例的背景下描述的本发明的不同特征也可单独地或以任何适合的子组合或在适当情况下提供于本发明的任何其他描述实施例中。在不同实施例的背景下描述的某些特征不认为是那些实施例的必需特征，除非实施例在没有那些要素的情况下是无效的。

尽管已结合本发明的特定实施例描述本发明，但显而易见本领域的普通技术人员应该清楚许多替代方案、修改以及变化。因此，旨在涵盖落入所附权利要求书的范围内的所有此类替代方案、修改以及变化。

本申请中对任何参考文件的引用或鉴别不应理解为承认该参考文件是作为本发明的现有技术可获得的。

Claims (28)

1.一种处理植物种子的方法，包括：

提供具有种皮的植物种子，该植物种子种皮的外表面具有天然视接触角；并且

在有效于将所述种皮表面的视接触角从所述天然视接触角实质上降低到处理的视接触角的条件下，将所述植物种子暴露于一个等离子体。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述视接触角被降低不少于约10°。

3.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中将所述植物种子向所述等离子体的所述暴露是这样的以使得所述处理的视接触角小于90°。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述天然视接触角大于90°。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述等离子体包括一个冷射频等离子体。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述等离子体是通过具有不少于约100kHz的频率的一个射频场产生的。

7.如权利要求5至6中任一项所述的方法，其中所述等离子体是通过具有不少于约1MHz的频率的一个射频场产生的。

8.如权利要求5至7中任一项所述的方法，其中所述等离子体是通过具有不超过约100MHz的频率的一个射频场产生的。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述种子被暴露于所述等离子体，持续不低于约1秒。

10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述种子被暴露于所述等离子体，持续不超过约60分钟。

11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述种子被暴露于所述等离子体，持续不超过约4分钟。

12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述种子被暴露于所述等离子体，持续不超过约1分钟。

13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述种子在包括一个气氛的一个室中被暴露于所述等离子体，所述等离子体是从该气氛产生的。

14.如权利要求13所述的方法，其中在所述室中所述气氛的压强不超过约500Pa。

15.如权利要求13至14中任一项所述的方法，其中在所述室中所述气氛的压强不超过约10Pa。

16.如权利要求13至15中任一项所述的方法，其中在所述气氛中有机碳的重量百分比不超过约70％。

17.如权利要求13至16中任一项所述的方法，其中所述气氛包括一种气体，该气体选自由以下各项组成的气体的组：空气、氧、氮、氩和氖及其混合物。

18.如权利要求1至17中任一项所述的方法，进一步包括：继向等离子体的所述暴露之后，使所述种子与水接触。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述与水接触处于允许所述种子萌发的条件下。

20.如权利要求19所述的方法，进一步包括：种植所述种子。

21.如权利要求18至19中任一项所述的方法，进一步包括：继向等离子体的所述暴露之后，等待一个时间段，在此期间所述植物种子发芽；并且随后从所述发芽的种子制备一种食物。

22.如权利要求18至19中任一项所述的方法，进一步包括：继向等离子体的所述暴露之后，使所述植物种子与水接触以再水合所述种子；并且随后从所述再水合的种子制备一种食物。

23.一个场所，包括：

一个等离子体发生装置，

配置所述等离子体发生装置以用于处理根据权利要求1至22中任一项所述的植物种子；并且该场所选自由以下各项组成的组：厨房、食品制造场所和植物生长场所。

24.一种农业装置，包括：

一个等离子体发生组件，该等离子体发生组件适合于在有效于将所述植物种子的种皮表面的视接触角从所述天然视接触角实质上降低到处理的视接触角的条件下，将植物种子暴露于一个等离子体；以及

功能上与所述等离子体发生组件关联的一个播种组件，该播种组件被配置为继向所述等离子体的所述暴露之后从所述等离子体发生装置接受植物种子。

25.一个类型的植物的有生活力的植物种子，包括种皮，其中所述种皮表面的视接触角实质上低于该类型植物的种皮表面的天然视接触角，其中该植物种子是未萌发的有生活力的植物种子。

26.如权利要求25所述的植物种子，其中所述种皮表面的所述视接触角低于该类型植物的种皮表面的天然视接触角不少于约10°。

27.如权利要求25至26中任一项所述的植物种子，其中所述种皮的表面是亲水的，具有小于90°的视接触角。

28.如权利要求27所述的植物种子，其中该植物种子属于一个类型的植物，该类型的植物具有天然疏水的种皮表面，该种皮表面具有大于90°的天然视接触角。