CN104430511B - 种子引发液和引发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种种子引发液和引发方法，该引发液包括引发剂和增氧剂，所述增氧剂为过氧化氢。本发明以过氧化氢为增氧剂，将其加入种子引发液中进行种子引发，无需额外的引发通氧装置及搅拌工作，大大简化了引发的操作程序。与此同时，过氧化氢可与现有引发技术中常用的赤霉素、水杨酸等引发剂协同促进种子萌发，极显著的提高了种子的引发效果。
Description
技术领域
本发明涉及植物种子处理技术领域，具体涉及一种种子引发液和种子的引发方法。
背景技术
种子引发是提高种子活力的重要方法之一。种子引发是通过控制种子缓慢吸水，让种子进行预发芽，使之处于发芽的状态。引发可促进种子萌发，且提高萌发整齐率，缩短出苗时间，提高幼苗素质和抗逆性，在生产上具有广阔的应用前景。液体引发是将种子浸泡在引发溶液中，一段时间后，取出种子回干至原始水分。液体引发操作简便，效果明显，是目前最常用的引发方式之一。赤霉素和水杨酸是对植物生长发育具有重要调控作用的植物激素，在生产上被广泛的应用于种子引发或者浸种。索文龙，郑昀晔，马文广等在“不同pH的赤霉素引发对烟草种子萌发和幼苗素质的影响”(中国烟草科学，2013，12(34)：60-63)指出，赤霉素引发显著提高了烟草幼苗素质，并且pH偏酸性的赤霉素溶液引发效果更好。王芳，庞自学，王汉宁等在“水杨酸浸种对甜玉米种子萌发及生理特性的影响”(玉米科学，2012，20(4)：74-77)指出，水杨酸溶液处理种子，可促进种子萌发，调节酶活性，提高植物对逆境的抗性。
然而，采用液体引发过程中，种子呼吸代谢旺盛，会急剧消耗引发液中的溶解氧，易对种子造成低氧胁迫，为保证引发液具有种子呼吸必需的充足氧气，传统方法是在液体引发过程中配置增氧装置，使用气泵向引发液中通入空气，以缓解种子的低氧胁迫。但是，该方法不仅增加了引发的成本，还使引发装置变得复杂，不利于引发技术的推广。为解决上述问题，郑昀晔，牛永志，马文广等在“增氧引发对烟草种子活力和萌发的影响”(江苏农业科学，2011，39(3)：104-107)中，尝试使用过氧化钙作为增氧剂对烟草种子进行引发，以替代传统的机械通氧。公开号为CN101584272B的中国专利申请公开了一种增氧型的烟草包衣丸化种子，该包衣丸化种子的种衣剂中含有10.0～20.0％的过氧化钙，并且，烟草种子在进行包衣丸化加工前，先使用0.5％～1.0％的过氧化钙浊液进行增氧引发处理，具体为：将种子、过氧化钙和水按照质量比1.0～5.0∶0.5～1.0∶99.0～99.5的比例均匀混合，不断搅拌，在25℃光照条件下引发24～36h；引发结束后，用清水将种子洗净，在室温下回干至含水量4.0％～7.0％，备用。该方法制备获得的烟草包衣丸化种子在烟草种子萌发过程中缓慢释放出氧气，以缓解引发过程中对种子造成的低氧胁迫。
但是，上述方法中过氧化钙溶于水后为悬浊液，仍需要不断搅拌，才能使过氧化钙与水充分反应产生氧气，增加了额外的劳动力，操作复杂程度不低于机械通氧。对于一些体积比较大的作物种子(玉米等)，如果引发种子较多，很难搅拌。此外，过氧化钙溶于水后，会产生氢氧化钙，使溶液呈碱性，无法与偏酸性的植物激素或化学物质(赤霉素的化学结构属于二萜类酸，水杨酸为脂溶性酸等)混合使用，造成过氧化钙增氧剂具有一定局限性，不利推广。
因此，寻找一种优于过氧化钙的增氧剂，在简化引发程序、降低成本的同时，又可避免过氧化钙无法与常规引发剂如赤霉素、水杨酸等混合引发的问题，是未来一个必要的研究方向。
发明内容
本发明提供了一种种子引发液和引发方法，利用该种子引发液进行种子引发可减少搅拌过程，避免额外劳动力的消耗，并可与赤霉素、水杨酸等酸性引发剂混合使用，同时抑制种子表面病菌的生长，提高引发效果。
本发明的具体技术方案如下：
一种种子引发液，包括引发剂和增氧剂，所述增氧剂为过氧化氢。
过氧化氢是一种容易分解的化学物质，常温下缓慢分解产生氧气，其水溶液呈弱酸性。过氧化氢价格低廉，容易获得。
引发液中增氧剂的浓度对种子引发效果有影响，过高浓度的过氧化氢会对种子本身造成损伤，而过低浓度的过氧化氢仍会存在供氧不足，使种子出现低氧胁迫现象，作为优选，所述过氧化氢浓度为25～100mmol/L，更为优选，过氧化氢浓度为50mmol/L。
所述引发剂为植物激素，优选为赤霉素、水杨酸。赤霉素的浓度可以为50～100mg/L，更优选为50mg/L。水杨酸的浓度可以为50～100mg/L，更优选为70mg/L。
本发明还提供了一种种子引发方法，包括：将种子与所述的种子引发液按1∶5～10的质量体积比混合后，进行密封引发。引发结束后，需用清水快速冲洗种子，常温下通风回干至原水分含量。所述的种子可以为烟草种子或者玉米种子。
作为优选，所述密封引发的时间为30～48h；所述密封引发的温度为20～30℃。其中，红花大金元烟草种子在30℃条件下引发48h的引发效果最佳，玉米种子在20℃下引发30h效果最佳。
本发明以过氧化氢为增氧剂，将其加入种子引发液中进行种子引发，无需额外的引发通氧装置及搅拌工作，大大简化了引发的操作程序。再者，过氧化氢溶液偏酸性，可增加种皮透性，有利于生长调节剂或营养物质快速进入种子内部，同时抑制种子表面菌类的生长，提高引发效果。此外，过氧化氢可与现有引发技术中常用的赤霉素、水杨酸等引发剂协同促进种子萌发，极显著的提高种子的引发效果，应用前景较广。
具体实施方式
下面通过实施例结合附表对本发明作进一步的描述。
实施例1
一、实验内容
1.材料
红花大金元(红大)烟草种子，由玉溪中烟种子有限责任公司种子公司提供。赤霉素(GA3)，购自美国Sigma公司，纯度为95％。30％的H2O2溶液，购于国药化学试剂公司。
2.引发实验
共9个处理。首先，利用50mg/L的GA3溶液为基础引发液，分别含有0、10、25、50、100、200mmol/L的H2O2；利用50mg/L GA3溶液和纯水引发，采用机械通氧气；利用50mmol/L的H2O2溶液引发。烟草种子与引发液为1∶10(g∶ml)比例置于试管中，封口膜密封。在30℃条件下引发48h后，用清水快速冲洗种子，常温通风回干至原来水分。
3.溶氧含量的测定
在引发时间为0h、2h、6h、12h、18h、24h、36h、48h时，利用JPBJ-608便携式溶氧仪测定引发液中的溶氧。
4.发芽试验
将引发后的烟草种子置于垫有三层水湿润滤纸的培养皿(直径90mm)中，在光照培养箱中20～30℃(黑夜/白天)变温发芽16天。每天光照12h，每个处理采用100粒种子，三次重复。以种子露白为发芽标准，每天记录发芽种子数，第7天统计发芽势(germinationenergy，GE)，第16天统计发芽率(germination percentage，GP)、发芽指数(germinationindex，GI)和平均发芽时间(mean germination time，MGT)。计算方法如下：
发芽势(％)＝(7d内种子发芽数/受检种子数)×100％；
发芽率(％)＝(16d内种子发芽数/受检种子数)×100％；
发芽指数＝∑(Gt/Dt)；
平均发芽时间(d)＝∑(Gt×Dt)/∑Gt；式中，Gt为逐日发芽种子数，Dt为相应发芽日数。
5.幼苗素质测定
16d发芽结束后，取烟草幼苗用自来水冲洗干净，用滤纸吸干表面水分。每个重复随机选取50株幼苗，在80℃下烘24h后称重(dry weight，DW)，三次重复，并计算活力指数(vigor index，VI)＝GI×苗干重(g)。
二、实验结果
1.引发液中溶氧量的变化
红大烟草种子引发开始后，没有H2O2增氧剂的引发液中溶氧含量快速下降，在18h溶解氧含量降为0mg/L(表1)。开始阶段，H2O2分解产生氧气的量大于种子呼吸消耗氧的量，随着时间的推移，H2O2分解完毕，引发液中溶氧开始下降。在引发液H2O2浓度低于50mmol/L时，相同的引发时间引发液中的溶氧含量与H2O2浓度呈正相关，但当H2O2浓度大于50mmol/L时，相同的引发时间引发液中的溶氧含量变化不大，表明本实验中50mmol/L的H2O2分解产生的氧气已经能满足种子呼吸的需要。采用机械通氧的引发液溶氧量一直保持饱和状态。
2.引发液对烟草种子发芽以及幼苗生长的影响
经过引发的种子发芽率、发芽指数和活力指数都显著高于对照(表2)，表明引发对提高种子发芽情况有很好的效果。GA3+O2和50mM H2O2引发后，发芽指数显著高于Water+O2引发，平均发芽时间也显著短于Water+O2引发(表2)，表明GA3和H2O2均可促进种子萌发。同时，含有较高浓度增氧剂的引发液(GA3+25～100mM H2O2)较没有增氧剂的引发液(GA3+0mMH2O2)，种子发芽指数显著提高，平均发芽时间显著缩短。表明含有增氧剂的引发液引发可以取得更好的效果。其中，GA3+50mM H2O2的引发效果最好，种子活力指数显著高于GA3+O2和50mM H2O2单独引发处理，表明H2O2除了有增氧效果以外，还可能与GA3有协同增效的作用。
表1 不同引发液溶氧量(mg/L)的变化
*O2表示机械通氧，下同。
实施例2
一、实验内容
1.材料
美玉3号玉米种子。水杨酸(SA)，购自美国Sigma公司，纯度为98％。30％的H2O2溶液，购于国药化学试剂公司。
2.引发实验
70mg/L的SA溶液为基础引发液，分别含有0、10、25、50、100、200mmol/L的H2O2。玉米种子与引发液为1∶10(g∶ml)比例置于烧杯中，封口膜密封。在20℃条件下引发30h后，用清水快速冲洗种子，常温下通风回干至原始水分。
3.溶氧含量的测定
在引发时间为0h、2h、6h、12h、18h、24h、30h时，利用JPBJ-608便携式溶氧仪测定引发液中的溶氧。
表2 引发液对红花大金元烟草种子发芽和幼苗生长的影响
*小写字母表示不同处理间的差异显著性(LSD，α＝0.05)。
**Ck代表没有经过引发的种子，O2表示机械通氧。
4.发芽试验
将引发后的玉米种子采用纸卷发芽，在光照培养箱中13℃低温发芽7天。每天光照12h，每个处理采用100粒种子，三次重复。以胚根生长到种子的一半为发芽标准，每天记录发芽种子数，第4天统计发芽势(germination energy，GE)，第7天统计发芽率(germinationpercentage，GP)、发芽指数(germination index，GI)和平均发芽时间(mean germinationtime，MGT)。计算方法如下：
发芽势(％)＝(4d内种子发芽数/受检种子数)×100％；
发芽率(％)＝(7d内种子发芽数/受检种子数)×100％；
发芽指数＝∑(Gt/Dt)；
平均发芽时间(d)＝∑(Gt×Dt)/∑Gt；式中，Gt为逐日发芽种子数，Dt为相应发芽日数。
5.幼苗素质测定
7d发芽结束后，取幼苗用自来水冲洗干净，用滤纸吸干表面水分。每个重复随机选取10株幼苗，在80℃下烘24h，用万分之一感量的电子天平称重(dry weight，DW)。三次重复。并计算活力指数(vigor index，VI)＝GI×苗干重(g)。
二、实验结果
1.引发液中溶氧量的变化
玉米种子引发开始后，没有H2O2增氧剂的引发液中溶氧含量快速下降，在24h溶解氧含量降为0mg/L(表3)。实验中50mmol/L的H2O2分解产生的氧气已经能满足种子呼吸的需要。采用机械通氧的引发液溶氧量一直保持饱和状态。
2.引发液对玉米种子发芽以及幼苗生长的影响
经过引发的种子在低温逆境下发芽势、发芽率、发芽指数、干重和活力指数都显著高于对照(表4)，平均发芽时间显著短于对照，表明引发处理能够促进种子发芽。SA+O2和50mMH2O2引发后，种子发芽指数、干重和活力指数显著高于Water+O2引发(表4)，平均发芽时间也显著短于Water+O2引发，表明SA和H2O2均可促进玉米种子低温逆境下的萌发。同时，含有较高浓度增氧剂的引发液(SA+25～100mM H2O2)较没有增氧剂的引发液(SA+0mMH2O2)，种子发芽指数显著提高，平均发芽时间显著缩短。表明含有增氧剂的引发液引发可以取得更好的效果。其中，SA+50mM H2O2的引发效果最好，且引发后种子活力指数显著高于SA+O2和50mM H2O2单独引发处理，表明H2O2除了有增氧效果之外，还可能与SA有协同增效的作用。
表3 不同引发液溶氧量(mg/L)的变化
表4 引发液对美玉3号玉米种子发芽和幼苗生长的影响
*不同大写字母表示不同处理间的差异显著(LSD，α＝0.01)。
Claims (1)
1.一种种子引发方法，其特征在于，包括：将种子与种子引发液按1:5～1:10的质量体积比混合后，20～30℃下密封引发30～48h；引发结束后，用清水快速冲洗种子，常温下通风回干至原始水分含量；所述种子为烟草种子或者玉米种子；
所述种子引发液，由引发剂和增氧剂组成，所述增氧剂为过氧化氢，所述过氧化氢浓度为50mmol/L；所述引发剂为50～100mg/L赤霉素或50～100mg/L水杨酸。
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