CN105532119A

CN105532119A - 调控浸种液锌含量提高种子萌发的方法

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Publication number: CN105532119A
Application number: CN201610030288.6A
Authority: CN
Inventors: 杨系玲; 杨克军; 范文艳; 姜述君; 马婧
Original assignee: Heilongjiang Bayi Agricultural University
Current assignee: Heilongjiang Bayi Agricultural University
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2016-05-04

Abstract

本发明的调控浸种液锌含量提高种子萌发的方法涉及到种子的处理方法，是通过下列步骤实现的：用5%～15%体积浓度的消毒液浸泡作物种子20～50min，用去离子水冲洗干净，得消毒后作物种子；再用0.1？～3mmol·L^-1的螯合锌浸泡a步骤制得的消毒后的作物种子16～40h，即完成种子的处理。本发明的调控浸种液锌含量提高种子萌发的方法，有利于植株对锌的吸收与利用，同时还能避免元素间的拮抗作用，通过调控浸种液锌含量，从种子萌发，生长，以及对保护酶活性变化的角度来判断锌对种子萌发所起到的促进作用。通过锌处理浸种，在改善土壤缺锌影响植株生长的同时，避免农田因过量施用锌肥而造成的土壤污染。

Description

调控浸种液锌含量提高种子萌发的方法

技术领域

本发明涉及到种子的处理方法，特别是涉及到一种调控浸种液锌含量提高种子萌发的方法。

背景技术

锌（Zn）对人体及动植物的生长发育有促进的作用。由于锌不能直接在人体自身中合成，而只能单纯地通过营养食物摄取来获得，所以多食用一些富锌食物能够从根本上有效的预防人体缺锌现象。但我国土壤中的锌含量一般在3~790μg·g^-1之间，平均含量在100μg·g^-1左右。土壤中的锌含量不仅与土壤类型密切相关，而且还会受到土母质的影响。相同类型的土壤中锌含量会因为土母质的不同而产生较大的差异。其中，我国南方的酸性土壤中锌含量较高，高于全国平均锌含量，然而北方的石灰性土壤中锌含量相对较低，低于全国土壤的平均锌含量。

锌作为植物生长所必须的微量元素，参与生长素的合成、各种酶的代谢调节，对植物的生长发育、种子萌发有十分重要的影响。不同品种植物或同一品种的不同基因型对锌的敏感程度和适应能力差异较大。例如，玉米是对锌最为敏感的作物之一。缺锌会严重制约着玉米产量及品质的提高。玉米种子萌发期是玉米生长过程的基础和关键阶段，其生长状况将会影响到玉米以后的生长和产量。玉米缺锌症状一般发生在出苗后的10~12天，而大面积多发生在3-4叶期。缺锌时，叶片沿着叶中脉两侧会形成黄色或白色的失绿条带，又称“花白苗”或“白芽病”，主要表现为新芽发白，新叶的叶脉失绿，而老叶沿着叶脉平行出现许多白色条带未失绿与失绿部分的分界线十分明显。由于土壤中缺锌而引发的玉米白花叶病，也成为了限制玉米产量及品质提高的重要原因之一。

而农业生产中常用的硫酸锌可防止果树苗圃的病害，也是一种补充作物锌微量元素肥的常用肥料，可做基肥，叶面肥等。硫酸锌属于重金属盐，与碱反应生成氢氧化锌沉淀，与钡盐反应生成硫酸钡沉淀，不适用于盐碱性土壤。而且硫酸锌有毒，对环境有危害，对水体可造成污染。如果，采用硫酸锌浸种后，种子从溶液中吸收酸性的锌离子，播种后容易与土壤中的碱性离子发生化学反应而降低植株对锌的吸收和利用，特别是盐碱土壤，以及施用石灰、草木灰、氨水等碱性肥料的土壤。同样，酸性锌离子与波尔多液、石硫合剂、松脂合剂等碱性农药混合，锌和农药的有效性均随之下降。

发明内容

本发明旨在于克服现有技术的不足，提供了一种调控浸种液锌含量提高种子萌发的方法。

本发明的调控浸种液锌含量提高种子萌发的方法，是通过下列步骤实现的：

a、消毒：用5%～15%体积浓度的消毒液浸泡作物种子20～50min，用去离子水冲洗干净，得消毒后作物种子；

b、浸锌：用0.1～3mmol·L^-1的螯合锌浸泡a步骤制得的消毒后的作物种子16～40h，即完成种子的处理。

作为本发明的进一步改进，用0.5～2mmol·L^-1的螯合锌浸泡a步骤制得的消毒种子20～30h。

作为本发明的进一步改进，所述的消毒液为次氯酸钠溶液。

本发明的螯合锌选用科密欧化学试剂公司生产的乙二胺四乙酸二钠锌（EDTA-disodiumzincsalt），也称EDTA螯合锌，分子式为C₁₀H₁₂N₂Na₂O₈Zn·4H₂O，是一种游离络合剂或游离金属锌。试剂为白色结晶粉末，易溶于水，锌含量:≥14.5%，重金属(以Pb计):≤0.001%，pH值:6.0-7.0(1%水溶液)。主要用途：作为微量元素营养剂，是理想的水溶肥原料。水溶性好，作物吸收利用率高；化学性质稳定，避免元素间拮抗反应。

EDTA是螯合剂的代表性物质，能和碱金属、稀土元素和过渡金属等形成稳定的水溶性配合物。EDTA与金属离子形成配合物相当稳定，且多数可溶于水，元素周期表中绝大多数的金属离子均能与EDTA形成多个五环结构的螯合物。

螯合锌特点如下：溶解快（在常温下，能快速溶解到水或更粘稠的液体中）、易吸收（能迅速被作物的叶、茎、花、果吸收利用，吸收耗时短，吸收完全）、混配性好（在水溶液中呈中性，与中性或酸性农药、杀菌剂有很好的混配性）、施用安全（施用后对农作物、土壤、空气均无残毒）、增产明显（在缺锌的作物上施用，可增产20%-40%）。

本发明的调控浸种液锌含量提高种子萌发的方法，采用的EDTA-Zn属于螯合态，化学性质更加的稳定，有利于植株对锌的吸收与利用，同时还能避免元素间的拮抗作用，通过调控浸种液锌含量，从种子萌发，生长，以及对保护酶活性变化的角度来判断锌对种子萌发所起到的促进作用。通过锌处理浸种，在改善土壤缺锌影响植株生长的同时，避免农田因过量施用锌肥而造成的土壤污染，本方法适用于玉米、水稻及小麦种植前的种子处理。

附图说明

图1锌对不同基因型玉米种子发芽率的影响；

图2锌对不同基因型玉米种子发芽指数的影响；

图3锌对不同基因型玉米种子α-淀粉酶活性的影响；

图4锌对不同基因型玉米胚芽SOD活性的影响；

图5锌对不同基因型玉米胚芽POD活性的影响；

图6锌对不同基因型玉米胚芽APX活性的影响；

图7锌对不同基因型玉米胚芽GPX活性的影响；

图8锌对不同基因型玉米胚芽丙二醛含量的影响；

图9锌对不同基因型玉米胚芽中锌离子含量的影响；

图10锌对不同基因型玉米胚根中锌离子含量的影响。

具体实施方式

实施例1

实施例2

a、消毒：用10%体积浓度的消毒液浸泡作物种子30min，用去离子水冲洗干净，得消毒后作物种子；

b、浸锌：用0.5～2mmol·L^-1的螯合锌浸泡a步骤制得的消毒种子20～30h，即完成种子的处理。

实施例3

a、消毒：选取大小一致且饱满的玉米种子，经10%的NaClO消毒液浸泡30min，用去离子水冲洗数次，浸泡10min后，再用去离子水冲洗，直至清洗干净；

b、浸锌：再用0.5mmol·L^-1的螯合锌浸泡a步骤制得的消毒后的作物种子24h，即完成种子的处理。

实施例4

用1mmol·L^-1的螯合锌浸泡a步骤制得的消毒后的作物种子24h，其它操作步骤同实施例3。

实施例5

用1.5mmol·L^-1的螯合锌浸泡a步骤制得的消毒后的作物种子24h，其它操作步骤同实施例3。

实施例6

用2mmol·L^-1的螯合锌浸泡a步骤制得的消毒后的作物种子24h，其它操作步骤同实施例3。

本发明通过水培试验，以玉米种子为例，从适宜东北地区寒地种植的20个玉米杂交品种中，通过不同基因型玉米间的锌效率差异，利用系统聚类分析法进行筛选。最终确定锌效率差异较大的锌不敏感型品种天农九和锌敏感型品种信玉9作为试验种子。

将没有通过锌处理的种子标记为SZn0（0.00mmol·L^-1），将经实施例3～6处理过各种了分别标记为SZn1（0.5mmol·L^-1）、SZn2（1.0mmol·L^-1）、SZn3（1.5mmol·L^-1）、SZn4（2.0mmol·L^-1），将经上述处理的种子完成浸种后，每个发芽盒底部垫两张滤纸，各放入50粒种子。事先在各发芽盒中加入等体积的处理液以浸湿滤纸，以蒸馏水作为对照。发芽盒置于人工气候箱内，26℃黑暗发芽，相对湿度为60%。种子芽长达到种子长度的一半时即视为发芽，每天记录各处理的种子发芽数。计算种子发芽率和发芽指数作为种子萌发动力学参数。种子发芽第7天各处理取样进行各项生理指标的测定。

1、生长指标的测定

分别取不同锌浓度处理7d的玉米种苗10株，测定其株高、根长。然后将种苗地上部和地下部分离，用蒸馏水清洗，并用吸水纸吸去附着的水分，置于105℃烘箱中杀青30min，然后在80℃烘至恒重，称取干重。锌对不同基因型玉米种子胚芽长、胚根长、胚芽干重、胚根干重的影响，见下表：

注：根据Duncan检验，同一列数据后的不同字母表示在0.05水平上差异显著，表中数值为3次重复的平均值±SE，下同。

由表上表可知，随着处理液中锌浓度的增加，玉米种苗的胚芽、胚根的长度和干重的变化均呈现先上升后下降的趋势，在SZn1处理下达到最大值，在SZn4处理下达到最小值，但对不同基因型玉米的影响程度有所不同。天农九和信玉9种子胚芽长在SZn1处理下较SZn0分别增长4.59%和10.69%，在SZn4处理下较SZn0分别降低了8.77%和8.91%，在SZn1~SZn2处理中品种间未达显著性差异（P>0.05）。天农九和信玉9种子胚根长在SZn1处理下较SZn0分别增长1.57%和2.71%，在SZn4处理下较SZn0分别降低了3.27%和4.53%，在SZn0~SZn4处理中品种间未达显著性差异。就干物质积累方面，天农九和信玉9在SZn1处理下胚芽干重较SZn0分别增长12.21%和17.11%，在SZn4处理下较SZn0分别降低6.46%和10.22%。天农九和信玉9在SZn1处理下胚根干重较SZn0分别增长2.95%和9.25%，在SZn4处理下较SZn0分别降低3.69%和7.62%。

2、锌对不同基因型玉米种子发芽率和发芽指数的影响：由图1、图2可知，与蒸馏水浸种相比，50~100mmol·L^-1锌处理液浸种均可不同程度地提高玉米种子萌发的发芽率和发芽指数，150~200mmol·L^-1的过量锌处理液浸种则逐渐降低玉米种子萌发的发芽率和发芽指数。天农九与信玉9的种子发芽率在SZn1处理达到最大值较SZn0分别增长0.69%和3.45%，随着锌浓度的继续升高发芽率显著下降，在SZn4处理达到最小值。不同基因型玉米品种的种子发芽指数的变化趋势与种子发芽率相似。天农九种子发芽指数在SZn1处理达到最大值较SZn0增长2.52%，在SZn4处理达到最小值较SZn0降低5.25%。信玉9的种子发芽指数在在SZn1处理下增长8.25%，在SZn4处理达到最小值较SZn0处理降低10.60%。

3、α-淀粉酶活性的测定：参照高俊凤主编的《植物生理学实验指导》中的方法，准确称取1.0g萌发的玉米种子，加蒸馏水研磨至匀浆，3000r/min离心10min后，所得上清液即为酶粗提取液。取两支试管，标记为I-1和I-2，分别加入适当稀释的酶提取液，70℃水中钝化15min，然后I-1管中加入2mL水杨酸，经40℃预保温后两管中均加入1%的淀粉溶液1mL，反应5min，在I-2管中加入2mL水杨酸，最后沸水浴5min，定容至20mL。在540nm下进行比色，以单位时间内被分解的淀粉量衡量种苗内α-淀粉酶的活性。

由图3可知，随着处理中锌浓度的增加不同基因型玉米种子中的α-淀粉酶活性逐渐下降。处理中的锌离子抑制玉米种苗中的α-淀粉酶活性，并随着浓度的增加抑制作用显著增强。在SZn0~SZn1处理中，不同基因型玉米种子的α-淀粉酶活性变化平缓。天农九和信玉9在SZn4处理下达到最小值，较SZn0分别降低37.29%和55.16%。

4.抗氧化酶活性的测定

参照王学奎主编的《植物生理生化实验原理和技术》，称取0.5g左右的植株样品，放入预冷的研钵中，用8mL经预冷的磷酸缓冲液（K₂HPO₄-KH₂PO₄，pH7.0）研磨至匀浆，15000g于4℃下离心20min，所得上清液即为酶粗提取液。

4.1超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定

反应体系中含有0.05mol·L^-1磷酸缓冲液（pH7.8）1.5mL，130mmol·L^-1的Met溶液0.3mL，750mmol·L^-1的NBT溶液0.3mL，100μmol·L^-1的EDTA-Na₂溶液0.3mL，蒸馏水0.25mL，20μmol·L^-1的核黄素0.3mL，酶粗提取液0.05mL。均匀混合后置于智能光照培养箱中25℃、450μmol·m^-2·s^-1条件下照光20min，对照管不照光，然后于波长560nm下比色。SOD酶活性单位（U）为SOD抑制NBT光还原50%所需的酶量。

4.2过氧化物酶（POD）活性的测定

参照张志良主编的《植物生理学实验指导》，反应混合液中含有愈创木酚、30%的H₂0₂试剂、20mmol·L^-1的磷酸缓冲液（pH6.0）。对照管中加入反应混合液3mL，磷酸缓冲液1mL，其余加入反应混合液3mL，酶液1mL（若酶活性过高可适当稀释）。于波长470nm下测定OD值，每隔1min读一次值，读3min，以每分钟OD值变化量来表示酶活性的大小。

4.3抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性的测定

参照Nakano方法并改进。反应混合液中含有1mmol·L^-1H₂O₂溶液0.3mL，0.05mmol·L^-1的磷酸缓冲液（pH7.0）1.5mL，蒸馏水1.0mL，15mmol·L^-1ASA溶液0.1mL，酶粗提取液0.1mL。在290nm下每10s测定一次，对照以酶提取缓冲液代替酶粗提取液，比色时用蒸馏水进行调零。APX活性单位（U）表示为1g鲜样在1min内OD₂₉₀降低0.01单位所需要酶量。

4.4谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）活性的测定

参照Egley的方法并改进。反应混合液中含0.05mol·L^-1磷酸缓冲液（pH7.0）1.5mL，蒸馏水0.5mL，1mmol·L^-1的EDTA-Na₂溶液0.3mL，50mmol·L^-1的愈创木酚试剂0.3mL，150mmol·L^-1的H₂O₂溶液0.3mL，酶粗提取液0.1mL。反应混合液在波长470nm下，每间隔30s读数一次，对照以酶提取缓冲液代替酶粗提取液，比色时用蒸馏水调零。GPX酶活性单位（U）为每g鲜样1min内OD₄₇₀降低0.01单位所需要的酶量。

由上述实验及图4、图5、图6、图7可知，超氧化物歧化酶（SOD）能够催化O^-2·反应生成O₂和H₂O，是植物体内重要的抗氧化酶。过氧化物酶（POD）广泛存在于植物中，与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化有重要关系。抗坏血酸过氧化物酶（APX），谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）是植物体内重要的酶系，在植物AsA-GSH氧化还原途径中起到重要作用，是清除H₂O₂的关键酶。可见，适当的供锌处理可显著提高玉米胚芽的抗氧化酶活性，但过量的锌处理对玉米胚芽的抗氧化酶活性则起到了抑制作用。

不同基因型玉米胚芽SOD、POD活性在各处理间品种差异不显著。天农九种子胚芽SOD活性在SZn1~SZn4处理下较SZn0分别增长12.85%、13.82%、11.67%和8.35%；信玉9种子胚芽SOD活性在SZn1~SZn4处理下较SZn0分别增长18.76%、20.32%、11.71%和4.42%。天农九种子胚芽POD活性在SZn1~SZn4处理下较SZn0分别增长15.08%、19.98%、10.87%和2.59%；信玉9种子胚芽POD活性在SZn1~SZn4处理下较SZn0分别增长29.78%、33.36%、17.90%和1.95%。天农九胚芽APX活性在SZn1处理达到最大值较SZn0增长10.09%，随着锌浓度的继续升高APX活性逐渐下降，在SZn4处理达到最小值较SZn0降低12.84%；信玉9胚芽APX活性在SZn1处理达到最大值较SZn0增长15.13%，在SZn4处理达到最小值较SZn0降低23.19%。天农九胚芽GPX活性在SZn1处理达到最大值较SZn0增长2.29%，在SZn4处理达到最小值较SZn0降低12.60%；信玉9胚芽GPX活性在SZn1处理达到最大值较SZn0增长2.30%，在SZn4处理达到最小值较SZn0降低28.60%。总体分析，信玉9胚芽SOD、POD、APX和GPX活性随着锌处理浓度的增加变化幅度大于天农九。

5、丙二醛含量的测定

参照张志良主编的《植物生理学实验指导》，取0.5g植物叶片，加10%的三氯乙酸5mL研磨至匀浆，在3000r/min离心10min，取2mL上清液（对照管加2mL蒸馏水），加0.6%硫代巴比妥酸2mL，混合均匀后沸水浴15min，迅速冷却若有悬浮物则再次离心，上清液在450nm，532nm，600nm下比色。

如图8所示，适量的供锌处理可降低玉米胚芽中的丙二醛含量，但过量的锌则使玉米胚芽中的丙二醛含量显著升高，从而增加质膜透性，对植物造成伤害。天农九与信玉9的玉米胚芽MDA含量在SZn1处理下达到最小值较SZn0分别下降4.67%和9.41%，在SZn4处理下达到最大值，其中，天农九胚芽中MDA含量增长幅度为22.40%，信玉9的增长幅度为34.27%。

6、锌对不同基因型玉米种子胚芽及胚根中锌含量的影响

如图9、图10所示，随着锌浓度的增加，不同基因型玉米胚芽及胚根中锌含量均显著上升，在SZn4处理下达到最大值。在SZn0~SZn4处理中天农九胚芽锌含量增长58.82%，信玉9增长115.32%；天农九胚根锌含量增长730.00%，信玉9增长785.92%。SZn1~SZn4处理中，不同基因型玉米胚根中锌含量显著高于胚芽。

Claims

1.调控浸种液锌含量提高种子萌发的方法，是通过下列步骤实现的：

a、消毒：用5%～15%体积浓度的消毒液浸泡作物种子20～50min，用去离子水冲洗干净，制得消毒后的作物种子；

2.如权利要求1所述的调控浸种液锌含量提高种子萌发的方法，其特征在于用0.5～2mmol·L^-1的螯合锌浸泡a步骤制得的消毒种子20～30h。

3.如权利要求1或2所述的调控浸种液锌含量提高种子萌发的方法，其特征在于所述的消毒液为次氯酸钠溶液。