CN107432134A - 一种利用等离子体处理植物材料的方法 - Google Patents

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王立言
毕鲜荣
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C1/00—Apparatus, or methods of use thereof, for testing or treating seed, roots, or the like, prior to sowing or planting
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
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Abstract

本发明提供一种利用等离子体处理植物材料的方法，所述等离子体为常压室温等离子体，由裸露金属电极在常压、室温条件下放电产生，所述植物材料包括植物种子、植物幼芽、植物幼苗、植物愈伤组织或植物细胞，利用常压室温等离子体照射上述植物材料，有利于得到性状优良的植物。该方法所使用的等离子体是在常压室温条件下产生的，不需要借助于真空、高压等苛刻的环境，同时，与DNA重组、细胞融合等改变植物基因结构的方法完全不同，该方法为物理改性，安全性非常好而且操作简易。

Description

一种利用等离子体处理植物材料的方法
技术领域
本发明属于等离子体技术的应用领域，特别涉及一种利用等离子体处理植物材料的方法。
背景技术
目前，在低气压条件下可以产生非平衡冷等离子体，然而需要在真空腔中完成，不能实现连续操作，同时由于真空腔体积较大，建造和维护费用昂贵，极大地限制了其应用范围。当前在大气压条件下能够产生的等离子体有两种，一种是热等离子体，如电弧产生的等离子体，温度大约10000K量级，对于畏热材料，如微生物材料和植物材料，其应用受到限制；另一种是冷等离子体，如电晕放电、介质阻挡放电产生的等离子体，温度接近室温，适用于生物材料的处理。
冷等离子体在微生物细胞处理方面已有较多研究，如CN103710335B公开了“一种利用常压室温等离子体制备微生物感受态细胞的方法”，可处理细菌细胞悬浮液、放线菌细胞悬浮液、真菌细胞悬浮液、藻类细胞悬浮液或藻类原生质体细胞悬浮液；CN103911363A公开了“一种诱变处理生物材料的方法及装置”，可处理固体培养基上涂布的细胞；CN204848891U公开了“一种诱变处理厌氧微生物的等离子体育种设备”，将等离子体诱变与真空操作有机结合起来，实现了厌氧条件下对厌氧微生物的等离子体诱变处理。
上述微生物细胞处理方法所采用的等离子体均为常压室温等离子体(Atmospheric andRoom Temperature Plasma,ARTP)，现有研究中也有采用介质阻挡放电对植物进行改性的方法，如CN1685807A公开了“一种植物改性方法”。然而，常压室温等离子体由于去除了介质覆盖，与介质阻挡相比放电更加均匀，并且发生器结构简单、成本低，所产生等离子体射流的温度接近室温，而臭氧浓度及紫外线辐射强度非常低，因此适用性更强。
为拓展常压室温等离子体在植物处理领域的应用，亟需一种有效的利用常压室温等离子体处理植物材料的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用等离子体处理植物材料的方法，以得到性状优良的植物品种，拓展常压室温等离子体在植物处理领域的应用。
本发明的技术方案如下：
一种利用等离子体处理植物材料的方法，利用等离子体照射植物材料，所述等离子体为常压室温等离子体，由裸露金属电极在常压、室温条件下放电产生。
所述常压室温等离子体以氦气、氩气、氮气、氧气、空气或其混合气体为气源产生。
优选地，所述常压室温等离子体以氦气为气源产生。
所述常压室温等离子体的气流量为2～20L/min。
优选地，所述常压室温等离子体的气流量为10～15L/min。
所述植物材料包括植物种子、植物幼芽、植物幼苗、植物愈伤组织或植物细胞。
一种利用等离子体处理植物材料的方法，包括如下步骤：
(1)将植物材料制备在培养皿中，将培养皿放置于等离子体射流的正下方；
(2)利用等离子体照射培养皿中的植物材料，等离子体照射的时间为10s～60min；
(3)取出植物材料进行培养。
步骤(1)中所述植物材料平铺于培养皿中。
优选地，步骤(2)中所述等离子体照射的时间为20s～30min。
有益效果：一种利用等离子体处理植物材料的方法，所选用等离子体是由裸露金属电极在常压、室温条件下放电产生的常压室温等离子体，激发态的氦原子、氧原子、氮原子、OH自由基等能量离子，能够与植物材料中的遗传物质相互作用，激发植物材料的性状发生改变。
该方法不需要借助于真空、高压等苛刻的环境，同时，与DNA重组、细胞融合等改变植物基因结构的方法完全不同，该方法为物理改性，安全性非常好而且步骤简单、操作方便。
附图说明
图1为本发明实施例的常压室温等离子体诱变育种仪示意图。
图2为本发明实施例的诱变育种设备中的处理系统示意图。
图3为本发明实施例的拟南芥的根长度比较图。
图4为本发明实施例的拟南芥的苗鲜重比较图。
图5为本发明实施例的向日葵的生长状况图。
图中各标号列示如下：
1-等离子体发生器；2-培养皿；3-步进电机。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本发明。
选用如图1所示的常压室温等离子体诱变育种仪(型号：ARTP—IIS；厂家：无锡源清天木生物科技有限公司)，具体操作方法参见CN203700376U，其处理系统如图2所示。启动等离子体诱变育种仪，等离子体发生器1将向下喷射出均匀的等离子体射流，还可控制步进电机3带动培养皿2在水平方向转动，使等离子体照射更加均匀。
参数设定：功率为120W，等离子体出口距离载物台的距离为4mm，等离子体气流量为10L/min。
实施例1
利用等离子体处理拟南芥种子，步骤如下：
(1)每个培养皿中放入100粒拟南芥成熟种子，平铺于培养皿中，将培养皿放置于等离子体出口的正下方；
(2)启动等离子体诱变育种仪，释放等离子体射流，处理时间分别为0s、30s、60s、90s、120s、150s；
(3)取出拟南芥种子，利用10％次氯酸钠对等离子体处理后的拟南芥种子进行灭菌，然后接种于MS固体培养基上，光照培养箱中培养，拟南芥幼苗的根部沿培养基表面向下竖直生长。
培养一段时间后，统计不同处理时间下拟南芥的发芽率、幼苗根长及幼苗鲜重，结果如下：
(1)1周后，不同处理时间下拟南芥的发芽率均保持在95％左右，无明显差别。
(2)2周后，不同处理时间下拟南芥幼苗的根长度如图3所示，从图3a可以看出，根长度出现差异，其中120s对应的根长度明显大于其他处理组；图3b为MS培养基上拟南芥的生长状况图，由图可知，90s、120s处理组植株个体和根系均较为发达，150s处理组个体略小于对照组。
(3)2周后，称量幼苗鲜重，如图4所示，120s处理组高于对照和其他处理组。
上述结果表明，拟南芥种子在不同的等离子体处理时间下，幼苗根长度和幼苗鲜重出现差异，即性状出现差异性变化。这种现象表明，等离子体对植物种子进行照射，可有效引起植物的性状发生改变。
实施例2
利用等离子体处理向日葵幼芽，步骤如下：
(1)每个培养皿中放入15粒向日葵幼芽，分散于培养皿中，将培养皿放置于等离子体出口的正下方；
(2)启动等离子体诱变育种仪，释放等离子体射流，处理时间分别为0min、8min；
(3)取出向日葵幼芽，栽种于透气良好的花盆中，土壤厚度为10cm，将花盆放置于室外阳光充足处。
图3为培养2个月的向日葵的生长状况图，图3a为0min对照组和8min处理组在10月10日的生长状况图，0min对照组已绽放花朵，8min对照组只有花苞；图3a为10月27日的生长状况图，0min对照组的花朵凋零，而处理组才陆续绽放花朵，即花期明显推迟。而通过观察两组向日葵的根系发现，8min处理组的根系明显短于对照组。
上述结果表明，等离子体可用于处理向日葵幼芽，并引起向日葵幼苗的根系长度发生变化，从而影响花期。

Claims (9)

1.一种利用等离子体处理植物材料的方法，利用等离子体照射植物材料，其特征在于，所述等离子体为常压室温等离子体，由裸露金属电极在常压、室温条件下放电产生。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述常压室温等离子体以氦气、氩气、氮气、氧气、空气或其混合气体为气源产生。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述常压室温等离子体以氦气为气源产生。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述常压室温等离子体的气流量为2～20L/min。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述常压室温等离子体的气流量为10～15L/min。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物材料包括植物种子、植物幼芽、植物幼苗、植物愈伤组织或植物细胞。
7.如权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将植物材料制备在培养皿中，将培养皿放置于等离子体射流的正下方；
(2)利用等离子体照射培养皿中的植物材料，所述等离子体照射的时间为10s～60min；
(3)取出植物材料进行培养。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述植物材料平铺于培养皿中。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述等离子体照射的时间为20s～30min。
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