CN113950889A - 一种姜荷花人工种子的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及植物人工种子生产技术领域，为解决现有技术下姜荷花切块繁殖技术中切块对播种环境要求较高，萌芽过程易受环境影响导致组织污染腐烂或失水而影响发芽的问题，公开了一种姜荷花人工种子的制作方法，包括如下步骤：从上一年生产的姜荷花种球中筛选种球，将筛选出的种球进行清洗、消毒，然后切块，每块切块至少含有一个芽点；将切块进行人工种皮包埋处理。本发明制备的人工种子受自然环境影响较小，可直接用于自然露地环境条件下的播种栽培，不易腐烂、失水，出芽率高；本发明还提高了姜荷花种球的繁殖系数，可于人工条件下批量工厂化生产姜荷花种源。

Description

一种姜荷花人工种子的制作方法
技术领域
本发明涉及植物人工种子生产技术领域，尤其涉及一种姜荷花人工种子的制作方法。
背景技术
姜荷花(Curcuma alismatifolia)为姜科姜黄属多年生球根草本花卉，原产于泰国清迈等热带地区，是我国热门的新兴盆、切花及园林应用花卉。姜荷花在我国中南部和华东地区自然花期为6月或7月底到10月底，长达3-4个月，开花时期正值夏秋季高温炎热的时候，可弥补夏秋季多年生花卉种类不足的问题。目前国内姜荷花的种源供应主要为：1、福建、广东、云南等地姜荷花鲜切花生产后的副产品，一般姜荷花的每个生长周期可增殖3倍左右，数量相对较少，同时，姜荷花与其它姜科植物一样，在田间生产中存在明显的连作障碍，原地连续种植两年后姜荷花的种球繁殖系数明显下降，植株易感病虫害问题突显，热带地区种球田间原地越冬受地下害虫侵害严重；2、从泰国、荷兰等国引入，进口的姜荷花种球质量较好，但存在价格高、外汇流失、对外依赖的问题；3、国内零星组培苗的供应，因组培苗基本不存在上一代营养物质贮存的种球，导致小苗生长缓慢、抗逆性差，对种植环境及管理养护水平要求较高。
例如，在中国专利文献上公开的“一种姜荷花切块自然繁殖方法”，其公告号为CN107646596B，其方法包括：步骤1)种球的保存、筛选和处理：从上一年繁殖的姜荷花种球中筛选健壮的种球，要求母球直径1.5cm以上，无病虫害，用水冲洗干净备用；步骤2)种球的分切：对种球进行切块，每个切块要求至少含有一个芽点；步骤3)切块的消毒、杀虫和伤口愈合处理；步骤4)切块的催芽：将消毒处理过的切块均匀放置在培养盘中，覆上1cm的经灭菌处理的有一定保湿能力的基质，然后放置于25℃-35℃、湿度80％的环境中催芽处理，经过30-40天的催芽，即可出土发芽得到切块苗；步骤5)炼苗和移栽。该发明培养的姜荷花能正常开花，并能显著提高姜荷花的繁殖系数，但是切块繁殖存在诸多缺陷：切块繁殖对播种环境要求较高，萌芽过程易受环境影响；切块组织易受污染从而腐烂或失水，影响发芽；切块繁殖需人工条件催芽然后经过炼苗和移栽才能在自然环境条件下生长。
发明内容
本发明为了克服现有技术下姜荷花切块繁殖技术中切块对播种环境要求较高，萌芽过程易受环境影响导致组织污染腐烂或失水而影响发芽的问题，提供一种姜荷花人工种子的制作方法，本发明制备的姜荷花人工种子可以直接用于自然环境条件下的播种栽培，成活率高，并且可显著提高姜荷花繁殖倍数。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种姜荷花人工种子的制作方法，包括如下步骤：
(A)从上一年生产姜荷花种球中筛选种球，将筛选出的种球进行清洗、消毒；
(B)将清洗消毒后的种球切块得到切块，每块切块至少含有一个芽点；
(C)将切块进行人工种皮包埋处理。
本发明将姜荷花种球切块后，将其包裹在人工种皮中制成人工种子。因带芽的姜荷花切块本身含有较多的植物营养组织，在姜荷花人工种子的制备方法中可以免除人工胚乳的制作，仅制作人工种皮即可形成发芽率高的姜荷花人工种子。人工种皮能够保持切块内的水分和营养不会流失，还可避免外来机械压力引起的损伤，隔绝切块与播种环境中的土壤直接接触，避免生长环境中的细菌入侵切块导致切块腐烂，因此本发明制得的姜荷花人工种子，不经过单独的人工条件催芽以及后续的炼苗和移栽步骤，可直接播种于常用栽培基质或土壤中，在22℃～35℃的自然露地环境条件中经过40天，即可出土萌芽。姜荷花种球一般存在6个对称排列的芽点，每个芽都具备萌发成单个植株的潜力，理论上本发明制备的人工种子的繁殖系数是种球分球繁殖技术的6倍。
作为优选，所述步骤(A)中，筛选出的种球为保存完好、无病变、直径大于1.8cm的种球。
作为优选，所述步骤(A)中，清洗、消毒包括用水冲洗数次或经70％酒精浸泡30s，再用0.1％HgCl2浸泡2min，最后用无菌水冲洗数次。
切块前，需将种球清洗、消毒除去表面附着的细菌，避免在后续制备过程中细菌残留在切块上，减少人工种子在储存、播种过程中腐烂的情况出现。
作为优选，所述步骤(B)中，切块为体积不小于0.5cm×0.5cm×0.5cm的立方体切块或相近体积的其它形状切块。
当切块体积过小时，人工种子中对芽点的营养供给不足，影响发芽率。切块还可制备为带芽点的直径为0.6cm，高度为0.5cm的圆柱形切块。
作为优选，所述步骤(C)中，人工种皮包埋处理包括将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液中浸泡2～3min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡10-20min，然后取出切块用无菌水冲洗3次，去除切块表面水分后再将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠溶液中浸泡0.5～1.5min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡8-10min，最后取出切块用无菌水冲洗3次，去除切块表面水分后即得到人工种子。
本发明采用滴珠法来包覆人工种皮，该方法包覆效果好，种皮厚度易控制，均一性好。本发明使用两层人工种皮包覆切块，内层种皮较厚为海藻酸钠、纤维素及直链淀粉的混合凝胶，外层种皮较薄为海藻酸钠凝胶。在海藻酸钠中添加纤维素及直链淀粉，可提高人工种皮的透气性、弹性和保水性，降低人工种皮的硬度，使种牙易从种皮中顶出生长。外层种皮可提高对切块与外界环境的隔绝效果，进而提升人工种皮整体对切块的保护效果。
作为优选，所述步骤(C)中，半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液由海藻酸钠、纤维素及直链淀粉在水中混合后加热所得，其中海藻酸钠的质量分数为2.0～3.0％，纤维素的质量分数为0.5～1.0％，直链淀粉的质量分数为0.1～0.3％。
作为优选，所述步骤(C)的半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液中，纤维素为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和壳聚糖中的一种。
作为优选，所述步骤(C)中，半凝胶状态的海藻酸钠溶液为海藻酸钠溶液加热所得，其中海藻酸钠的质量分数为2.0～4.0％。
作为优选，所述步骤(C)的交联剂溶液包括CaCl2、CuCl2、FeCl3及ZnCl2，其中CaCl2的质量分数为1.5～2.0％，CuCl2的质量分数为0～0.05％，FeCl3的质量分数为0～0.05％，ZnCl2的质量分数为0～0.1％。
多价金属离子可使海藻酸钠、纤维素交联，在交联剂溶液中添加CuCl2、FeCl3及ZnCl2，可使种皮产生一定软化，并且少量铜、铁、锌离子可促进姜荷花人工种子的出芽，当CuCl2、FeCl3及ZnCl2的含量较高时，种皮机械强度不高，对切块的保护作用下降，并且种皮中铜、铁、锌离子较多对姜荷花出芽反而有一定抑制作用。
作为优选，所述步骤(B)与步骤(C)在无菌环境中完成。
制备过程中保持切块表面无细菌附着，提高人工种子的出芽率。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)制备的人工种子受自然环境影响较小，不经过单独的人工条件催芽以及后续的炼苗和移栽步骤，可直接用于自然露地环境条件下的播种栽培，不易腐烂、失水，出芽率高；(2)提高了姜荷花种球的繁殖系数；(3)本发明可于人工条件下批量工厂化生产姜荷花种源。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的描述。
总实施例
(A)从上一年生产并保存完好的姜荷花种球中筛选无病变、直径大于1.8cm的种球，将筛选出的种球用清水冲洗3次，再用0.1％HgCl2浸泡2min，最后用无菌水冲洗3次置于在超净工作台上；
(B)用消毒过的手术刀对清洗消毒后的种球切块得到0.5cm×0.5cm×0.5cm的立方体切块，每块切块含有一个芽点；
(C)将切块进行人工种皮包埋处理。
实施例1
人工种皮包埋处理的过程如下：
1)将含3.0％海藻酸钠、1.0％壳聚糖及0.2％直链淀粉的混合溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液，将质量分数为4.0％的海藻酸钠溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠溶液，配制含2.0％CaCl2、0.05％CuCl2、0.05％FeCl3及0.1％ZnCl2的交联剂溶液，将上述溶液灭菌处理；
2)将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液中浸泡3min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡15min，然后取出切块用无菌水冲洗3次，将切块置于滤纸上吸干表面水分，再将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠溶液中浸泡0.5min，然后转入无菌的交联剂溶液中浸泡8min，最后取出切块用无菌水冲洗3次，用滤纸吸干切块表面水分后即得到人工种子。
实施例2
人工种皮包埋处理的过程如下：
1)将含3.0％海藻酸钠、1.0％壳聚糖及0.2％直链淀粉的混合溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液，将质量分数为4.0％的海藻酸钠溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠溶液，配制含2.0％CaCl2、0.05％CuCl2、0.05％FeCl3及0.1％ZnCl2的交联剂溶液，将上述溶液灭菌处理；
2)将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液中浸泡2.5min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡15min，然后取出切块用无菌水冲洗3次，将切块置于滤纸上吸干表面水分，再将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠溶液中浸泡1min，然后转入无菌的交联剂溶液中浸泡10min，最后取出切块用无菌水冲洗3次，用滤纸吸干切块表面水分后即得到人工种子。
实施例3
人工种皮包埋处理的过程如下：
1)将含3.0％海藻酸钠、1.0％壳聚糖及0.2％直链淀粉的混合溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液，将质量分数为4.0％的海藻酸钠溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠溶液，配制含2.0％CaCl2及0.1％ZnCl2的交联剂溶液，将上述溶液灭菌处理；
2)将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液中浸泡3min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡15min，然后取出切块用无菌水冲洗3次，将切块置于滤纸上吸干表面水分，再将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠溶液中浸泡0.5min，然后转入无菌的交联剂溶液中浸泡8min，最后取出切块用无菌水冲洗3次，用滤纸吸干切块表面水分后即得到人工种子。
实施例4
人工种皮包埋处理的过程如下：
1)将含3.0％海藻酸钠、1.0％壳聚糖及0.2％直链淀粉的混合溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液，将质量分数为4.0％的海藻酸钠溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠溶液，配制含2.5％CaCl2的交联剂溶液，将上述溶液灭菌处理；
2)将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液中浸泡0.5min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡8min，然后取出切块用无菌水冲洗3次，将切块置于滤纸上吸干表面水分，再将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠溶液中浸泡3min，然后转入无菌的交联剂溶液中浸泡15min，最后取出切块用无菌水冲洗3次，用滤纸吸干切块表面水分后即得到人工种子。
对比例1
人工种皮包埋处理的过程如下：
1)将含3.0％海藻酸钠、1.0％壳聚糖及0.2％直链淀粉的混合溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液，配制含2.0％CaCl2、0.05％CuCl2、0.05％FeCl3及0.1％ZnCl2的交联剂溶液，将上述溶液灭菌处理；
2)将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液中浸泡3.5min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡30min，然后取出切块用无菌水冲洗3次，用滤纸吸干切块表面水分后即得到人工种子。
对比例2
人工种皮包埋处理的过程如下：
1)将含4.0％海藻酸钠溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠溶液，配制含2.0％CaCl2、0.05％CuCl2、0.05％FeCl3及0.1％ZnCl2的交联剂溶液，将上述溶液灭菌处理；
2)将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠溶液中浸泡3.5min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡30min，然后取出切块用无菌水冲洗3次，用滤纸吸干切块表面水分后即得到人工种子。
对比例3
人工种皮包埋处理的过程如下：
1)将含3.0％海藻酸钠及1.0％壳聚糖的混合溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠及纤维素混合溶液，将质量分数为4.0％的海藻酸钠溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠溶液，配制含2.0％CaCl2、0.05％CuCl2、0.05％FeCl3及0.1％ZnCl2的交联剂溶液，将上述溶液灭菌处理；
2)将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠及纤维素混合溶液中浸泡3min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡15min，然后取出切块用无菌水冲洗3次，将切块置于滤纸上吸干表面水分，再将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠溶液中浸泡0.5min，然后转入无菌的交联剂溶液中浸泡8min，最后取出切块用无菌水冲洗3次，用滤纸吸干切块表面水分后即得到人工种子。
对比例4
人工种皮包埋处理的过程如下：
1)将含3.0％海藻酸钠及0.2％直链淀粉的混合溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液，将质量分数为4.0％的海藻酸钠溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠溶液，配制含2.0％CaCl2、0.05％CuCl2、0.05％FeCl3及0.1％ZnCl2的交联剂溶液，将上述溶液灭菌处理；
2)将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液中浸泡3min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡15min，然后取出切块用无菌水冲洗3次，将切块置于滤纸上吸干表面水分，再将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠溶液中浸泡0.5min，然后转入无菌的交联剂溶液中浸泡8min，最后取出切块用无菌水冲洗3次，用滤纸吸干切块表面水分后即得到人工种子。
对比例5
人工种皮包埋处理的过程如下：
1)将含3.0％海藻酸钠、1.0％壳聚糖及0.2％直链淀粉的混合溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液，将质量分数为4.0％的海藻酸钠溶液加热得到半凝胶状态的海藻酸钠溶液，配制含2.0％CaCl2、0.1％CuCl2、0.1％FeCl3及0.2％ZnCl2的交联剂溶液，将上述溶液灭菌处理；
2)将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液中浸泡3min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡15min，然后取出切块用无菌水冲洗3次，将切块置于滤纸上吸干表面水分，再将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠溶液中浸泡0.5min，然后转入无菌的交联剂溶液中浸泡8min，最后取出切块用无菌水冲洗3次，用滤纸吸干切块表面水分后即得到人工种子。
对比例6
无人工种皮包埋处理。
将上述实施例和对比例得到的人工种子在22℃以上的自然环境中，在常用栽培基质中栽种、培养，记录各实施例和对比例的人工种子生长情况，记录在下表中：
项目 出芽率(％) 成苗率(％)
实施例1 98 98
实施例2 97 96
实施例3 95 95
实施例4 95 95
对比例1 96 94
对比例2 90 84
对比例3 94 94
对比例4 94 90
对比例5 86 82
对比例6 72 60
由表中数据可知，实施例1-4得到的姜荷花人工种子直接在自然露地环境中的出芽率及成苗率均高于95％，而无种皮包覆的对比例6直接播种于自然露地环境时，其出芽率和成苗率低于75％，这表明本发明制备的人工种子受自然环境影响较小，可直接用于自然环境条件下的播种栽培，不易腐烂、失水，出芽率、成苗率高。
对比例1的种皮为一层海藻酸钠、壳聚糖及直链淀粉的混合凝胶，与实施例相比缺少一层海藻酸钠的外层种皮，对比例1种皮的保护效果弱于实施例1，导致其出芽率低于实施例1。实施例1人工种子的出芽率及成苗率高于实施例2，这说明双层种皮中内层种皮和外层种皮的厚度比会影响姜荷花的种芽的萌发，外层种皮较厚时，种牙顶破种皮的难度增加。
对比例2的种皮为一层海藻酸钠凝胶，海藻酸钠凝胶相较于海藻酸钠、壳聚糖及直链淀粉的混合凝胶，其透气性和保水性较差，部分人工种子的切块出现腐烂或失水，因此对比例2的出芽率较低，并且在出芽后，部分芽不能生长成幼苗。海藻酸钠、壳聚糖及直链淀粉的混合凝胶中，直链淀粉自身形成种皮的包裹效果较差，但添加至海藻酸钠凝胶中可增加海藻酸钠凝胶的透气性并为种芽萌发提供一定的碳源支持；壳聚糖可降低海藻酸钠凝胶的硬度，增加海藻酸钠凝胶的弹性和保水性，从而提升种皮对切块的机械保护作用，减少切块的失水率，降低种芽顶破种皮的难度。因此，内层种皮材料缺少直链淀粉的对比例3的出芽率低于实施例1，内层种皮材料缺少壳聚糖的对比例4的出芽率也低于实施例1。
交联剂组分也会影响凝胶性质及种芽生长情况，实施例3及实施例4的出芽率低于实施例1，这表明适量的CuCl2、FeCl3及ZnCl2可软化凝胶并且促进人工种子萌芽。而对比例5中CuCl2、FeCl3及ZnCl2的浓度较高，但是对比例5的出芽率和成苗率均降低了，这是因为种皮中过量的铜离子、铁离子及锌离子会对种芽生长有抑制作用。

Claims (10)

1.一种姜荷花人工种子的制作方法，其特征是，包括如下步骤：
（A）从上一年生产的姜荷花种球中筛选种球，将筛选出的种球进行清洗、消毒；
（B）将清洗消毒后的种球切块得到切块，每块切块至少含有一个芽点；
（C）将切块进行人工种皮包埋处理。
2.根据权利要求1所述的一种姜荷花人工种子的制作方法，其特征是，所述步骤（A）中，筛选出的种球为保存完好、无病变、直径大于1.8 cm的种球。
3.根据权利要求1所述的一种姜荷花人工种子的制作方法，其特征是，所述步骤（A）中，清洗、消毒包括用水冲洗数次或经70%酒精浸泡30 s，再用0.1% HgCl2浸泡2 min，最后用无菌水冲洗数次。
4.根据权利要求1所述的一种姜荷花人工种子的制作方法，其特征是，所述步骤（B）中，切块为体积不小于0.5cm×0.5cm×0.5cm的立方体切块或相近体积的其它形状切块。
5.根据权利要求1所述的一种姜荷花人工种子的制作方法，其特征是，所述步骤（C）中，人工种皮包埋处理包括将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液中浸泡2~3 min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡10-20 min，然后取出切块用无菌水冲洗3次，去除切块表面水分后再将切块悬浮在无菌的半凝胶状态的海藻酸钠溶液中浸泡0.5~1.5 min，然后将切块转入无菌的交联剂溶液中浸泡8-10 min，最后取出切块用无菌水冲洗3次，去除切块表面水分后即得到人工种子。
6.根据权利要求5所述的一种姜荷花人工种子的制作方法，其特征是，半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液由海藻酸钠、纤维素及直链淀粉在水中混合后加热所得，其中海藻酸钠的质量分数为2.0~3.0%，纤维素的质量分数为0.5~1.0%，直链淀粉的质量分数为0.1~0.3%。
7.根据权利要求5或6所述的一种姜荷花人工种子的制作方法，其特征是，所述步骤（C）的半凝胶状态的海藻酸钠、纤维素及直链淀粉混合溶液中，纤维素为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和壳聚糖中的一种。
8.根据权利要求5所述的一种姜荷花人工种子的制作方法，其特征是，所述步骤（C）中，半凝胶状态的海藻酸钠溶液为海藻酸钠溶液加热所得，其中海藻酸钠的质量分数为2.0~4.0%。
9.根据权利要求5所述的一种姜荷花人工种子的制作方法，其特征是，所述步骤（C）的交联剂溶液包括CaCl2、CuCl2、FeCl3及ZnCl2，其中CaCl2的质量分数为1.5~2.0%，CuCl2的质量分数为0~0.05%，FeCl3的质量分数为0~0.05%，ZnCl2的质量分数为0~0.1%。
10.根据权利要求1所述的一种姜荷花人工种子的制作方法，其特征是，所述步骤（B）与步骤（C）在无菌环境中完成。
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