CN115024045A - 一种提高甜玉米种子活力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高甜玉米种子活力的方法，包括以下步骤：将消毒并清洗干净的甜玉米种子浸泡于7.5～15mmol·L^‑1柠檬酸溶液12～24h后，取出种子，用清水冲洗干净，放置于通风柜中缓慢回干12～36h，得到活力提高的甜玉米种子。本发明以柠檬酸(3‑羧基‑3‑羟基戊二酸，CA)为基础药剂，通过浸种可提高种子对元素的吸收利用能力，缓慢回干可减少浸种时无氧呼吸造成的可能危害，同时又可促进种子正常的生理代谢，通过本发明的方法处理后，能有效提高甜玉米种子的活力，有利于提高田间出苗率和幼苗整齐度，改善幼苗的生长状况。

Description

一种提高甜玉米种子活力的方法

技术领域

本发明涉及种子处理技术领域，尤其涉及一种提高甜玉米种子活力的方法。

背景技术

玉米(Zea mays L.)是世界上第二大粮食作物，种植面积仅次于小麦，高于水稻，总产量和单位面积产量居谷类作物的首位，玉米不仅是重要的粮食和饲料作物，也逐渐成为重要的能源作物(James S.McLaren.Crop biotechnology provides an opportunityto develop a sustainable future[J].Trends in Biotechnology,2005,23(7):339-342.)。玉米种植对促进粮食增产、农民增收起着重要的影响,对保障我国粮食安全发挥了巨大的作用。

种子活力即种子的健壮度，是种子发芽和出苗率、幼苗生长的潜势、植株抗逆能力和生产潜力的总和，是种子品质的重要指标。高活力的种子发芽早、出苗整齐迅速，对不良环境的抵抗能力强，具有明显的生长优势和生长潜能；低活力的种子在适宜的条件下虽然能发芽，但是发芽缓慢，在不良的环境条件下出苗不整齐，甚至不能出苗(刘红保.不同分级粒型对玉米自交系种子活力及植株生长发育的影响[J].种子，2013，32：26-29.)。保障粮食安全,保证农民增收,不仅要求优质、高产的品种,而且要有高活力的种子,因此高活力种子对提高玉米质量和产量是十分必要的。

播前浸种处理是指用清水或各种药剂溶液浸泡种子，通过加速种子吸水以达到促进种子萌发，并使用药剂杀死种子表面所携带的虫卵和病菌的目的(李瑞玲,2013,不同浸种液处理对黄豆种子发芽率,发病率和产出率的影响,种子,32(12):91-92.)。柠檬酸作为一种重要的低分子量有机酸，对植物生长具有促进作用，可增强对元素的吸收利用能力，提高作物的抗性等功能，柠檬酸参与植物的许多生理代谢过程，对植物耐寒性、耐旱性、抗重金属胁迫、抗养分胁迫能力等具有重要作用(葛永红.采后柠檬酸处理对苹果青霉病的控制及其贮藏品质的影响[J].食品科学,2014,35(22):255-259)。养分供应不足通常会导致作物根系分泌大量的低分子量有机酸，被用来促进植物根系对养分的吸收，这是一种植物遭受逆境胁迫的适应性反应机制。研究表明：不同浓度柠檬酸浸种显著提高了番茄种子的发芽率、发芽势、发芽指数,且明显促进了番茄幼苗的生长(靳琇,陈浩婷,石玉,白龙强,侯雷平,张毅.柠檬酸浸种引发对低磷胁迫下番茄幼苗生长及生理特性的影响[J].中国生态农业学报,2021,29(07):1159-1170)。

甜玉米种子由于种子成熟过程中淀粉合成受阻，成熟种子内含物少、可溶性糖含量高，加上成熟时水分高不易干燥，种子生活力和活力较其他类型玉米低，同时在种子贮藏过程中也易丧失生活力和活力。所以，研究提高甜玉米种子活力的方法，对甜玉米种子生产及产业发展具有非常重要的意义。例如：授权公布号为CN109429941B的发明专利公开了一种种子引发液和引发方法，该引发液包括将Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂和PEG。该引发方法包括：将Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂粉末溶于PEG水溶液中，得到处理液；将备用的甜玉米种子浸泡于处理液中进行引发处理；取出甜玉米种子，清水洗净后干燥处理，然后按照常规保存，所述处理液中含有Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ 1.5～4g、PEG100～160g。但到目前为止，前人的研究尽管能不同程度地提高甜玉米种子的活力，但药剂成本较高，方法相对复杂，生产上较难推广。

因此，有必要研发一种简单且成本低廉的方法用于提高甜玉米种子生活力和活力，服务产业化发展需求。

发明内容

本发明提供了一种提高甜玉米种子活力的方法，该方法具有简单方便、生产成本低，适合大田应用推广的特点。

具体技术方案如下：

本发明提供了一种提高甜玉米种子活力的方法，包括以下步骤：

(1)将消毒并清洗干净的甜玉米种子浸泡于7.5～15mmol·L^-1柠檬酸溶液中12～24h；

(2)浸种结束后，取出种子，用清水冲洗干净，放置于通风柜中缓慢回干12～36h，得到活力提高的甜玉米种子。

柠檬酸是一种重要的有机酸，在自然界中分布很广，有较好的安全性和环保型，易获得，价格低廉。本发明方法中采用的干燥方式是“通风柜中缓慢回干”，即采用通风柜抽气的方法，使得放置在通风柜内的种子的周围空气均匀流动，达到均衡并缓慢降低种子批(一批种子)水分的目的，试验发现这样操作并结合有机酸浸泡有利于种子内部细胞膜系统的有效修复及与种子萌发前期相关的酶活性的启动；而常规的室内或室外阴凉处风干的处理在不同季节及温湿度条件下差异明显，较难获得一致的效果；利用风机吹干或干燥箱烘干，种子水分下降快且种子内部从里到外水分梯度大，易造成种子损伤，反而会降低种子活力。

进一步地，所述柠檬酸的浓度为12.5mmol·L^-1。

进一步地，所述浸泡种子的时间为18h。

进一步地，所述缓慢回干时间为24h。

进一步地，步骤(1)中，将甜玉米种子用1％次氯酸钠溶液消毒，清水洗净后，与按种子质量/g∶柠檬酸溶液体积/mL＝1∶5的比例，于20℃、黑暗条件下将甜玉米种子浸泡于12.5mmol·L^-1柠檬酸溶液中18h。

进一步地，步骤(2)中，缓慢回干后，甜玉米种子的含水率为8％～12％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明以柠檬酸(3-羧基-3-羟基戊二酸，CA)为基础药剂，溶于一定量的水中，经过浸种缓慢回干处理后能有效提高甜玉米种子的活力和生活力，促进甜玉米种子的萌发及幼苗的生长发育，在不污染环境的前提下提高经济效益。

(2)本发明提供的种子处理方法可用于田间播种前对甜玉米种子进行预处理，有利于提高甜玉米种子的田间出苗率和幼苗整齐度，改善幼苗的生长状况。

(3)本发明引发液的制备方法省时简单，且以水为主要基质，环保性和安全性较高，生产工艺简单，药品用量少，成本低适合大范围推广。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，以下列举的仅是本发明的具体实施例，但本发明的保护范围不仅限于此。

以下实施例中，甜玉米自交系“S616-312”、“S404-2123”、“S404-2223”及杂交种‘甜玉173’均为浙江大学提供。柠檬酸购自上海阿拉丁试剂有限公司。

实施例1不同浸种时间对甜玉米种子生活力和活力及幼苗生长的影响

1、供试材料：甜玉米自交系“S616-312”和“S404-2123”，杂交种‘甜玉173’。

2、供试药剂：1％次氯酸钠溶液。

3、试验方法

种子处理：将甜玉米种子用1％次氯酸钠溶液浸泡消毒10min后，清水快速冲洗，沥干备用；将备用的甜玉米种子浸泡于清水中，在20℃黑暗条件下分别进行12h(处理1)、18h(处理2)、24h(处理3)浸种处理；浸种结束后，用清水清洗种子，于通风柜中缓慢回干24h，种子水分回干至8％～12％。以用1％次氯酸钠溶液浸泡消毒10min后清水洗净备用的种子为对照(CK)。

种子发芽试验：参照GB/T3534.1～3543.7—1995《农作物种子检验规程》规定进行发芽试验，采用纸卷法。把50粒种子分成两排均匀放置在2层用清水湿润的发芽纸上，再用一张同样大小的湿润发芽纸覆盖在种子上，底部折叠2cm，然后卷成纸卷，两端用橡皮筋扎住，竖放在发芽盒内，于25℃条件下12h光照、12h黑暗培养7d。以100粒种子为一个重复(2个纸卷)，每处理重复3次。

种子生活力和活力指标测定：以置种次日记为第一天，第4天计算发芽势，第7天计算发芽率。计算方法如下：

发芽势(％)＝(培养4d时正常发芽种子数/供试种子数)×100

发芽率(％)＝(第7d培养结束时正常发芽种子数/供试种子数)×100

发芽结束后，幼苗用自来水冲净，用吸水纸吸干表面水分。每个重复随机选取10株幼苗，测量根长和苗高；幼苗剥离种子残留物后，从子叶节处分离地上部和地下部，分别装入干净的铝盒内先于85℃条件下烘干30min，再于145℃条件下烘干8h，烘干后称重，以地上部为苗干重、地下部为根干重。

统计分析：采用SPSS 26.0软件使用Duncan法进行差异显著性分析(P﹤0.05)。

5、试验结果

由表1可知，不同浸种时间处理对甜玉米种子萌发效果的影响不同，‘甜玉173’3个处理的发芽率、根长和苗高均显著优于CK，其中又以处理2最好，发芽率等指标均显著或明显优于其他2个处理及CK；“S616-312”处理后，与CK相比，处理1和处理2发芽势显著提高，发芽率、根长、苗高、根干重和苗干重也有明显提高，其中又以处理2最好，各项指标均有显著或明显提高；“S404-2123”处理后，除各处理和CK的发芽势均较低但又以CK最高外，处理1和处理2的其他指标均显著或明显优于CK，其中又以处理2最好。由此说明，18h浸种并缓慢回干处理(处理2)能有效提高甜玉米种子的生活力和活力，幼苗生长情况较好。

此外，在本实施例中，CK和处理1～3在种子发芽试验置床时种子内部含水量均较低，发芽初期有一个缓慢吸水的过程，加上甜玉米种子自身的活力较弱，出苗速度较慢，因此在发芽第4天统计发芽势时数值往往较低。

表1不同浸种时间对甜玉米种子生活力和活力及幼苗生长的影响

注：表中数据后所列小写字母表示同一列内相同品种不同处理间数据的差异显著性(P﹤0.05)。

实施例2不同浓度的柠檬酸溶液浸种后回干处理对甜玉米种子活力的影响

实施例1中确认了18h浸种并缓慢回干处理这一步骤能有效提高甜玉米种子的生活力和活力。本实施例中验证本发明方法对甜玉米种子活力的影响。

1、供试材料：“S616-312”。

2、供试药剂：1％次氯酸钠溶液、柠檬酸(CA)。

3、试验方法

试验处理设计：

(1)将甜玉米种子用1％次氯酸钠溶液浸泡消毒10min后，清水快速冲洗，沥干备用；

(2)处理液的制备：取1.44g CA溶于1L水溶液中，得到7.5mmol·L^-1的柠檬酸溶液；取1.92g CA溶于1L水溶液中，得到10mmol·L^-1的柠檬酸溶液；取2.40gCA溶于1L水溶液中，得到12.5mmol·L^-1的柠檬酸溶液；取2.88g CA溶于1L水溶液中，得到15mmol·L^-1的柠檬酸溶液。

(3)将步骤(1)中备用的甜玉米种子按1∶5的质量体积比浸泡于步骤(2)的不同浓度柠檬酸溶液中(种子质量/g∶柠檬酸溶液体积/mL＝1∶5)，在20℃黑暗条件下分别进行18h浸种处理；

(4)浸种结束后，种子用清水冲洗干净，一部分直接用于发芽试验，一部分放置于通风柜中缓慢回干24h后再进行发芽试验。为保证发芽试验同步进行，浸种结束后未进行回干处理的种子其开始浸种的时间比回干处理的种子迟24h，各处理及对照(CK)见表2。

表2各处理编号及处理方法

种子发芽试验方法、测定指标及统计分析与实施例1一致。

4、试验结果

从表3可以看出，单纯的清水浸种处理(浸种-水)反而会显著降低种子的发芽率，对根长、苗高等其他指标也没有明显的促进作用；采用不同浓度的柠檬酸溶液浸种后发芽率显著优于单纯的清水浸种，部分指标明显优于CK，发芽率却显著降低，但有利于提高单纯浸种18h的条件下(含清水和柠檬酸溶液浸种处理)种子的生活力和活力，其中“浸种-12.5”在5个浸种处理(含清水和柠檬酸溶液浸种处理)中表现最好；采用清水浸种后回干处理(浸种回干-水)，种子发芽势和发芽率与CK相仿，但根长、苗高、根干重和苗干重均显著或明显优于CK，与实施例1结果基本一致，说明18h清水浸种回干处理有利于提高种子的活力；当采用不同浓度柠檬酸溶液浸种后回干处理，种子发芽率、根长、苗高、根干重、苗干重等各项指标均显著或明显优于CK、5个浸种处理及“浸种回干-水”处理，其中本发明“浸种回干-12.5”(12.5mmol·L^-1柠檬酸溶液浸种后缓慢回干24h)处理表现最好，种子发芽势与CK相比没有显著差异，但种子发芽率、根长、苗高、根干重和苗干重分别达到了72.07％、14.83cm、8.37cm、0.114g·10株^-1和0.194g·10株^-1，均显著或明显优于CK和其他处理。综合以上试验结果，表明本发明方法可有效地提高甜玉米种子生活力和活力。

表3柠檬酸溶液浸种回干处理对甜玉米“S616-312”种子活力的影响

注：表中数据后所列小写字母表示同一列内不同处理间数据的差异显著性(P﹤0.05)。下同。

实施例3

在实施例2中确认了本发明的方法可以有效地提高甜玉米种子活力，本实施例中进一步验证该方法对甜玉米种子活力的影响。

1、供试材料：“S404-2123”。

2、供试药剂：同实施例2。

3、试验方法

试验处理设计与实施例2一致，种子发芽试验方法、测定指标及统计分析与实施例1和实施例2一致。

4、试验结果

本实施例中，单纯的清水浸种处理(浸种-水)后，种子发芽势、苗高和苗干重比CK有显著的提高，但种子的发芽率、根长、根干重等指标没有显著差异；采用不同浓度的柠檬酸溶液浸种处理后，种子发芽势、种子发芽率、根长和苗高等指标均显著或明显优于CK，根干重和苗干重与CK相仿，其中“浸种-12.5”在5个浸种(含清水和柠檬酸溶液浸种)处理中表现最好，与实施例2结果基本一致，说明12.5mmol·L^-1柠檬酸溶液浸种处理有利于提高单纯浸种18h条件下种子的生活力和活力；采用清水浸种后回干处理(浸种回干-水)，种子发芽势与CK及“浸种-水”处理相仿，发芽率优于对照和“浸种-水”，但无显著差异，根长、苗高、根干重和苗干重均显著优于CK和“浸种-水”，与实施例1和实施例2结果基本一致，说明浸种回干处理有利于提高种子的生活力和活力；当采用不同浓度柠檬酸浸种后回干处理，种子发芽率、根长、苗高、根干重、苗干重等各项指标均显著或明显优于CK和浸种处理，其中本发明“浸种回干-12.5”(12.5mmol·L^-1柠檬酸溶液浸种后缓慢回干24h)处理表现最好，种子发芽势、种子发芽率、根长、苗高、根干重和苗干重分别达到10.40％、71.45％、14.32cm、5.12cm、0.150g·10株^-1和0.143g·10株^-1，均显著或明显优于CK和其他处理，与实施例2结果基本一致，进一步说明本发明方法可有效地提高甜玉米种子生活力和活力(表4)。

表4柠檬酸溶液浸种回干处理对甜玉米“S404-2123”种子活力的影响

实施例4

在实施例2和例3中确认了本发明的方法均能有效地提高甜玉米种子活力，本实施例中进一步验证该方法对甜玉米种子活力的影响。

1、供试材料：“S404-2223”

2、供试药剂：同实施例2和实施例3。

3、试验方法

试验处理设计与实施例2和实施例3一致，种子发芽试验方法、测定指标及统计分析与实施例1、实施例2和实施例3一致。

4、试验结果

在本实施例中，5个浸种处理(含清水和柠檬酸溶液浸种处理)，种子发芽势显著优于CK及5个浸种回干处理，这可能与浸种后直接进行发芽时，种子内部水分较高，减少了发芽吸水时间等直接相关(表5)。

表5柠檬酸浸种回干处理对甜玉米“S404-2223”种子活力的影响

从表5中可知，单纯的清水浸种处理(浸种-水)反而会降低显著种子的发芽率，对根长、苗高等其他指标也没有明显的促进作用；采用不同浓度的柠檬酸溶液浸种后发芽率显著优于单纯的清水浸种，部分指标也明显优于CK，其中“浸种-12.5”在5个浸种处理(含清水和柠檬酸溶液浸种处理)中表现最好，发芽率明显高于CK和其他4个浸种处理，与实施例2和实施例3结果基本一致，进一步说明了12.5mmol·L^-1柠檬酸溶液浸种处理有利于提高单纯浸种18h条件下种子的生活力和活力；采用清水浸种后回干处理(浸种回干-水)，发芽率显著优于“浸种-水”处理，也明显高于CK，但与CK相比无显著差异，根长、苗高、根干重和苗干重均显著优于CK和“浸种-水”处理，与实施例1、实施例2和实施例3结果基本一致，也进一步说明浸种回干处理有利于提高种子的生活力和活力；当采用不同浓度柠檬酸浸种后回干处理，种子发芽率明显提高，其中“浸种回干-10”和“浸种回干-12.5”处理的种子发芽率、根长、苗高等指标均显著或明显优于CK、5个浸种处理及“浸种回干-水”处理，特别是本发明“浸种回干-12.5”(12.5mmol·L^-1柠檬酸溶液浸种后缓慢回干24h)处理表现最好，种子发芽率、根长、苗高、根干重和苗干重分别达到75.72％、14.70cm、6.38cm、0.180g·10株^-1和0.146g·10株^-1，均显著或明显优于CK和其他处理，与实施例2和实施例3结果基本一致，更进一步地说明了本发明的方法可有效地提高甜玉米种子生活力和活力。

Claims (6)

1.一种提高甜玉米种子活力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将消毒并清洗干净的甜玉米种子浸泡于7.5～15mmol·L^-1柠檬酸溶液中12～24h；

(2)浸种结束后，取出种子，用清水冲洗干净，放置于通风柜中缓慢回干12～36h，得到活力提高的甜玉米种子。

2.如权利要求1所述的提高甜玉米种子活力的方法，其特征在于，所述柠檬酸的浓度为12.5mmol·L^-1。

3.如权利要求1所述的提高甜玉米种子活力的方法，其特征在于，所述浸泡种子的时间为18h。

4.如权利要求1所述的提高甜玉米种子活力的方法，其特征在于，所述缓慢回干时间为24h。

5.如权利要求1所述的提高甜玉米种子活力的方法，其特征在于，步骤(1)中，将甜玉米种子用1％次氯酸钠溶液消毒，清水洗净后，与按种子质量/g∶柠檬酸溶液体积/mL＝1∶5的比例，于20℃、黑暗条件下将甜玉米种子浸泡于12.5mmol·L^-1柠檬酸溶液中18h。

6.如权利要求1所述的提高甜玉米种子活力的方法，其特征在于，步骤(2)中，缓慢回干后，甜玉米种子的含水率为8％～12％。