CN113854301A - 一种甘蓝型油菜种子引发剂及引发方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种甘蓝型油菜种子引发剂及引发方法和应用，涉及种子处理技术领域。本发明所述引发剂的原料包括常见的氯化钙、壳寡糖、蔗糖和脯氨酸。本发明还提供了以上述引发剂配套的种子引发方法，种子引发处理操作简单成本低，绿色高效，与现有耕种方式配套良好。与未经种子引发处理相比，甘蓝型油菜种子经过引发处理后，在干旱条件下萌发和出苗速率提高，出苗整齐，缩短甘蓝型油菜生育周期缓解茬口矛盾并扩大可种植区域，可实现出苗率提高13.7个百分点，节约种子及包衣剂用量20.9～25.4％，产量提高18.1％的目标。

Description

一种甘蓝型油菜种子引发剂及引发方法和应用

技术领域

本发明属于种子处理技术领域，具体涉及一种甘蓝型油菜种子引发剂及引发方法和应用。

背景技术

油菜(Brassica napusL.)是世界第一大油料作物，不但是食用油的主要来源，也是重要的工业原料和蛋白饲料。油菜是我国重要的油料作物，我国油菜种植面积和总产量均居世界第二位，仅次于加拿大。2015年我国油菜播种总面积为753.4万公顷，总产量达1493万吨，占油料作物总产量的42.2％。

水资源短缺是制约农业发展的全球性问题，其危害在所有非生物胁迫中居首位，对农业生产影响最大、也是难改良的因素之一，严重制约了作物的生长发育和产量的提高。甘蓝型油菜主产区播种期少雨，蒸发量大，导致播种期干旱极为严重，难以满足种子物质代谢需求，进而抑制萌发或降低萌发速率，导致油菜出苗慢、出苗不整齐，进而使直播油菜密度降低，最终导致甘蓝型油菜产量大幅下降。当干旱严重发生时，通常导致油菜大面积缺苗，而补播不仅费工费时经济效益降低，还存在油菜不能成熟的风险。研究表明，油菜营养生长早期干旱胁迫导致产量降低59％。由于种质资源有限且培育抗旱兼具丰产的甘蓝型油菜品种所需周期较长。因此，充分挖掘现有甘蓝型油菜品种自身抗旱萌发潜力，提高干旱条件下油菜的成株率是实现油菜高产稳产的关键。

国内外对玉米、水稻、大豆、小麦、花生、甘薯等作物的抗旱性进行了系统深入研究，有效降低了旱灾造成的损失。目前，国内外关于玉米、水稻等作物的抗旱性研究报道很多，但是关于油菜的抗旱性研究相对滞后。

油菜萌发期干旱是当前油菜生产中亟待解决的非生物逆境之一。尽管种子萌发和幼苗生长是两个紧密相连的发育阶段，但其在干旱胁迫的反应上是相对独立的。萌发出苗是油菜整个生育期的第一阶段，能否在干旱条件下保持较高的出苗率和壮苗，直接关系到作物接下来的生长发育、群体构建和产量形成，因此，如何保证甘蓝型油菜干旱胁迫下的发芽率，就成为了油菜稳产高产的重中之重。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种甘蓝型油菜种子引发剂及引发方法和应用，所述引发剂可用于提高干旱条件下甘蓝型油菜的萌发出苗率，并且种子引发处理操作简单成本低，绿色高效，与现有耕种方式配套良好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种甘蓝型油菜种子引发剂，所述引发剂的原料包括氯化钙、壳寡糖、蔗糖和脯氨酸，所述氯化钙、壳寡糖、蔗糖和脯氨酸的质量比为(3～8):(10～20):(3～10):(1～3)。

优选的，所述引发剂还包括水，所述水与氯化钙的质量比为1000：(3～8)。

本发明还提供了一种甘蓝型油菜种子的引发方法，包括以下步骤：将甘蓝型油菜种子浸泡于上述引发剂的水溶液中，于黑暗条件下引发处理10～12h；

取出种子冲洗和干燥后保藏。

优选的，所述引发剂的水溶液的质量为所述甘蓝型油菜种子质量的3倍以上。

优选的，所述引发处理的温度为20℃，在所述引发处理期间还包括搅拌2～3次，每次搅拌30～60s，搅拌速率为20～30rpm，搅拌间隔为3～4h。

优选的，取出种子后还包括用蒸馏水冲洗20～30s，吸水后烘干；所述干燥的温度为25℃，干燥至甘蓝型油菜种子的水分含量低于9％。

优选的，所述保藏包括避光保藏，温度为4℃以下。

本发明还提供了上述引发剂在促进甘蓝型油菜种子在干旱胁迫条件下萌发和出苗中的应用。

本发明还提供了一种促进甘蓝型油菜种子在干旱胁迫条件下萌发和出苗的方法，播种经上述引发方法处理后的甘蓝型油菜种子。

本发明还提供了一种提高甘蓝型油菜干旱胁迫条件下产量的方法，播种经上述引发方法处理后的甘蓝型油菜种子。

有益效果：本发明提供了一种甘蓝型油菜种子引发剂，以常见的氯化钙、壳寡糖、蔗糖和脯氨酸为原料进行复配。种子引发的主要原理是在控制水势条件下使甘蓝型油菜种子缓慢吸收水分并完成一系列生理生化反应，使种子胚根达到即将突破种皮时的早期萌发状态(滞缓期)，为萌发提前进行生理准备。引发剂中氯化钙和壳寡糖能够提高作物抗逆性，增强种子中多种防御酶活性；蔗糖是种子萌发和幼苗生长重要的能量来源和碳源；脯氨酸为植物细胞中的保护性物质，缓解干旱胁迫对甘蓝型油菜种子萌发过程中的伤害。本发明还提供了上述引发剂配套的种子引发方法，种子引发处理操作简单成本低，绿色高效，与现有耕种方式配套良好。与未经种子引发处理相比，甘蓝型油菜种子经过引发处理后，在干旱条件下萌发和出苗速率提高，出苗整齐，缩短甘蓝型油菜生育周期缓解茬口矛盾并扩大可种植区域，可实现出苗率提高13.7个百分点，节约种子及包衣剂用量20.9～25.4％，产量提高18.1％的目标。

附图说明

图1为种子引发处理对甘蓝型油菜出苗数的影响；

图2为种子引发处理对甘蓝型油菜产量的影响。

具体实施方式

本发明提供了一种甘蓝型油菜种子引发剂，所述引发剂的原料包括氯化钙、壳寡糖、蔗糖和脯氨酸，所述氯化钙、壳寡糖、蔗糖和脯氨酸的质量比为(3～8):(10～20):(3～10):(1～3)。

本发明所述引发剂中优选还包括水，所述水与氯化钙的质量比优选为1000：(3～8)，更优选为1000:5。

在本发明中，所述种子引发剂在使用时，优选将所述氯化钙、壳寡糖、蔗糖、脯氨酸和水进行混合溶解，形成引发剂的水溶液，且水溶液中氯化钙的浓度优选为3～8g/L，更优选为5g/L；壳寡糖的浓度优选为10～20g/L，更优选为15g/L；蔗糖的浓度优选为3～10g/L，更优选为5g/L；脯氨酸的浓度优选为1～3g/L，更优选为2g/L。

本发明还提供了一种甘蓝型油菜种子的引发方法，包括以下步骤：将甘蓝型油菜种子浸泡于上述引发剂的水溶液中，于黑暗条件下引发处理10～12h；

取出种子后干燥，保藏。

本发明所述浸泡，使用的引发剂的水溶液质量优选为所述甘蓝型油菜种子质量的3倍以上。本发明所述引发处理的温度优选为20℃，在所述引发处理期间优选还包括搅拌2～3次，每次搅拌30～60s，搅拌速率为20～30rpm，搅拌间隔为3～4h。

本发明将经所述引发处理的种子取出，优选还包括用蒸馏水冲洗20～30s，吸水后烘干；所述干燥的温度优选为25℃，干燥至甘蓝型油菜种子的水分含量低于9％。本发明优选滤去冲洗后产生的多余水，并用吸水纸吸干，而后进行干燥。本发明所述干燥优选在鼓风干燥箱内进行，使甘蓝型油菜种子的水分含量低于9％即可。本发明将干燥后的种子保存在4℃以下的避光环境中，播种时正常播种即可。经本发明所述引发处理后的种子可以马上播种，也可以存放6个月以内进行播种，对于发芽率和出芽时间没有显著性差异。

本发明还提供了上述引发剂在促进甘蓝型油菜种子在干旱胁迫条件下萌发和出苗中的应用。

本发明利用引发剂对种子进行引发，可使种子胚根达到即将突破种皮时的早期萌发状态，为萌发提前进行生理准备。本发明利用所述引发剂对种子进行引发，可使种子吸胀后进入萌发的第二阶段(滞缓期)，种子内部发生一系列生理生化反应，主要包括：细胞膜的修复，抗氧化酶系统(CAT、SOD和POD)活性增强，贮藏物质和能量物质转化，可溶性糖和游离脯氨酸含量提高，呼吸速率提高，DNA复制和细胞分裂，从而促进种子萌发，提高种子出苗势和出苗率。

本发明还提供了一种促进甘蓝型油菜种子在干旱胁迫条件下萌发和出苗的方法，播种经上述引发方法处理后的甘蓝型油菜种子。

本发明对所述播种的方法并没有特殊限定，利用本领域的常规播种方法即可。

本发明还提供了一种提高甘蓝型油菜干旱胁迫条件下产量的方法，播种经上述引发方法处理后的甘蓝型油菜种子。本发明对所述播种的方法并没有特殊限定，利用本领域的常规播种方法即可。

下面结合实施例对本发明提供的一种甘蓝型油菜种子引发剂及引发方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

(1)引发剂的配制：

配方1：氯化钙5g/L、壳寡糖15g/L、蔗糖5g/L、脯氨酸2g/L。

配方2：氯化钙3g/L、壳寡糖15g/L、蔗糖5g/L、脯氨酸2g/L。

配方3：氯化钙8g/L、壳寡糖15g/L、蔗糖5g/L、脯氨酸2g/L。

配方4：氯化钙5g/L、壳寡糖10g/L、蔗糖5g/L、脯氨酸2g/L。

配方5：氯化钙5g/L、壳寡糖20g/L、蔗糖5g/L、脯氨酸2g/L。

配方6：氯化钙5g/L、壳寡糖15g/L、蔗糖3g/L、脯氨酸2g/L。

配方7：氯化钙5g/L、壳寡糖15g/L、蔗糖10g/L、脯氨酸2g/L。

配方8：氯化钙5g/L、壳寡糖15g/L、蔗糖5g/L、脯氨酸1g/L。

配方9：氯化钙5g/L、壳寡糖15g/L、蔗糖5g/L、脯氨酸3g/L。

(2)甘蓝型油菜种子引发剂浸泡处理：将甘蓝型油菜种子装入玻璃容器中，加入配制好的引发剂，引发剂用量为种子质量的3倍。将容器置于20℃的黑暗培养箱内引发12h，期间缓慢搅拌3次。

(3)甘蓝型油菜种子回干处理：取出甘蓝型油菜种子用蒸馏水冲洗20s，滤去多余水后用吸水纸吸干放入25℃鼓风干燥箱，使甘蓝型油菜种子的水分含量保持在9％，回干后的种子保存在4℃以下的避光环境中。

对比例1-1

未经引发处理的为对照组，记为CK。

甘蓝型油菜种子抗旱萌发能力测定方法：

种子萌发试验在9cm直径的培养皿中进行，培养皿中加入100g/LPEG-6000溶液8ml，平铺滤纸并均匀摆入各处理后7d的80粒种子，每个处理设置3次重复，用于初步筛选试验。

萌发试验在25℃，14h/10h(day/night)人工智能培养室中进行，各处理不再有种子发芽后统计发芽数，计算不同处理的发芽率。

统计结果如表1所示：与CK处理相比，种子引发处理可以明显提高干旱胁迫下甘蓝型油菜发芽率，增幅达26.3～30.8个百分点。

表1种子引发处理对发芽的影响

实施例2

(1)引发剂的配制：氯化钙5g/L、壳寡糖15g/L、蔗糖5g/L、脯氨酸2g/L。

(2)甘蓝型油菜种子引发剂浸泡处理：将甘蓝型油菜种子装入玻璃容器中，加入配制好的引发剂，引发剂用量为种子质量的3倍。将容器置于20℃的黑暗培养箱内引发12h，期间缓慢搅拌3次。

(3)甘蓝型油菜种子回干处理：取出甘蓝型油菜种子用蒸馏水冲洗20s，滤去多余水后用吸水纸吸干放入25℃鼓风干燥箱，使甘蓝型油菜种子的水分含量保持在9％，回干后的种子保存在4℃以下的避光环境中。将此处理记为T2。

对比例2-1

按照实施例2的方式进行引发，区别在于，将引发剂替换为纯水，记为T1。

对比例2-2

以未经引发处理的为对照组，记为CK。

甘蓝型油菜种子抗旱萌发能力测定方法：

种子萌发试验在9cm直径的培养皿中进行，培养皿中加入100g/LPEG-6000溶液8ml，平铺滤纸并均匀摆入各处理后7d的80粒种子，每个处理设置3次重复，用于抗旱性测定试验。

萌发试验在25℃，14h/10h(day/night)人工智能培养室中进行，24h后第一次统计发芽个数，之后每隔24h统计一次直至不再有种子发芽为止。3次重复，计算不同处理的发芽率和萌发指数，取平均值。

统计结果如表2所示：与CK处理相比，本发明种子引发处理可以明显提高干旱胁迫下甘蓝型油菜发芽率和萌发指数，其中发芽率提高30.8个百分点，萌发指数提高125.5％。

表2种子引发处理对发芽的影响

实施例3

(1)引发剂的配制：氯化钙5g/L、壳寡糖15g/L、蔗糖5g/L、脯氨酸2g/L。

(2)甘蓝型油菜种子引发剂浸泡处理：将甘蓝型油菜种子装入玻璃容器中，加入配制好的引发剂，引发剂用量为种子质量的3倍。将容器置于20℃的黑暗培养箱内引发12h，期间缓慢搅拌3次。

(3)甘蓝型油菜种子回干处理：取出甘蓝型油菜种子用蒸馏水冲洗20s，滤去多余水后用吸水纸吸干放入25℃鼓风干燥箱，使甘蓝型油菜种子的水分含量保持在9％，回干后的种子保存在4℃以下的避光环境中。记为T2。

对比例3-1

按照实施例3的方式进行引发，区别在于，将引发剂替换为纯水，记为T1。

对比例3-2

以未经引发处理的为对照组，记为CK。

甘蓝型油菜种子抗旱萌发能力测定方法：

种子萌发试验在直径15cm，高20cm培养钵中进行，培养钵中装入相对含水量为40％的土壤，均匀摆入各处理80粒种子后，每个处理设置3次重复，覆土1cm压实用于种子抗旱性测定试验。

萌发试验在25℃，14h/10h(day/night)人工智能培养室中进行，3d后第一次统计发芽个数，之后每隔3d统计一次直至不再有种子发芽为止。计算不同品种的出苗率和萌发指数。

统计结果如表3所示，与CK处理相比，本发明种子引发处理可以明显提高干旱胁迫下甘蓝型油菜出苗率和萌发指数，其中出苗率提高29.4个百分点，萌发指数提高135.5％。

表3种子引发处理对出苗的影响

实施例4

(1)引发剂的配制：氯化钙5g/L、壳寡糖15g/L、蔗糖5g/L、脯氨酸2g/L。

(2)甘蓝型油菜种子引发剂浸泡处理：将甘蓝型油菜种子装入玻璃容器中，加入配制好的引发剂，引发剂用量为种子质量的3倍。将容器置于20℃的黑暗培养箱内引发12h，期间缓慢搅拌3次。

(3)甘蓝型油菜种子回干处理：取出甘蓝型油菜种子用蒸馏水冲洗20s，滤去多余水后用吸水纸吸干放入25℃鼓风干燥箱，使甘蓝型油菜种子的水分含量保持在9％，回干后的种子保存在4℃以下的避光环境中。

甘蓝型油菜种子抗旱萌发能力测定方法：

采用田间试验方法，试验共设置3个处理分别为：(1)无引发处理作为照处理(CK)；(2)纯水引发处理(T1)；(3)本发明种子引发处理(T2)。各处理3次重复，随机区组排列。各处理磷、钾的用量分别为P₂O₅9.66kg/亩，K₂O1.02kg/亩。各处理所使用的单质氮、磷、钾和硼肥分别为：尿素(46.4-0-0)、重过磷酸钙(0-12-0)、硫酸钾(0-0-50)和硼砂(含B10.8％)。所有肥料均作为基肥一次性条施。各处理播种量为400g/亩。播种方式为机械条播，T1和T2处理选用引发后贮藏12d的甘蓝型油菜种子。

与CK处理相比，本发明种子引发处理可以提高甘蓝型油菜种子出苗数(图1)，较未引发处理播种后28d和32d分别提高出苗1.4万株/亩和2.1万株/亩。与CK处理相比，本发明种子引发处理(T2)可以提高甘蓝型油菜产量(图2)，较未引发处理(CK)产量提高18.1％(表4)。

表4不同处理对油菜产量的影响

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种甘蓝型油菜种子引发剂，其特征在于，所述引发剂的原料包括氯化钙、壳寡糖、蔗糖和脯氨酸，所述氯化钙、壳寡糖、蔗糖和脯氨酸的质量比为(3～8):(10～20):(3～10):(1～3)。

2.根据权利要求1所述的引发剂，其特征在于，所述引发剂还包括水，所述水与氯化钙的质量比为1000：(3～8)。

3.一种甘蓝型油菜种子的引发方法，其特征在于，包括以下步骤：将甘蓝型油菜种子浸泡于权利要求1或2所述引发剂的水溶液中，于黑暗条件下引发处理10～12h；

取出种子冲洗和干燥后保藏。

4.根据权利要求3所述的引发方法，其特征在于，所述引发剂的水溶液的质量为所述甘蓝型油菜种子质量的3倍以上。

5.根据权利要求3所述的引发方法，其特征在于，所述引发处理的温度为20℃，在所述引发处理期间还包括搅拌2～3次，每次搅拌30～60s，搅拌速率为20～30rpm，搅拌间隔为3～4h。

6.根据权利要求3所述的引发方法，其特征在于，取出种子后还包括用蒸馏水冲洗20～30s，吸水后烘干；所述干燥的温度为25℃，干燥至甘蓝型油菜种子的水分含量低于9％。

7.根据权利要求3所述的引发方法，其特征在于，所述保藏包括避光保藏，温度为4℃以下。

8.权利要求1或2所述引发剂在促进甘蓝型油菜种子在干旱胁迫条件下萌发和出苗中的应用。

9.一种促进甘蓝型油菜种子在干旱胁迫条件下萌发和出苗的方法，其特征在于，播种经权利要求3～7任一项所述引发方法处理后的甘蓝型油菜种子。

10.一种提高甘蓝型油菜干旱胁迫条件下产量的方法，其特征在于，播种经权利要求3～7任一项所述引发方法处理后的甘蓝型油菜种子。

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