專利名稱：：一種修復植物龍葵種子浸種液及其應用的制作方法
技術領域：
：本發明涉及重金屬修復植物龍葵種子的快速發芽方法，具體地說是一種修復植物龍葵種子浸種液及其應用。
背景技術：
：重金屬污染土壤的植物修復主要是指利用重金屬富集植物(特別是超富集植物)從污染土壤中超量吸收一種或幾種重金屬，并將其轉移、貯存到莖、葉等地上部器官，隨后將植物整體(包括部分根)收獲并集中處理，然后再連續種植，以便使土壤中重金屬濃度降低到可以接受的水平。[文獻1:ChaneyR丄.，MalikM.，LiY.M.，etal.1997，Phytoremediationofsoilmetals.CurrentOpinionsinBiotechnology.8:279284;文獻2:WongM.H.，2003，Ecologicalrestorationofminedegradedsoils,withemphasisonmetalcontaminatedsoils.Chemosphere.50:775780]。龍葵是新近發現的一種鎘超富集植物,對鎘污染土壤具有較高的修復潛力(文獻3:WeiS.H.，ZhouQ.，X.WangX.,ZhangK.S.，GuoG丄，MaLQ.2005,Anewly—discoveredCd—hyperaccumulatorScJ朋咖m'gr咖Ltti/ieseScienceBuUeti/L50(1):33-38)。已有研究表明，莖和葉是龍葵提取Cd的主要器官，開花期植物莖、葉干重之和已分別達到成熟期莖、葉干重之和的93.4%。在開花期到成熟期占植物整個盆栽生長時間的63.2。/。時間里，籽實對Cd的去除率僅占整個植株對Cd去除率的8.3。/。。而開花期二種植物地上部對Cd的提取率分別達到了成熟期對Cd提取率的87.5%。若采用在開花期收獲植物將開花期到成熟期這段時間用于下一茬植物的提取修復，植物的修復效率將為單種一茬植物的l.75倍(文獻4:WeiS.H.，.ZhouQ.X.，KovalP.V.2006.FloweringstagecharacteristicsofcadmiumhyperaccumulatorSbJ朋咖m'gr咖Landtheirsignificancetophytoremediation.Scienceof"ther。ta_Z5hWro"/nent.369:441-446)，這將極大地提高植物修復效率。但實現這一目的的前提條件是必需采取措施縮短龍葵的出苗時間，因此，促進龍葵快速發芽并提高發芽率是十分關鍵的。雖然關于龍葵的高產栽培技術及生長發育規率已有一些報道(文獻5:王義明，叢林.1995.龍葵的發生規律及生長發育特性研究初報.雜草科學.2:13-14;文獻6:劉良.2000.龍葵人工種植高產試驗.中藥材.23(10):594-595;文獻7:卞勇,呂冬霞.2003.龍葵的室內栽培及利用.生物學雜志.20(4):40-41)，但關于其快速發芽方法還未見報道，這也是植物修復技術迫切需要解決的3問題。
發明內容本發明的目的在于通過采用浸種液以提供一種修復植物龍葵的快速發芽方法，使其種子的發芽時間顯著縮短，發芽率顯著提高，同時植物幼苗也比較健壯。為實現上述目的，本發明采用的技術方案為修復植物龍葵種子浸種液，以水為溶劑的浸種液組成為，A.單一浸種液，質量濃度O.1%0.3%雙氧水；或B.混合浸種液，質量濃度O.1°/。0.3%雙氧水，100300g/L赤霉素，質量濃度0.1%0.3。/。KNO3和質量濃度0.010.l%KMn04。所述浸種液于修復植物龍葵快速繁育中的應用1)龍葵種子在浸種前均用質量濃度1-2%NaC10溶液消毒5-15分鐘，蒸餾水沖洗干凈并將癟谷漂除，自然風干后備用。2)浸種A.單一浸種方法，即用質量濃度O.1%0.3%雙氧水浸種12小時后不經清洗直接播種；B.混合浸種方法，即用質量0.1%0.3%雙氧水，100300g/L赤霉素，0.1%0.3%認03和0.010.1。/。KMn04混合液浸種12小時后不經清洗直接播種。上述兩種方法均在光照條件下進行，光照時間為8-17.5個小時,光照強度為350450umolm-2s_1,溫度為2530。C之間。3)播種繁育于溫度25-3CTC、空氣濕度50%80%條件下，將龍葵種子播種于土壤中，種子上覆土厚度1-2cra;土壤含水量為田間最大持水量的6080%，控制日光照時間817.5個小時，8-IO天即可自然出苗。所述土壤:pH值6.57.5，有機質含量14.320.5g/kg，全N含量0.51.1g/kg，全P含量0.50.9g/kg，有效P含量8-15mg/kg，速效K含量7095mg/kg。本發明具有如下優點1.龍葵種子的出苗時間大大縮短。采用本發明可使龍葵種子的出苗時間由2周(常規栽培出苗時間約15-16天)變成8-10天，縮短了近一半。2.發芽率和出苗率顯著提高。采用本發明可使龍葵種子的發芽率達84.7-96.7%，出苗率達8L6-96.1%以上。3.幼苗比較健壯，其葉色及長勢均好于未經浸種液處理的幼苗。具體實施例方式實施例l龍葵種子的發芽試驗1.1材料與方法1.1.1材料龍葵種子收集于中國科學院沈陽生態實驗站。采集成熟龍葵果實，將種子用自來水清洗并自然風干后備用。化學試劑硝酸鉀、高錳酸鉀、雙氧水、赤霉素均為市場上常用試劑。之所以選用上述4種浸種液，是因為赤霉素有拮抗抑制物質脫落酸(ABA)的作用；高錳酸鉀和雙氧水(HA)是強氧化劑，能促進氧氣的進入和內部有毒物質的降解及排出，利于細胞內部正常的氧化還原反應；硝酸鉀中的K作為多種酶的激活劑，在一定程度上提高促進代謝多種酶的活性，也使細胞膜得到部分修復，因此，均對發芽均有促進作用。1.1.2試驗方法1)龍葵種子在浸種前均用質量濃度1-2%NaC10溶液消毒5-15分鐘，蒸餾水沖洗干凈并將癟谷漂除，自然風干后備用。2)浸種A.單一浸種方法，即用質量濃度O.1%0.3%雙氧水浸種12小時后不經清洗直接播種；B.混合浸種方法，即用質量0.1%0.3%雙氧水，100300g/L赤霉氣0.1%0.3%認03和0.010.1。/。KMn04混合液浸種12小時后不經清洗直接播種。上述兩種方法均在光照條件下進行，光照時間為8-17.5個小時，光照強度為350450umolm—2s、溫度為2530。C之間。3)播種繁育于溫度25-30。C、空氣濕度50%80%條件下，將龍葵種子播種于土壤中，種子上覆土厚度l-2cm;土壤含水量為田間最大持水量的6080%，控制日光照時間817.5個小時，8-10天即可自然出苗。所述土壤pH值6.57.5，有機質含量14.320.5g/kg，全N含量0.51.1g/kg，全P含量0.50.9g/kg，有效P含量8-15mg/kg，速效K含量7095mg/kg。本實驗采用4種試劑單一浸種及4因素3水平的正交試驗(因素、水平對應表見表1，2)。試驗開始前，龍葵種子均用質量濃度1%NaClO溶液消毒IO分鐘，蒸鎦水沖洗干凈并將癟谷漂除。將消毒好的種子在30'C恒溫條件下，浸種12小時，并以蒸餾水浸種和未浸種作對照。自來水浸種試驗共分為有光照條件和無光照條件。浸種液試驗共分為兩種處理方法，一是單一浸種液處理，即分別用硝酸鉀、高錳酸鉀、雙氧水、赤霉素浸種，各試劑施用水平見表1。二是混合浸種液處理，混合液采用4因素3水平的正交設計,各處理水平組合見表4。各浸種液處理又分為浸種后清洗種子和不清洗種子兩種處理。在各個處理中選取50粒均勻排列于墊有單層濾紙的9cm規格培養皿中，每個處理重復3次，在恒溫培養箱中及日光溫室中進行培養。其中，恒溫培養箱為無照光條件，培養室為有光照條件，光照時間為S17.5個小時，光照強度為350450umolm—2s"，溫度均控制在2530。C之間。表l.單一浸種液處理水平表水平赤霉素H202KN03KMn04(g/L)(%)(90(%)11000.10.10.0122000.20.20.0533000.30.30.1表2.龍葵種子發芽試驗各處理對照表處理赤霉素(g/L)H202(%)認03(%)KMn04(%)混合液11000.10.10.01混合液21000.20.20.05混合液31000.30.30.1混合液42000.10.20.05混合液52000.20.30.01混合液62000.30.10.05混合液73000.10.30.1混合液83000,20.10.1混合液93000.30.20.011.3.結果與分析一般來說，農作物生產上要求作物種子的發芽率至少要達到80%以上。龍葵一種農田雜草植物，種子量巨大，目前并沒有符合生產要求的發芽標準。因此，本試驗以上述農作物發芽要求作為龍葵種子發芽率高低的一個評價標準，即達到80%以上為較好的發芽率。1.3.1光照條件的作用由表3可以看出，光照條件對龍葵種子的發芽有重要影響，光照條件下種子的發芽率顯著高于無光照條件。從第3天出現發芽開始，無光照條件下，種子發芽率僅0.72.7%，而有光照條件時，發芽率則可高達2.713.2%，到試驗結束時，有光照條件的發芽率約為無光照條件5倍。因此，光照條件是龍葵發芽的重要條件之一。表3自來水浸種條件下龍葵的發芽率(%)發芽天數3天4天5天6天7天8天9天10天無光照條件0.70.71.32.72.72.72.72.7發芽天數3天4天5天6天7天8天9天10天有光照條件2.74.07.39.412.313.013.013.21.3.2單一浸種液對龍葵種子發芽的影響從表4-5可以看出，經過硝酸鉀、高錳酸鉀、雙氧水、赤霉素4種試劑浸種的處理種子發芽率均好于用自來水浸種的對照，發芽試驗結束時，發芽率比對照提高最高達6.4倍(表5)。但浸種后再清洗的種子發芽率明顯低于浸種后不經清洗而直接發芽的處理，二者相差近2倍,這說明，浸種后不經清洗而直接發芽的處理效果較好。硝酸鉀、高錳酸鉀、雙氧水、赤霉素4種浸種液在浸種后直接發芽的處理中(表5)，經雙氧水(O.1%0.3%)浸種的種子在第5天時發芽率即超過80%，分別為84.7%，88%和92.7%，比試驗結束時的時間縮短了近一半。經硝酸鉀和雙氧水浸種處理龍葵種子的發芽率在試驗結束雖也可達80%以上，但發芽率超過80%時所需的時間比經雙氧水(0.1%0.3%)浸種處理的發芽時間長。而經高錳酸鉀處理的種子發芽率明顯劣于上述3種浸種劑。另外，對照幼苗細小，微黃，長勢弱，而經過浸種處理的幼苗均比較健壯，其葉色及長勢均好于未經浸種液處理的幼苗。綜上，認為4種浸種液中以雙氧水(0.1%0.3%)的處理效果最好。其試驗結束時的發芽率達9495%，發芽率超過80%所用的時間為5天，發芽率為84.7%92.7%。1.3.3混合浸種液對龍葵種子發芽的影響從表6-7可以看出，經過9種混合液浸種的處理種子發芽率均好于用自來水浸種的對照，發芽試驗結束時，發芽率比對照提高最高達6.6倍(表7)。。但浸種后再清洗的種子發芽率明顯低于浸種后不經清洗而直接發芽的處理，二者相差近l倍，這說明，浸種后不經清洗而直接發芽的處理效果較好。混合浸種液在浸種后直接發芽的處理中(表7)，經混合液3，7和9浸種處理的種子在第5天時發芽率即超過80%，分別為85.3%,86.3%和96.7%，比試驗結束時的時間縮短了近一半。雖然在試驗結束時，所有9個處理的發芽率均超過了80%，但混合液3，7和9處理的龍葵種子發芽率超過80%時所需的時間最短，且試驗結束時的發芽率更是高達97.3%100%。另外，對照幼苗細小，微黃，長勢弱，而經過浸種處理的幼苗均比較健壯，其葉色及長勢均好于未經浸種液處理的幼苗。綜上,認為9種混合浸種液中以混合液3，7和9的處理效果好。其試驗結束時的發芽率達97.3%100%，發芽率超過80%所用的時間為5天，發芽率為85.3%96.7%。綜合對比單一浸種液和混合浸種液的促進發芽效果(表47)，混合液3,7和9的處理效果好于雙氧水的處理效果，其促進發芽和生長的機理可能在于混合液消弱了種子發芽的抑制物質，促進細胞內部新陳代謝活動。但因為只是采用了一種浸種劑，雙氧水的使用成本更低一些。因此，從發芽技術及生產成本的綜合角度考慮，認為單一浸種液雙氧水(O.1%0.3%)和混合7浸種液3，7和9均是較好的浸種液，具體應用哪一種，可以根據技術要求和成本要求的具體情況來定。表4單一浸種液處理后再清洗處理的龍葵種子發芽率(%)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表6混合浸種液處理后再清洗的龍葵種子發芽率(%)實施例2龍葵種子出苗的田間試驗2.1材料與方法龍葵種子收集于中國科學院沈陽生態實驗站。采集成熟龍葵果實，將種子用自來水清洗并自然風干后備用。化學試劑硝酸鉀、高錳酸鉀、雙氧水、赤霉素均為市場上常用試劑。龍葵種子均用質量濃度1%NaClO溶液消毒10分鐘，蒸餾水沖洗干凈并將癟谷漂除。將消毒好的種子在3(TC恒溫條件下，分別用0.1%，0.2%和0.3%的雙氧水，混合液3(100g/L赤霉素+0.3%H202+0.3%跳+0.1%KMn04)，混合液7(300g/L赤霉素+0.1%HA+0.3%KN03+0.1%腿n04)和混合液9(300g/L赤霉素+0.3%H202+0.2%跳+0.01%KMn04)浸種12小時，并3天4天5天6天7天8天9天浸種12345678混合液9I.31.73.72.74.07.36.020.726.04.08.724.76.719.331.36.017.326.77.326.734.75.322.731.36.012.722.03.316.028.0II.342.763.35.09.436.030.738.030.037.340.733.344.75.112.339.341.340.044.741.344,741.351.38.313.041.341.344.745.344.747.341.352.78.313.042.041.348.746.045.348.042.752.710天8.313.243.341.345.346.044.749.342.754.072.078.082.782.782.7表7混合液浸種處理后不清洗的龍葵種子發芽率(%)浸種1234567893天4天5天6天7天8天9天10天1.31.73.75.05.18.38.38.32.74.07,39.412.313.013.013.28.010.028.746.057.368.078.785.313.319.344.762.768.074.084.088.714.718.785.386.088.793.396.097.37.39.328,041.350.768.071.385.38.710.740.056.763.371.382.086.78.710.727.351.357.365.380.082.016.022.086.387.389.392.798.798.76.710.738.755.363.382.098.798.722.742.096.7100.0100.0100.0100.0100.0種水液液液液液液液液處勤自混混混混混混混混種水液液液液液液液液液理浸來合合合合合合合合合:^4自昆昆昆昆昆昆昆昆昆以未浸種和自來水浸種的處理作對照，種子撈出后自然風干后備用。田間出苗地點為中國科學院沈陽生態實驗站。該站地理位置為東經123°41'、北緯41°31'，地處松遼平原南部的中心地帶，屬溫帶半濕潤大陸性氣候，平均溫度59"C，大于10'C的年活動積溫3100340CrC，年總輻量129.0135.0千卡/cm2，無霜期127164天，年降水量650700mm。土壤類型為草甸棕壤。土壤基本理化性質為pH值6.65，有機質16.75g/kg，全NO.74g/kg，全PO.69g/kg，有效P10.32mg/kg，速效K89.06mg/kg。7月初，當土壤含水量為田間最大持水量的70%時,將經過上述處理的種子分別播入大田中，種子覆土lcm，之后不進行澆水等作業，在大田條件下待種子出苗，然后計算出苗率，每個處理重復3次。試驗期間溫度為253(TC，光照強度為350450umolm々s"，光照時間817.5個小時。2.2結果與分析大田出苗結果表明(表8),到出苗停止時，經浸種液處理的龍葵種子出苗時間為8到10天，出苗率為8L696.1%,而未經浸種液處理的龍葵種子出苗時間為15到16天，出苗率為69.2%和72.1%。經浸種液處理后，出苗時間縮短了近一半，出苗率提高了經浸種液處理龍葵幼苗的苗高略高于未經浸種液處理的幼苗，而且，經浸種液處理龍葵幼苗比較健壯，根系發達，長勢也較強。其促進生長的機理可能在于混合液中的硝酸鉀的氮營養作用以及氧化劑對幼苗的抵抗力的提高。由此可見，采用上述浸種液，既可以促進龍葵種子的快速發芽,也能提高種子的出苗率和出苗時間，同時又使得幼苗比較健壯。表8大田條件—F龍葵利—子出苗試驗<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權利要求1.修復植物龍葵種子浸種液，其特征在于以水為溶劑的浸種液組成為，A.單一浸種液，質量濃度0.1％～0.3％雙氧水；或B.混合浸種液，質量濃度0.1％～0.3％雙氧水，100～300g/L赤霉素，質量濃度0.1％～0.3％KNO3和質量濃度0.01～0.1％KMnO4。2.—種權利要求l所述浸種液于修復植物龍葵快速繁育中的應用，其特征在于1)浸種于溫度25-3(TC條件下，將龍葵種子浸泡于(l).單一浸種液，質量0.1%0.3%雙氧水；(2).混合浸種液，0.1%0.3%雙氧水，100300g/L赤霉素，0.10/。0.3呢KN03和0.010.l%KMn04;8-16小時后撈出晾干；2)播種繁育于溫度25-30°C、空氣濕度50°/。80%條件下，將龍葵種子播種于土壤中，種子上覆土厚度l-2cm;土壤含水量為田間最大持水量的6080%，控制日光照時間817.5個小時，8-IO天即可自然出苗。3.按照權利要求2所述的應用，其特征在于所述土壤:pH值6.57.5，有機質含量14.320.5g/kg，全N含量0.51.1g/kg，全P含量0.50.9g/kg，有效P含量8-15mg/kg，速效K含量7095mg/kg。4.按照權利要求2所述的應用，其特征在于龍葵種子在浸種前均用質量濃度1-2%NaClO溶液消毒5-15分鐘，蒸餾水沖洗干凈并將癟谷漂除，自然風干后備用。5.按照權利要求2所述的應用，其特征在于所述浸種過程均在光照條件下進行，日光照時間為8-17.5個小時，光照強度為350450umolm—2s—\溫度為253(TC之間。全文摘要本發明涉及重金屬修復植物龍葵種子的快速發芽方法，具體地說是一種修復植物龍葵種子浸種液及其應用，以水為溶劑的浸種液組成為，A.單一浸種液，質量濃度0.1％～0.3％雙氧水；或B.混合浸種液，質量濃度0.1％～0.3％雙氧水，100～300g/L赤霉素，質量濃度0.1％～0.3％KNO₃和質量濃度0.01～0.1％KMnO₄。其使龍葵種子的發芽時間顯著縮短，發芽率顯著提高，同時植物幼苗也比較健壯。文檔編號A01N43/12GK101675740SQ200810013230公開日2010年3月24日申請日期2008年9月17日優先權日2008年9月17日發明者周啟星,楊傳杰,魏樹和申請人:中國科學院沈陽應用生態研究所