專利名稱：：電子束輻照處理馬鈴薯種薯使其增產(chǎn)的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種提高馬鈴薯產(chǎn)量的技術(shù)，具體涉及礙照處理馬鈴薯種薯的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
：輻射誘變育種主要指利用物理誘變劑誘變作物，使作物的遺傳基因產(chǎn)生改變，經(jīng)過幾代人工篩選后培育出新品種的方法。此方法突變頻率高、突變譜寬、能打破性狀連鎖、突變性狀穩(wěn)定快，因此已成為創(chuàng)造新種質(zhì)、培育新品種的重要手段，并已在多種作物的誘變育種上取得了成功。但馬鈴薯是無性繁殖的多倍體作物，其遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜，遺傳變異容易消失，因此物理誘變劑在馬鈴薯誘變育種上取得的效果非常有限。誘變劑的研究也大多局限于^Co-Y射線與重離子束的誘變機理。由于輻射誘變育種在經(jīng)過輻照處理后還要經(jīng)過幾代的選擇培育才有可能培育出高產(chǎn)新品種，在實現(xiàn)增產(chǎn)目的方面見效慢，且馬鈴薯具有遺傳變異容易消失的特點，因此需要另外尋找新的馬鈴薯增產(chǎn)方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種電子束輻照處理馬鈴薯種薯使其增產(chǎn)的方法及其裝置，以克服現(xiàn)有的輻射誘變育種方法在馬鈴薯增產(chǎn)上見效慢的缺點。本發(fā)明的方法是用電子束輻照馬鈴薯種薯，所述電子束為加速器產(chǎn)生的帶電粒子，電子束的劑量在1~24格瑞之間；劑量率范圍在0.1格瑞/秒0.27格瑞/秒之間，輻照后的馬鈴薯種薯即為種植用種薯。本發(fā)明與輻射誘變育種的相同點是都需要用物理誘變劑處理作物，不同的是本發(fā)明為「輻照處理」一「種植」一「增產(chǎn)」；輻射誘變育種是「輻照處理」—「經(jīng)過幾代的選擇培育」一「高產(chǎn)新品種」，二者之間可以說是為達(dá)到增產(chǎn)的目的而使用的兩種方法。本發(fā)明中的方法輻照種植當(dāng)代就能達(dá)到增產(chǎn)的目的。本發(fā)明的裝置如下它包括加速器掃描盒l(wèi)、擋板3、束流表4、束流積分儀6和金屬板9，加速器掃描盒1設(shè)置在上方并使其發(fā)射出的電子束垂直向下，加速器掃描盒1的下方設(shè)置擋板3，擋板3的下方設(shè)置金屬板9，擋板3和金屬板9都垂直于電子束發(fā)射方向設(shè)置并使擋板3遮擋加速器掃描盒1射向金屬板9的電子束，束流表4的一端連接在擋板3上，束流積分儀6的一端連接在金屬板9上，束流表4的另一端和束流積分儀6的另一端接地。本發(fā)明所述的電子束為加速器產(chǎn)生的帶電粒子，其特點是與其它誘變源一樣能引起生物體遺傳基因物質(zhì)DNA分子和染色體的突變。在水稻、大麥、小麥及觀賞植物的誘變上有所利用，其能量單一，穿透力小，能量大小和穿透性、輻照劑量和劑量率在一定范圍均可人工精確調(diào)整，急性輻射處理能引起植物分子激發(fā)，低劑量處理對作物的生長有促進(jìn)作用。因而用低劑量輻照處理馬鈴薯，當(dāng)代即可可刺激馬鈴薯沿優(yōu)化方向發(fā)展，使馬鈴薯出苗早、生長旺盛、可顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量，從而達(dá)到顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量的目的。圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是克新13馬鈴薯種薯用不同劑量與不同劑量率電子束輻照處理對產(chǎn)量影響的關(guān)系曲線圖，圖3是不同劑量率對荷蘭15馬鈴薯種薯溫室培育的產(chǎn)量影響關(guān)系曲線。具體實施例方式具體實施方式一本實施方式的技術(shù)方案是用電子束輻照馬鈴薯種薯，所述電子束為加速器產(chǎn)生的帶電粒子，'電子束的能量范圍在0.50.9兆電子伏(MeV)之間，電子束的劑量在l2^1格瑞(Gy)之間；劑量率范圍在0.1格瑞/秒(Gy/s)0.27格瑞/秒(Gy/s)之間，優(yōu)選劑量率在0.16格瑞/秒(Gy/s);輻照后的馬鈴薯種薯即為種植用種薯。整個輻照過程在常溫條件下完成。所選馬鈴薯種薯一般為直徑0.5cm3cm的無缺陷優(yōu)良品種種薯。具體實施方式二如圖1所示，本實施方式的裝置如下它包括加速器掃描盒l(wèi)、擋板3、束流表4、束流積分儀6和金屬板9，加速器掃描盒l(wèi)設(shè)置在上方并使其發(fā)射出的電子束垂直向下，加速器掃描盒1的下方設(shè)置擋板3，擋板3的下方設(shè)置金屬板9，擋板3和金屬板9都垂直于電子束發(fā)射方向設(shè)置并使擋板3遮擋加速器掃描盒1射向金屬板9的電子束，束流表4的一端連接在擋板3上，束流積分儀6的一端連接在金屬板9上，束流表4的另一端和束流積分儀6的另一端接地。金屬板最好選用鋁板，擋板3選用絕緣性能好的材料即可。本發(fā)明的裝置工作時將小種薯擺放于加速器掃描盒1下的金屬板3之上，擺放種薯的金屬板3連接在束流積分儀6的輸入端，通過束流積分儀6的計數(shù)計算其輻照劑量；加速器掃描盒1下的擋板3連接在束流表4輸入端，通過束流表4的指示數(shù)據(jù)換算輻照劑量率。具體實施方式三如圖1所示，本實施方式與實施方式二的不同點是它還包括金屬支架7和絕緣材料體8，金屬板9設(shè)置在金屬支架7上，絕緣材料體8設(shè)置在金屬板9與金屬支架7之間使二者隔離開，絕緣材料體8的面積要小于專用金屬板9的面積使從上往下垂直俯視時絕緣材料體8不能露出金屬板9之外。本實施方式輻照操作步驟如下第一步、在空白條件下調(diào)試加速器掃描盒l(wèi)的電子束能量，如調(diào)試到0.8MeV;用與擋板3連接的束流表4調(diào)試電子束2的強度(即劑量率)。第二步、將馬鈴薯種薯5規(guī)則擺放于金屬板9之上;金屬板9是通過絕緣材料體8固定于金屬支架7之上，要注意的是絕緣材料8的面積要小于專用金屬板9的面積，從上往下垂直俯視時絕緣材料8不能露出專用金屬板9之外，以免測量數(shù)據(jù)有誤。第三步、用第一步中調(diào)試好的輻照參數(shù)引出電子束2，并拿開擋板3使電子束均勻輻照馬鈴薯種薯5，輻照至需要的電子劑量。實施方式四至十的輻照工藝均如此，因此在其實施例中不再重復(fù)。具體實施方式四通過大田培育做對照實驗。選用東北地區(qū)的主栽品種之一、用自交方法育成的中晚熟品種"克新13";選擇種薯直徑約2cm。實驗組為本發(fā)明方法處理后的種薯，輻照參數(shù)為0.9MeV的電子束能量，電子束劑量為1Gy，劑量率為0.16Gy/s，用電子束均勻掃描輻照。對照組為不作輻照處理的種薯，對照組收割后經(jīng)觀察，無大薯，單株產(chǎn)量為305g。輻照后的種薯種植的田間出苗率與對照組無異，當(dāng)年收割后經(jīng)觀察單株結(jié)薯個數(shù)和大薯多，單株產(chǎn)量為490g，比對照組單株產(chǎn)量增加了60.7%。具體實施方式五通過大田培育做對照實驗。選用東北地區(qū)的主栽品種之一，用自交方法育成的中晚熟品種"克新13";選擇種薯直徑約2cm。實驗組為本發(fā)明方法處理后的種薯，輻照參數(shù)為0.9MeV的電子束能量，電子束劑量為6Gy，劑量率為0.16Gy/s，用電子束均勻掃描輻照；對照組為不作輻照處理的種薯，對照組收割后經(jīng)觀察，無大薯，單株產(chǎn)量為305g。實驗組田間出苗率與對照組5無異，當(dāng)年收割后經(jīng)觀察單株結(jié)薯個數(shù)和大薯多，單株產(chǎn)量為585g，比對照組單株產(chǎn)量增加了91.8。/。。具體實施方式六通過大田培育做對照實驗。選用東北地區(qū)的主栽品種之一，用自交方法育成的中晚熟品種"克新13";選擇種薯直徑約2cm。實驗組為本發(fā)明方法處理后的種薯，輻照參數(shù)為0.9MeV的電子束能量電子束劑量為12Gy，劑量率為0.16Gy/s，用電子束均勻掃描輻照；對照組為不作輻照處理的種薯，對照組收割后經(jīng)觀察，無大薯，單株產(chǎn)量為305g。實驗組田間出苗率與對照組無異，當(dāng)年收割后經(jīng)觀察單株結(jié)薯個數(shù)和大薯多，單株產(chǎn)量為440g，比對照組單株產(chǎn)量增加了44.2%。具體實施方式七:選擇溫室培育做對照實驗。選用東北地區(qū)的主栽品種之一，晚熟品種"荷蘭15";選擇種薯直徑約lcm。實驗組為本發(fā)明方法處理后的種薯，輻照參數(shù)為0.8MeV的電子束能量，電子束劑量為3Gy，劑量率為0.1Gy/s，用電子束均勻掃描輻照；對照組為不作輻照處理的種薯，當(dāng)年對照組收割后經(jīng)觀察，單株產(chǎn)量為U9.38g。實驗組田間出苗率與對照組無異，單株產(chǎn)量為162.8g，比對照組單株產(chǎn)量增加了36.4%。具體實施方式八選擇溫室培育做對照實驗。選用東北地區(qū)的主栽品種之一，晚熟品種"荷蘭15";選擇種薯直徑約lcm。實驗組為本發(fā)明方法處理后的種薯，輻照參數(shù)為O.8MeV的電子束能量，電子束劑量為12Gy,劑量率為O.1Gy/s，用電子束均勻掃描輻照；對照組為不作輻照處理的種薯，當(dāng)年對照組收割后經(jīng)觀察，單株產(chǎn)量為119.38g。實驗組田間出苗率與對照組無異，單株產(chǎn)量為157.7g，比對照組單株產(chǎn)量增加了32.1%。具體實施方式九:選擇溫室培育做對照實驗。選用東北地區(qū)的主栽品種之一，晚熟品種"荷蘭15";選擇種薯直徑約lcm。實驗組為本發(fā)明方法處理后的種薯，輻照參數(shù)為0.8MeV的電子束能量，電子束劑量為24Gy，劑量率為0.1Gy/s，用電子束均勻掃描輻照；對照組為不作輻照處理的種薯，當(dāng)年對照組收割后經(jīng)觀察，單株產(chǎn)量為119.38g。實驗組田間出苗率與對照組無異，單株產(chǎn)量為143.38g，比對照單株產(chǎn)量增加了20.1%。具體實施方式十選擇溫室培育做對照實驗。選用東北地區(qū)的主栽品種之一，晚熟品種"荷蘭15";選擇種薯直徑約lcm。實驗組為本發(fā)明方法處理后的種薯，輻照參數(shù)為0.8MeV的電子束能量，電子束劑量為12Gy，劑量率為0.27Gy/s，用電子束均勻掃描輻照；對照組為不作輻照處理的種薯，當(dāng)年對照組收割后經(jīng)觀察，單株產(chǎn)量為119.38g。實驗組田間出苗率與對照組無異，單株產(chǎn)量為165.9g，比對照單株產(chǎn)量增加了38.9%。綜合分析具體實施方式四至具體實施方式十中用于實驗的馬鈴薯薯種在官方網(wǎng)站《中國馬鈴薯種薯網(wǎng)》(www.potatochina.com)都能找到。一、試驗分析1.劑量的影響由表一、圖2可以看出播種前用低劑量電子束輻照馬鈴薯種薯具有顯著增產(chǎn)的效應(yīng)，且對馬鈴薯刺激增產(chǎn)效應(yīng)的重復(fù)性和可靠性較好，在溫室與大田試驗不同的生長環(huán)境條件下增產(chǎn)劑量都有一個峰值，范圍接近一致，不難看出適宜的照射劑量是刺激增產(chǎn)效應(yīng)的一項關(guān)鍵因素，本實驗所使用的小種薯為直徑0.53cm的幼齡薯，其薯皮薄，而非老化的小薯，所以輻射敏感性更強，故刺激增產(chǎn)的劑量相對低。表一克新13溫室與大田實驗比較<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>2.劑量率的影響由圖3可看出，劑量率也是電子束對馬鈴薯刺激增產(chǎn)效應(yīng)的一項關(guān)鍵因素;圖2所示的條件是溫室培育取一個輻照劑量率，大田培育取另一個輻照劑量率，兩個不同劑量率所對應(yīng)劑量的取點一致，因此由曲線的趨勢也可確定馬鈴薯具有劑量率效應(yīng)。由以上可看出，相同劑量條件下劑量率的影響也有一個最適范圍，而非越低或越高越好。因為植物有劑量率效應(yīng)，劑量率太大反而會對其細(xì)胞產(chǎn)生損傷而抑制植株的生長，劑量率過低刺激效果又不夠明顯。表二荷蘭15在溫室12Gy劑量下不同劑量率的影響劑量(Gy)劑量率(Gy/s)單株產(chǎn)量(g)產(chǎn)量百分比(%)120.1157.7132.1120.16172.5144.5120.27165.9138.9由以上數(shù)據(jù)可總結(jié)出，最適宜的劑量與劑量率的組合是0.16Gy/s劑量率下112Gy間的劑量，增產(chǎn)效果最顯著，增產(chǎn)幅度均達(dá)40%以上。3.電子能量的影響能量主要決定電子的穿透強度，0.5MeV0.9MeV電子束的穿透深度在2mm3.5mm之間，3.0MeV電子束穿透深度為15mm，由于是以刺激生長過程為主，而非誘變或抑制發(fā)芽，所以無需用大能量的電子輻照，能量為0.5MeV0.9MeV間的電子束就已足夠使用。結(jié)論在本實驗中低劑量電子束對馬鈴薯生長過程具有刺激效果，表現(xiàn)在(1)顯著提高了馬鈴薯產(chǎn)量；(2)提高淀粉含量及降低還原糖含量；(3)增加了大薯率，具有較好的使用價值。二、作用機理低劑量刺激效應(yīng)是在不足以使作物遺傳基礎(chǔ)發(fā)生改變的低劑量電離輻射條件下增強作物生理機能，促進(jìn)新陳代謝，加快生長發(fā)育，是一種不改變栽培技術(shù)，不增加勞動力獲得高產(chǎn)和改進(jìn)品質(zhì)的技術(shù)。低劑量輻射的刺激效應(yīng)猶如很多環(huán)境有害因子(例如毒素)低劑量時表現(xiàn)出的興奮效應(yīng)。國外已在近40個作物上開展了輻射刺激效應(yīng)的研究，其刺激效果表現(xiàn)為(1)提早打破休眠；(2)提高種子發(fā)芽率；(3)促進(jìn)生長發(fā)育；(4)枝丫增生；(5)改善品質(zhì)；(6)增強抗病性和生命力；(7)增加綠色體和籽粒的產(chǎn)量。國內(nèi)對低劑量，射線作用于生物的研究較多，中子與重離子等的小劑量刺激效應(yīng)的研究也有相關(guān)文章，對電子的刺激效應(yīng)機理及電子作用于馬鈴薯的研究還未見相關(guān)報道；小劑量電離輻射的刺激機理還沒有一個統(tǒng)一的看法，對照射技術(shù)及影響因子缺乏系統(tǒng)而深入的研究，因而存在一種觀點低劑量增產(chǎn)效應(yīng)不穩(wěn)定，試驗結(jié)果的重演性較差。但由本實驗可看出低劑量電子束對馬鈴薯的刺激增產(chǎn)效應(yīng)重復(fù)性、可靠性都較穩(wěn)定，具有實際生產(chǎn)應(yīng)用的價值。權(quán)利要求1、電子束輻照處理馬鈴薯種薯使其增產(chǎn)的方法，其特征在于用電子束輻照馬鈴薯種薯，所述電子束為加速器產(chǎn)生的帶電粒子，電子束的輻照劑量在1～24格瑞之間；劑量率范圍在0.1格瑞/秒～0.27格瑞/秒之間，輻照后的馬鈴薯種薯即為種植用種薯。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子束輻照處理馬鈴薯種薯使其增產(chǎn)的方法，其特征在于電子束的能量范圍在0.50.9兆電子伏之間。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子束輻照處理馬鈴薯種薯使其增產(chǎn)的方法，其特征在于電子束的輻照劑量為112Gy，電子束的輻照劑量率為0.16Gy/s。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子束輻照處理馬鈴薯種薯使其增產(chǎn)的方法，其特征在于電子束的輻照劑量為1Gy、6Gy或12Gy，電子束的輻照劑量率為0.16Gy/s。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子束輻照處理馬鈴薯種薯使其增產(chǎn)的方法，其特征在于電子束的輻照劑量為3Gy、12Gy或24Gy，電子束的輻照劑量率為0.1Gy/s。6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子束輻照處理馬鈴薯種薯使其增產(chǎn)的方法，其特征在于電子束的輻照劑量為12Gy，電子束的輻照劑量率為0.27Gy/s。7、電子束輻照處理馬鈴薯種薯使其增產(chǎn)的裝置，其特征在于它包括加速器掃描盒(l)、擋板(3)、束流表(4)、束流積分儀(6)和金屬板(9)，加速器掃描盒(l)設(shè)置在上方并使其發(fā)射出的電子束垂直向下，加速器掃描盒(l)的下方設(shè)置擋板(3)，擋板(3)的下方設(shè)置金屬板(9)，擋板(3)和金屬板(9)都垂直于電子束發(fā)射方向設(shè)置并使擋板(3)遮擋加速器掃描盒(1)射向金屬板9的電子束，束流表(4)的一端連接在擋板(3)上，束流積分儀(6)的一端連接在金屬板(9)上，束流表(4)的另一端和束流積分儀(6)的另一端接地。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束輻照處理馬鈴薯種薯使其增產(chǎn)的裝置，其特征在于它還包括金屬支架(7)和絕緣材料體(8)，金屬板(9)設(shè)置在金屬支架(7)上，絕緣材料體(8)設(shè)置在金屬板(9)與金屬支架(7)之間使二者隔離開，絕緣材料體(8)的面積要小于專用金屬板(9)的面積使從上往下垂直俯視時絕緣材料體(8)不能露出金屬板(9)之外。全文摘要電子束輻照處理馬鈴薯種薯使其增產(chǎn)的方法及其裝置，本發(fā)明涉及輻照處理馬鈴薯種薯的方法及其裝置。它克服了現(xiàn)有的輻射誘變育種方法在馬鈴薯增產(chǎn)上見效慢的缺點。本發(fā)明的方法是用電子束輻照馬鈴薯種薯，電子束為加速器產(chǎn)生的帶電粒子，電子束的劑量在1～24格瑞之間；劑量率范圍在0.1格瑞/秒～0.27格瑞/秒之間。本發(fā)明的裝置包括加速器掃描盒、擋板、束流表、束流積分儀和金屬板，加速器掃描盒設(shè)置在上方，加速器掃描盒的下方設(shè)置擋板，擋板的下方設(shè)置金屬板，束流表的一端連接在擋板上，束流積分儀的一端連接在金屬板上，束流表和束流積分儀的另一端接地。文檔編號A01C1/00GK101449641SQ200810209859公開日2009年6月10日申請日期2008年12月31日優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日發(fā)明者斯琴圖雅,強王,田汝超,胡林雙申請人:黑龍江省科學(xué)院技術(shù)物理研究所