專利名稱：：一種修復(fù)植物龍葵種子浸種液及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及重金屬修復(fù)植物龍葵種子的快速發(fā)芽方法，具體地說是一種修復(fù)植物龍葵種子浸種液及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：重金屬污染土壤的植物修復(fù)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(zhuǎn)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(xù)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(xiàn)1:ChaneyR丄.，MalikM.，LiY.M.，etal.1997，Phytoremediationofsoilmetals.CurrentOpinionsinBiotechnology.8:279284;文獻(xiàn)2:WongM.H.，2003，Ecologicalrestorationofminedegradedsoils,withemphasisonmetalcontaminatedsoils.Chemosphere.50:775780]。龍葵是新近發(fā)現(xiàn)的一種鎘超富集植物,對鎘污染土壤具有較高的修復(fù)潛力(文獻(xiàn)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(dá)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(gè)盆栽生長時(shí)間的63.2。/。時(shí)間里，籽實(shí)對Cd的去除率僅占整個(gè)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(dá)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(shí)間用于下一茬植物的提取修復(fù)，植物的修復(fù)效率將為單種一茬植物的l.75倍(文獻(xiàn)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(fù)效率。但實(shí)現(xiàn)這一目的的前提條件是必需采取措施縮短龍葵的出苗時(shí)間，因此，促進(jìn)龍葵快速發(fā)芽并提高發(fā)芽率是十分關(guān)鍵的。雖然關(guān)于龍葵的高產(chǎn)栽培技術(shù)及生長發(fā)育規(guī)率已有一些報(bào)道(文獻(xiàn)5:王義明，叢林.1995.龍葵的發(fā)生規(guī)律及生長發(fā)育特性研究初報(bào).雜草科學(xué).2:13-14;文獻(xiàn)6:劉良.2000.龍葵人工種植高產(chǎn)試驗(yàn).中藥材.23(10):594-595;文獻(xiàn)7:卞勇,呂冬霞.2003.龍葵的室內(nèi)栽培及利用.生物學(xué)雜志.20(4):40-41)，但關(guān)于其快速發(fā)芽方法還未見報(bào)道，這也是植物修復(fù)技術(shù)迫切需要解決的3問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于通過采用浸種液以提供一種修復(fù)植物龍葵的快速發(fā)芽方法，使其種子的發(fā)芽時(shí)間顯著縮短，發(fā)芽率顯著提高，同時(shí)植物幼苗也比較健壯。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為修復(fù)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(zhì)量濃度O.1%0.3%雙氧水；或B.混合浸種液，質(zhì)量濃度O.1°/。0.3%雙氧水，100300g/L赤霉素，質(zhì)量濃度0.1%0.3。/。KNO3和質(zhì)量濃度0.010.l%KMn04。所述浸種液于修復(fù)植物龍葵快速繁育中的應(yīng)用1)龍葵種子在浸種前均用質(zhì)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(fēng)干后備用。2)浸種A.單一浸種方法，即用質(zhì)量濃度O.1%0.3%雙氧水浸種12小時(shí)后不經(jīng)清洗直接播種；B.混合浸種方法，即用質(zhì)量0.1%0.3%雙氧水，100300g/L赤霉素，0.1%0.3%認(rèn)03和0.010.1。/。KMn04混合液浸種12小時(shí)后不經(jīng)清洗直接播種。上述兩種方法均在光照條件下進(jìn)行，光照時(shí)間為8-17.5個(gè)小時(shí),光照強(qiáng)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(shí)間817.5個(gè)小時(shí)，8-IO天即可自然出苗。所述土壤:pH值6.57.5，有機(jī)質(zhì)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(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.龍葵種子的出苗時(shí)間大大縮短。采用本發(fā)明可使龍葵種子的出苗時(shí)間由2周(常規(guī)栽培出苗時(shí)間約15-16天)變成8-10天，縮短了近一半。2.發(fā)芽率和出苗率顯著提高。采用本發(fā)明可使龍葵種子的發(fā)芽率達(dá)84.7-96.7%，出苗率達(dá)8L6-96.1%以上。3.幼苗比較健壯，其葉色及長勢均好于未經(jīng)浸種液處理的幼苗。具體實(shí)施例方式實(shí)施例l龍葵種子的發(fā)芽試驗(yàn)1.1材料與方法1.1.1材料龍葵種子收集于中國科學(xué)院沈陽生態(tài)實(shí)驗(yàn)站。采集成熟龍葵果實(shí)，將種子用自來水清洗并自然風(fēng)干后備用?；瘜W(xué)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?yàn)槌嗝顾赜修卓挂种莆镔|(zhì)脫落酸(ABA)的作用；高錳酸鉀和雙氧水(HA)是強(qiáng)氧化劑，能促進(jìn)氧氣的進(jìn)入和內(nèi)部有毒物質(zhì)的降解及排出，利于細(xì)胞內(nèi)部正常的氧化還原反應(yīng)；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(jìn)代謝多種酶的活性，也使細(xì)胞膜得到部分修復(fù)，因此，均對發(fā)芽均有促進(jìn)作用。1.1.2試驗(yàn)方法1)龍葵種子在浸種前均用質(zhì)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(fēng)干后備用。2)浸種A.單一浸種方法，即用質(zhì)量濃度O.1%0.3%雙氧水浸種12小時(shí)后不經(jīng)清洗直接播種；B.混合浸種方法，即用質(zhì)量0.1%0.3%雙氧水，100300g/L赤霉氣0.1%0.3%認(rèn)03和0.010.1。/。KMn04混合液浸種12小時(shí)后不經(jīng)清洗直接播種。上述兩種方法均在光照條件下進(jìn)行，光照時(shí)間為8-17.5個(gè)小時(shí)，光照強(qiáng)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(shí)間817.5個(gè)小時(shí)，8-10天即可自然出苗。所述土壤pH值6.57.5，有機(jī)質(zhì)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(shí)驗(yàn)采用4種試劑單一浸種及4因素3水平的正交試驗(yàn)(因素、水平對應(yīng)表見表1，2)。試驗(yàn)開始前，龍葵種子均用質(zhì)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(shí)，并以蒸餾水浸種和未浸種作對照。自來水浸種試驗(yàn)共分為有光照條件和無光照條件。浸種液試驗(yàn)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(shè)計(jì),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(gè)處理中選取50粒均勻排列于墊有單層濾紙的9cm規(guī)格培養(yǎng)皿中，每個(gè)處理重復(fù)3次，在恒溫培養(yǎng)箱中及日光溫室中進(jìn)行培養(yǎng)。其中，恒溫培養(yǎng)箱為無照光條件，培養(yǎng)室為有光照條件，光照時(shí)間為S17.5個(gè)小時(shí)，光照強(qiáng)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(fā)芽試驗(yàn)各處理對照表處理赤霉素(g/L)H202(%)認(rèn)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(jié)果與分析一般來說，農(nóng)作物生產(chǎn)上要求作物種子的發(fā)芽率至少要達(dá)到80%以上。龍葵一種農(nóng)田雜草植物，種子量巨大，目前并沒有符合生產(chǎn)要求的發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)。因此，本試驗(yàn)以上述農(nóng)作物發(fā)芽要求作為龍葵種子發(fā)芽率高低的一個(gè)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即達(dá)到80%以上為較好的發(fā)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(fā)芽有重要影響，光照條件下種子的發(fā)芽率顯著高于無光照條件。從第3天出現(xiàn)發(fā)芽開始，無光照條件下，種子發(fā)芽率僅0.72.7%，而有光照條件時(shí)，發(fā)芽率則可高達(dá)2.713.2%，到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，有光照條件的發(fā)芽率約為無光照條件5倍。因此，光照條件是龍葵發(fā)芽的重要條件之一。表3自來水浸種條件下龍葵的發(fā)芽率(%)發(fā)芽天數(shù)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(fā)芽天數(shù)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(fā)芽的影響從表4-5可以看出，經(jīng)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(fā)芽率均好于用自來水浸種的對照，發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，發(fā)芽率比對照提高最高達(dá)6.4倍(表5)。但浸種后再清洗的種子發(fā)芽率明顯低于浸種后不經(jīng)清洗而直接發(fā)芽的處理，二者相差近2倍,這說明，浸種后不經(jīng)清洗而直接發(fā)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(fā)芽的處理中(表5)，經(jīng)雙氧水(O.1%0.3%)浸種的種子在第5天時(shí)發(fā)芽率即超過80%，分別為84.7%，88%和92.7%，比試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的時(shí)間縮短了近一半。經(jīng)硝酸鉀和雙氧水浸種處理龍葵種子的發(fā)芽率在試驗(yàn)結(jié)束雖也可達(dá)80%以上，但發(fā)芽率超過80%時(shí)所需的時(shí)間比經(jīng)雙氧水(0.1%0.3%)浸種處理的發(fā)芽時(shí)間長。而經(jīng)高錳酸鉀處理的種子發(fā)芽率明顯劣于上述3種浸種劑。另外，對照幼苗細(xì)小，微黃，長勢弱，而經(jīng)過浸種處理的幼苗均比較健壯，其葉色及長勢均好于未經(jīng)浸種液處理的幼苗。綜上，認(rèn)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(yàn)結(jié)束時(shí)的發(fā)芽率達(dá)9495%，發(fā)芽率超過80%所用的時(shí)間為5天，發(fā)芽率為84.7%92.7%。1.3.3混合浸種液對龍葵種子發(fā)芽的影響從表6-7可以看出，經(jīng)過9種混合液浸種的處理種子發(fā)芽率均好于用自來水浸種的對照，發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，發(fā)芽率比對照提高最高達(dá)6.6倍(表7)。。但浸種后再清洗的種子發(fā)芽率明顯低于浸種后不經(jīng)清洗而直接發(fā)芽的處理，二者相差近l倍，這說明，浸種后不經(jīng)清洗而直接發(fā)芽的處理效果較好?；旌辖N液在浸種后直接發(fā)芽的處理中(表7)，經(jīng)混合液3，7和9浸種處理的種子在第5天時(shí)發(fā)芽率即超過80%，分別為85.3%,86.3%和96.7%，比試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的時(shí)間縮短了近一半。雖然在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，所有9個(gè)處理的發(fā)芽率均超過了80%，但混合液3，7和9處理的龍葵種子發(fā)芽率超過80%時(shí)所需的時(shí)間最短，且試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的發(fā)芽率更是高達(dá)97.3%100%。另外，對照幼苗細(xì)小，微黃，長勢弱，而經(jīng)過浸種處理的幼苗均比較健壯，其葉色及長勢均好于未經(jīng)浸種液處理的幼苗。綜上,認(rèn)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(yàn)結(jié)束時(shí)的發(fā)芽率達(dá)97.3%100%，發(fā)芽率超過80%所用的時(shí)間為5天，發(fā)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(jìn)發(fā)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(jìn)發(fā)芽和生長的機(jī)理可能在于混合液消弱了種子發(fā)芽的抑制物質(zhì)，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)部新陳代謝活動。但因?yàn)橹皇遣捎昧艘环N浸種劑，雙氧水的使用成本更低一些。因此，從發(fā)芽技術(shù)及生產(chǎn)成本的綜合角度考慮，認(rèn)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(yīng)用哪一種，可以根據(jù)技術(shù)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(fā)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(fā)芽率(%)實(shí)施例2龍葵種子出苗的田間試驗(yàn)2.1材料與方法龍葵種子收集于中國科學(xué)院沈陽生態(tài)實(shí)驗(yàn)站。采集成熟龍葵果實(shí)，將種子用自來水清洗并自然風(fēng)干后備用?；瘜W(xué)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(zhì)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(shí)，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(fā)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(fēng)干后備用。田間出苗地點(diǎn)為中國科學(xué)院沈陽生態(tài)實(shí)驗(yàn)站。該站地理位置為東經(jīng)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(zhì)為pH值6.65，有機(jī)質(zhì)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(dāng)土壤含水量為田間最大持水量的70%時(shí),將經(jīng)過上述處理的種子分別播入大田中，種子覆土lcm，之后不進(jìn)行澆水等作業(yè)，在大田條件下待種子出苗，然后計(jì)算出苗率，每個(gè)處理重復(fù)3次。試驗(yàn)期間溫度為253(TC，光照強(qiáng)度為350450umolm々s"，光照時(shí)間817.5個(gè)小時(shí)。2.2結(jié)果與分析大田出苗結(jié)果表明(表8),到出苗停止時(shí)，經(jīng)浸種液處理的龍葵種子出苗時(shí)間為8到10天，出苗率為8L696.1%,而未經(jīng)浸種液處理的龍葵種子出苗時(shí)間為15到16天，出苗率為69.2%和72.1%。經(jīng)浸種液處理后，出苗時(shí)間縮短了近一半，出苗率提高了經(jīng)浸種液處理龍葵幼苗的苗高略高于未經(jīng)浸種液處理的幼苗，而且，經(jīng)浸種液處理龍葵幼苗比較健壯，根系發(fā)達(dá)，長勢也較強(qiáng)。其促進(jìn)生長的機(jī)理可能在于混合液中的硝酸鉀的氮營養(yǎng)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(jìn)龍葵種子的快速發(fā)芽,也能提高種子的出苗率和出苗時(shí)間，同時(shí)又使得幼苗比較健壯。表8大田條件—F龍葵利—子出苗試驗(yàn)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1.修復(fù)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(zhì)量濃度0.1％～0.3％雙氧水；或B.混合浸種液，質(zhì)量濃度0.1％～0.3％雙氧水，100～300g/L赤霉素，質(zhì)量濃度0.1％～0.3％KNO3和質(zhì)量濃度0.01～0.1％KMnO4。2.—種權(quán)利要求l所述浸種液于修復(fù)植物龍葵快速繁育中的應(yīng)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(zhì)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(shí)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(shí)間817.5個(gè)小時(shí)，8-IO天即可自然出苗。3.按照權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述土壤:pH值6.57.5，有機(jī)質(zhì)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(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于龍葵種子在浸種前均用質(zhì)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(fēng)干后備用。5.按照權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述浸種過程均在光照條件下進(jìn)行，日光照時(shí)間為8-17.5個(gè)小時(shí)，光照強(qiáng)度為350450umolm—2s—\溫度為253(TC之間。全文摘要本發(fā)明涉及重金屬修復(fù)植物龍葵種子的快速發(fā)芽方法，具體地說是一種修復(fù)植物龍葵種子浸種液及其應(yīng)用，以水為溶劑的浸種液組成為，A.單一浸種液，質(zhì)量濃度0.1％～0.3％雙氧水；或B.混合浸種液，質(zhì)量濃度0.1％～0.3％雙氧水，100～300g/L赤霉素，質(zhì)量濃度0.1％～0.3％KNO₃和質(zhì)量濃度0.01～0.1％KMnO₄。其使龍葵種子的發(fā)芽時(shí)間顯著縮短，發(fā)芽率顯著提高，同時(shí)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(yōu)先權(quán)日2008年9月17日發(fā)明者周啟星,楊傳杰,魏樹和申請人:中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所