CN106888620A - 一种提高玛卡陈种育苗成活率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高玛卡陈种育苗成活率的方法，步骤如下：（1）玛卡陈种杀菌消毒；（2）玛卡陈种活性剂浸泡处理；（3）N+离子束注入玛卡陈种；（4）玛卡陈种低温干燥保存，超声波处理后育苗。本发明通过药剂处理、N+离子束注入和超声波处理的协同效应，大大提高了玛卡陈种的生活力和出苗率，对玛卡种质资源的保护和利用、玛卡生产及经济效益的提高均具有重要意义。

Description

一种提高玛卡陈种育苗成活率的方法
技术领域
本发明涉及玛卡栽培学技术领域，具体地说是一种提高玛卡陈种育苗成活率的方法。
背景技术
玛卡是原产南美洲安第斯山脉高海拔山区的一种草本植物，属十字花科独行菜属，在安第斯山区具有较悠久的栽培和食用历史，其分布的海拔高度为 2500-4450米，是高寒山区印第安人的主要食物。玛卡1300-2000年前被印加印第安人驯化，在印第安人的生活传统中，玛卡是作为一种***用于增强人和牲畜的***，提高妇女和母畜的生殖力。
玛卡地下茎营养丰富，富含碳水化合物、蛋白质及不饱和脂肪酸。它含有59%的碳水化合物、10%-14%的蛋白质、9%的纤维素和2%的脂类化合物，尤其含有大量的基本氨基酸和脂肪酸以及高含量的矿质营养元素（如碘、铁、钾和钙）。此外，还含有多种维生素，如VB1、VB2、VB12、VE和VC。现代医学研究表明，它能提高男性受试者的***180%-200%，***产生量增加近1倍。它具有降低血压的作用，而且对心脏没有副作用。因此，玛卡被称为天然的“伟哥”、“荷尔蒙发动机”。玛卡具有调节激素分泌、促进免疫和代谢功能，有助于提高记忆力、抗抑郁，在治疗慢性疲劳综合症、性功能障碍、肺结核病、贫血、白血病、艾滋病、癌症（特别是胃癌）、减肥和酗酒等疾患上有一定作用。玛卡还具有显著的抗衰老功能，它对老年人的精神和体力有明显的促进作用。随着人们健康保健意识的提高和对食品安全的关注，以玛卡为主要原料生产的各类保健品在欧美、日本等国际市场上迅速推广，得到越来越多消费者的青睐。20世纪90年代后，***粮农组织将玛卡作为国际重要营养食品开始大力推广。2011年玛卡粉被我国***第13号公告批准为新资源食品，由此揭开了玛卡在中国的新篇章。目前，玛卡已在我国引种栽培成功，云南栽培玛卡产量约占全国产量的80%，成为玛卡在中国的主产地。近年来，全国种植面积持续攀升，西藏、新疆、青海、四川等地也已陆续展开种植。
玛卡主要以种子繁殖，当年收获的种子播种后具有较高的发芽率，经隔两三年储藏后因各种因素造成种子陈化。玛卡陈种生活力下降、出苗率低、幼苗弱、生长缓慢、抗病力差，给玛卡引种栽培造成一定影响，而且玛卡种子价格昂贵，也会带来较大的经济损失。因此，如何提高玛卡陈种的活力，对种质资源的保护和利用、玛卡生产及经济效益的提高具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有玛卡陈种生活力下降、出苗率低、幼苗弱、生长缓慢、抗病力差的缺陷，提供了一种通过药剂处理、N+离子束注入和超声波处理的协同效应，从而大大提高了玛卡陈种生活力和出苗率的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种提高玛卡陈种育苗成活率的方法，其特征在于：所述提高玛卡陈种育苗成活率方法的步骤为：
（1）玛卡陈种杀菌消毒：将待处理的玛卡陈种清洗后放入培养皿中，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌15～20min，灭菌后用超纯水冲洗3～5次；
（2）玛卡陈种活性剂浸泡处理：将玛卡陈种浸泡先在低浓度活性剂中浸泡2～4h，然后将种子取出，晾干，用喷壶喷施高浓度的活性剂并翻动玛卡种子使种子均匀浸湿，再次晾干，反复2～3次后将种子烘干；
（3）N+离子束注入玛卡陈种：将玛卡种子胚部朝向离子束注入方向放入样品盘，离子注入前开机预热2h，在真空下以能量为35KeV、束流大小10mA、每次脉冲时间为5s、靶室真空度为6.0×10-4～1.3×10-3Pa进行N+离子束注入；
（4）玛卡陈种低温干燥保存，超声波处理后育苗：将离子束注入后的玛卡陈种低温干燥保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸种20h，然后用55～65kHz超声波处理10min，然后取出，浸种催芽2～3d后播种育苗。
所述步骤（2）中低浓度活性剂组分及配比为：ZnSO4 20～25g/L，CuSO4·5H2O 10～12g/L，MnCl2 6～8g/L；所述高浓度活性剂内组分浓度为低浓度活性剂的12～15倍。
所述步骤（3）中N+离子束注入剂量为0.9×1037ion/cm2～1.3×1037ion/cm2。
所述步骤（4）中低温干燥保存指的是温度低于5℃，湿度低于45%。
本发明相比现有技术有如下优点：
目前虽然有N+离子束注入和超声波处理植物种子会提高出芽率的研究报道，但是N+离子束注入和超声波处理对种子萌发的促进效果非常有限，实用价值较低。本发明创造性的采用活性剂处理后再施加离子束注入和超声波处理的方法，药剂处理、N+离子束注入和超声波处理后出现显著的协同效应，从而大大提高了玛卡陈种的生活力和出苗率，对玛卡种质资源的保护和利用、玛卡生产及经济效益的提高均具有重要意义。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
一种提高玛卡陈种育苗成活率的方法，该方法的步骤为：
（1）玛卡陈种杀菌消毒：将待处理的玛卡陈种清洗后放入培养皿中，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌15～20min，灭菌后用超纯水冲洗3～5次；
（2）玛卡陈种活性剂浸泡处理：将玛卡陈种浸泡先在低浓度活性剂（低浓度活性剂组分及配比为：ZnSO4 20～25g/L，CuSO4·5H2O 10～12g/L，MnCl2 6～8g/L）中浸泡2～4h，然后将种子取出，晾干，用喷壶喷施高浓度的活性剂（高浓度活性剂内组分浓度为低浓度活性剂的12～15倍）并翻动玛卡种子使种子均匀浸湿，再次晾干，反复2～3次后将种子烘干；
（3）N+离子束注入玛卡陈种：将玛卡种子胚部朝向离子束注入方向放入样品盘，离子注入前开机预热2h，在真空下以能量为35KeV、束流大小10mA、每次脉冲时间为5s、靶室真空度为6.0×10-4～1.3×10-3Pa进行N+离子束注入，N+离子束注入剂量为0.9×1037ion/cm2～1.3×1037ion/cm2；
（4）玛卡陈种低温干燥保存，超声波处理后育苗：将离子束注入后的玛卡陈种置于温度低于5℃、湿度低于45%的低温干燥环境下保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸种20h，然后用55～65kHz超声波处理10min，然后取出，浸种催芽2～3d后播种育苗。
实施例
一、不同处理方法对玛卡陈种育苗成活率的影响
2012年从市场上采购新收获的成熟充分的玛卡种子，当年进行发芽率检测，得到新种发芽率为89.4%。然后置于温度低于5℃、湿度低于45%的低温干燥环境下保存，2016年2月取出进行发芽试验，玛卡陈钟的平均发芽率为26.4%，可以发现长时间的储存已经严重影响了玛卡种子的出芽率。
取玛卡陈种，分成8组，每组200粒，育苗前分别采用进行不同处理方法，然后检测陈种发芽率变化。不同分组对应的处理方法如下：
第1组采用本发明的综合处理方法，具体为：（1）玛卡陈种杀菌消毒：将待处理的玛卡陈种清洗后放入培养皿中，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌17.5min，灭菌后用超纯水冲洗4次；（2）玛卡陈种活性剂浸泡处理：将玛卡陈种浸泡先在低浓度活性剂（低浓度活性剂组分及配比为：ZnSO4 22.5g/L，CuSO4·5H2O 11g/L，MnCl2 7g/L）中浸泡3h，然后将种子取出，晾干，用喷壶喷施高浓度的活性剂（高浓度活性剂内组分浓度为低浓度活性剂的13.5倍）并翻动玛卡种子使种子均匀浸湿，再次晾干，反复3次后将种子烘干；（3）N+离子束注入玛卡陈种：将玛卡种子胚部朝向离子束注入方向放入样品盘，离子注入前开机预热2h，在真空下以能量为35KeV、束流大小10mA、每次脉冲时间为5s、靶室真空度为0.9×10-4～1.05×10-3Pa进行N+离子束注入（在处理过程，真空室真空度会出现微弱变化），N+离子束注入剂量为1.1×1037ion/cm2；（4）玛卡陈种低温干燥保存，超声波处理后育苗：将离子束注入后的玛卡陈种置于温度低于5℃、湿度低于45%的低温干燥环境下保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸种20h，然后用60kHz超声波处理10min，然后取出，浸种催芽2d后播种育苗，测发芽率；
第2组仅采用药剂处理，具体为：（1）玛卡陈种杀菌消毒：将待处理的玛卡陈种清洗后放入培养皿中，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌17.5min，灭菌后用超纯水冲洗4次；（2）玛卡陈种活性剂浸泡处理：将玛卡陈种浸泡先在低浓度活性剂（低浓度活性剂组分及配比为：ZnSO4 22.5g/L，CuSO4·5H2O 11g/L，MnCl2 7g/L）中浸泡3h，然后将种子取出，晾干，用喷壶喷施高浓度的活性剂（高浓度活性剂内组分浓度为低浓度活性剂的13.5倍）并翻动玛卡种子使种子均匀浸湿，再次晾干，反复3次后将种子烘干后育苗，测发芽率；
第3组仅采用N+离子束注入处理，具体为：（1）玛卡陈种杀菌消毒：将待处理的玛卡陈种清洗后放入培养皿中，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌17.5min，灭菌后用超纯水冲洗4次；（2）N+离子束注入玛卡陈种：将玛卡种子烘干后胚部朝向离子束注入方向放入样品盘，离子注入前开机预热2h，在真空下以能量为35KeV、束流大小10mA、每次脉冲时间为5s、靶室真空度为0.9×10-4～1.05×10-3Pa进行N+离子束注入（在处理过程，真空室真空度会出现微弱变化），N+离子束注入剂量为1.1×1037ion/cm2，然后育苗，测发芽率；
第4组仅采用超声波处理，具体为：（1）玛卡陈种杀菌消毒：将待处理的玛卡陈种清洗后放入培养皿中，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌17.5min，灭菌后用超纯水冲洗4次；（2）玛卡陈种低温干燥保存，超声波处理后育苗：玛卡陈种烘干后置于温度低于5℃、湿度低于45%的低温干燥环境下保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸种20h，然后用60kHz超声波处理10min，然后取出，浸种催芽2d后播种育苗，测发芽率；
第5组仅采用药剂处理和N+离子束注入处理，具体为：（1）玛卡陈种杀菌消毒：将待处理的玛卡陈种清洗后放入培养皿中，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌17.5min，灭菌后用超纯水冲洗4次；（2）玛卡陈种活性剂浸泡处理：将玛卡陈种浸泡先在低浓度活性剂（低浓度活性剂组分及配比为：ZnSO4 22.5g/L，CuSO4·5H2O 11g/L，MnCl2 7g/L）中浸泡3h，然后将种子取出，晾干，用喷壶喷施高浓度的活性剂（高浓度活性剂内组分浓度为低浓度活性剂的13.5倍）并翻动玛卡种子使种子均匀浸湿，再次晾干，反复3次后将种子烘干；（3）N+离子束注入玛卡陈种：将玛卡种子胚部朝向离子束注入方向放入样品盘，离子注入前开机预热2h，在真空下以能量为35KeV、束流大小10mA、每次脉冲时间为5s、靶室真空度为0.9×10-4～1.05×10-3Pa进行N+离子束注入（在处理过程，真空室真空度会出现微弱变化），N+离子束注入剂量为1.1×1037ion/cm2，然后播种育苗，测发芽率；
第6组仅采用药剂处理和超声波处理，具体为：（1）玛卡陈种杀菌消毒：将待处理的玛卡陈种清洗后放入培养皿中，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌17.5min，灭菌后用超纯水冲洗4次；（2）玛卡陈种活性剂浸泡处理：将玛卡陈种浸泡先在低浓度活性剂（低浓度活性剂组分及配比为：ZnSO4 22.5g/L，CuSO4·5H2O 11g/L，MnCl2 7g/L）中浸泡3h，然后将种子取出，晾干，用喷壶喷施高浓度的活性剂（高浓度活性剂内组分浓度为低浓度活性剂的13.5倍）并翻动玛卡种子使种子均匀浸湿，再次晾干，反复3次后将种子烘干；（3）玛卡陈种低温干燥保存，超声波处理后育苗：将玛卡陈种置于温度低于5℃、湿度低于45%的低温干燥环境下保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸种20h，然后用60kHz超声波处理10min，然后取出，浸种催芽2d后播种育苗，测发芽率；
第7组仅采用N+离子束注入处理和超声波处理，具体为：（1）玛卡陈种杀菌消毒：将待处理的玛卡陈种清洗后放入培养皿中，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌17.5min，灭菌后用超纯水冲洗4次；（2）N+离子束注入玛卡陈种：将玛卡种子烘干后胚部朝向离子束注入方向放入样品盘，离子注入前开机预热2h，在真空下以能量为35KeV、束流大小10mA、每次脉冲时间为5s、靶室真空度为0.9×10-4～1.05×10-3Pa进行N+离子束注入（在处理过程，真空室真空度会出现微弱变化），N+离子束注入剂量为1.1×1037ion/cm2；（3）玛卡陈种低温干燥保存，超声波处理后育苗：将离子束注入后的玛卡陈种置于温度低于5℃、湿度低于45%的低温干燥环境下保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸种20h，然后用60kHz超声波处理10min，然后取出，浸种催芽2d后播种育苗，测发芽率；
第8组不做任何处理，用于空白对照，测玛卡陈种的发芽率。不同处理方式下玛卡陈种的发芽率检测结果如下表1所示。
由表1不同处理方式对玛卡陈种发芽率影响的试验结果可以发现，药剂处理、N+离子束注入和超声波处理均会对玛卡陈种的发芽率产生正向效应，然而单一处理模式（第2、3、4组）对芽率的影响很有限（分别增益0.9%、8.0%、4.8%）。三种方式同时处理玛卡陈种（第1组），玛卡陈种的发芽率得到了显著的提升，达到了58.6%，发芽率增益了32.2%，而三种处理单独施加的增益效应之和仅为13.7%，说明三种处理方式的共同施加产生了协同效果。
分析表1还可以发现，去除药剂处理或N+离子束注入的双因素试验（第6、7组），结果玛卡发芽率均显著降低，而去除超声波处理的处理方式（第5组），玛卡陈种的发芽率仍达到了51.4%，说明协同作用主要是药剂处理和N+离子束注入互作产生的。
二、药剂处理和N+离子束注入互作机理的分析
离子束注入产生生物效应与辐射等不同，离子束发挥作用是三位一体的，包括能量沉积、质量沉积和电荷交换。玛卡种子受到离子束注入后，其生理生化产生多种多样的变化，所以研究离子束与药剂互作机理是非常困难的。通常状况，离子束注入会对植物种子的萌发具有抑制效应，但是在低剂量状况下，离子束注入会提高种子的发芽率，这是由于低能离子束注入会给种子细胞壁细胞膜上造成孔洞，从而提高了种子的通透性的结果。
离子束对生物体的溅射作用会破坏细胞壁和细胞膜结构，为外源物质进入细胞提供良好的微通道；伴随着离子注入的质量沉积会降低细胞表面的负电性，减弱了受体对外源物质的静电排斥作用；低能离子束对生物体的直接作用和间接作用使得药剂溅射入细胞中，沉积在种子细胞表面的药剂受到离子束的攻击，从而溅射入细胞。药剂处理与离子束注入互作增效机理又有不同，我们研究中发现，采用其它的药剂或其它配比会降低药剂效应，增加其它一些金属离子甚至会产生抑制效应，说明药剂中的元素在玛卡陈种中里产生了化学作用。
在玛卡陈种育苗中，我们发现ZnSO4 、CuSO4和MnCl2组合与离子束注入的协同效应最佳，其中，锌与碳水化合物的转化有关，也能促进蛋白质的合成，铜对氨基酸活化及蛋白质合成有促进作用，而锰能促进氨基酸合成肽，有利于蛋白质合成，也能促进肽水解生成氨基酸，并运往新生的组织和器官，而至于ZnSO4 、CuSO4和MnCl2溅射入种子后如何发挥作用的，其具体作用机理还有待进一步研究。
本发明通过药剂处理、N+离子束注入和超声波处理的协同效应，大大提高了玛卡陈种的生活力和出苗率，对玛卡种质资源的保护和利用、玛卡生产及经济效益的提高均具有重要意义。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种提高玛卡陈种育苗成活率的方法，其特征在于：所述提高玛卡陈种育苗成活率方法的步骤为：
（1）玛卡陈种杀菌消毒：将待处理的玛卡陈种清洗后放入培养皿中，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌15～20min，灭菌后用超纯水冲洗3～5次；
（2）玛卡陈种活性剂浸泡处理：将玛卡陈种浸泡先在低浓度活性剂中浸泡2～4h，然后将种子取出，晾干，用喷壶喷施高浓度的活性剂并翻动玛卡种子使种子均匀浸湿，再次晾干，反复2～3次后将种子烘干；
（3）N+离子束注入玛卡陈种：将玛卡种子胚部朝向离子束注入方向放入样品盘，离子注入前开机预热2h，在真空下以能量为35KeV、束流大小10mA、每次脉冲时间为5s、靶室真空度为6.0×10-4～1.3×10-3Pa进行N+离子束注入；
（4）玛卡陈种低温干燥保存，超声波处理后育苗：将离子束注入后的玛卡陈种低温干燥保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸种20h，然后用55～65kHz超声波处理10min，然后取出，浸种催芽2～3d后播种育苗。
2.根据权利要求1所述的提高玛卡陈种育苗成活率的方法，其特征在于：所述步骤（2）中低浓度活性剂组分及配比为：ZnSO4 20～25g/L，CuSO4·5H2O 10～12g/L，MnCl2 6～8g/L；所述高浓度活性剂内组分浓度为低浓度活性剂的12～15倍。
3.根据权利要求1所述的提高玛卡陈种育苗成活率的方法，其特征在于：所述步骤（3）中N+离子束注入剂量为0.9×1037ion/cm2～1.3×1037ion/cm2。
4.根据权利要求1所述的提高玛卡陈种育苗成活率的方法，其特征在于：所述步骤（4）中低温干燥保存指的是温度低于5℃，湿度低于45%。
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