一种缩短红豆杉种子萌发周期、提高发芽率的方法与流程

2021-01-06 18:01:32|

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本发明涉及种子培育技术领域，尤其涉及一种缩短红豆杉种子萌发周期、提高发芽率的方法。

背景技术：

红豆杉是公认的天然珍稀抗癌植物，因其富含的高效抗癌化合物—紫杉醇而闻名于世。在20世纪90年代至21世纪初，紫杉醇有着极高的需求和价格，天然红豆杉林遭到了大规模的砍伐、盗伐。由于红豆杉人工林还没有规模化，红豆杉在自然条件下生长速度缓慢、再生能力差等原因，导致红豆杉一度濒临灭绝。

红豆杉再生能力差的原因在于其种子休眠期较长，大量种子在休眠期就会失去活力，导致在自然条件下红豆杉种子的发芽率极低。研究表明，红豆杉种子休眠长的原因有两个：一是种子表皮裹有一层蜡质，导致种子透气性和透湿性差；二是种仁中含有内源性抑制物质影响其休眠。基于以上两种原因，研究人员提出多种打破红豆杉种子休眠的方法，例如沙藏法(低温层积法)、酸碱浸泡法、温水浸泡法、生长激素浸泡法、变温沉积法等。单一处理红豆杉种子时催芽效果不理想，一般是多种处理法联合使用。例如中国专利cn103202127b公开了一种破除红豆杉种子休眠的方法，采用浓硫酸浸泡加低温层积或变温层积的方式破除种子休眠。这种方法采用浓硫酸浸泡，操作危险性高，且发芽率仍较低。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种缩短红豆杉种子萌发周期、提高发芽率的方法，用以解决现有技术中现有的打破红豆杉种子休眠的方法种子操作危险性高、种子发芽率低的技术问题。

本发明提供了一种缩短红豆杉种子萌发周期、提高发芽率的方法，步骤包括：

种子预处理：采摘成熟、饱满的红豆杉果实，去除假种皮后洗净、晾干，随后经打磨和温水浸泡，去除空壳种子和碎渣，得到经预处理后的红豆杉种子；

含乙醇溶液浸泡处理：将经预处理后的红豆杉种子用质量分数为10～25％的含乙醇溶液浸泡5～20h；

含赤霉素溶液浸泡处理：将经含乙醇溶液浸泡处理后的红豆杉种子用10～100mg/l含赤霉素溶液浸泡12～36h；

沙藏处理：将经含赤霉素溶液浸泡处理后的红豆杉种子表面水分晾干后沙藏3～5个月。

本发明中部分原料的作用机理如下：

赤霉素具有取代低温，打破种子休眠、促进植物萌发生长等生理调节效应，对种子萌发和生长有明显的促进作用。赤霉素能促进生长素的合成和细胞分裂膨大，提高种子胚内酶的活性并促进代谢活动，尤其对休眠种胚的生长有显著的促进作用。

萘乙酸具有促进植物扦插生根、防止器官脱落等生理功能，被广泛应用于植物的扦插繁殖以及作为农作物的生根剂。

茶多酚，是茶叶中所含的一类多羟基类化合物，简称tp，主要化学成分为儿茶素类(黄烷醇类)、黄酮及黄酮醇类、花青素类、酚酸及缩酚酸类、聚合酚类等化合物的复合体，茶多酚属于多酚类化合物，具有较强的抗氧化性能。多酚化合物是植物重要的次级代谢产物，广泛存在于植物的皮、根、叶、果实中，参与植物的生理活动，在植物生长的不同阶段，其在各部位的含量也不同。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明依次通过种子预处理、含乙醇溶液浸泡处理、含赤霉素溶液浸泡处理和沙藏处理红豆杉种子，既可以打破种子休眠、缩短种子萌发周期，还可以提高种子的发芽率；经处理后，可使红豆杉种子第一年的发芽率在50～60％左右，总发芽率在93～97％左右，总成活率在88～92％左右，比普通沙藏方法提前一年发芽。本发明提供的方法简单、安全、有效、可操作性强。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种缩短红豆杉种子萌发周期、提高发芽率的方法，其步骤包括：

s1种子预处理：采摘成熟、饱满的红豆杉果实，去除假种皮后洗净、晾干，随后经打磨和温水浸泡，去除空壳种子和碎渣，得到经预处理后的红豆杉种子；

s2含乙醇溶液浸泡处理：将经预处理后的红豆杉种子用质量分数为10～25％的含乙醇溶液浸泡5～20h；

s3含赤霉素溶液浸泡处理：将经含乙醇溶液浸泡处理后的红豆杉种子用10～100mg/l的含赤霉素溶液浸泡12～36h；

s4沙藏处理：将经含赤霉素溶液浸泡处理后的红豆杉种子表面水分晾干后沙藏3～5个月。

本发明通过联合采用含乙醇溶液浸泡、含赤霉素溶液浸泡和沙藏作为打破红豆杉种子休眠的方法，能够有效打破种子休眠、促进种子发芽，缩短种子萌发周期，提高总发芽率和存活率，操作安全、简单。

本实施方式中，s1种子预处理的步骤具体包括：在8～11月份采摘成熟、饱满的红豆杉果实，去除假种皮后洗净、晾干；当年10～12月份，取带棱角的石头与红豆杉种子混合，置于搅拌机中搅拌，过筛后得到打磨后的红豆杉种子；将打磨后的红豆杉种子用温水浸泡，去除空壳种子和碎渣，得到经预处理后的红豆杉种子。搅拌过程中，带棱角的石头粒径为2～4cm，带棱角的石头与红豆杉种子的体积比为(1～3)：1，搅拌时间为0.5～1.5h，具体以种子由黑褐色打磨至浅褐色，太阳光下照略显灰白色时即可；搅拌过程中，若石头温度过高，则需要适当冷却后再继续搅拌。温水浸泡过程中，温水的温度为35～40℃，浸泡时间为1～2h，沉入水底的红豆杉种子即为经预处理后的红豆杉种子。

本实施方式中，含乙醇溶液中，乙醇的质量分数优选为20～25％，进一步为20％。乙醇的质量分数在该范围内，更有利于促进种子萌发，提高发芽率和总存活率。

本实施方式中，含乙醇溶液中，还含有多菌灵。向乙醇溶液中，加入多菌灵后，能够消除种子内外的病菌，在沙藏和播种时候，免遭沙土和土壤中病菌的侵染，防止种子腐烂，提高发芽率、总成活率。进一步地，含乙醇溶液中，多菌灵的浓度为0.5～1.5g/l，优选为1g/l。

本实施方式中，含乙醇溶液浸泡处理的温度为10～30℃，优选为20～25℃，进一步为25℃；含乙醇溶液浸泡处理的时间优选为5～15h，进一步为10～15h，更进一步为12～15h，更进一步为15h。在该范围内，种子发芽率和存活率最高。

本实施方式中，选用的赤霉素为赤霉素ga4+7，此类型的赤霉素更高效、更稳定、更安全。含赤霉素溶液中，赤霉素的浓度优选为30～100mg/l，进一步为30～80mg/l，更进一步为50～80mg/l，更进一步为80mg/l。在该范围内，种子发芽率和存活率更高。

本实施方式中，含赤霉素溶液中，还含有萘乙酸，且萘乙酸的浓度为5～50mg/l，包括但不限于5mg/l、10mg/l、15mg/l、20mg/l、25mg/l、30mg/l、35mg/l、40mg/l、45mg/l、50mg/l。通过加入萘乙酸并将萘乙酸的浓度控制在该范围内，能够充分发挥赤霉素与萘乙酸间的协同增效作用，进一步提高种子发芽率和存活率。进一步地，萘乙酸的浓度为15～25mg/l，更进一步为25mg/l。

本实施方式中，含赤霉素溶液中，还含有茶多酚。通过加入茶多酚，能够有效提高总发芽率和总存活率。含赤霉素溶液中，茶多酚的浓度为10～200mg/l，进一步为30～200mg/l，更进一步为30～50mg/l。在该范围内，红豆杉种子的总发芽率和总存活率更高。

本发明中，通过向含赤霉素溶液中加入萘乙酸和茶多酚，能够充分发挥三者间的协同增效作用，进一步显著提高总发芽率和总存活率。

本实施方式中，含赤霉素溶液浸泡处理的温度为10～30℃，优选为20～25℃，进一步为25℃；含赤霉素溶液浸泡处理的时间优选为20～24h。在该范围内，种子发芽率和存活率最高。

本实施方式中，s4沙藏处理具体为：将铁丝网架(孔径小于种子的粒径)埋于沙中，将上述经含赤霉素溶液浸泡处理后的红豆杉种子捞出铺于铁丝网上，随后覆盖一层沙后，再铺一层种子，反复操作，直至所有种子都沙藏完毕，种子与沙混合，质量比为1:(5～20)，优选为1:10，沙的湿度在50～60％左右，以手捏沙成团，松开散为宜，盖上湿麻袋保温保湿，温度在20～25℃左右，保证湿沙不干。至翌年2～4月，种子露白后播种。

为避免赘述，本发明以下各实施例中，种子预处理步骤、沙藏处理步骤以及发芽率和成活率试验总结如下：

种子预处理：在8～11月份采摘成熟、饱满的红豆杉果实，去除假种皮，种子洗净、晾干；当年10～12月份，取带棱角的石头与红豆杉种子按体积比2:1混合，置于混凝土搅拌机中搅拌1小时，过筛后得到打磨后的红豆杉种子；将打磨后的红豆杉种子用37℃温水浸泡2小时，去除漂浮水面上的空壳种子和碎渣，得到经预处理后的红豆杉种子。

沙藏处理：将铁丝网架(孔径小于种子的粒径)埋于沙中，将上述经含赤霉素溶液浸泡处理后的红豆杉种子捞出铺于铁丝网上，随后覆盖一层沙后，再铺一层种子，反复操作，直至所有种子都沙藏完毕，种子与沙混合，质量比为1:10，沙的湿度在50～60％左右，以手捏沙成团，松开散为宜，盖上湿麻袋保温保湿，温度在20～25℃左右，保证湿沙不干。至翌年2～4月，种子露白后播种。

发芽率和成活率试验：翌年3月份，按草炭土：沙壤土：珍珠盐＝1:1:1的比例配备育苗用的草炭土基质，提前20天以上掺入复合肥和有机肥。将草炭土基质装至5*10cm的营养袋中，装至高为7cm处即可；红豆杉种子开始露白后，将其轻轻嵌入基质中，再覆盖一层1～2cm厚的草炭土基质；将营养袋整个埋入苗床中，每个营养袋之间相隔2～3cm，营养袋内草炭土基质持平或略低于苗床基质，夯实苗床；用含0.05％多菌灵的水灌透苗床；苗床顶部用透光率20％～30％的遮阳网做遮阴棚；每两天观察一次，若育苗基质比较干燥时，需雾化喷水保持基质湿度；定时喷洒0.1％多菌灵，除杂草。

5月底，种子基本发芽完毕，此时统计计算种子的发芽率，即为种子第一年的发芽率；等到来年的5月底，所有种子基本发芽完毕，此时统计计算种子的总发芽率，待到轮过两年的春夏秋冬之后，计算苗子的成活率。

发芽率(％)＝发芽种子总数/供试种子总数*100％；

成活率(％)＝成活苗木总数/供试种子总数*100％。

实施例1

按1l乙醇溶液(质量分数为10～50％)中加入2g多菌灵粉剂(质量分数为50％)的比例配制含乙醇溶液；将经预处理后的红豆杉种子用含乙醇溶液在25℃下浸泡12h，取出晾干表面水分；

将经含乙醇溶液浸泡处理后的红豆杉种子用含50mg/l赤霉素ga4+7、25mg/l萘乙酸、50mg/l茶多酚的含赤霉素溶液在25℃浸泡20h，取出晾干表面水分；

将经含赤霉素溶液浸泡处理后的红豆杉种子沙藏。翌年3月，种子露白后，播种，计算第一年的发芽率、总发芽率及总成活率，结果见表1。

表1

由表1可知，采用适宜浓度的含乙醇溶液浸种可以刺激红豆杉种子萌发，但乙醇浓度不宜过高、也不宜过低。乙醇浓度过高时，会降低种子活性，阻碍种子发芽，甚至会导致种子失活；乙醇浓度过低时，促进作用也较差，会影响第一年的发芽率，缩短种子发芽周期，但是对总发芽率和总存活率的影响较小。根据表1的结果，乙醇浓度在20％～25％的范围内，第一年的种子发芽率最高。

实施例2

按1l乙醇溶液(质量分数为20％)中加入0～4g多菌灵粉剂(质量分数为50％)的比例配制含乙醇溶液；将经预处理后的红豆杉种子用含乙醇溶液在25℃下浸泡12h，取出晾干表面水分；

将经含乙醇溶液浸泡处理后的红豆杉种子用含50mg/l赤霉素ga4+7、25mg/l萘乙酸、50mg/l茶多酚的含赤霉素溶液在25℃浸泡20h，取出晾干表面水分；

将经含赤霉素溶液浸泡处理后的红豆杉种子沙藏。翌年3月，种子露白后，播种，计算第一年的发芽率、总发芽率及总成活率，结果见表2。

表2

由表2可知，用适宜浓度的多菌灵浸种可以刺激红豆杉种子萌发，多菌灵浓度不宜过高或过低。多菌灵浓度过高时，反而会降低种子活性，阻碍种子发芽；多菌灵浓度过低时，会使种子滋生细菌感染，有些种子腐烂空壳，发芽率低。多菌灵浓度在0.5～1.5g/l的范围内，进一步为1.0g/l时，种子第一年的发芽率、总发芽率和总存活率最高。

实施例3

按1l乙醇溶液(质量分数为20％)中加入2g多菌灵粉剂(质量分数为50％)的比例配制含乙醇溶液；将经预处理后的红豆杉种子用含乙醇溶液在25℃下浸泡5～30h，取出晾干表面水分；

将经含乙醇溶液浸泡处理后的红豆杉种子用含50mg/l赤霉素ga4+7、25mg/l萘乙酸、50mg/l茶多酚的含赤霉素溶液在25℃浸泡20h，取出晾干表面水分；

将经含赤霉素溶液浸泡处理后的红豆杉种子沙藏。翌年3月，种子露白后，播种，计算第一年的发芽率、总发芽率及总成活率，结果见表3。

表3

由表3可知，红豆杉种子在含乙醇溶液中的浸泡时间对种子的第一年发芽率具有极大影响。初始阶段，随着浸泡时间的增加，促进作用增强，第一年发芽率增加，但对总发芽率和总存活率的影响不大。浸泡时间延长至15h后，随着浸泡时间的增加，对种子的促进效果较差，甚至会抑制种子萌发，导致第一年发芽率、总发芽率和总存活率都下降。其原因可能是长时间的乙醇浸泡会破坏种子活性。根据表3的结果，浸泡时间为10～15h时对种子的第一年的发芽率的促进作用最佳。

实施例4

按1l乙醇溶液(质量分数为20％)中加入2g多菌灵粉剂(质量分数为50％)的比例配制含乙醇溶液；将经预处理后的红豆杉种子用含乙醇溶液在25℃下浸泡12h，取出晾干表面水分；

将经含乙醇溶液浸泡处理后的红豆杉种子用含10～100mg/l赤霉素ga4+7、25mg/l萘乙酸、50mg/l茶多酚的含赤霉素溶液在25℃浸泡20h，取出晾干表面水分；

将经含赤霉素溶液浸泡处理后的红豆杉种子沙藏。翌年3月，种子露白后，播种，计算第一年的发芽率、总发芽率及总成活率，结果见表4。

表4

由表4可以看出，赤霉素的浓度对种子的促萌发具有较大影响。赤霉素浓度低于50mg/l，随着赤霉素浓度的增加，第一年的发芽率上升，但对总发芽率和总存活率的影响不大，浓度高于50mg/l时，对种子促萌发作用的变化趋于平缓。根据表4的结果，赤霉素的浓度为30～100mg/l，红豆杉种子的第一年的发芽率、总发芽率和总存活率最高。

实施例5

将经含乙醇溶液浸泡处理后的红豆杉种子用含50mg/l赤霉素ga4+7、0～50mg/l萘乙酸、50mg/l茶多酚的含赤霉素溶液在25℃浸泡20h，取出晾干表面水分；

将经含赤霉素溶液浸泡处理后的红豆杉种子沙藏。翌年3月，种子露白后，播种，计算第一年的发芽率、总发芽率及总成活率，结果见表5。

表5

由表5可以看出，萘乙酸的浓度对种子的萌发具有较大影响。萘乙酸浓度低于25mg/l，随着萘乙酸浓度的增加，第一年的发芽率上升，但对总发芽率和总存活率的影响不大，浓度高于25mg/l时，随着萘乙酸浓度的增加，第一年的发芽率下降，但对总发芽率和总存活率的影响不大。根据表5的结果，萘乙酸的浓度为15～25mg/l，红豆杉种子的第一年的发芽率、总发芽率和总存活率最高。

实施例6

将经含乙醇溶液浸泡处理后的红豆杉种子用含50mg/l赤霉素ga4+7、25mg/l萘乙酸、0～200mg/l茶多酚的含赤霉素溶液在25℃浸泡20h，取出晾干表面水分；

将经含赤霉素溶液浸泡处理后的红豆杉种子沙藏。翌年3月，种子露白后，播种，计算第一年的发芽率、总发芽率及总成活率，结果见表6。

表6

由表6可以看出，加入茶多酚后，对第一年发芽率影响不大，但能够有效提高总发芽率和总存活率，说明加入茶多酚不能快速破除种子休眠，促进种子快速萌发，但是可以显著提高种子总发芽率及存活率，推测原因可能是茶多酚的抗氧化性能在催芽及发芽阶段能保持种子活力，促进幼芽生长。根据表5的结果，茶多酚的浓度在30～200mg/l的范围内，效果最佳，进一步为30～50mg/l。

实施例7

将经含乙醇溶液浸泡处理后的红豆杉种子用含50mg/l赤霉素ga4+7、25mg/l萘乙酸、50mg/l茶多酚的含赤霉素溶液在25℃浸泡12～36h，取出晾干表面水分；

将经含赤霉素溶液浸泡处理后的红豆杉种子沙藏。翌年3月，种子露白后，播种，计算第一年的发芽率、总发芽率及总成活率，结果见表7。

表7

由表7可以看出，红豆杉种子在含赤霉素溶液中的浸泡时间对种子的发芽率和存活率具有较大影响。初始阶段，随着浸泡时间的延长，种子发芽率和存活率增加，浸泡时间增加至24h后，继续增加浸泡时间，将导致种子发芽率和存活率下降。根据表7，浸泡时间为20～24h时，处理效果最佳，能够显著提高总发芽率和总存活率。

综上，经本发明的方法处理后，均能有效缩短种子萌发周期、提高种子的发芽率。

对比例1

在8～11月份采摘成熟、饱满的红豆杉果实，去除假种皮后洗净、晾干表面水分；11月份开始沙藏。翌年3月，种子露白后，播种，计算第一年的发芽率、总发芽率及总成活率，结果见表8。

对比例2

在8～11月份采摘成熟、饱满的红豆杉果实，去除假种皮后洗净、晾干表面水分；当年10～12月份，取带棱角的石头与红豆杉种子按体积比2:1混合，置于搅拌机中搅拌1小时，过筛后得到打磨后的红豆杉种子；将打磨后的红豆杉种子用37℃温水浸泡2小时，去除漂浮水面上的空壳种子和碎渣，得到经预处理后的红豆杉种子。晾干表面水分后，11月份开始沙藏。翌年3月，种子露白后，播种，计算第一年的发芽率、总发芽率及总成活率，结果见表8。

对比例3

按1l乙醇溶液(质量分数为20％)中加入2g多菌灵粉剂(质量分数为50％)的比例配制含乙醇溶液；将经预处理后的红豆杉种子用含乙醇溶液在25℃下浸泡12h，取出晾干。

将浸泡后的红豆杉种子沙藏。翌年3月，种子露白后，播种，计算第一年的发芽率、总发芽率及总成活率，结果见表8。

对比例4

将经预处理后的红豆杉种子用含50mg/l赤霉素ga4+7、25mg/l萘乙酸、50mg/l茶多酚的含赤霉素溶液在25℃浸泡20h，取出晾干。

将浸泡后的红豆杉种子沙藏。翌年3月，种子露白后，播种，计算第一年的发芽率、总发芽率及总成活率，结果见表8。

对比例5

按1l乙醇溶液(质量分数为20％)中加入2g多菌灵粉剂(质量分数为50％)的比例配制含乙醇溶液；将经预处理后的红豆杉种子用含乙醇溶液在25℃下浸泡12h，取出晾干；

将经含乙醇溶液浸泡后的红豆杉种子用含25mg/l萘乙酸、50mg/l茶多酚的混合溶液在25℃浸泡20h，取出晾干；

将经含混合溶液浸泡处理后的红豆杉种子沙藏。翌年3月，种子露白后，播种，计算第一年的发芽率、总发芽率及总成活率，结果见表8。

表8

由表8可以看出，对比例1仅经沙藏处理，无法快速破除种子休眠，第一年的发芽率为零，总发芽率和总存活率均不高。