(种子学课件)种子引发

作为理想的引发的固体基质必须具有
下列性质：对种子无毒害作用；具有较 高的持水能力；在不同的含水量下保持 松散性；化学性质表现为惰性；引发结 束后容易与种子分离。
随着固体基质引发技术的不断发展， 引发中利用的固体载体和液体成分也得 到不断的改善。
目前应用的固体基质主要有：蛭石、 烧黏土、页岩、软烟煤、聚丙酸钠胶以 及 合 成 硅 酸 钙 等 (Khah ， 1992 ； Pill ， 1994)。在引发中所使用的液体成分主要 有：水、PEG溶液和一些小分子无机盐 水溶液。在基质引发中，所使用的种子 与引发固体基质的比例通常1：1.5～3左 右 ， 所 用 水 分 量 常 为 固 体 基 质 干 重 的 60 ％~95％(Taylor等，1988)。
因此，在种子引发过程中应注意病原菌的控制。 Nascimento和West(1997)报道在罗马香瓜的试验 中种子原始带菌为20％，用 KNO3+KH2P04(1．5+1．5％)在25℃黑暗下引 发6d后，种子带菌上升为94％，如在引发前用 克菌丹处理，则引发后种子带菌下降至60％。 采用不同的杀真菌剂及不同使用方法可以使种
子引发过程中的真菌降低到较低水平 (TylkowskaandBiniek，1996)。但没有一种杀菌 剂是对所有的真菌都有效的。
2．滚筒引发 通常用PEG或其他药剂作 为引发溶液，种子通过半透性膜从渗透
液吸收水分保持种子内的水势在一定的 水平，足以在种子吸胀的第二阶段(滞缓 期，各种大分子及膜系统可在此时期修 复)开展代谢活动，但防止胚根伸出种皮。 因此，其他方法如能产生适当的吸湿水
发溶液水分损失并增加溶液中的氧含量 (Thornton and Powell，1992)。
4．搅拌型生物反应器引发 反应器直 径190mm，具有5L的工作容积，一个六 叶45o斜度的搅拌器，形成一个向下的液 体 流 ， 转 动 速 度 250r ／ min 。 0.02— 0.05vvm(vvm为每分钟每液体体积的气体 体积)的富含O2空气和0.5～1.0vvm空气在 搅拌叶片下，被喷射进反应系统。
以上两种方法处理过程中，种子保持
悬浮的状态，常给予溶解氧值在80％饱 和以上。利用氧电极持续地测定溶解氧， 定时测定PEG的水势，如有必要则调整 引发溶液或更换引发溶液。
5．固体基质引发 固体基质引发(SMP) 通过种子与固体颗粒、水以一定比例混 合在闭合的条件下控制种子吸胀达到一 定的含水量，但防止种子胚根的伸出。 大部分水被固相基质载体所吸附，干种 子表现负水势而从固相载体中吸水直至 平衡。
所研究的种类包括大麦、小麦、玉米、
高粱、大豆、罗马甜瓜、香瓜、西瓜、 莴苣、甜菜、大白菜、芹菜、韭葱、胡 萝卜、洋葱、番茄、欧芹、豌豆、菠菜、 莱豆、花茎甘蓝、辣椒、胡椒、花椰菜、 茄子、芫荽、冬瓜、葡萄、月见草、扁 穗雀麦、鸭茅、苇状羊茅等。
在种子引发过程中，由于种子在高湿温暖的
条件下，极易受到真菌等微生物的侵染和危害。
随着种子引发研究的不断深入，新的引
发效果不断地被发现，引发技术也不断 地更新，但引发的效果在种、品种、甚 至种子批间也会有差异。正因如此，处 理的条件难以有一个确定的标准，这一 点对种子引发在商业大规模应用上带来 了一定难度。目前这一领域的研究正方 兴未艾，受到各国科学家的日益关注和 重视。种子引发的研究，可为种子包衣 (coating)、丸化(pelleting)、液播 (nuiddrilling)等新工艺新技术提供材料、 方法和理论依据。
示，生物引发的种子很少出现由最终极腐霉 (Pythiumultimum)引起的出苗前的猝倒病，在低 温土壤的效果好于杀菌剂氨丙灵(Metalaxyl)的控 制水平或与之相同。
近年来，Reese等(1998)已建立了一个新 的生物引发方法，称为加压融合生物引
发。该法采用增加空气压力，达到加速
种子水合，促进生物控制剂致金色假单 胞菌(Pseudomonasaureola—ciens)进入甜玉 米种子。结果表明，引发后的甜玉米种 子播后明显增加了出苗率。
干燥。为得到最大的效应，控制吸水程度是关
键。对每一个种子批，可以通过一个简单的校
准测定来确定。计算机被用于计算吸湿的速率
和控制水的供应。根据不同的种，在一个关闭 的滚筒内滚动吸湿种子5—15d，然后用空气流 干燥种子(Rowse，1996)。
滚筒引发包括四个不同的阶段。一是校
准，这一过程是确定引发时种子吸湿的
种子引发
一、种子引发的概念和生物学意义 种子引发（Seed priming）是控制种子缓慢
吸收水分使其停留在吸水的第二个阶段，让种子 进行预发芽的生理生化代谢和修复作用，促进细 胞 膜 、 细 胞 器 和 DNA 的 修 复 以 及 酶 的 活 化 ， 处 于准备发芽的代谢状态，但防止胚根的伸出。 种子引发最早由Heydecke等（1973）提出。经大 量研究表明，引发后的种子活力强，抗逆性强， 耐低温，出苗快而整齐，成苗率高。现在美国有 的种子公司已有芸薹属、胡萝卜、芹菜、茄子、 莴苣、洋葱、辣椒、番茄和西瓜等引发种子的销 售。
平并紧接着一个适当的培养期，也应有
类似的对发芽的效应。基于这一原理， 位于英国Welles—bourne的园艺研究国际 组织发展了滚筒引发新技术，通过控制 直接吸水方法来控制种子的水势。
这一方法将种子置放在一个铝质的滚筒内，
滚筒一侧为可拆装的有机玻璃圆盘，滚筒以水
平轴转动，滚筒内种子在滚筒周线上转动，速 度为每秒1～2cm。水汽被喷人滚筒内。当种子 在滚筒内吸水24—48h时，混合非常均匀一 致的，这一时期结束时种子非常丰满，但表面
电泳后蛋白质谱带的变化也表明引发不仅影响蛋 白质的合成，也影响蛋白质的质量。
2．种子引发的效应 关于种子引发效应已 有很多的报道，这里归纳成以下几个主 要方面。
①在低温或高温下加速发芽；②提高发
芽和出苗的一致性；③增加产量；④提 高在逆境下的出苗；⑤提高幼苗干重、 鲜重和苗高；⑥克服远红光的抑制作用； ⑦提早成熟；⑧PEG作为抗菌剂的载体， 提高抗病能力；⑨减少热休眠效应；⑩ 防止幼苗猝倒病；④提高陈种子、未成 熟种子的活力；⑩免除吸胀冷害的发生 和损失。
合适水平，以决定将多少水加入到种子 中。二是吸湿，在一定时间内(较典型的 是1d或2d)，加水至校准的水平使种子吸 湿。三是培养，这一过程约1—2周，种 子保持吸湿过程达到的水分，增加引发
的效果。四是干燥，去除种子增加的水
分，以便种子回复或接近引发前的含水 量。当然也可以直接播种。
3．起泡柱引发 起泡柱直径5cm，高度 约为50cm，种子在柱内引发，引发期间 潮湿的空气被通入柱内，以减少PEG引
Callan等(1990，1991)采用1.5％荧光假单胞菌 (Pseudomonasfiuorescens)AB254的甲基
纤维素悬浮液包衣甜玉米种子，然后回干2h， 此后，包衣种子在23℃下水合20h，包衣种子 吸胀至35％～40％的含水量并立即播种。生物 引发期间，细菌群体增加10—1 000倍。结果显
不同。根据不同种子的特性，改变浸泡
和培养时间，水引发可能对其他种子也 会有效。
7．生物引发 生物引发已成为一种新的 种子处理技术。根据Sundstrom等报道， 生物引发是利用有益微生物作为种子的 保护剂，而不是利用传统的抗菌素。通 常，有益的微生物不能与田间原有的大 量存在的病原菌竞争，通过生物引发， 使种子上的有益微生物大量增殖布满种 皮，并能较快和有效地繁殖和保护发育 中的幼苗根系。近来美国一家公司已商 业化试用生物引发的蔬菜种子产品。
二、种子引发的机理和效应
1. 种子引发机理 （1）RNA合成 用25％PEG6000引发莴苣种子2周后， 发芽速率与RNA合成速率有平行关系。引发后种子 在约6小时开始发芽，而此时RNA合成达到高峰。 未处理的种子RNA合成模式与引发种子相似，但总 的合成活性明显低于引发种子。
（2）蛋白质合成 在15℃用25％PEG6000引发莴苣种 子2周，蛋白质合成增加，蛋白质合成的速率和数量 均受到引发的影响。这与观察到的引发不但加速发 芽而且提高种子和幼苗的活力现象相一致。
6．水引发 是将种子先在水中预浸，然 后将种子放在相对湿度为100％的密闭容 器内培养。Fujikura等(1993)用该方法引发 花椰菜种子，效果比PEG引发要好，尤 其在低温(10℃)下发芽效果更好，但它对 老 化 种 子 的 修 复 效 果 不 如 PEG 。 水 引 发 和PEG引发(渗透引发)可能存在机制上的
渗透调节通常以聚乙二醇
(Polyethyleneglycol，PEG)为材料，PEG是 一种高分子有机化合物，常用PEG分子 量为6000或8000，它不能透过细胞壁而进 入细胞内。将种子放在适当浓度的PEG
溶液中，以控制渗透压，调节水分进入 种子。
现在有很多种类化学药品可以用于种子的引发。
根据不同的报道归纳为应用单一药剂处理，如 NNN酸aaa、CN2Hl0聚、P3、0乙4mK、二gCSAl0醇、41、((丙NPE0三K3G)N3醇)、、0、3 C交十甜o联(KN菜2型0H碱3)P聚2、、04丙甘、K烯N露CO酸a醇(、N钠、0K(3脯S)32PP、氨P04)、 ， 或几种药剂混合作为处理溶液，如 KPENGO+3+壳K梭3P孢04、菌P素E、G+PE链G霉+素金、霉P素E、G+PE四G环+素福、 美 双乙烯、利PE等G。十福美双+苄基青霉素、PEG+GA4-7+
三、种子引发方法及技术
目前常用的种子引发方法有渗调引发 (Osmo-priming)、滚筒引发(Drumpriming)、 固体基质引发(Solid Matrix Priming)和生物 引发(Bio- priming)。根据方法的不同，又 有不同的技术，以下为一些技术的简介
1．渗调引发 渗透调节方法是将种子放 在 一 定 浓 度 的 溶 液 中 ， 在 10 ～ 30℃条件 放一定时间，然后用蒸馏水漂洗后，经 室温干燥，再进行播种或贮藏。另外， 据研究，用滤纸床控制吸水或湿一干交 替吸胀等方法也可达到渗透调节引发的 目的。根据不同的情况和所用的方法不 同，处理条件会有所改变，如渗透溶液 种类、浓度，处理的时间，处理的温度 ，处理期间的通气、光强等。