专利名称：：一种抗低温玉米拌种剂及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
：本发明属于农业生产
技术领域：
，涉及一种提高作物抗低温制剂，尤其是涉及一种抗低温玉米拌种剂及其制备方法和在提高玉米防御低温胁迫能力上的应用。
背景技术：
：低温冷害是农业生产中一种常见的气象灾害，发生频率较高，对大多数喜温农作物都有危害，严重影响了农业生产。2002年发生的严重冷害造成黑龙江省粮食总产减产近10%。其中水稻减产20%，减收稻谷180万吨，经济损失16亿元；玉米减产15%，大豆减产5%。玉米是低温敏感型作物，其生长温度下限为10°C。我国是世界主要玉米生产国之一，玉米产区主要分布在东北、华北玉米主产区及西南西北的部分地区。2006年黑龙江省的玉米种植面积4311万亩；2007年播种面积高达5200万亩，玉米产量约2000万吨，使得黑龙江省成为中国最大的玉米产区。东北地区春玉米播种期间经常受到较低温度的影响，早播时地温偏低，在低温、高水势的吸胀条件下，导致对种子活力严重伤害，造成烂种、缺苗甚至重播的毁灭性损失。同时，春季气温低于玉米苗期生物学下限温度，也会引起玉米发育延迟，最终导致玉米减产严重，品质下降。因此，低温冷害已经成为影响黑龙江省玉米生产的主要限制因子之一。目前，在玉米生产中防御低温的途径主要有(1)筛选和创制耐冷性玉米资源，选育抗低温的品种；(2)采用地膜覆盖、多施有机肥等田间管理措施；(3)采用在苗期多次喷洒植物生长调节剂等。尽管上述措施在一定程度上缓解了低温对玉米的伤害，但是存在投资成本高、费时费工、种子粉种、污染环境等缺点。玉米种子粉种的原因主要是春季气温持续偏低。种子发芽的最适温度为2030°C，如春季气温偏低，最低温度在56°C，持续时间23d，造成种子在土壤中滞留时间过长而不能萌发，这就可能导致粉种现象的发生。要解决这些问题，迫切需要一种能够有效提高低温环境条件下玉米种子萌发，降低种子粉种等问题的方法，通过检索发现，专利申请ZL200610151161.6《一种抗寒抗旱种衣剂及一种抗寒喷洒剂》的专利技术，公开了由抗寒营养素、高分子吸水剂、杀菌剂、防腐剂、植物生长调节剂、渗透剂和释氧剂制备而成的玉米抗低温剂。该技术原料复杂，而且由于使用了杀菌剂和植物生长调节剂等，不仅成本高，也会污染环境和对施用的植物或作物的安全产生影响。ZL200910074558.3《一种应用于设施蔬菜的抗低温制剂及其制备方法》的专利公开了一种利用葡萄糖和聚乙二醇制备抗低温制剂的技术。该专利技术只是将两种原料进行混合，虽然制备方法简单，但该制剂仅适合应用于设施蔬菜的喷施，而不适合作为玉米等作物的拌种剂。H2O2是过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的底物，外加H2O2可提高生物体内CAT和POD的活性。研究表明，低浓度的H2O2可作为一种刺激因子，激活细胞抗氧化系统，启动细胞的防御能力，清除低温下积累的活性氧，从而提高植物的抗逆性。聚乙二醇在种子吸胀萌发过程中可以增加ATP含量，进而提高种子活力指数，提高玉米种子抗低温能力。钙能在磷脂分子间形成结构桥，有利于膜结构的稳定，对膜电位、膜透性、离子运转以及原生质粘滞性和胶体分散度都有一定效应。钙稳定质膜的作用不仅对离子吸收，而且对其他代谢过程都有影响。钙与蛋白质相结合，是质膜的重要组分，对细胞膜构成和降低细胞膜的渗透性起重要作用。
发明内容本发明的目的在于提供一种抗低温玉米拌种剂及其制备方法和应用，从而解决我国北方春玉米主产区低温造成种子粉种、发芽率偏低、幼苗生长迟缓乃至死亡等问题。本发明是通过以下技术方案实现的一种抗低温玉米拌种剂，其特征在于，其含有引发剂、防腐剂、抗冻剂和水。其中，每IOOml所述抗低温玉米拌种剂含有引发剂0.5_30g，防腐剂l_8g，抗冻剂5_50g，其余为蒸馏水。所述引发剂为聚乙二醇或30%H2O2水溶液。所述聚乙二醇是例如PEG-8000、PEG-6000、PEG-4000、PEG-3000或PEG-2000。当所述引发剂是30%H2O2水溶液时，每IOOml所述抗低温玉米拌种剂含有0.5_5g的30%H2O2水溶液；当所述引发剂是聚乙二醇时，每IOOml所述抗低温玉米拌种剂含有3-30g的聚乙二醇。所述防腐剂为山梨酸盐，所述抗冻剂为钙盐；所述山梨酸盐是例如山梨酸钾或山梨酸钠；所述钙盐是例如无水CaCl2或CaCl2·2H20。本发明还提供一种制备所述抗低温玉米拌种剂的方法，其配制方法可以是常规方法，即将各相关试剂按照一定比例加入到容器中，然后用水进行定容至需要体积即可。具体地，可以包括如下步骤(1)称取l-8g的防腐剂溶于5-15ml蒸馏水中；称取5_50g的抗冻剂溶于10_50ml蒸馏水中，然后将两种溶液混合均勻，配置成溶液A；(2)称取0.5-30g的弓I发剂溶解于5_40ml蒸馏水中制成溶液B；(3)将所得溶液B与溶液A混合，然后用蒸馏水定容至100ml，搅拌均勻即可。本发明还提供了所述抗低温玉米拌种剂在提高玉米防御低温胁迫能力上的应用。所述应用是在播种前使用，具体方法是直接将玉米种子在拌种剂中浸种6-12小时后，即可在田间播种。本发明具有以下优点(1)本发明可以显著提高低温条件下玉米种子的发芽率和发芽势；(2)本发明可解决低温条件下玉米种子粉种、冷害死亡的问题；(3)本发明原料组分对人畜无毒害，减少了环境污染；(4)本发明制备简单、使用方法简便，成本低廉、效果明显、易于推广。具体实施例方式本发明提供的抗低温玉米拌种剂，含有引发剂、防腐剂、抗冻剂和水。其中，每IOOml所述抗低温玉米拌种剂含有引发剂0.5-30g，防腐剂l-8g，抗冻剂5_50g，其余为蒸馏水。所用弓丨发剂优选30%H2O2水溶液或聚乙二醇；所用防腐剂优选山梨酸钾或山梨酸钠；所用抗冻剂优选无水CaCl2或CaCl2·2H20。本发明所用主要原料介绍如下H2O2过氧化氢(H2O2)是一种活性氧，是细胞有氧代谢的产物，且具有重要的生理功能。诸多研究证明，外源低浓度过氧化氢处理可引起细胞内游离Ca2+浓度增加，启动钙信号系统。H2O2作为植物对外界环境胁迫反应的调节因子，可选择诱导许多相关基因的表达，以提高其自身的免疫能力，并促进植物代谢(参见吴旭红等，过氧化氢对绿豆种子下胚轴插条生根的影响。高师理科学刊，2002，22:63-65;苗雨晨。过氧化氢——植物体内的一种信号分子。生物学杂志，2001，18:4-7)。适宜浓度过氧化氢浸种处理的大豆种子，其发芽率和过氧化物酶、超氧化物歧化酶、多酚氧化酶活性明显高于对照处理，表明种子的物质代谢水平由于受到过氧化氢刺激而发生改变。过氧化氢作为氧化剂可以直接调控蛋白激酶及磷酸酯酶的活性，并与DNA上的反应元件直接相互作用，从而选择诱导相关基因的表达，使种子中的贮藏物质加快转化为简单的化合物运输到正在生长的幼苗中，提供幼苗生长需要的物质和能源。物质转化率越高对幼苗的生长越有利，并可以提高幼苗抗逆性，所以外在表现出种子的发芽率、发芽指数、活力指数以及相关酶的活力得到提高(参见何士敏等，过氧化氢浸种对大豆种子萌发的生理生化效应。大豆科学，2008年2月，176-180)。聚乙二醇聚乙二醇是一种高分子渗透剂，在种子吸胀过程中能通过渗透调节方式使种子进行膜系统改变，促进细胞膜、细胞器和DNA修复以及一系列酶系统的活化，从而诱导种子中与逆境相关基因的表达。聚乙二醇无毒、无刺激性、具有优良的水溶性、相溶性、润滑性、粘接性和热稳定性。因而，作为分散剂、粘接剂、赋型剂等，在农业、医药、兽药及化妆品行业中作为成型剂和针剂中的溶剂等，均有着极为广泛的应用。山梨酸盐山梨酸盐是目前国际公认的无毒、高效防腐剂，它以山梨酸和碳酸盐为原料，经反应、脱色、精制、造粒、干燥而成。山梨酸钾能有效地抑制霉菌、酵母菌和好氧性细菌的活性，还能防止肉毒杆菌、葡萄球菌、沙门氏菌等有害微生物的生长和繁殖，其防腐效果是同类产品苯甲酸钠的510倍。由于山梨酸钾是一种不饱和脂肪酸盐，可以被人体的代谢系统吸收而迅速分解为二氧化碳和水，在体内无残留，其毒性仅为食盐的1/2，是苯甲酸钠的1/40。氯化钙氯化钙为无色立方结晶，其水溶液是冷冻机和制冷用的重要致冷剂。能加速混凝土硬化，增加水泥砂浆的耐寒能力，是优良的防冻剂。在基因工程中，它能增大细胞壁的通透性，使目的基因能顺利的进入受体细胞。钙能在磷脂分子间形成结构桥，将磷脂分子联结起来，使膜结构稳定，对膜电位、膜透性、离子运转以及原生质粘滞性和胶体分散度都有一定效应。钙稳定质膜的作用不仅对离子吸收，而且对其他代谢过程都有影响。钙与蛋白质相结合，是质膜的重要组分，对细胞膜构成和降低细胞膜的渗透性起重要作用，限制细胞液外渗。钙可促进硝态氮吸收，与氮代谢有关，它有助于减少植物中的硝酸盐，中和植物中的有机酸，对代谢过程中产生的有机酸有解毒作用。钙有加强有机物运输，尤其是碳水化合物运输的作用。另外，钙是细胞伸长所必需。钙离子能降低原生胶体的分散度，调节原生质的胶体状态，使细胞充水度、粘滞性、弹性以及渗透性等适合于正常作物生长。钙离子被称为“细胞信使”，它参与并调节着从单细胞到多细胞生物的许多重要生理生化和信号转导过程，从而影响到生物的生长发育。下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。以下实施例所用试剂来源30%H2O2、聚乙二醇、CaCl2、CaCl2·2H20、山梨酸钾或山梨酸钠等均来自天津市科密欧化学试剂有限公司。实施例1抗低温玉米拌种剂1的制备(1)称取Ig的山梨酸钾和50g的CaCl2,分别溶于5ml和50ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将0.5g的30%H2O2溶于5ml的水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例2抗低温玉米拌种剂2的制备(1)称取2g的山梨酸钾和45g的CaCl2,分别溶于5ml和50ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将1.Og的30%H2O2溶于5ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例3抗低温玉米拌种剂3的制备(1)称取3g的山梨酸钾和40g的CaCl2,分别溶于5ml和45ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将1.5g的30%H2O2溶于5ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例4抗低温玉米拌种剂4的制备(1)称取4g的山梨酸钾和35g的CaCl2，分别溶于IOml和40ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将2.Og的30%H2O2溶于5ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例5抗低温玉米拌种剂5的制备(1)称取5g的山梨酸钾和30g的CaCl2·2H20,分别溶于IOml和40ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将2.5g的30%H2O2溶于5ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例6抗低温玉米拌种剂6的制备(1)称取6g的山梨酸钾和25g的CaCl2，分别溶于IOml和40ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A;(2)将3.Og的30%H2O2溶于5ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例7抗低温玉米拌种剂7的制备(1)称取7g的山梨酸钾和20g的CaCl2·2H20,分别溶于15ml和30ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将3.5g的30%H2O2溶于IOml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例8抗低温玉米拌种剂8的制备(1)称取8g的山梨酸钾和15g的CaCl2·2H20,分别溶于15ml和30ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将4.Og的30%H2O2溶于IOml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例9抗低温玉米拌种剂9的制备(1)称取4g的山梨酸钾和IOg的CaCl2·2H20,分别溶于IOml和30ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将4.5g的30%H2O2溶于15ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例10抗低温玉米拌种剂10的制备(1)称取4g的山梨酸钠和5g的CaCl2·2Η20，分别溶于IOml和20ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将5.Og的30%H2O2溶于15ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例11抗低温玉米拌种剂11的制备(1)称取Ig的山梨酸钠和50g的CaCl2·2Η20，分别溶于5ml和55ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将3.Og的PEG-6000溶于IOml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例12抗低温玉米拌种剂12的制备(1)称取2g的山梨酸钠和40g的CaCl2·2Η20，分别溶于5ml和50ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将6.Og的PEG-8000溶于15ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例13抗低温玉米拌种剂13的制备(1)称取3g的山梨酸钠和30g的CaCl2·2Η20，分别溶于5ml和35ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将IOg的PEG-4000溶于20ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例14抗低温玉米拌种剂14的制备(1)称取4g的山梨酸钠和25g的CaCl2·2H20,分别溶于IOml和30ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将15g的PEG-3000溶于20ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例15抗低温玉米拌种剂15的制备(1)称取4g的山梨酸钠和20g的CaCl2·2H20,分别溶于IOml和20ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将20g的PEG-2000溶于30ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例16抗低温玉米拌种剂16的制备(1)称取6g的山梨酸钠和15g的CaCl2，分别溶于IOml和20ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将25g的PEG-6000溶于40ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例17抗低温玉米拌种剂17的制备(1)称取8g的山梨酸钠和IOg的CaCl2，分别溶于IOml和15ml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将30g的PEG-6000溶于40ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实施例18抗低温玉米拌种剂18的制备(1)称取2g的山梨酸钠和5g的CaCl2，分别溶于5ml和IOml水，将所得两种溶液混合均勻，配成溶液A；(2)将30g的PEG-6000溶于40ml水，配成溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合，用水定容，配成IOOml溶液，搅拌均勻。实验例1将50粒由黑龙江省丰禾种业有限公司提供的丰禾10号玉米种子，用乙醇、高锰酸钾等溶液消毒后，用蒸馏水冲洗干净后，风干待用。在培养皿中加入3层滤纸，将上述经过消毒的50粒玉米种子放在滤纸上，加入实施例1的抗低温玉米拌种剂1，对照样品为蒸馏水，浸种10小时后移入昼夜温度均为5°C的人工气候培养箱中(该仪器购自哈尔滨东联电子技术开发有限公司的HPG-280HX05型植物人工气候培养箱)，3d后升温至25°C培养。将上述处理设置3次重复，实验结束后统计发芽率和发芽势。分别依次使用实施例2-18得到的抗低温玉米拌种剂2-18，按照上述操作，统计各自的发芽率和发芽势。试验结果如表1所示，表明本发明实施例118配制的抗低温玉米拌种剂能显著增强种子抗寒能力，提高种子发芽率和发芽势。表1抗低温拌种剂处理对玉米种子发芽的影响~lm发芽势发芽率对照(蒸馏水)70.7+5.682.9+4.3抗低温拌种剂181.3+3.491.7+2.3抗低温拌种剂283.4+3.092.1+2.4抗低温拌种剂383.2+2.293.4+3.1抗低温拌种剂487.8+3.198.8+2.1抗低温拌种剂589.6+2.899.1+2.3抗低温拌种剂688.6+3.497.7+1.9抗低温拌种剂787.6+2.896.7+2.3抗低温拌种剂885.8+3.595.4+2.7抗低温拌种剂986.1+3.194.8+2.2抗低温拌种剂1084.2+3.793.9+2.8抗低温拌种剂1178.8+2.488.7+2.1抗低温拌种剂1279.2+2.288.9+2.4抗低温拌种剂1382.8+2.693.7+3.1抗低温拌种剂1485.8+3.494.6+4.2抗低温拌种剂1586.8+1.995.5+2.5抗低温拌种剂1687.8+2.496.9+2.2抗低温拌种剂1785.4+3.194.1+2.3抗低温拌种剂1882.8+3.592.7+2.2实验例2东北春玉米种植区在播种期经常面临低温冷害的影响，表层土壤解冻较慢，温度偏低。由于地温偏低，种子长时间不能发芽，容易导致粉种现象，必将大大降低种子的发芽率。因此，以本发明拌种剂进行粉种率试验，以进一步检验本发明的使用效果。将50粒由黑龙江省丰禾种业有限公司提供的丰禾10号玉米种子，经过与实验例1相同的消毒步骤后放在滤纸上，加入实施例1的抗低温玉米拌种剂1，对照样品为对照拌种剂A(按照抗低温玉米拌种剂1的方法而制备，但不加防腐剂)、对照拌种剂B(按照抗低温玉米拌种剂1的方法而制备，不加防冻剂)、对照拌种剂C(按照抗低温玉米拌种剂1的方法而制备，不加引发剂)，浸种10小时后，移入昼夜温度均为5°C的人工气候培养箱中(该仪器购自哈尔滨东联电子技术开发有限公司的HPG-280HX05型植物人工气候培养箱)，5d后升温至25°C培养。将上述处理设置3次重复，实验结束后统计粉种率、发芽率和发芽势。分别依次使用实施例2-18得到的抗低温玉米拌种剂2-18，按照上述操作，统计各自的发芽率和发芽势及粉种率。试验结果如表2所示。表2抗低温拌种剂处理对玉米种子发芽的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>从实验结果可以发现，用本发明拌种剂处理后的种子与对照拌种剂A、B、C相比，其发芽率、发芽势和粉种率远远高于用对照拌种剂A、B、C处理的种子。这表明本发明抗低温玉米拌种剂能显著促进种子萌发，降低粉种率。以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。权利要求一种抗低温玉米拌种剂，其特征在于，其含有引发剂、防腐剂、抗冻剂和蒸馏水。2.按照权利要求1所述的抗低温玉米拌种剂，其特征在于，每100ml所述抗低温玉米拌种剂含有引发剂0.5-30g,防腐剂l_8g，抗冻剂5-50g，其余为蒸馏水。3.按照权利要求1或2所述的抗低温玉米拌种剂，其特征在于，所述引发剂为聚乙二醇或30%H202水溶液。4.按照权利要求3所述的抗低温玉米拌种剂，其特征在于，所述聚乙二醇选自PEG-8000、PEG-6000、PEG-4000、PEG-3000或PEG-2000。5.按照权利要求3所述的抗低温玉米拌种剂，其特征在于，当所述引发剂是30%H202水溶液时，每100ml所述抗低温玉米拌种剂含有0.5-5g的30%H202水溶液；当所述引发剂是聚乙二醇时，每100ml所述抗低温玉米拌种剂含有3-30g的聚乙二醇。6.按照权利要求1或2所述的抗低温玉米拌种剂，其特征在于，所述防腐剂为山梨酸盐，所述抗冻剂为钙盐；所述山梨酸盐选自山梨酸钾或山梨酸钠；所述钙盐选自无水CaCl2或CaCl22H20。7.一种制备权利要求1-6中任一项所述抗低温玉米拌种剂的方法，其特征在于，包括如下步骤(1)称取所述防腐剂l_8g并溶于5-15ml蒸馏水中；称取所述抗冻剂5-50g并溶于10-50ml蒸馏水中，然后将两种溶液混合均勻，配置成溶液A；(2)称取所述引发剂0.5-30g并溶解于5-40ml蒸馏水制成溶液B；(3)将所得溶液B与溶液A混合，然后用蒸馏水定容至100ml，搅拌均勻即可。8.权利要求1或2所述的抗低温玉米拌种剂在提高玉米防御低温胁迫能力上的应用。9.按照权利要求8所述的应用，是在播种前使用。10.根据权利要求9所述的应用，是直接将玉米种子在该拌种剂中浸种6-12小时，即可在田间播种。全文摘要本发明公开了一种拌种剂，尤其涉及一种抗低温玉米拌种剂及其制备方法。本发明的玉米抗低温拌种剂主要含有种子引发剂、防腐剂、抗冻剂及蒸馏水。本发明抗低温玉米拌种剂的制备方法简单、使用简便、成本低廉、环境友好、易于推广。本发明可以显著提高玉米种子的发芽率和发芽势等生理指标，从而解决了我国北方春玉米主产区因低温环境胁迫而造成的种子粉种、发芽率偏低等问题。文档编号A01P21/00GK101796966SQ20101012510公开日2010年8月11日申请日期2010年3月16日优先权日2010年3月16日发明者李晶,路运才,黄雅曦申请人:黑龙江大学;东北农业大学