专利名称：：一种使用纳米材料促进干旱胁迫下大豆种子萌发和生长的方法
技术领域：
：本发明涉及作物种植领域，具体地，涉及一种使用纳米材料促进干旱胁迫下大豆种子萌发和生长的方法。
背景技术：
：大豆是我国六大作物之一，起源于中国，中国大豆种质资源十分丰富。中国自古栽培大豆，至今已有数千年的种植史。大豆含有38%45%的蛋白质，18%23%的脂肪。同时大豆又含有很多生理活性物质，如异黄酮、皂苷、卵磷脂、纤维素、多聚糖等。根据联合国粮农组织统计，大豆蛋白质占世界各种作物蛋白质的64.78%，大豆油占食用植物油的32.5%。美国食品和药物管理局认定凡食用产品中含有25克以上的大豆蛋白质，可以标明此产品有减轻心脏病发作的作用。干旱是影响植物生长的重要限制因子，严重影响农作物的产量和种植面积。干旱导致大豆播种期拖后、毁种、补种。我国干旱和半干旱耕地占全国耕地面积的40%以上，造成了巨大的经济损失。尤其近年来我国重大旱灾损失更加惨重，据有关数据统计仅2004、2006两年，旱情所造成的直接经济损失达101.55亿元，近两年受灾面积逐年增多。2010年春季，我国西南地区遭遇严重干旱，仅云南一个省，直接经济损失就近180亿元。所以加强农作物抗干旱胁迫的研究，对保障我国的粮食安全具有重要的战略意义。因此，研究耐干旱胁迫的大豆种子发芽是确保大豆产量及其种植面积的基础和关键。相关数据表明，干旱对农作物造成的损失占所有非生物逆境胁迫的首位。ArkansasMariyaKhodakovskaya>AlexandruBirisRH^^^l^-^lM纳米管(CNTs)能够穿透坚硬的种皮。CNTs的直径只有人类头发的5万分之一，被科学家发现能够影响番茄种子的萌发和生长率。纳米管处理的种子萌发速度是对照组的两倍、苗重比对照组重两倍多。研究者认为这是由于纳米管处理使水摄取更有活力。不同的种子萌发时的吸水量是不一致的，这取决于种子内储藏养料的性质，一般种子需要的吸水量超过干种的30%，有的更多，例如水稻籽粒的吸水量为40%，油菜为48%，而大豆为120%，以上数字反映含蛋白质多的种子，萌发时的吸水量比较大，这与蛋白质的强烈亲水性质有关，需要大量水才能被饱和。由此得知，在干旱胁迫下大豆种子的萌发和生长会更加困难。上述Mariya等并没有研究干旱胁迫下碳纳米管对种子萌发的影响，而且大豆与番茄属于不同科的植物，其萌发时吸水量远超于番茄种子，因此，不能以碳纳米管处理番茄种子的方法直接用于干旱胁迫条件下的大豆种子萌发。“以碳纳米管处理干旱胁迫下的大豆种子以促进其萌发和生长的方法”是本发明的发明人为了解决农业生产过程中的难题在理论上首先提出的，并通过了系列试验的验证，且取得优良技术效果和经济价值，是一种在干旱条件下促进大豆种子萌发和生长的完全创新方法，同时也发现了纳米材料的新用途。
发明内容因此，本发明的目的是提供一种使用纳米材料促进干旱胁迫下大豆种子萌发和生长的方法。根据本发明的使用纳米材料促进干旱胁迫下大豆种子萌发和生长的方法包括以下步骤1)清洗、消毒大豆种子；2)以碳纳米管溶液浸泡大豆种子。优选地，根据本发明的方法，其中，每千粒大豆种子使用浓度至少为2X10_5g/L的碳纳米管溶液浸泡。优选，每千粒大豆种子使用浓度为2X10_52g/L的碳纳米管溶液浸泡，更优选使用100mL1L2X10_52g/L的碳纳米管溶液浸泡。优选地，根据本发明的方法，其中，千粒大豆种子使用100ml浓度为Ixl0_3g/L的碳纳米管溶液的溶液浸泡。而且，本发明的试验结果表明，在仅使用2X10_6g碳纳米管处理干旱胁迫下的大豆种子时，就明显促进了大豆种子在干旱胁迫条件下的萌发和生长。目前市场上1克匪价值397元，2X10_6gNM可处理大豆种子100克，换算下来，每处理一斤大豆种子需要0.0025毫克NM,价值约0.001元。按一亩地需要10斤大豆种子计算，处理一亩地的大豆种子仅需0.01元，这使本发明的方法极容易被推广，解决大豆干旱条件下萌发的难题的同时，也不会导致过高的附加成本。本发明提供了一种大豆种子在干旱条件下正常萌发生长的有效方法，其操作简单、效果明显，而且成本低，适于推广，对保障我国的粮食安全具有重要的战略意义。图1显示碳纳米管处理对大豆种子发芽根长度的影响。图2显示碳纳米管处理对大豆种子发芽芽长度的影响。图3显示碳纳米管处理对大豆种子发芽鲜重的影响。具体实施例方式结合以下具体实施例说明本发明，但不用于限定本发明的保护范围。实施例1供试种子大豆品种中黄35，1000粒。纳米材料碳纳米管(NM)(单壁)2X10_5g/L。PEG溶液配制:Pl,0g/100ml；P2，9g/100ml；P3，18g/100ml；P4,27g/100ml；P5,36g/100ml。1、种子处理挑选大小一致，圆润饱满的优质大豆种子1000粒，分装于两个灭菌的三角瓶中，均利用5%次氯酸钠灭菌2分钟，用蒸馏水洗3次，分别倒入灭菌的碳纳米溶液及蒸馏水对照各100ml，30分钟后倒出溶液，将大豆种子超净台风干多余水分，备用。2、种子萌发试验将处理好的种子分别置于铺有滤纸的培养皿中，每皿30粒，分别加入8ml不同浓度的PEG溶液，上面覆盖同样浓度PEG溶液侵润过的纱布，置于26°C培养箱中，避光培养，每天更换纱布以保证溶液浓度，逐日统计种子发芽数，八天后发芽结束，测定根长度、芽长度、幼苗鲜重，试验设三次重复。测定方法芽长度第八天正常发芽种子的芽长度根长度第八天正常发芽种子的根长度幼苗鲜重第八天正常发芽种子的鲜重发芽势(Gv)%=(第4天正常发芽的种子数/总数)X100%发芽率(G)%=(第8天正常发芽的种子数/总数)X100%3、实验结果中黄35大豆种子每种处理，每个PEG浓度各30粒，重复三次，按上述方法进行发芽试验后，统计实验结果如下表1-11-5所示。表1-1匪处理对大豆种子发芽势的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计种子发芽势结果显示，NM处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱，P3高度干旱胁迫条件下，发芽势均优于对照组。P4，P5极度干旱条件下大豆种子四天内均无发芽现象，说明极度干旱已经超出了种子发芽生长所必需的环境条件。表1-2匪处理对大豆种子发芽率的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计种子发芽率结果显示，NM处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱，P3高度干旱胁迫条件下，发芽率均优于对照组，P4，P5极度干旱条件下大豆种子均不萌发。从而明确了NM处理对大豆种子在正常、低度及高度干旱胁迫条件下发芽的促进作用。表1-3匪处理对大豆种子平均根长度的影响，。天平均根中黄35NM中黄35CKTTEST结果长度cm<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计根长度结果显示，匪处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱，P3高度干旱胁迫条件下，根的伸长生长明显优于对照组，TTEST结果均小于0.05显示各组之间均存在显著差异。表1-4匪处理对大豆种子平均芽长度的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计根长度结果显示，匪处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱条件下，与对照组相比芽长度没有显著差异，在P3高度干旱胁迫条件下，芽长度明显优于对照组，TTEST结果为0.01表明在高度干旱条件下，匪处理对大豆芽的伸长起到了明显的促进作用。表1-5NM处理对大豆种子发芽幼苗鲜重的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计幼苗鲜重结果显示，匪处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱，P3高度干旱胁迫条件下，鲜重均优于对照组，TTEST结果均小于0.05，表明处理组与对照组相比存在显著差异，匪处理明显增强了大豆幼苗鲜重。试验结果表明，碳纳米管(NM)(单壁)明显促进了大豆种子在干旱胁迫条件下的萌发和生长。目前市场上1克匪价值397元，2X10_6gNM可处理大豆种子100克，换算下来，每处理一斤大豆种子需要0.0025毫克匪，价值约0.001元。按一亩地需要10斤大豆种子计算，处理一亩地的大豆种子仅需0.01元。中黄35大豆种子，经NM溶液处理后，在种子发芽势，发芽率，胚根长度及鲜重各项指标中均明显由于对照组，TTEST结果表明两组之间存在显著差异。对于芽的生长，在正常及低度干旱胁迫条件下，虽然未表现出明显的优势作用，但在高度干旱胁迫条件(P3)，NM溶液处理组明显优于对照组，且存在极显著差异。为了进一步验证试验结果，扩大样本量，进行了不同处理，每个PEG浓度分别90粒种子的发芽试验研究，结果与上述实验结果相符。以上试验结果表明，经NM处理的大豆种子在干旱胁迫下，能够正常萌发和生长。综上所述，匪处理在大豆种子萌发过程中起到了明显的促进作用，对于干旱地区的大豆播种期拖后、毁种、补种问题提供了有效的解决方法。实施例2供试种子大豆品种中黄35，1000粒。纳米材料碳纳米管(NM)(单壁)lX10_3g/L。PEG溶液配制:Pl,0g/100ml；P2，9g/100ml；P3，18g/100ml；P4,27g/100ml；P5,36g/100ml。1、种子处理挑选大小一致，圆润饱满的优质大豆种子1000粒，分装于两个灭菌的三角瓶中，均利用5%次氯酸钠灭菌2分钟，用蒸馏水洗3次，分别倒入灭菌的碳纳米溶液及蒸馏水对照各100ml，30分钟后倒出溶液，将大豆种子超净台风干多余水分，备用。2、种子萌发试验同实施例1。3、实验结果中黄35大豆种子每种处理，每个PEG浓度各30粒，重复三次，按上述方法进行发芽试验后，统计实验结果如下表2-12-5所示。表2-1匪处理对大豆种子发芽势的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计种子发芽势结果显示，NM处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱，P3高度干旱胁迫条件下，发芽势均优于对照组。P4，P5极度干旱条件下大豆种子四天内均无发芽现象，说明极度干旱已经超出了种子发芽生长所必需的环境条件。表2-2匪处理对大豆种子发芽率的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计种子发芽率结果显示，NM处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱，P3高度干旱胁迫条件下，发芽率均优于对照组，P4，P5极度干旱条件下大豆种子均不萌发。从而明确了NM处理对大豆种子在正常、低度及高度干旱胁迫条件下发芽的促进作用。表2-3匪处理对大豆种子平均根长度的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>P5大豆发芽实验八天后，统计根长度结果显示，匪处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱，P3高度干旱胁迫条件下，根的伸长生长明显优于对照组，TTEST结果均小于0.05显示各组之间均存在显著差异。表2-4匪处理对大豆种子平均芽长度的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计根长度结果显示，匪处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱条件下，与对照组相比芽长度没有显著差异，在P3高度干旱胁迫条件下，芽长度明显优于对照组，TTEST结果为0.01表明在高度干旱条件下，匪处理对大豆芽的伸长起到了明显的促进作用。表2-5NM处理对大豆种子发芽幼苗鲜重的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计幼苗鲜重结果显示，匪处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱，P3高度干旱胁迫条件下，鲜重均优于对照组，TTEST结果均小于0.05，表明处理组与对照组相比存在显著差异，匪处理明显增强了大豆幼苗鲜重。中黄35大豆种子，经NM溶液处理后，在种子发芽势，发芽率，胚根长度及鲜重各项指标中均明显由于对照组，TTEST结果表明两组之间存在显著差异。对于芽的生长，在正常及低度干旱胁迫条件下，虽然未表现出明显的优势作用，但在高度干旱胁迫条件(P3)，NM溶液处理组明显优于对照组，且存在极显著差异。为了进一步验证试验结果，扩大样本量，进行了不同处理，每个PEG浓度分别90粒种子的发芽试验研究，结果与上述实验结果相符。以上试验结果表明，经NM处理的大豆种子在干旱胁迫下，能够正常萌发和生长。试验结果表明，碳纳米管(匪)(单壁)明显促进了大豆种子在干旱胁迫条件下的萌发和生长。目前市场上1克匪价值397元，0.1毫克匪可处理大豆种子100克，换算下来，每处理一斤大豆种子需要0.5毫克匪，价值约0.20元。按一亩地需要10斤大豆种子计算，处理一亩地的大豆种子仅需2.0元。综上所述，匪处理在大豆种子萌发过程中起到了明显的促进作用，对于干旱地区的大豆播种期拖后、毁种、补种问题提供了有效的解决方法。实施例3供试种子大豆品种中黄35，1000粒。纳米材料碳纳米管(NM)(单壁)2g/L。PEG溶液配制:Pl,0g/100ml；P2，9g/100ml；P3，18g/100ml；P4,27g/100ml；P5,36g/100ml。1、种子处理挑选大小一致，圆润饱满的优质大豆种子1000粒，分装于两个灭菌的三角瓶中，均利用5%次氯酸钠灭菌2分钟，用蒸馏水洗3次，分别倒入灭菌的碳纳米溶液及蒸馏水对照各1000ml，30分钟后倒出溶液，将大豆种子超净台风干多余水分，备用。2、种子萌发试验同实施例1。3、实验结果中黄35大豆种子每种处理，每个PEG浓度各30粒，重复三次，按上述方法进行发芽试验后，统计实验结果如下表3-13-5所示。表3-1匪处理对大豆种子发芽势的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计种子发芽势结果显示，NM处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱，P3高度干旱胁迫条件下，发芽势均优于对照组。P4，P5极度干旱条件下大豆种子四天内均无发芽现象，说明极度干旱已经超出了种子发芽生长所必需的环境条件。表3-2匪处理对大豆种子发芽率的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计种子发芽率结果显示，NM处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱，P3高度干旱胁迫条件下，发芽率均优于对照组，P4，P5极度干旱条件下大豆种子均不萌发。从而明确了NM处理对大豆种子在正常、低度及高度干旱胁迫条件下发芽的促进作用。表3-3匪处理对大豆种子平均根长度的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计根长度结果显示，匪处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱，P3高度干旱胁迫条件下，根的伸长生长明显优于对照组，TTEST结果均小于0.05显示各组之间均存在显著差异。表3-4匪处理对大豆种子平均芽长度的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计根长度结果显示，匪处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱条件下，与对照组相比芽长度没有显著差异，在P3高度干旱胁迫条件下，芽长度明显优于对照组，TTEST结果为0.01表明在高度干旱条件下，匪处理对大豆芽的伸长起到了明显的促进作用。表3-5匪处理对大豆种子发芽幼苗鲜重的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>大豆发芽实验八天后，统计幼苗鲜重结果显示，匪处理大豆种子在P1对照，P2低度干旱，P3高度干旱胁迫条件下，鲜重均优于对照组，TTEST结果均小于0.05，表明处理组与对照组相比存在显著差异，匪处理明显增强了大豆幼苗鲜重。中黄35大豆种子，经NM溶液处理后，在种子发芽势，发芽率，胚根长度及鲜重各项指标中均明显由于对照组，TTEST结果表明两组之间存在显著差异。对于芽的生长，在正常及低度干旱胁迫条件下，虽然未表现出明显的优势作用，但在高度干旱胁迫条件(P3)，NM溶液处理组明显优于对照组，且存在极显著差异。为了进一步验证试验结果，扩大样本量，进行了不同处理，每个PEG浓度分别90粒种子的发芽试验研究，结果与上述实验结果相符。以上试验结果表明，经NM处理的大豆种子在干旱胁迫下，能够正常萌发和生长。综上所述，匪处理在大豆种子萌发过程中起到了明显的促进作用，对于干旱地区的大豆播种期拖后、毁种、补种问题提供了有效的解决方法。权利要求一种使用纳米材料促进干旱胁迫下大豆种子萌发和生长的方法，所述方法包括以下步骤1)清洗、消毒大豆种子；2)以碳纳米管溶液浸泡大豆种子。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每千粒大豆种子使用浓度至少为2X10_5g/L的碳纳米管溶液浸泡。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每千粒大豆种子使用浓度为2X10_52g/L的碳纳米管溶液浸泡。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每千粒大豆种子使用100mL1L2X10—52g/L的碳纳米管溶液浸泡。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述碳纳米管溶液的浓度为lX10_3g/L。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，每千粒大豆种子使用100ml浓度为Ixl0_3g/L的碳纳米管溶液的溶液浸泡。全文摘要本发明涉及作物种植领域，具体地，涉及一种使用纳米材料促进干旱胁迫下大豆种子萌发和生长的方法。所述方法包括以下步骤1)清洗、消毒大豆种子；2)以碳纳米管溶液浸泡大豆种子。本发明提供了一种大豆种子在干旱条件下正常萌发生长的有效方法，其操作简单、效果明显，而且成本低，适于推广，对保障我国的粮食安全具有重要的战略意义。文档编号A01N59/00GK101822140SQ20101017186公开日2010年9月8日申请日期2010年5月7日优先权日2010年5月7日发明者孙文丽,王岚,王连铮,黄其满申请人:中国农业科学院生物技术研究所