磁化弧光等離子體對種子生物效應(yīng)的研究.pdf

1、等離子體是物質(zhì)的第四態(tài)。在電子、材料、環(huán)境等方面已得到廣泛的應(yīng)用，而在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用起步較晚。大連理工大學(xué)在上世紀(jì)80年代用離子注入方法處理種子，并對種子早期的生物效應(yīng)進(jìn)行了一些探討。中科院等離子體所應(yīng)用離子注入技術(shù)在殺菌、品種改良及轉(zhuǎn)基因方面取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。 作物基因表達(dá)一方面受到遺傳基因的控制，另一方面，環(huán)境中的生物與非生物因素對基因表達(dá)也起到重要的調(diào)節(jié)作用。一般情況下，大多數(shù)基因處于沉默狀態(tài)而不表達(dá)。通過一定方式的外界

2、刺激，激發(fā)基因表達(dá)，促進(jìn)作物生長，提高抗逆性能，是提高作物產(chǎn)量一條新的技術(shù)途徑。各種外界環(huán)境對作物的刺激效應(yīng)都是通過改變作物體內(nèi)的各種物質(zhì)代謝和能量代謝過程來實(shí)現(xiàn)的，作物的一些生理指標(biāo)的變化在一定程度能夠反映外界因素對作物的作用效果。磁化弧光等離子體中所包含的臭氧、強(qiáng)紫外光、激發(fā)態(tài)的氧、自由基、磁場等在適當(dāng)強(qiáng)度下能促進(jìn)種子發(fā)芽、幼苗生長，增強(qiáng)抗逆性，減輕病蟲害，從而達(dá)到增產(chǎn)目的。本文通過磁化弧光等離子體處理小麥、番茄和大豆種子，從形態(tài)指

3、標(biāo)、種子活力與產(chǎn)量相關(guān)的指標(biāo)、幼苗抗旱性及殺菌等方面進(jìn)行了研究，主要結(jié)果如下： 1.磁化弧光等離子體對小麥、番茄、大豆三種作物具有明顯的刺激效應(yīng)。可以促進(jìn)種子發(fā)芽和幼苗生長，小麥的分蘗數(shù)明顯增加，產(chǎn)量提高10.51％-19.73％；番茄產(chǎn)量增加最多可達(dá)20.7％，主要通過每株果實(shí)個數(shù)的增加來提高產(chǎn)量；大豆產(chǎn)量提高9.36％-16.99％，豆莢數(shù)量增多是主要的增產(chǎn)因素。 2.不同作物之間最佳處理劑量有不同規(guī)律。大豆和番茄的

4、最佳處理劑量存在一定的閾值，番茄最佳范圍在1.0-1.5A，最佳點(diǎn)在1.5A。大豆在1.0-2.5A之間都有明顯的效應(yīng)，是一個較寬的范圍，最佳范圍在2.0-2.5A。小麥最佳劑量存在兩個峰值，分別為1.0A和2.0A。同一種作物不同品種之間的最佳劑量也存在較大差異，POD同工酶對環(huán)境的變化較敏感，用這一指標(biāo)對三種作物不同品種的劑量進(jìn)行了篩選，不同品種之間的POD同工酶譜表現(xiàn)出較大差異。 從呼吸、能量和酶活性的角度對篩選的劑量進(jìn)行

5、證實(shí)，幾個指標(biāo)隨劑量的變化趨勢與形態(tài)指標(biāo)基本一致，有趣的是根系和葉片對不同處理劑量的刺激表現(xiàn)出的敏感度也有差別。 3.磁化弧光等離子體能夠提高幼苗的抗旱能力。在PEG6000脅迫的條件下，處理后的小麥和番茄幼苗中SOD和POD活性明顯增強(qiáng)，MDA含量降低，表明磁化弧光等離子體能有效增加幼苗中抗氧化酶系統(tǒng)活性，幼苗抗旱能力增強(qiáng)。 4.物理因子對生物的刺激效應(yīng)與其誘導(dǎo)生物體內(nèi)產(chǎn)生的自由基濃度有關(guān)。芝麻種子經(jīng)不同強(qiáng)度的磁場處理

6、后，隨著處理劑量的增加，自由基濃度也隨著上升，當(dāng)場強(qiáng)超過83.5mT時，自由基濃度反而下降；電場和弧光等離子體隨著處理強(qiáng)度增加(或時間延長)，自由基濃度持續(xù)上升，沒有出現(xiàn)先上升后下降的趨勢。 磁場和弧光等離子體處理后的芝麻種子，自由基濃度隨貯藏時間的延長都呈明顯下降趨勢，但是下降的規(guī)律不同，磁場處理后芝麻種子自由基濃度的下降幾乎呈一條直線，而弧光等離子體處理的則呈現(xiàn)先快后慢的下降趨勢。電場處理后的芝麻種子自由基濃度隨貯藏時間下降

7、不明顯。因此，磁場和磁化弧光等離子體處理后的種子應(yīng)該在處理后及時播種。 5.弧光等離子體環(huán)境中的臭氧、紫外光及其誘導(dǎo)產(chǎn)生的各種活性粒子具有較強(qiáng)殺滅細(xì)菌和真菌的能力。弧光等離子體可以在瞬間(4s)殺滅培養(yǎng)在PDA培養(yǎng)基上的谷子黑穗病菌(UstilagocrameriKoern)、玉米瘤黑粉病菌(Ustiagomaydis)和絲黑穗病菌孢子體(Sporisoriumreilianum)以及引起黃瓜病害的幾種真菌孢子體。用弧光等離子體

8、直接處理30s、1min、2min、5min后的種子，在PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)，鑒定弧光等離子體對種子表面所攜帶病菌的殺滅效果，結(jié)果表明，等離子體對種子表面所攜帶病菌的殺滅難度比較大，但最終殺滅率都在90％左右。三種作物種子表面的殺滅效果也有差別，大豆最容易，其次為小麥，難度最大的為番茄，這與種子的表面光滑度和形狀有關(guān)。 6.弧光等離子體降解兩種有機(jī)磷農(nóng)藥和兩種氨基甲酸酯類農(nóng)藥的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溶劑的極性以及農(nóng)藥的初始濃度對弧光等離子

9、體降解農(nóng)藥速率有一定的影響。具體表現(xiàn)為：在不同溶劑中，兩種有機(jī)磷農(nóng)藥和萬靈的降解速率順序?yàn)椋核炯状?乙腈＞丙酮＞乙酸乙酯，而呋喃丹殘留降解速率的順序?yàn)橐宜嵋阴ィ颈炯状迹舅?弧光等離子體對不同溶劑中四種農(nóng)藥的降解速率并不一致。四種農(nóng)藥在不同溶劑中半衰期排序?yàn)椋核軇┲校哼秽ぃ径舅莉纾揪眯Я祝救f靈；甲醇和丙酮溶劑中：毒死蜱＞呋喃丹＞久效磷＞萬靈；乙酸乙酯中：毒死蜱＞久效磷＞呋喃丹＞萬靈?；」獾入x子體對農(nóng)藥的降解半衰期小于1