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处理植物种子的方法与流程

来源：花匠小妙招时间：2024-12-05 15:55

本发明涉及用于处理植物种子以保护生长幼苗或植物免受猝倒病(damping-off)的方法、包衣植物种子以及铁盐用于包衣植物种子以保护生长幼苗或植物免受猝倒病的用途。
背景技术：
：：植物种子(特别是蔬菜种子)的商业化生产常常涉及用热水处理种子。用热水处理植物种子能够用来消毒种子。这种处理方法的主要缺点是杀死了种子中和种子上的大多数微生物，同时也杀死了保护种子免受猝倒病的微生物。猝倒病(或根腐病)是由几种不同病原体所引起的园艺疾病或病况，所述病原体会在种子或幼苗发芽之前或之后杀死或削弱种子或幼苗。它最常见于潮湿和凉爽的环境中。多种症状与猝倒病相关，例如发芽缺乏、根腐和萎蔫。最终，这些症状导致任何给定群体中至少一些种子和/或幼苗的死亡。许多不同的真菌和真菌样生物会引起猝倒病的症状，包括链格孢属(alternaria)物种；葡萄孢属(botrytis)；镰刀菌属(fusarium)物种；菜豆壳球孢(macrophominaphaseoli)；叶点霉属(phyllosticta)物种；疫霉属(phytophthora)；假单胞菌属(pseudomonas)物种；腐霉属(pythium)；立枯丝核菌(rhizoctoniasolani)；齐整小核菌(sclerotiumrolfsii)和根串珠霉(thielaviopsi)。在蔬菜植物(例如菠菜)中，最常见的导致猝倒病的病原体是卵菌腐霉。通常情况下，种子会正常发芽并发育成幼苗。但是，受感染的种子和/或幼苗甚至在幼苗露出地面之前或在出苗后短时间内就腐烂了。出苗后，受感染的幼苗突然倒伏并在几天内死亡。猝倒病严重减少了能够长成商业上可接受的食用植物或在育种中有用的植物的植株数量。因此，非常需要用于防止猝倒病发生的方法。在许多育种地或生长地，不希望或禁止使用杀真菌剂来控制引起猝倒病的真菌或真菌样病原体。因此，防止这些真菌或真菌样病原体的传入是非常重要的。这并不总是可行的。因此，无论种子是否用热水处理，育种者和种植者都在不断寻找其他解决办法来防止猝倒病。本发明人已发现，当种子被包衣上铁盐时，不管它们是否首先经过热水处理，它们都会发芽成健康幼苗并长成健康植株，尤其是在猝倒病条件下生长时。技术实现要素：因此，本发明涉及用于处理植物种子的方法，其包括使植物种子与含有铁盐的溶液接触。本发明特别涉及用于防止植物种子和/或幼苗发生猝倒病的方法，该方法包括用含有铁盐的溶液处理植物种子。在本文中，幼苗被定义为从种子发芽后根尖刚刚露出直到营养植物发育到形成第一朵花或花簇之前的发育阶段。溴化亚铁(ii)、氯化亚铁(ii)、硫酸亚铁(ii)、硫酸亚铁(ii)铵、溴化铁(iii)、氯化铁(iii)、硫酸铁(iii)、铁(iii)铵硫酸盐和抗坏血酸盐在减少真菌在植物幼苗和植物上的生长中显示出良好的作用。因此，所述铁盐优选选自由下列各项组成的组：溴化亚铁(ii)、氯化亚铁(ii)、硫酸亚铁(ii)、硫酸亚铁(ii)铵、溴化铁(iii)、氯化铁(iii)、硫酸铁(iii)、铁(iii)铵硫酸盐和抗坏血酸盐。最优选的铁盐是fe(ii)so4或fe(iii)so4。任选地，可在本发明的方法中使用两种或更多种铁盐的组合。该溶液还包含溶剂(例如水)或者能够溶解铁盐的任何其他溶剂或溶剂组合。以每粒待处理种子计，该溶液包含至少50μg以及优选至少100μg、150μg、200μg、250μg或500μg铁盐，所述铁盐溶解于合适的溶剂量中。合适的溶剂量下限取决于铁盐的溶解度，以及上限取决于能够被种子吸收的溶剂量。该方法还可包括使植物种子与维生素c接触的步骤。用铁盐和维生素c处理植物种子的组合可提供更强或甚至协同的抗猝倒病作用。植物种子可与以每粒待处理种子计至少25μg以及优选至少50μg、75μg、100μg、125μg、150μg或175μg的维生素c接触，所述维生素c溶解于合适量的合适溶剂中。合适的溶剂量下限由维生素c的溶解度确定，以及上限由能够被种子吸收的溶剂量确定。维生素c可以是含有所述铁盐的溶液的一部分。与种子接触的铁盐的量和维生素c的量之间的比例能够在0.05到50之间变化。在一个实施方案中，该比例设为1.1。如本文所使用的，该比例以摩尔当量(meq.)表示。通过使所述植物种子与含有铁盐和任选地维生素c的溶液接触，所述植物种子被包衣上铁盐和任选地维生素c。包衣中的铁盐保护所述植物种子免受猝倒病。据信维生素c通过稳定铁离子、改善植物对铁的吸收、通过降低ph改善种子质量和/或通过发挥抗氧化活性来增强这种作用。含有铁盐和任选地维生素c的溶液能够以任何合适的方式应用于所述植物种子以提供包衣。例如，该溶液能够经由旋转盘应用于所述植物种子，该植物种子可存在于旋转包衣机上。随后包衣种子可被干燥。这能够以任何合适的方式进行，例如，在25℃、35rh下干燥，直到种子中的含水量等于包衣处理前种子中的含水量。含水量也用以种子总重量的百分比表示的术语水分含量(mc)来表示。在一个实施方案中，干燥处理后的包衣种子的水分含量以顺序递增优选为低于30％、低于25％、低于20％、低于15％、低于14％、低于13％、低于12％、低于11％、低于10％、低于9％、低于8％、低于7％、低于6％或低于5％。从该处理方法中极大受益的种子是经过热水处理且易发猝倒病的种子。此类种子包括但不限于来自属于下列属的植物的种子：菠菜属(spinacia)、莴苣属(lactuca)、茄属(solanum)、胡萝卜属(daucus)、黄瓜属(cucumis)、南瓜属(cucurbita)、芝麻菜属(eruca)、芸薹属(brassica)、萝卜属(raphanus)、芹属(apium)、菊苣属(cichorium)、菜豆属(phaseolus)、甜菜属(beta)、新缬草属(valerianella)、二行芥属(diplotaxis)、葱属(allium)、天门冬属(asparagus)、茴香属(foeniculum)、西瓜属(citrullus)和草莓属(fragraria)。该处理对微生物组成不理想的种子也是有利的。这种种子在没有经过热水处理的情况下通常易发猝倒病。本发明还涉及用铁盐和任选地维生素c进行包衣的植物种子。这种植物种子包衣保护种子和/或从其生长的幼苗免受猝倒病。在本文中，保护免受猝倒病被定义为在微生物病原体(例如卵菌，特别是腐霉)存在下的情况下，所述包衣种子产生在播种后至少13天保持健康的植株。在一批种子的情况下，保护免受猝倒病在本文中被定义为在微生物病原体(例如卵菌，特别是腐霉)存在下的情况下，当与从没有含有铁盐和任选地维生素c的包衣的种子中生长的健康植株的数量相比，在播种后至少13天，健康植株的数量显著增加。本领域技术人员能够常规地确定用于确定保护每种作物或品种免受猝倒病的最佳条件。在本文中，健康植株被定义为在地面上未显示任何猝倒病的症状的植株。优选地，健康植株在其根系中也未显示任何猝倒病的症状。猝倒病和根腐病的症状能够是以下一种或多种：种子发芽不良、幼苗出苗前死亡、新出苗的出苗后死亡、植株矮化、下部叶片变黄、普遍生长不良、萎蔫以及老植株最终倒伏和死亡；受感染的植株的根可能出现水浸状或棕色到黑色；上部主根可能被坏死病变环绕，或者主根顶端可能坏死；以及在严重的情况下，几乎所有的根都可能被环绕或腐烂。植物种子可以是任何植物种子，但优选地选自属于以下属的植物的种子：菠菜属、莴苣属、茄属、胡萝卜属、黄瓜属、南瓜属、芝麻菜属、芸薹属、萝卜属、芹属、菊苣属、菜豆属、甜菜属、新缬草属、二行芥属、葱属、天门冬属、茴香属、西瓜属和草莓属。本发明还涉及铁盐和任选地维生素c用于处理植物种子、特别是用于保护种子和/或幼苗免受猝倒病的用途。待处理的植物种子可以是任何植物种子，但优选地选自属于以下属的植物的种子：菠菜属、莴苣属、茄属、胡萝卜属、黄瓜属、南瓜属、芝麻菜属、芸薹属、萝卜属、芹属、菊苣属、菜豆属、甜菜属、新缬草属、二行芥属、葱属、天门冬属、茴香属、西瓜属和草莓属。将在以下仅用于说明性目的的实施例中进一步说明本发明。这些实施例并不旨在以任何方式限制本发明。在实施例和应用中，参考以下附图。附图说明图1是显示热水处理品种mandril的种子并随后用低(1μg/种子)和高(250μg/种子)浓度的fe(ii)so4结合维生素c处理的效果的图表。将效果表达为播种后7天所确定的已发芽幼苗的百分比、播种后7天仍然存活和健康的幼苗的百分比、播种后14天仍然存活和健康的植株的百分比。将在接种有腐霉的土壤中播种的种子的效果与在未接种的土壤中播种的种子的效果进行比较。图2a是显示热水处理品种platypus的种子并随后用低(250μg/种子)和高(500μg/种子)浓度的fe(ii)so4(带和不带维生素c)处理的效果的图表。将效果表达为播种后7天所确定的已发芽幼苗的百分比、播种后7天仍然存活和健康的幼苗的百分比、播种后13天仍然存活和健康的植株(通过目视检查土壤上方的植株来确定)的百分比以及播种后13天仍然存活和健康的植株(通过目视检查土壤上方的植株及其根系来确定)的百分比。图2b是显示热水处理品种meerkat的种子并随后用低(250μg/种子)和高(500μg/种子)浓度的fe(ii)so4(带和不带维生素c)处理的效果的图表。将效果表达为播种后7天所确定的已发芽幼苗的百分比、播种后7天仍然存活和健康的幼苗的百分比、播种后13天仍然存活和健康的植株(通过目视检查土壤上方的植株来确定)的百分比以及播种后13天仍然存活和健康的植株(通过目视检查土壤上方的植株及其根系来确定)的百分比。图3是显示热水处理品种mandril、finwhale(fw)和woodpecker(wp)的种子并随后用低(250μg/种子)和高(500μg/种子)浓度的fe(ii)so4和维生素c处理的效果的图表。将效果表达为在感染终极腐霉(phytiumultimum)的土壤中播种后15天仍然存活和健康的幼苗的百分比。条形图为3次重复的平均值±sem。图4a是带有丝核菌(rhizoctonia)感染的琼脂平板(1)的示意图，其包含未经处理的种子(2)和包衣有500μg/种子的fe(ii)so4的种子(3)。在平板的中心(4)接种丝核菌。在接种后天数(dpi)为1天、2天和4天测量丝核菌的生长。在4dpi后，包衣种子周围仍可见抑制区(5)。图4b是带有镰刀菌感染的琼脂平板(1)的示意图，其包含未经处理的种子(2)和包衣有500μg/种子的fe(ii)so4的种子(3)。在接种后天数(dpi)为2天、4天和7天测量镰刀菌的生长。在7dpi后，包衣种子周围仍可见抑制区(5)。图5a是显示热水处理品种finwhale(fw)和woodpecker(wp)的种子并随后用500μg/种子的fe(ii)so4和维生素c处理的效果的图表。将效果表达为在感染畸雌腐霉(phytiumirregulare)ppo-03的土壤中播种后7天所确定的已发芽幼苗的百分比、播种后7天仍然存活和健康的幼苗的百分比、播种后14天仍然存活和健康的植株的百分比。条形图为3次重复的平均值±sem。根据tukey事后检验，在14天时对每个种子品种独立进行检验，不同的字母表示有显著性差异(p<0.05)。图5b是显示热水处理品种finwhale(fw)和woodpecker(wp)的种子并随后用500μg/种子的fe(ii)so4和维生素c处理种子的效果的图表。将效果表达为在感染华丽腐霉(phytiumsplendens)16cu342的土壤中播种后7天所确定的已发芽幼苗的百分比、播种后7天仍然存活和健康的幼苗的百分比、播种后14天仍然存活和健康的植株的百分比。条形图为3次重复的平均值±sem。根据tukey事后检验，在14天时对每个种子品种独立进行检验，不同的字母表示有显著性差异(p<0.05)。图6是显示用500μg/种子的fe(ii)so4处理甜菜根品种zeppo的种子的效果的图表。将效果表达为播种后14天和21天仍然存活和健康的幼苗的数量。图7a是显示热水处理野苣(cornsalad)种子并随后用500μg/种子的fe(ii)so4处理的效果的图表。将效果表达为在已知遭受猝倒病的土壤中播种后7天、11天、17天和24天仍然存活和健康的幼苗的百分比。图7b是显示热水处理野苣种子并随后用500μg/种子的fe(ii)so4处理的效果的图表。将效果表达为在接种畸雌腐霉的土壤中播种后7天、11天、17天和24天仍然存活和健康的幼苗的百分比。图8是显示热水处理品种finwhale和mandril的种子并随后用50μg/种子、100μg/种子、150μg/种子、200μg/种子和250μg/种子的fe(ii)so4处理的效果的图表。将效果表达为播种后14天仍然存活和健康的幼苗的百分比。实施例实施例1-铁盐溶液的制备在水中的铁盐(例如fe(ii)so4)和维生素c的溶液是通过搅拌这些化学物质直到获得透明、无色溶液而制得的。将种子装入旋转包衣机，并通过旋转盘将铁盐和维生素c溶液添加到种子中。在25℃/35rh下包衣后将种子干燥，直到种子中的水分与用铁盐溶液处理前种子的水分相等。实施例2-含维生素c的铁盐溶液对暴露于畸雌腐霉的菠菜种子的发芽以及从其生长的幼苗的存活的影响在热水处理的品种mandril的菠菜种子上针对腐霉研究实施例1中所制备的铁盐溶液对发芽和存活两者的影响。合适的热水处理的实验方案描述于extensionfactsheetohiostateuniversity；sallya.miller和melaniellewisivey；“hotwatertreatmentofvegetableseedstoeradicatebacterialplantpathogensinorganicproductionsystems”。将经热水处理的菠菜种子用补充有维生素c的fe(ii)so4包衣来进行包衣。在包衣溶液中使用了两种不同浓度的fe(ii)so4和维生素c：每粒种子1μgfe(ii)so4和1.1摩尔当量(meq.)维生素c，以及每粒种子250μgfe(ii)so4和1.1meq.维生素c。使用无包衣的经热水处理的种子和未经处理的种子作为对照。将种子播种在播种盘里。在没有任何接种物的播种盘中评估发芽。在接种了畸雌腐霉分离株779-2010的播种盘中评估包衣对幼苗存活的影响。通过在白色播种盘中混合+/-10l播种土壤和1l自来水来制备没有接种物的播种盘。用压力机在播种盘上总共打117个播种孔。为了防止处理方案之间的任何相互作用，每个播种盘只播种1种处理方案。对于每种处理方案，播种117粒种子，重复3次。种子顶部覆盖两杯(直径12cm)含有5克接种物培养基的播种土壤。将播种盘放置在20℃、l/d->14/10以及rh为60％的受控气候室中。在第7天时计数发芽种子的数量，以及播种和接种后7天和14天计数存活幼苗数。将播种盘与含有畸雌腐霉接种物的播种盘物理分离以防止交叉污染。通过将畸雌腐霉在新鲜的v8平板上于28℃培养3天来制备接种物。培养后，通过向平板中添加20ml无菌pbs并用无菌刮刀刮擦来收获孢子和菌丝体。将这种接种物添加到播种土壤中。通过在白色播种盘中混合+/-10l播种土壤和1l自来水来制备有接种物的播种盘。用压力机在播种盘上总共打117个播种孔。为了防止处理方案之间的任何相互作用，每个播种盘只播种1种处理方案。对于每种处理方案，播种117粒种子，重复3次。种子顶部覆盖两杯(直径12cm)含有5克接种物的播种土壤(加入之前在桶中充分混合)。将播种盘放置在20℃、l/d->14/10以及rh为60％的受控气候室中。在第7天时计数发芽种子的数量，以及播种和接种后7天和14天计数存活幼苗数。结果如图1所示。这些结果表明，以每粒种子250μgfe(ii)so4和1.1meq.维生素c进行包衣的种子与未经处理的种子和未经包衣的种子相比，得到了更高数量的发芽种子和健康植株。这很好地表明复合包衣有效防止猝倒病。实施例3-不同浓度铁盐和维生素c对暴露于畸雌腐霉的菠菜种子的发芽以及从其生长的幼苗的存活的影响重复实施例2的实验，进行以下修改：-所使用的菠菜种子是品种platypus和meerkat；-包衣溶液中的fe(ii)so4和维生素c的浓度为：每粒种子250μgfe(ii)so4和1.1meq.维生素c，以及每粒种子500μgfe(ii)so4和1.1meq.维生素c；和-附加处理组：1)每粒种子250μgfe(ii)so4；2)每粒种子500μgfe(ii)so4；3)每粒种子175μg维生素c；以及4)每粒种子350μg维生素c。结果如图2a和2b所示。这些结果表明，仅含维生素c的包衣对品种platypus的生长植株的健康确实有一定的影响(图2a)。但是，对于品种meerkat，没有观察到这种影响(图2b)。仅用铁盐对两个品种的种子进行包衣对植株的健康确实有积极的影响。铁盐与维生素c的组合观察到最好的效果，尤其是具有较高浓度时。实施例4-含维生素c的铁盐溶液对暴露于终极腐霉的菠菜种子的发芽以及从其生长的幼苗的存活的影响重复实施例2的实验，进行以下修改：-除了品种mandril的菠菜种子外，还使用品种finwhale和woodpecker的种子；-包衣溶液中的fe(ii)so4和维生素c的浓度为：每粒种子250μgfe(ii)so4和1.1meq.维生素c，以及每粒种子500μgfe(ii)so4和1.1meq.维生素c；和-使用了不同的腐霉分离株。结果如图3所示。这些结果表明，含fe(ii)so4和维生素c的包衣对防止其他腐霉种(在该例子中是终极腐霉)也有效。实施例5-含维生素c的铁盐溶液对丝核菌和镰刀菌体外生长的抑制作用制备pda琼脂平板，其中包埋用每粒种子250μgfe(ii)so4和1.1meq.维生素c、每粒种子500μgfe(ii)so4和1.1meq.维生素c、或者每粒种子500μgfe(ii)so4进行包衣的品种platypus的菠菜种子，并接种丝核菌分离株au14/243或尖孢镰刀菌(fusariumoxysporum)分离株maff103063。对于用500μgfe(ii)so4和维生素c处理的种子观察到对丝核菌和镰刀菌生长的明显抑制作用。对于250μgfe(ii)so4和维生素c以及500μgfe(ii)so4也观察到抑制作用，但这种抑制作用与500μgfe(ii)so4和维生素c相比更弱，且接种后4天，分离株覆盖了整个平板。结果如图4a和4b所示。在4天(丝核菌)和7天(镰刀菌)之后，包衣种子周围仍可见抑制区，但在未经处理的种子周围则看不到抑制区。这些结果表明，采用fe(ii)so4和维生素c的包衣对防止腐霉以外的病原体也是有效的。实施例6-含维生素c的铁盐溶液对暴露于导致胡萝卜和黄瓜猝倒病的分离株的种子的发芽以及从其生长的幼苗的存活的影响重复实施例2的实验，进行以下修改：-替代品种mandril的菠菜种子，使用品种finwhale和woodpecker的种子；-包衣溶液中的fe(ii)so4和维生素c的浓度为：每粒种子500μg/fe(ii)so4和1.1meq.维生素c；和-使用胡萝卜分离株畸雌腐霉(ppo-03)和黄瓜分离株华丽腐霉(16cu342)。结果如图5a和5b所示。这些结果表明，采用fe(ii)so4和维生素c的包衣还能够保护除菠菜以外的作物免受腐霉导致的猝倒病。实施例7-在存在猝倒病问题的田地中铁盐溶液对甜菜根种子的发芽以及从其生长的幼苗的存活的影响如实施例1所述，将甜菜根品种zeppo的种子用每粒种子500μg/fe(ii)so4进行包衣，除了不添加维生素c。将种子播种在已知遭受猝倒病的田地中。播种后14天和21天确定健康幼苗的数量。结果如图6所示。这些结果表明，含fe(ii)so4的包衣也保护甜菜根免受猝倒病。实施例8-在来自存在猝倒病问题的田地的土壤中铁盐溶液对野苣种子的发芽以及从其生长的幼苗的存活的影响如实施例1所述，将野苣种子用每粒种子500μg/fe(ii)so4进行包衣，除了不添加维生素c。将种子播种在来自已知遭受猝倒病的田地的土壤中。播种后7天、11天、17天和24天确定健康幼苗的百分比。结果如图7a所示。当将野苣种子播种在接种了畸雌腐霉的土壤(按实施例2所描述的制备)中时，也对野苣种子进行了实验。播种后7天、11天、17天和24天确定健康幼苗的百分比。结果如图7b所示。这些结果表明，含fe(ii)so4的包衣也保护野苣免受猝倒病。实施例9-铁盐最低有效浓度的确定重复实施例2的实验，进行以下修改：-除了品种mandril的菠菜种子外，还使用品种finwhale的种子；和-包衣溶液中的fe(ii)so4的浓度为：每粒种子50μgfe(ii)so4，每粒种子100μgfe(ii)so4，每粒种子150μgfe(ii)so4，每粒种子200μgfe(ii)so4，以及每粒种子250μgfe(ii)so4。结果如图8所示。这些结果表明存在线性的剂量-效应反应。低至50μgfe(ii)so4的剂量就能够有效提高经热水处理的种子的发芽和存活，但是，达到与未经处理的种子相同的发芽和存活水平的最低剂量取决于种子品种和/或种子的批次。当前第1页12当前第1页12