專利名稱：模擬失重狀態(tài)處理種子的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明概括地說涉及一種在播種或種植前處理種子、根莖或類似物的方法及裝置，具體地說涉及一種模擬失重狀態(tài)在播種或種植前處理種子、根莖或類似物的方法及裝置。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)70年代以來，美、蘇(俄)、西歐等發(fā)達(dá)國家進(jìn)行了大量空間生物科學(xué)實驗，太空育種是其中一個重要的組成部分。由于植物的種子在太空中幾乎不受重力作用，使得植物的種子無法察覺重力的方向，在這種條件下培育出的種子即為太空微重力育種。俄羅斯宇航員曾在“禮炮”號和“和平”號空間站上播種過小麥、洋蔥等作物。實驗結(jié)果表明，在太空中植物要比地球上生長的更快、成熟的更早。美國亦曾進(jìn)行過燕麥、綠豆等實驗，發(fā)現(xiàn)其蛋白質(zhì)含量較地球上含量高，并成功地種出“月球生菜”、“宇宙胡蘿卜”、“外太空番茄”等。1987年以來，我國多次成功利用返地式衛(wèi)星和利用高空氣球先后將水稻、小麥、蘆筍、玉米、大麥、棉花、谷子、大豆、綠豆、豌豆、紅小豆、黃瓜、人參、白蓮、辣椒等51種作物的種子進(jìn)行空間實驗，并取得了明顯的成果。在對番茄的太空種子的研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過太空微重力處理的番茄種子，發(fā)芽率為95.8％，種子活力指數(shù)為0.420，出苗率為67.2％，而對照組分別為90.8％，0.365和56.7％。經(jīng)過空間微重力處理后，幼苗生長速度快、莖桿粗壯、葉色濃綠、猝倒病感染率低，單平均果重比對照組重17.7克，單株產(chǎn)量較對照組高7.6％，均達(dá)到顯著水平?？梢姡?jīng)太空實驗培育的“太空種子”具有發(fā)芽率高、根系發(fā)達(dá)、生長速度快、品質(zhì)提高、增加產(chǎn)量等優(yōu)點。但“太空育種”成本極高，育種條件受到需要失重狀態(tài)環(huán)境等因素的限制，影響了“太空種子”的推廣和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可在地面模擬失重狀態(tài)處理種子的方法及裝置。
本發(fā)明的模擬失重狀態(tài)處理種子的方法，包括如下步驟(1)將占容器容積25％以下體積的種子加入透光容器中，并在容器中充滿溶液，溶液的溫度控制在可令種子發(fā)生萌動的溫度范圍；(2)令容器環(huán)繞橫向水平軸線作旋轉(zhuǎn)運動，使溶液并通過溶液帶動種子作旋轉(zhuǎn)運動和自旋運動；(3)根據(jù)種子的大小、密度和比重調(diào)整容器的轉(zhuǎn)速，使種子在流動的溶液、重力與浮力的合力的共同作用下，產(chǎn)生疊加在所述旋轉(zhuǎn)運動和自旋運動之上的徑向運動，令種子懸浮在溶液中；(4)所述旋轉(zhuǎn)運動時間為8-360小時，或至種子出現(xiàn)萌芽。
本發(fā)明所述的模擬失重狀態(tài)處理種子的方法，其中所述容器還環(huán)繞所述旋轉(zhuǎn)運動軸線的水平垂線作轉(zhuǎn)動運動。
本發(fā)明所述的模擬失重狀態(tài)處理種子的方法，其中所述步驟(1)中溶液的溫度控制在15-80℃。
本發(fā)明所述的模擬失重狀態(tài)處理種子的方法，其中所述步驟(2)中容器的轉(zhuǎn)速為5-120轉(zhuǎn)/分。
實現(xiàn)本發(fā)明所述的模擬失重狀態(tài)處理種子方法的裝置，包括透光材料制成的懸浮筒，所述懸浮筒安裝在橫軸上，形成密封的懸浮倉，所述懸浮筒的內(nèi)徑與所述橫軸外徑比值為8∶3±0.5以下，懸浮倉設(shè)有至少一個溶液交換孔和/或倉門，橫軸的中軸線沿水平方向可調(diào)整轉(zhuǎn)速地安裝在外殼上。
本發(fā)明所述的模擬失重狀態(tài)處理種子方法的裝置，其中還包括沿水平方向垂直于所述橫軸的縱軸，所述外殼固定在縱軸上，縱軸可轉(zhuǎn)動地安裝在支架上，其轉(zhuǎn)動角度為20°-60°。
本發(fā)明所述的模擬失重狀態(tài)處理種子方法的裝置，其中所述橫軸和縱軸采用步進(jìn)電機拖動，所述懸浮筒筒壁上安裝有自動排氣閥，所述懸浮倉設(shè)有兩個溶液交換孔和一個倉門，溶液交換孔各自與進(jìn)液管和排液管相連接，進(jìn)液管上設(shè)有單向閥或電磁閥，排液管上設(shè)有堵頭或電磁閥。
本發(fā)明所述的模擬失重狀態(tài)處理種子方法的裝置，其中所述外殼采用透光材料制成，其上設(shè)有殼蓋，其內(nèi)部設(shè)有溫度調(diào)控裝置。
本發(fā)明所述的模擬失重狀態(tài)處理種子方法的裝置，其中所述外殼采用金屬材料制成，其上設(shè)有殼蓋，其外表面包裹有保溫材料層，并設(shè)有觀察孔，其內(nèi)部設(shè)有照明裝置和溫度調(diào)控裝置。
本發(fā)明所述的模擬失重狀態(tài)處理種子的方法及裝置的優(yōu)點和積極效果在于利用模擬失重狀態(tài)處理種子的方法及裝置使種子作自旋運動以模擬太空育苗、殖種和育種，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，生產(chǎn)成本低，育苗、殖種和育種周期短的特點，運用此技術(shù)培育新品種，新種苗，投資少，見效快，回報率高，可持續(xù)性強，市場前景廣闊。
本發(fā)明模擬失重狀態(tài)處理種子的方法及裝置的其他細(xì)節(jié)和特點可通過閱讀下文結(jié)合附圖詳加描述的實施例便可清楚明了。


圖1是本發(fā)明模擬失重狀態(tài)處理種子的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的主視剖面圖；圖3是圖2的俯視剖面圖；圖4是圖2的側(cè)視剖面圖。
具體實施例方式
有實驗研究報告指出，植物能準(zhǔn)確地察覺重力的方向，但不同植物對重力有不同的敏感性。一般說來，幼苗的根或莖察覺重力刺激所需的時間(閾時)是2-10分鐘，對重力的方向產(chǎn)生生理反應(yīng)的時間通常為15-60分鐘。
使處于萌芽狀態(tài)前、后的作物種子懸浮在液體中并不停的進(jìn)行隨機三維自旋，使其不能在任何一個特定的方向上對重力作用有足夠的生理反應(yīng)時間，也就是使處于萌芽狀態(tài)前、后的種子在各個方向上所受重力作用與時間的積分趨于零，即等效于失重狀態(tài)。
依據(jù)上述事實，特別是針對植物察覺重力的方向所需的時間較長的特點，我們發(fā)明了模擬失重狀態(tài)處理種子的方法，它包括如下步驟(1)將占容器容積25％以下體積的種子加入透光容器中，并在容器中充滿溶液，溶液的溫度控制在可令種子發(fā)生萌動的溫度范圍，或者是將溶液的溫度控制在15-80℃，并可以處于自然光照條件下，或在人工光照條件下每照射10-14小時左右，再停止照射10-14小時左右；(2)令容器環(huán)繞橫向水平軸線作轉(zhuǎn)速可調(diào)的旋轉(zhuǎn)運動，容器的轉(zhuǎn)速為5-120轉(zhuǎn)/分，使溶液并通過溶液帶動種子作旋轉(zhuǎn)運動和自旋運動，所述容器還環(huán)繞所述旋轉(zhuǎn)運動軸線的水平垂線作轉(zhuǎn)動運動；(3)根據(jù)種子的大小、密度和比重調(diào)整容器的轉(zhuǎn)速，使種子在流動的溶液、重力與浮力的合力的共同作用下，產(chǎn)生疊加在所述旋轉(zhuǎn)運動和自旋運動之上的徑向運動，令種子懸浮在溶液中；如果種子的大小、密度和比重在溶液的浸泡作用下發(fā)生變化，造成種子處于非懸浮狀態(tài)，則需及時調(diào)整容器的轉(zhuǎn)速，使其恢復(fù)懸浮狀態(tài)。
(4)所述旋轉(zhuǎn)運動時間為8-360小時，或至種子出現(xiàn)萌芽。旋轉(zhuǎn)運動時間與溶液的溫度有關(guān)，一般說來，溫度愈高，所需旋轉(zhuǎn)運動時間愈短，溫度愈低，所需旋轉(zhuǎn)運動時間愈長。如火炬樹種，在80℃條件只需育種處理72小時，綠豆在30℃條件下只需育種處理8小時。
為實現(xiàn)上述的模擬失重狀態(tài)處理種子的方法，本發(fā)明提供了模擬失重狀態(tài)處理種子的方法的裝置。如圖1和圖2所示，所述裝置包括透光材料制成的懸浮筒1，所述懸浮筒1安裝在橫軸4上，形成一個密封的懸浮倉10，所述懸浮筒1的內(nèi)徑與所述橫軸4外徑比值設(shè)計為8∶3±0.5以下，懸浮倉10設(shè)有兩個溶液交換孔2和一個倉門3，溶液交換孔2各自與進(jìn)液管11和排液管12相連接，進(jìn)液管11上設(shè)有單向閥13或電磁閥，排液管12上設(shè)有堵頭14或電磁閥，用于裝入待處理的種子和充進(jìn)或排出水溶液，橫軸4的中軸線沿水平方向可調(diào)整轉(zhuǎn)速地安裝在外殼5上。種子可以通過進(jìn)液管11裝入懸浮倉10，通過排液管12排出懸浮倉10，也可以經(jīng)倉門3將種子和溶液裝入或排出懸浮倉10。
如圖3和圖4所示，所述裝置還包括沿水平方向垂直于所述橫軸4的縱軸6，所述外殼5固定在縱軸6上，縱軸6可轉(zhuǎn)動地安裝在支架7上，其轉(zhuǎn)動角度為20°-60°。
所述橫軸4和縱軸6采用步進(jìn)電機9拖動，所述懸浮筒1筒壁上安裝有自動排氣閥，用于排出懸浮倉10內(nèi)的氣體。
所述外殼5采用透光材料制成，以便于自然光透射進(jìn)懸浮倉10，其上設(shè)有殼蓋8，其內(nèi)部設(shè)有溫度調(diào)控裝置。
在外界溫度變化較大、光照條件較差的地區(qū)，所述外殼5也可以采用金屬材料制成，其上設(shè)有殼蓋8，其外表面包裹有保溫材料層，并設(shè)有觀察孔，其內(nèi)部設(shè)有照明裝置和溫度調(diào)控裝置。
將所述懸浮筒1的內(nèi)徑與所述橫軸4外徑比值設(shè)計為8∶3±0.5以下，可在一定的轉(zhuǎn)速下避免發(fā)生種子貼壁現(xiàn)象。
經(jīng)上述模擬失重處理種子的方法及裝置作三維自旋育種處理(以下簡稱三維自旋育種處理)的四十余個品種的種子在育苗階段及以后的整個生長發(fā)育、成熟期中較常規(guī)育種的育苗與生長期的特征有明顯的差異。多數(shù)種子在栽培過程中表現(xiàn)出發(fā)芽率高、生長周期短、根系發(fā)達(dá)、產(chǎn)量提高的顯著優(yōu)點。其原因在于1、萌動期的種子內(nèi)部處于其生長周期中非?；钴S的狀態(tài)，對外界的物理、化學(xué)環(huán)境的改變極為敏感，環(huán)境條件的顯著變化(這里指的是物理環(huán)境的變化)，將會引起種子內(nèi)部生物運動規(guī)律的顯著變化甚至是突變。
2、令萌動期的種子處于快速自旋的懸浮狀態(tài)，在快速自旋時(每分鐘數(shù)十轉(zhuǎn))，種子無法產(chǎn)生對特定重力方向和光源方向的“記憶”，也就是說萌芽期的種子在感受到重力和光源刺激的方向前，重力場和光源場的方向已經(jīng)改變，將正常存在的單向場變成生物學(xué)上的多向場。此時，萌芽期種子的根系無法遵循沿特定重力方向生長的規(guī)律，芽苗也無法遵循沿光源方向生長的規(guī)律，它們均處于無固定方向的開放生長環(huán)境，這種環(huán)境有助于發(fā)育出更為強壯、豐滿的根須和芽苗。
3、萌動期的種子在溶液的作用下自旋時，種子的表皮與浸種液之間存在摩擦作用，對種子的表皮進(jìn)行按摩，這種流體的按摩作用使得種子內(nèi)部更多的生長酶被迅速激活，從而提高了發(fā)芽率，加快了萌芽的生長發(fā)育速率。
4、處于萌芽狀態(tài)下的種子處于快速自旋的懸浮狀態(tài)時，在自旋過程中產(chǎn)生的離心力的方向與芽苗生長的生物力方向一致，因此它有助于芽苗與根系的生長。
5、實驗組與對照組的實驗表明模擬失重狀態(tài)處理種子的方法及裝置可促使胚器官更早、更快地發(fā)育。實驗組較對照組早兩天出現(xiàn)極性和根或葉的厚基，產(chǎn)生的小植株葉片即使在實驗組的光照度僅為對照組的光照度一半的條件下也能更早地形成葉綠素，同時實驗組較對照組有更長、更為豐滿的根須和較高的產(chǎn)量。
一系列的實驗室的育苗及溫棚栽培對比實驗證明對處于萌動期的種子，因物理環(huán)境的改變(在旋轉(zhuǎn)孵化器里種子受重力和流體動力的作用，使種子在動態(tài)平衡區(qū)懸浮在溶液中作自選運動而不飄浮或沉降)，對種子發(fā)芽和以后作物的生長有明顯的促進(jìn)作用。
本發(fā)明的基本原理是1、種子利用流體動力產(chǎn)生的圓周運動、重力與浮力的合力產(chǎn)生的垂直運動和左右擺動運動，使種子動態(tài)地懸浮于溶液之中，種子在溶液中不斷地隨機作三維自旋運動，對種子內(nèi)部的組織器官來說，重力方向是隨機的，在種子的各個方向上，重力與時間的積分趨于零。要使種子動態(tài)地懸浮于溶液之中，關(guān)鍵是對容器旋轉(zhuǎn)速度的控制，它隨處理種子的大小、比重不同而不同。
2、應(yīng)力-生長關(guān)系的揭示是20世紀(jì)生物力學(xué)的最重要的發(fā)現(xiàn)。對動物和植物均適用。在三維自旋育種處理裝置中，種子與溶液之間存在相對運動，流動剪切應(yīng)力作用于萌動種子表面，將會改變種子的生長狀態(tài)。
根據(jù)上述物理環(huán)境改變對作物育種影響的基本認(rèn)識，利用本發(fā)明的模擬失重狀態(tài)處理種子的方法及裝置，分三個階段對四十多個品種的各類植物種子進(jìn)行三維自旋育種處理實驗，研究獲得了出人意料的理想實驗結(jié)果。
實驗方法是取同等數(shù)量的種子，一份進(jìn)行三維自旋育種處理后育苗，一份為常規(guī)浸種育苗。所用的溶液均為清水(排除其它養(yǎng)分對實驗的干擾)，定期觀測種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、芽苗及根系生長情況。
實驗結(jié)果如下1.″野狼″草經(jīng)三維自旋育種處理的種子(實驗組)較常規(guī)育苗的種子(對照組)的出芽率提高了30％-40％；在栽培后的第三天，實驗組根系較對照組根系明顯豐滿；處理組培養(yǎng)第九天的高度為3.1±0.12厘米，對照組僅長0.4±0.19厘米；以莖長5厘米為標(biāo)準(zhǔn)，實驗組所需生長時間比對照組短33％；實驗組培養(yǎng)4天主根長0.46±0.17厘米，而對照組到第10天主根才達(dá)0.44±0.10厘米；以主根長3厘米為標(biāo)準(zhǔn)，實驗組所需生長時間比對照組短25％。
2.“愛德城”草在25℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理48小時(100轉(zhuǎn)/分)的“愛德城”種子的實驗組較對照組變化更大，發(fā)芽率比對照組提高40％以上，而且芽苗長勢更快。
上述草種實驗數(shù)據(jù)證明實驗組的種子發(fā)芽率高、根系發(fā)達(dá)、生長速度快。這項技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用將對干旱缺水的大西部地區(qū)的綠化植被、保護生態(tài)平衡具有重要的意義。由于它的發(fā)芽率、成活率高、生長速度快，可以提高有效種植期內(nèi)的種植效率。而更重要的是，它的根系發(fā)達(dá)，直接提高了它本身的抗旱、抗風(fēng)和固沙能力。
3.對綠豆、白菜等種子進(jìn)行的三維自旋育種處理，產(chǎn)生了同等的效果。
另有實驗表明，同一品種的種子對三維自旋育種作用時間的明顯差異將會表現(xiàn)出生理特性的有統(tǒng)計意義上的明顯差異。
在實驗中，經(jīng)過三維自旋育種處理過的種子有著十分顯著的作用，其表現(xiàn)在發(fā)芽率高、根系發(fā)達(dá)、生長速度快，多葉比例大、抗旱性強等特點。
二、溫棚栽培試驗實驗室的育苗實驗研究結(jié)果促使我們進(jìn)一步探索這些經(jīng)三維自旋育種處理的種苗在整個生命周期中會有哪些變異，能否達(dá)到改善果實品質(zhì)、提高產(chǎn)量、增強抗逆性的育種的目的。我們進(jìn)行了溫室大棚栽培試驗。試驗裝置和處理方法與實驗室的相同，試驗種子為八寶青菜、蘿卜(春白玉)、魯梅克斯草、櫻桃西紅柿、茄子、西瓜、絲瓜、綠豆、甘藍(lán)包菜、缸豆、櫻桃蘿卜和辣椒等，進(jìn)行了大棚栽培試驗。
試驗情況1、蘿卜(春白玉)第一批實驗在25℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理24小時(65轉(zhuǎn)/分)的種子與對照組的育苗和生長特性表現(xiàn)為1)處理比對照發(fā)芽率高(90％比20％)，發(fā)芽勢強，出苗率高(93.8％比86.1％)，出苗整齊；2)在幼苗生長前期處理的比對照的主根明顯要長；3)處理比對照開展度大；4)處理比對照出葉速度前期慢，后期快；5)處理比對照的葉片大；6)處理比對照分枝多，分枝節(jié)位低，開花、結(jié)實期推遲；7)處理與對照兩組蘿卜在土壤中經(jīng)過91天的生長后大小有著明顯的區(qū)別；第二批實驗在25℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理24小時和32小時兩個時間段的種子的育苗與生長情況為1)處理比對照發(fā)芽率高(90％比20％，98％比80％)，發(fā)芽勢強，出苗率高(94％比86％，96％比84％)，出苗整齊；2)在幼苗生長前期處理的比對照的主根明顯要長；3)與對照兩組蘿卜在土壤中經(jīng)過62天的生長后重量有著明顯的區(qū)別(454克比313克，491克比311克)；經(jīng)三維自旋育種處理的蘿卜種子發(fā)芽率高、發(fā)芽勢好、出苗率高、出苗整齊、營養(yǎng)生長期延長、抽苔、開花、結(jié)實推遲、長日照下能正常開花結(jié)實。蘿卜根部全白、根皮光滑、口感好、肉質(zhì)清脆、具有甜味。不易糠心、極少發(fā)生裂根，可食用期長，采收期從次年二月下旬開始一直持續(xù)到五月上旬。而對照組僅到四月初，且粗纖維多，木質(zhì)化程度高，不可食用，易糠心，裂根嚴(yán)重。
實驗還表明經(jīng)三維自旋育種處理的蘿卜可在低溫條件下正常發(fā)芽出苗，使幼苗期處在低溫季節(jié)，因與正常蘿卜存在一定的時間差、可以多種一季以提高產(chǎn)量、也可進(jìn)行越冬和夏秋的增淡栽培、利用淡季的市場價格較高，達(dá)到增收目的。
2、魯梅克斯草在25℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理24小時，經(jīng)過三批實驗(60轉(zhuǎn)/分)，魯梅克斯草表現(xiàn)的情況為處理組比對照組發(fā)芽率均要高出80％，出苗率高出10％；處理組比對照組的開展度大、葉片大、葉柄長、分葉快、葉數(shù)多、抗旱性強；3、茄子在25℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理72小時(60轉(zhuǎn)/分)的種子，實驗組的出苗率為86％，對照組的出苗率為86％；實驗組的出苗與長勢整齊，對照組的則高矮參差不齊；4、櫻桃蘿卜在25℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理23小時(60轉(zhuǎn)/分)后的種子與對照組的出苗率比值為80％∶48％，實驗組的出苗時間比對照組的出苗時間縮短1.5天；實驗組的子葉開展時間比對照組的子葉開展時間早2天；實驗組的真葉開展時間為9天，對照組的真葉開展時間為10天；收獲期縮短一周；5、綠豆在30℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理8小時，在兩批實驗中(75轉(zhuǎn)/分)，三維自旋育種處理組比對照組的發(fā)芽時間明顯要短；結(jié)芽期早，三維自旋育種處理組比對照組要早3天；6、西瓜在25℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理91小時(80轉(zhuǎn)/分)后的種子，實驗組的出苗率為92％，對照組的出苗率為80％，比之高出12％；生長29天后，實驗組的平均苗長比對照組的平均苗長長16.67cm；7、絲瓜在25℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理72小時(80轉(zhuǎn)/分)的種子，實驗組的出苗率為88％，對照組的出苗率為80％；實驗組的生長速度快、莖粗長、結(jié)瓜多。
8、火炬樹種在80℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理120小時(75轉(zhuǎn)/分)的種子，實驗組的出苗率高，長勢旺、苗莖粗壯整齊。
9、豌豆在25℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理48小時(5轉(zhuǎn)/分)的種子，實驗組的出苗率高，長勢旺、苗莖粗壯整齊。
在25℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理40小時(80轉(zhuǎn)/分)的種子，處理組比對照組發(fā)芽率高出30％，出苗率高20％；結(jié)球期處理明顯早于對照，結(jié)球更大且緊；另外，處理組比對照組抗病性強，在發(fā)病盛期，處理的發(fā)病率為7％，蟲口密度9％，而對照組的發(fā)病率卻達(dá)到了96％、蟲口密度達(dá)到92％；試驗結(jié)論以上一系列預(yù)備性的實驗和試種結(jié)果，證明了對萌動期的種子進(jìn)行三維自旋育種處理，不僅對作物的發(fā)芽，育苗階段有明顯的效果(提高發(fā)芽率，出苗率，根系發(fā)達(dá)，縮短育苗周期)而且對作物以后的生長期也有著明顯的效果，它可縮短作物的成熟期和延長營養(yǎng)生長期，提高作物的抗病、抗倒伏、抗旱能力，實現(xiàn)高產(chǎn)、豐產(chǎn)，優(yōu)化果實品質(zhì)。
為證實實驗的準(zhǔn)確性，我們于2001年6月14日到7月15日與中國農(nóng)科院原子能利用研究所和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，對苜蓿(新老種子)，綠豆(新老種子)，蘿卜(新老種子)，大白菜(新老種子)，小麥(新老種子)，野狼草種，西葫蘆等不同的四類種子進(jìn)行了鑒定性實驗并對其的根和子葉進(jìn)行同工酶測試，實驗結(jié)果與前期的結(jié)果一樣，尤其是老化種子效果更為明顯，而且同工酶測試的現(xiàn)象十分顯著，其結(jié)果表現(xiàn)的特點在1.發(fā)芽快、發(fā)芽率高、發(fā)芽勢強；2.拱土勢強、生長速度快；3.出苗率高、苗莖粗壯而且整齊；4.根系發(fā)達(dá)、側(cè)根數(shù)多；西葫蘆在25℃條件下經(jīng)過三維自旋育種處理73個小時(80轉(zhuǎn)/分)后，處理組的發(fā)芽率80％，而且比對照組拱土快、長勢高、苗莖更粗壯、根系發(fā)達(dá)、側(cè)根數(shù)多；野狼草種在25℃條件下經(jīng)三維自旋育種處理75小時(60轉(zhuǎn)/分)后，處理組的發(fā)芽率100％，且出苗率高、生長速度快；老化綠豆在25℃條件下經(jīng)過三維自旋育種處理21至26個小時(75轉(zhuǎn)/分)后，處理組比對照組發(fā)芽率高出90％，各種現(xiàn)象都要強于對照組；老化小麥經(jīng)過三維自旋育種處理46小時(60轉(zhuǎn)/分)后，處理組的發(fā)芽率100％，且出苗率高、生長速度快；蘿卜在25℃條件下經(jīng)過三維自旋育種處理46小時(60轉(zhuǎn)/分)后的種子與對照組的發(fā)芽率比值為99％∶3％，苗壯莖粗、生長速度快。
通過流體力學(xué)設(shè)計使萌動種子在具有微重力效應(yīng)的環(huán)境里發(fā)育，并運用生物力學(xué)的基本原理-應(yīng)力-生長關(guān)系，促進(jìn)萌動種子胚器官的發(fā)育，改變其生理周期，顯著的促進(jìn)種子萌發(fā)，對于老化種子，效果更為突出。在地基模擬微重力效應(yīng)的三維自旋育種處理實驗中，取得了與太空微重力實驗相似的實驗結(jié)果。對于在地面模擬太空誘變培育植物新品種有廣泛的前景，為種子工程科學(xué)育苗乃至育種提供了一種高科技的手段。
太空蔬菜無論產(chǎn)量，質(zhì)量，外形，口感，抗逆性和耐貯運等性能方面均具有國際領(lǐng)先水平，太空蔬菜，因其獨特的口感，營養(yǎng)成分受到國內(nèi)外消費者歡迎，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織譽為21世紀(jì)人類理想的新型健康蔬菜。美國，以色列，荷蘭等發(fā)達(dá)國家均將太空蔬菜作為21世紀(jì)新的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長點，美，日，西歐在制定的21世紀(jì)太空計劃中，將植物在密封太空艙內(nèi)的生長發(fā)育和功能列為研究重點，并著手正在設(shè)計新型太空農(nóng)場；日，美，俄耗巨資，組織科學(xué)家進(jìn)行太空植物的試驗研究，其目的在于揭示和證明宇宙飛船最終要成為“會飛的農(nóng)場”。中國加入WTO以后，國際優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品將大幅度進(jìn)入我國市場，我國農(nóng)產(chǎn)品出口將面臨新的挑戰(zhàn)，但我國蔬菜在國際市場上仍占有較強的優(yōu)勢，國家計劃在十五期間開通十條綠色通道，建設(shè)百家綠色批發(fā)市場，創(chuàng)出千種綠色食品和＂有機食品＂品牌，太空蔬菜項目的實施推廣，可進(jìn)一步提升中國綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品出口外銷競爭力。由于“太空育種”成本高，條件受限，主動性差等影響了我國“太空種子”的發(fā)展。我們開發(fā)研制的具有微重力效應(yīng)的種子處理技術(shù)具有更強的靈活性，實用性，操作簡單，成本低，實驗周期短等特點。為科學(xué)育種，育苗提供了一種高科技的手段。例如全國每年種植小麥4.5億畝，需種子45億斤；種植水稻4.8億畝，其中雜交稻2.4億畝，需種子3.5億公斤；常規(guī)稻2.4億畝，需種子25億公斤；每年種植雜交玉米約3億畝，需種子7.5億公斤；種植棉花8-9千畝，需種5-6億公斤；還有蔬菜，花卉，草坪種子，每年用量也是以億斤計算。采用此技術(shù)經(jīng)過處理后的種子與常規(guī)處理的種子比較，產(chǎn)量將增長10％-20％，按年處理種子的能力為500噸/年比例計算，每一年產(chǎn)生的經(jīng)濟效益可以達(dá)到3000萬元人民幣。該項實驗的成功將給農(nóng)，林，牧生產(chǎn)特別是種子工程帶來一場根本性的技術(shù)革命，運用此技術(shù)培育新品種，新種苗投資少，見效快，回報率高，可持續(xù)性強，市場前景廣闊，其社會與經(jīng)濟效益是明顯的。
上面所述實施例是對本發(fā)明進(jìn)行說明，并非對本發(fā)明進(jìn)行限定。本發(fā)明要求保護的構(gòu)思和范圍，都記載在本發(fā)明的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.模擬失重狀態(tài)處理種子的方法，其特征在于它包括如下步驟(1)將占容器容積25％以下體積的種子加入透光容器中，并在容器中充滿溶液，溶液的溫度控制在可令種子發(fā)生萌動的溫度范圍；(2)令容器環(huán)繞橫向水平軸線作旋轉(zhuǎn)運動，使溶液并通過溶液帶動種子作旋轉(zhuǎn)運動和自旋運動；(3)根據(jù)種子的大小、密度和比重調(diào)整容器的轉(zhuǎn)速，使種子在流動的溶液、重力與浮力的合力的共同作用下，產(chǎn)生疊加在所述旋轉(zhuǎn)運動和自旋運動之上的徑向運動，令種子懸浮在溶液中；(4)所述旋轉(zhuǎn)運動時間為8-360小時，或至種子出現(xiàn)萌芽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬失重狀態(tài)處理種子的方法，其特征在于所述容器還環(huán)繞所述旋轉(zhuǎn)運動軸線的水平垂線作轉(zhuǎn)動運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬失重狀態(tài)處理種子的方法，其特征在于所述步驟(1)中溶液的溫度控制在15-80℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬失重狀態(tài)處理種子的方法，其特征在于所述步驟(2)中容器的轉(zhuǎn)速為5-120轉(zhuǎn)/分。
5.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的模擬失重狀態(tài)處理種子方法的裝置，其特征在于包括透光材料制成的懸浮筒(1)，所述懸浮筒(1)安裝在橫軸(4)上，形成密封的懸浮倉(10)，所述懸浮筒(1)的內(nèi)徑與所述橫軸(4)外徑比值為8∶3±0.5以下，懸浮倉(10)設(shè)有至少一個溶液交換孔(2)和/或倉門(3)，橫軸(4)的中軸線沿水平方向可調(diào)整轉(zhuǎn)速地安裝在外殼(5)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于還包括沿水平方向垂直于所述橫軸(4)的縱軸(6)，所述外殼(5)固定在縱軸(6)上，縱軸(6)可轉(zhuǎn)動地安裝在支架(7)上，其轉(zhuǎn)動角度為20°-60°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述橫軸(4)和縱軸(6)采用步進(jìn)電機(9)拖動，所述懸浮筒(1)筒壁上安裝有自動排氣閥，所述懸浮倉(10)設(shè)有兩個溶液交換孔(2)和一個倉門(3)，溶液交換孔(2)各自與進(jìn)液管(11)和排液管(12)相連接，進(jìn)液管(11)上設(shè)有單向閥(13)或電磁閥，排液管(12)上設(shè)有堵頭(14)或電磁閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述外殼(5)采用透光材料制成，其上設(shè)有殼蓋(8)，其內(nèi)部設(shè)有溫度調(diào)控裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述外殼(5)采用金屬材料制成，其上設(shè)有殼蓋(8)，其外表面包裹有保溫材料層，并設(shè)有觀察孔，其內(nèi)部設(shè)有照明裝置和溫度調(diào)控裝置。
全文摘要
模擬失重狀態(tài)處理種子的方法，將占容器容積25％以下體積的種子加入充滿溶液的透光容器中，溶液的溫度控制在可令種子發(fā)生萌動的溫度范圍，令容器環(huán)繞橫向水平軸線方向作旋轉(zhuǎn)運動，通過溶液帶動種子作旋轉(zhuǎn)運動和自旋運動，根據(jù)種子的大小、密度和比重調(diào)整容器的轉(zhuǎn)速，使種子產(chǎn)生疊加在旋轉(zhuǎn)運動和自旋運動之上的徑向運動，令種子懸浮在溶液中直至種子出現(xiàn)萌芽。實現(xiàn)該方法的裝置包括透光的懸浮筒，懸浮筒安裝在橫軸上，形成密封的懸浮倉，懸浮筒的內(nèi)徑與橫軸外徑比值為8∶3以下，懸浮倉設(shè)有溶液交換孔和倉門，橫軸中軸線沿水平方向可調(diào)整轉(zhuǎn)速地安裝在外殼上。其目的是提供一種可在地面模擬失重狀態(tài)處理種子的方法及裝置。
文檔編號A01C1/00GK1429472SQ0113023
公開日2003年7月16日 申請日期2001年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月29日
發(fā)明者姚永龍, 陶祖萊, 朱雄虎, 郝建平, 胡淵 申請人:北京永天龍生物工程技術(shù)有限公司