纳米材料在诸葛菜人工种子制作中的应用

摘要

人工种子技术是植物组织培养技术的延伸，其对于快速繁殖经济作物、拯救濒危物种、保持优良性状、提高种子适应性等方面具有重要意义。人工种皮材料和添加剂的选择决定种子特性，直接关系到种子的适应性以及萌发生根效果。因此，对人工种皮材料的研究一直是人工种子技术的研究热点。
　　本文以诸葛菜(Orychophragmus violaceys)为研究对象，在人工种皮中添加纳米SiO2和纳米TiO2制作双层包埋的人工种子，研究两种纳米材料的添加对人工种皮保水性、力学属性、抗菌能力的影响，对人工种子萌发率、生根率、萌发生根速度、萌发效果的影响。在实验的基础上选择一种在有菌环境下萌发生根效果最好的诸葛菜人工种子制作方法和人工种皮配方，并提供一种可以调节人工种皮力学属性的方法。
　　具体实验结果如下所示：
　　①研究纳米SiO2和纳米TiO2对人工种皮保水能力的影响，结果表明：纳米TiO2、纳米SiO2降低了海藻酸钠胶囊的含水率和复水率，纳米TiO2对胶囊含水率的影响达到显著水平，对复水率影响达到极显著水平，纳米SiO2对复水率影响达到显著水平。添加两种纳米材料会削弱海藻酸钠的保水能力，不利于人工种子的贮藏。本文讨论了两种纳米材料通过改变海藻酸钠结构降低人工种皮保水能力的原理。
　　②研究纳米SiO2和纳米TiO2对人工种皮力学属性的影响，结果表明：纳米TiO2含量与胶囊硬度呈一次线性关系，随着纳米TiO2浓度升高胶囊硬度、回复性和水溶胶粘稠度下降；纳米SiO2含量与胶囊硬度线性关系不明显，随着纳米SiO2含量的增加胶囊硬度、回复性和水溶胶粘稠度增加。提供了一种可供参考的调节人工种皮力学属性的方法，纳米SiO2：纳米TiO2=0.5:1可以缓解添加纳米TiO2对种皮硬度和回复性的减弱。
　　③研究纳米TiO2对诸葛菜人工种子的激素作用，结果表明：纳米TiO2具有和NAA相似的生长素作用，单独添加30g/L纳米TiO2作为生长素使用，诸葛菜人工种子萌发率可达87.5％，生根率可达37.5%。纳米TiO2可以提升人工种子的萌发生根速度，仅含有纳米TiO2实验组比仅含有NAA实验组平均萌发速度快3.25d，平均生根速度快2d。单层包埋人工种子30g/L纳米TiO2+0.1mg/L NAA的组合具有最好的萌发效果，萌发率达到100%，生根率达到80%。
　　④研究纳米TiO2在诸葛菜人工种子中的抗污染能力，结果表明：30g/L TiO2可以使单层包埋的诸葛菜人工种子在有菌环境中萌发率15d达到83.33%，15d污染率5.6%，30d污染率30.6%，是所有实验组中综合效果最好的。
　　⑤制作一种双层包埋的诸葛菜人工种子，调整内外种皮纳米材料、营养物质和生长素的含量。结果如下：内种皮配方为6%S.A+15g/L TiO2+0.25mg/L NAA+1/2MS+30g/L蔗糖、外种皮配方为7%S.A+30g/L TiO2+15 g/L SiO2的配方可以使种子在有菌环境中萌发率达到91.7%，生根率达到75%。实验基本达到了制作一种可以在有菌环境中萌发生根的诸葛菜人工种子的目的，为植物人工种子的制作提供了一种可供参考的新型促进萌发、调节种皮强度、抗污染的方法。