烤烟漂浮育苗专用包衣种子研发与应用

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获奖名称：

科技进步奖

获奖区域：

中国烟草总公司

获奖等级：

二等奖

主要完成人：

马文广; 李永平; 郑昀晔

关键词：

研发;  包衣种子;  育苗;  漂浮育苗;  专用;  种子;  包衣;  漂浮;  烤烟;  烤烟漂浮育苗;  包衣种; 

第一完成单位：

云南省烟草农业科学研究院

获奖时间：

2011

项目名称：

联系人：

马文广

联系电话：

0877-2664928

电子邮件：

邮编：

地址：

云南省玉溪市南祥路14号

合作完成单位：

玉溪中烟种子有限公司; 浙江大学农业与生物技术学院

单位电话：

0877-2075100

传真：

0877-2075001

网址：

推荐单位(专家)：

摘要：

①低温胁迫下烟草幼苗抗氧化酶活性、丙二醛含量变化与耐寒性的关系研究 ②低温胁迫下烟草种子和幼苗多胺及多胺代谢关键酶与耐寒性的关系研究 ③低温胁迫下烟草幼苗多胺合成途径及与耐寒性的关系研究 提高烟草包衣种子及幼苗耐寒性研究 ①外源腐胺引发提高烟草包衣种子及幼苗耐寒性的研究 ②赤霉素引发缩短烟草包衣种子发芽时间及提高种子和幼苗耐寒性的研究 提高烟草包衣种子及幼苗耐低氧胁迫研究 (1)增氧引发技术研究 ①增氧引发条件（Ca02浓度、空气通量、引发时间）的筛选 ②增氧引发提高烟草种子活力的研究 (2)烟草包衣种子增氧技术研究 ①增氧型种衣剂配方的研制 ②增氧型烟草包衣种子及其幼苗耐低氧胁迫研究 烤烟漂浮育苗专用包衣种子的研发、加工、示范与大规模推广应用 ①针对漂浮育苗的技术特点，集成种子包衣加工、筛选、引发、增氧、耐寒、耐低 氧胁迫等技术研究成果，研发烤烟漂浮育苗专用包衣种子 ②烤烟漂浮育苗专用包衣种子贮藏技术研究 ③烤烟漂浮育苗专用包衣种子示范及与国外先进企业的包衣种子对比研究 ④烤烟漂浮育苗专用包衣种子的工厂化、规模化生产，在烟叶生产上大面积推广应用 企业标准、行业标准及国家标准的制定 ①玉溪中烟种子有限责任公司企业标准《烤烟漂浮育苗专用包衣种子生产加工技术规程》制定 ②烟草行业标准《烟草种子催芽包衣丸化种子生产技术规程》制定 ③国家标准《烟草包衣丸化种子》制定 项目合同要求达到的目标及经济技术指标 1.通过多胺代谢调控，掌握多胺与烟草抗低温逆境能力的关系。 2.提出可用于指示烟草种子或幼苗抗寒能力的相关参数。 3.提出1～2种诱导提高抗寒能力的有效措施。 2生长率显著高于MSK326。两个品种根部多胺含量均高于地上部，说明多胺在烟草植株的不同部位间存在差异，也表明地上部受低温伤害严重可能与其多胺含量较低有关。 回归分析表明，低温敏感型烟草幼苗在低温胁迫下的相对生长率主要与Put有关，耐寒型烟草幼苗的生长指标与Put和亚精胺(Spd)有关。低温胁迫下，多胺合成酶和氧化酶活性均上升，鸟氨酸脱羧酶(ODC)活性强于精氨酸脱羧酶(ADC)。低温胁迫提高了红花大金元和MSK326种子的Put和Spd含量，且红花大金元种子的多胺含量高于MSK326。研究得出烟草种子及幼苗的抗寒性差异与Put和Spd含量高低有关。 4.研究得出低温下烟草幼苗体内多胺合成以ODC途径为主。利用多胺抑制剂D-精氨酸(D-Arg)和二氟甲基鸟氨酸(DFMO)处理MSK326和红花大金元的四叶期幼苗，发现低温胁迫下，两种多胺抑制剂不同程度地抑制了烟草幼苗不同部位Put的合成；而在D-Arg和DFMO中分别加入Put合成前体鲱精胺(Agm)和Put处理幼苗后，发现抑制效果得到缓解。说明在低温下ADC途径和ODC途径均影响了烟草幼苗Put的合成。 同时，DFMO的抑制效果显著大于D-Arg，说明烟草幼苗多胺合成主要以ODC途径为主。 对膜透性分析表明，抑制剂处理增加了低温对幼苗的伤害作用，通过加入Agm或Put能减缓此伤害，说明多胺的合成在一定程度上有利于促进烟草幼苗的抗寒能力。 5.烟草种子应用外源 Put引发后包衣加工，可有效提高烟草包衣种子及幼苗的耐 寒性。以不同浓度Put溶液对烟草种子进行不同时间引发，再将回干后的种子加工成包 衣种子，研究了低温对MSK326和红花大金元种子发芽及幼苗抗氧化酶活性、MDA含量及内源多胺的影响。结果表明，Put引发有利于增强烟草包衣种子及幼苗抵御低温逆境 的能力，确定了适宜引发条件为Put引发以0.1mM的浓度于20℃引发24～48h。 6.烟草种子通过赤霉素(GA3)引发后包衣加工，可有效缩短包衣种子发芽时间，提高种子和幼苗的耐寒性。以GA3溶液引发烟草种子，再将回干的种子加工成包衣种子，研究了引发温度、时间和GA3浓度对常温(25℃)和低温(10℃)条件下萌发的包衣种子活力及幼苗素质的影响。研究表明：GA3引发可缩短发芽时间，提高烟草包衣种子活力、幼苗素质及其对低温的耐抗性，经赤霉素引发的烟草包衣种子出苗比常规包衣种子快1.8d以上；确定了适宜的引发条件为501～00mg/L的GA3于252～0℃引发24～36h。比较Put和GA3引发效果，GA3引发在促进种子萌发、缩短种子发芽时间的效果较好，而耐寒效果则以Put引发为佳。 7.利用增氧引发和种衣剂增氧技术，可效缓解液体引发以及漂浮育苗过程中对烟 44.筛选出适用于烟草种子处理的外源多胺等物质，对种子进行包衣后推广应用。 5.生产出的烤烟漂浮育苗专用包衣种子室内发芽率达到90%以上，田间出苗率达到87%以上，种子室内裂解度达 99%以上，在育苗盘内的裂解度达到95%以上。 6.漂浮育苗专用包衣种子在全国的推广应用面积累计达100万亩以上，其中云南省推广面积达90万亩以上。 达到的性能指标 1.引进国外先进的烟草种子包衣加工设备及新型种衣剂，成功应用于国内包衣种 子的规模化生产，形成了拥有自主知识产权的技术体系，大幅提升了烟草包衣种子的外观质量。2005年从英国GTG种业集团引进PK940和 HR12型烟草种子包衣机、MZ400│ 型包衣种子筛选机等设备和高分子聚合物种衣剂，并进一步加大国产种子包衣设备的改进，开展了国产种衣剂与GTG种衣剂对比、筛选及配比研究，研发出相适宜的配套加工工艺；对自主研发的种子引发—催芽流水线系统进行了通氧技术改进，使其更有利于种子引发；自主研发了微粒植物种子高效风选装置、计数式小粒种置种器等设备，形成了拥有知识产权的技术体系。大幅提升了烟草包衣种子质量，包衣种子的单籽率、裂解度、裂解时间、强度、均匀度等指标均优于以往的常规包衣种子。 2.探明了低温下烟草幼苗地上部与根部抗氧化酶活性、丙二醛 (MDA)含量变化 规律及其与生长率的关系。低温胁迫期间(5℃)，耐寒型品种红花大金元和低温敏感型品种MSK326的幼苗根部相对生长率占恢复期间相对生长率的百分率显著高于地上部，说明低温对地上部的影响较大。低温下，耐寒型品种红花大金元地上部的过氧化物酶(POD)活性提高，而超氧化物歧化酶(SOD)活性降低，过氧化氢酶(CAT)活性变化较小；低温胁迫显著增加了红花大金元根部SOD和CAT活性，而POD活性变化较小。对于低温敏感品种MSK326，低温增加了地上部SOD活性，但降低了根部CAT活性。低温胁迫提高了两个品种幼苗中MDA含量，在常温(25℃)恢复生长4d后，MDA含量较低温期间有所下降。表明烟草幼苗对短期低温胁迫具有一定的恢复能力。通过逐步回归分析发现，低温胁迫下幼苗相对生长率与CAT活性关系密切，含有CAT的回归方程可用来预测幼苗的耐寒性。 3.探明了低温下烟草种子及幼苗多胺含量和多胺代谢关键酶活性变化规律及其与 耐寒性的关系。研究发现，短期低温胁迫降低了红花大金元和MSK326幼苗地上部与根 部干重及相对生长率，恢复生长4d后低温伤害有所减轻。 主要研究内容 1.烟草包衣种子相关设备的引进与自主研发 ①国外烟草种子包衣、筛选设备和种衣剂的引进 ②烟草种子包衣、引发、检验设备的改进与自主研发 ③国外新型种衣剂与国产种衣剂的配比研究 2.烟草种子及幼苗多胺代谢及调控研究 烟草种子形成的低氧胁迫，提高烟草种子活力和幼苗素质。烟草种子以10g/L的过氧化钙浊液或2m3/h的空气通量于25℃下增氧引发36h效果最佳，可有效缓解液体引发过程中对烟草种子形成的低氧胁迫；另外，确定了种衣剂中添加 1%5过氧化钙的关键技术参数，生产出了活力高、发芽快、出苗整齐、对低氧胁迫耐抗性强、尤其适合漂浮育苗使用的增氧型烟草包衣种子，有效缓解了烟草种子在漂浮育苗过程中受到的低氧胁迫，提高了种子活力，较好地促进了幼苗的生长。 确定了烤烟漂浮育苗专用包衣种子生产加工工艺流程，制定出企业标准《烤烟漂浮育苗专用包衣种子生产加工技术规程》，实现了专用包衣种子的标准化、专业化、规模化生产。集成包衣加下、筛选、种衣剂配方研究、引发及增氧处理、贮藏等各项技术研究成果，确立了以Put与GA3混合溶液为引发剂，以通气及过氧化钙增氧的关键技术参数；制定发布了玉溪中烟种子有限责任公司企业标准《烤烟漂浮育苗专用包衣种子生产加工技术规程》(Q/004-2007)；生产出了尤其适合冷湿育苗环境的烤烟漂浮育苗专用包衣种，成功大面积应用于烟叶生产。专用包衣种子为 2800粒/袋，可满足1亩大田种植，种子粒径1.6～1.8mm，单籽率100%，裂解度100%，裂解时间≤25s，种子发芽势≥92%，发芽率≥95%。种子须避光贮藏，温度应低于20℃、湿度应低于40%。 制定了国家标准《烟草包衣丸化种子》、烟草行业标准《烟草种子催芽包衣丸化种子生产技术规程》。烤烟漂浮育苗专用包衣种子的成功研发与推广应用，进一步完善和规范了烟草种子包衣加工技术体系，并在全国烟叶生产上取得了显著成效。在此基础上，项目组承担完成了国家标准GB/T25240-2010《烟草包衣丸化种子》、烟草行业标准YC/T368-2010《烟草种子催芽包衣丸化种子生产技术规程》的制定工作，两标准已于2011年1月1日在全国发布实施。 研究成果推广速度快、应用范围广，产生了显著的经济和社会效益。2006～2010年在云南省12个州市进行烤烟漂浮育苗专用包衣种子的示范研究表明，专用种的裂解度好、出苗快、整齐度高，对低温、低氧等逆境胁迫耐抗性强。漂浮育苗专用包衣种子推广应用速度快，推广烟区已涵盖全国19个省（市、自治区）和2个东南亚国家（老挝、印度尼西亚），至2011年，云南省的推广面积累计达2087.45万亩，全国的推广面积累计达2718.61万亩；2011年，烤烟漂浮育苗专用包衣种子的推广应用面积占云南省烤烟种植面积的98.89%，约占全国烤烟种植面积的66%。经各烟区应用证明统计，2008年～2010年三年合计新增利润37649.36万元、新增税收20287.64万元、节支总额14962.24万元。 研究期间，制定国家标准1项、烟草行业标准1项和企业标准1项；获国家发明专利1项、实用新型专利5项、外观设计专利2项，另申请并受理发明专利4项，参编出版专业著作2部，发表论文12篇，其中，SCI论文2篇，核心期刊论文10篇，为全国的烤烟生产创造了良好的经济效益和社会效益。