本發(fā)明涉及瑪卡栽培學技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種提高瑪卡陳種育苗成活率的方法。

背景技術(shù)：

瑪卡是原產(chǎn)南美洲安第斯山脈高海拔山區(qū)的一種草本植物，屬十字花科獨行菜屬，在安第斯山區(qū)具有較悠久的栽培和食用歷史，其分布的海拔高度為 2500-4450米，是高寒山區(qū)印第安人的主要食物?，斂?300-2000年前被印加印第安人馴化，在印第安人的生活傳統(tǒng)中，瑪卡是作為一種春藥用于增強人和牲畜的性欲，提高婦女和母畜的生殖力。

瑪卡地下莖營養(yǎng)豐富，富含碳水化合物、蛋白質(zhì)及不飽和脂肪酸。它含有59%的碳水化合物、10%-14%的蛋白質(zhì)、9%的纖維素和2%的脂類化合物，尤其含有大量的基本氨基酸和脂肪酸以及高含量的礦質(zhì)營養(yǎng)元素（如碘、鐵、鉀和鈣）。此外，還含有多種維生素，如 VB1、VB2、VB12、VE和VC?，F(xiàn)代醫(yī)學研究表明，它能提高男性受試者的性欲180%-200%，精子產(chǎn)生量增加近1倍。它具有降低血壓的作用，而且對心臟沒有副作用。因此，瑪卡被稱為天然的“偉哥”、“荷爾蒙發(fā)動機”?，斂ň哂姓{(diào)節(jié)激素分泌、促進免疫和代謝功能，有助于提高記憶力、抗抑郁，在治療慢性疲勞綜合癥、性功能障礙、肺結(jié)核病、貧血、白血病、艾滋病、癌癥（特別是胃癌）、減肥和酗酒等疾患上有一定作用?，斂ㄟ€具有顯著的抗衰老功能，它對老年人的精神和體力有明顯的促進作用。隨著人們健康保健意識的提高和對食品安全的關(guān)注，以瑪卡為主要原料生產(chǎn)的各類保健品在歐美、日本等國際市場上迅速推廣，得到越來越多消費者的青睞。20世紀90年代后，聯(lián)合國糧農(nóng)組織將瑪卡作為國際重要營養(yǎng)食品開始大力推廣。2011年瑪卡粉被我國衛(wèi)生部第13號公告批準為新資源食品，由此揭開了瑪卡在中國的新篇章。目前，瑪卡已在我國引種栽培成功，云南栽培瑪卡產(chǎn)量約占全國產(chǎn)量的80%，成為瑪卡在中國的主產(chǎn)地。近年來，全國種植面積持續(xù)攀升，西藏、新疆、青海、四川等地也已陸續(xù)展開種植。

瑪卡主要以種子繁殖，當年收獲的種子播種后具有較高的發(fā)芽率，經(jīng)隔兩三年儲藏后因各種因素造成種子陳化?，斂惙N生活力下降、出苗率低、幼苗弱、生長緩慢、抗病力差，給瑪卡引種栽培造成一定影響，而且瑪卡種子價格昂貴，也會帶來較大的經(jīng)濟損失。因此，如何提高瑪卡陳種的活力，對種質(zhì)資源的保護和利用、瑪卡生產(chǎn)及經(jīng)濟效益的提高具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有瑪卡陳種生活力下降、出苗率低、幼苗弱、生長緩慢、抗病力差的缺陷，提供了一種通過藥劑處理、N⁺離子束注入和超聲波處理的協(xié)同效應(yīng)，從而大大提高了瑪卡陳種生活力和出苗率的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的：

一種提高瑪卡陳種育苗成活率的方法，其特征在于：所述提高瑪卡陳種育苗成活率方法的步驟為：

（1）瑪卡陳種殺菌消毒：將待處理的瑪卡陳種清洗后放入培養(yǎng)皿中，在培養(yǎng)皿中加入0.6%次氯酸鈉溶液，滅菌15～20min，滅菌后用超純水沖洗3～5次；

（2）瑪卡陳種活性劑浸泡處理：將瑪卡陳種浸泡先在低濃度活性劑中浸泡2～4h，然后將種子取出，晾干，用噴壺噴施高濃度的活性劑并翻動瑪卡種子使種子均勻浸濕，再次晾干，反復(fù)2～3次后將種子烘干；

（3）N⁺離子束注入瑪卡陳種：將瑪卡種子胚部朝向離子束注入方向放入樣品盤，離子注入前開機預(yù)熱2h，在真空下以能量為35KeV、束流大小10mA、每次脈沖時間為5s、靶室真空度為6.0×10^-4～1.3×10^-3Pa進行N⁺離子束注入；

（4）瑪卡陳種低溫干燥保存，超聲波處理后育苗：將離子束注入后的瑪卡陳種低溫干燥保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸種20h，然后用55～65kHz超聲波處理10min，然后取出，浸種催芽2～3d后播種育苗。

所述步驟（2）中低濃度活性劑組分及配比為：ZnSO₄ 20～25g/L，CuSO₄·5H₂O 10～12g/L，MnCl₂ 6～8g/L；所述高濃度活性劑內(nèi)組分濃度為低濃度活性劑的12～15倍。

所述步驟（3）中N⁺離子束注入劑量為0.9×10³⁷ion/cm²～1.3×10³⁷ion/cm²。

所述步驟（4）中低溫干燥保存指的是溫度低于5℃，濕度低于45%。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點：

目前雖然有N⁺離子束注入和超聲波處理植物種子會提高出芽率的研究報道，但是N⁺離子束注入和超聲波處理對種子萌發(fā)的促進效果非常有限，實用價值較低。本發(fā)明創(chuàng)造性的采用活性劑處理后再施加離子束注入和超聲波處理的方法，藥劑處理、N⁺離子束注入和超聲波處理后出現(xiàn)顯著的協(xié)同效應(yīng)，從而大大提高了瑪卡陳種的生活力和出苗率，對瑪卡種質(zhì)資源的保護和利用、瑪卡生產(chǎn)及經(jīng)濟效益的提高均具有重要意義。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

一種提高瑪卡陳種育苗成活率的方法，該方法的步驟為：

（1）瑪卡陳種殺菌消毒：將待處理的瑪卡陳種清洗后放入培養(yǎng)皿中，在培養(yǎng)皿中加入0.6%次氯酸鈉溶液，滅菌15～20min，滅菌后用超純水沖洗3～5次；

（2）瑪卡陳種活性劑浸泡處理：將瑪卡陳種浸泡先在低濃度活性劑（低濃度活性劑組分及配比為：ZnSO₄ 20～25g/L，CuSO₄·5H₂O 10～12g/L，MnCl₂ 6～8g/L）中浸泡2～4h，然后將種子取出，晾干，用噴壺噴施高濃度的活性劑（高濃度活性劑內(nèi)組分濃度為低濃度活性劑的12～15倍）并翻動瑪卡種子使種子均勻浸濕，再次晾干，反復(fù)2～3次后將種子烘干；

（3）N⁺離子束注入瑪卡陳種：將瑪卡種子胚部朝向離子束注入方向放入樣品盤，離子注入前開機預(yù)熱2h，在真空下以能量為35KeV、束流大小10mA、每次脈沖時間為5s、靶室真空度為6.0×10^-4～1.3×10^-3Pa進行N⁺離子束注入，N⁺離子束注入劑量為0.9×10³⁷ion/cm²～1.3×10³⁷ion/cm²；

（4）瑪卡陳種低溫干燥保存，超聲波處理后育苗：將離子束注入后的瑪卡陳種置于溫度低于5℃、濕度低于45%的低溫干燥環(huán)境下保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸種20h，然后用55～65kHz超聲波處理10min，然后取出，浸種催芽2～3d后播種育苗。

實施例

一、不同處理方法對瑪卡陳種育苗成活率的影響

2012年從市場上采購新收獲的成熟充分的瑪卡種子，當年進行發(fā)芽率檢測，得到新種發(fā)芽率為89.4%。然后置于溫度低于5℃、濕度低于45%的低溫干燥環(huán)境下保存，2016年2月取出進行發(fā)芽試驗，瑪卡陳鐘的平均發(fā)芽率為26.4%，可以發(fā)現(xiàn)長時間的儲存已經(jīng)嚴重影響了瑪卡種子的出芽率。

取瑪卡陳種，分成8組，每組200粒，育苗前分別采用進行不同處理方法，然后檢測陳種發(fā)芽率變化。不同分組對應(yīng)的處理方法如下：

第1組采用本發(fā)明的綜合處理方法，具體為：（1）瑪卡陳種殺菌消毒：將待處理的瑪卡陳種清洗后放入培養(yǎng)皿中，在培養(yǎng)皿中加入0.6%次氯酸鈉溶液，滅菌17.5min，滅菌后用超純水沖洗4次；（2）瑪卡陳種活性劑浸泡處理：將瑪卡陳種浸泡先在低濃度活性劑（低濃度活性劑組分及配比為：ZnSO₄ 22.5g/L，CuSO₄·5H₂O 11g/L，MnCl₂ 7g/L）中浸泡3h，然后將種子取出，晾干，用噴壺噴施高濃度的活性劑（高濃度活性劑內(nèi)組分濃度為低濃度活性劑的13.5倍）并翻動瑪卡種子使種子均勻浸濕，再次晾干，反復(fù)3次后將種子烘干；（3）N⁺離子束注入瑪卡陳種：將瑪卡種子胚部朝向離子束注入方向放入樣品盤，離子注入前開機預(yù)熱2h，在真空下以能量為35KeV、束流大小10mA、每次脈沖時間為5s、靶室真空度為0.9×10^-4～1.05×10^-3Pa進行N⁺離子束注入（在處理過程，真空室真空度會出現(xiàn)微弱變化），N⁺離子束注入劑量為1.1×10³⁷ion/cm²；（4）瑪卡陳種低溫干燥保存，超聲波處理后育苗：將離子束注入后的瑪卡陳種置于溫度低于5℃、濕度低于45%的低溫干燥環(huán)境下保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸種20h，然后用60kHz超聲波處理10min，然后取出，浸種催芽2d后播種育苗，測發(fā)芽率；

第2組僅采用藥劑處理，具體為：（1）瑪卡陳種殺菌消毒：將待處理的瑪卡陳種清洗后放入培養(yǎng)皿中，在培養(yǎng)皿中加入0.6%次氯酸鈉溶液，滅菌17.5min，滅菌后用超純水沖洗4次；（2）瑪卡陳種活性劑浸泡處理：將瑪卡陳種浸泡先在低濃度活性劑（低濃度活性劑組分及配比為：ZnSO₄ 22.5g/L，CuSO₄·5H₂O 11g/L，MnCl₂ 7g/L）中浸泡3h，然后將種子取出，晾干，用噴壺噴施高濃度的活性劑（高濃度活性劑內(nèi)組分濃度為低濃度活性劑的13.5倍）并翻動瑪卡種子使種子均勻浸濕，再次晾干，反復(fù)3次后將種子烘干后育苗，測發(fā)芽率；

第3組僅采用N⁺離子束注入處理，具體為：（1）瑪卡陳種殺菌消毒：將待處理的瑪卡陳種清洗后放入培養(yǎng)皿中，在培養(yǎng)皿中加入0.6%次氯酸鈉溶液，滅菌17.5min，滅菌后用超純水沖洗4次；（2）N⁺離子束注入瑪卡陳種：將瑪卡種子烘干后胚部朝向離子束注入方向放入樣品盤，離子注入前開機預(yù)熱2h，在真空下以能量為35KeV、束流大小10mA、每次脈沖時間為5s、靶室真空度為0.9×10^-4～1.05×10^-3Pa進行N⁺離子束注入（在處理過程，真空室真空度會出現(xiàn)微弱變化），N⁺離子束注入劑量為1.1×10³⁷ion/cm²，然后育苗，測發(fā)芽率；

第4組僅采用超聲波處理，具體為：（1）瑪卡陳種殺菌消毒：將待處理的瑪卡陳種清洗后放入培養(yǎng)皿中，在培養(yǎng)皿中加入0.6%次氯酸鈉溶液，滅菌17.5min，滅菌后用超純水沖洗4次；（2）瑪卡陳種低溫干燥保存，超聲波處理后育苗：瑪卡陳種烘干后置于溫度低于5℃、濕度低于45%的低溫干燥環(huán)境下保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸種20h，然后用60kHz超聲波處理10min，然后取出，浸種催芽2d后播種育苗，測發(fā)芽率；

第5組僅采用藥劑處理和N⁺離子束注入處理，具體為：（1）瑪卡陳種殺菌消毒：將待處理的瑪卡陳種清洗后放入培養(yǎng)皿中，在培養(yǎng)皿中加入0.6%次氯酸鈉溶液，滅菌17.5min，滅菌后用超純水沖洗4次；（2）瑪卡陳種活性劑浸泡處理：將瑪卡陳種浸泡先在低濃度活性劑（低濃度活性劑組分及配比為：ZnSO₄ 22.5g/L，CuSO₄·5H₂O 11g/L，MnCl₂ 7g/L）中浸泡3h，然后將種子取出，晾干，用噴壺噴施高濃度的活性劑（高濃度活性劑內(nèi)組分濃度為低濃度活性劑的13.5倍）并翻動瑪卡種子使種子均勻浸濕，再次晾干，反復(fù)3次后將種子烘干；（3）N⁺離子束注入瑪卡陳種：將瑪卡種子胚部朝向離子束注入方向放入樣品盤，離子注入前開機預(yù)熱2h，在真空下以能量為35KeV、束流大小10mA、每次脈沖時間為5s、靶室真空度為0.9×10^-4～1.05×10^-3Pa進行N⁺離子束注入（在處理過程，真空室真空度會出現(xiàn)微弱變化），N⁺離子束注入劑量為1.1×10³⁷ion/cm²，然后播種育苗，測發(fā)芽率；

第6組僅采用藥劑處理和超聲波處理，具體為：（1）瑪卡陳種殺菌消毒：將待處理的瑪卡陳種清洗后放入培養(yǎng)皿中，在培養(yǎng)皿中加入0.6%次氯酸鈉溶液，滅菌17.5min，滅菌后用超純水沖洗4次；（2）瑪卡陳種活性劑浸泡處理：將瑪卡陳種浸泡先在低濃度活性劑（低濃度活性劑組分及配比為：ZnSO₄ 22.5g/L，CuSO₄·5H₂O 11g/L，MnCl₂ 7g/L）中浸泡3h，然后將種子取出，晾干，用噴壺噴施高濃度的活性劑（高濃度活性劑內(nèi)組分濃度為低濃度活性劑的13.5倍）并翻動瑪卡種子使種子均勻浸濕，再次晾干，反復(fù)3次后將種子烘干；（3）瑪卡陳種低溫干燥保存，超聲波處理后育苗：將瑪卡陳種置于溫度低于5℃、濕度低于45%的低溫干燥環(huán)境下保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸種20h，然后用60kHz超聲波處理10min，然后取出，浸種催芽2d后播種育苗，測發(fā)芽率；

第7組僅采用N⁺離子束注入處理和超聲波處理，具體為：（1）瑪卡陳種殺菌消毒：將待處理的瑪卡陳種清洗后放入培養(yǎng)皿中，在培養(yǎng)皿中加入0.6%次氯酸鈉溶液，滅菌17.5min，滅菌后用超純水沖洗4次；（2）N⁺離子束注入瑪卡陳種：將瑪卡種子烘干后胚部朝向離子束注入方向放入樣品盤，離子注入前開機預(yù)熱2h，在真空下以能量為35KeV、束流大小10mA、每次脈沖時間為5s、靶室真空度為0.9×10^-4～1.05×10^-3Pa進行N⁺離子束注入（在處理過程，真空室真空度會出現(xiàn)微弱變化），N⁺離子束注入劑量為1.1×10³⁷ion/cm²；（3）瑪卡陳種低溫干燥保存，超聲波處理后育苗：將離子束注入后的瑪卡陳種置于溫度低于5℃、濕度低于45%的低溫干燥環(huán)境下保存，育苗前用20%聚乙二醇溶液浸種20h，然后用60kHz超聲波處理10min，然后取出，浸種催芽2d后播種育苗，測發(fā)芽率；

第8組不做任何處理，用于空白對照，測瑪卡陳種的發(fā)芽率。不同處理方式下瑪卡陳種的發(fā)芽率檢測結(jié)果如下表1所示。

由表1不同處理方式對瑪卡陳種發(fā)芽率影響的試驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，藥劑處理、N⁺離子束注入和超聲波處理均會對瑪卡陳種的發(fā)芽率產(chǎn)生正向效應(yīng)，然而單一處理模式（第2、3、4組）對芽率的影響很有限（分別增益0.9%、8.0%、4.8%）。三種方式同時處理瑪卡陳種（第1組），瑪卡陳種的發(fā)芽率得到了顯著的提升，達到了58.6%，發(fā)芽率增益了32.2%，而三種處理單獨施加的增益效應(yīng)之和僅為13.7%，說明三種處理方式的共同施加產(chǎn)生了協(xié)同效果。

分析表1還可以發(fā)現(xiàn)，去除藥劑處理或N⁺離子束注入的雙因素試驗（第6、7組），結(jié)果瑪卡發(fā)芽率均顯著降低，而去除超聲波處理的處理方式（第5組），瑪卡陳種的發(fā)芽率仍達到了51.4%，說明協(xié)同作用主要是藥劑處理和N⁺離子束注入互作產(chǎn)生的。

二、藥劑處理和N⁺離子束注入互作機理的分析

離子束注入產(chǎn)生生物效應(yīng)與輻射等不同，離子束發(fā)揮作用是三位一體的，包括能量沉積、質(zhì)量沉積和電荷交換?，斂ǚN子受到離子束注入后，其生理生化產(chǎn)生多種多樣的變化，所以研究離子束與藥劑互作機理是非常困難的。通常狀況，離子束注入會對植物種子的萌發(fā)具有抑制效應(yīng)，但是在低劑量狀況下，離子束注入會提高種子的發(fā)芽率，這是由于低能離子束注入會給種子細胞壁細胞膜上造成孔洞，從而提高了種子的通透性的結(jié)果。

離子束對生物體的濺射作用會破壞細胞壁和細胞膜結(jié)構(gòu)，為外源物質(zhì)進入細胞提供良好的微通道；伴隨著離子注入的質(zhì)量沉積會降低細胞表面的負電性，減弱了受體對外源物質(zhì)的靜電排斥作用；低能離子束對生物體的直接作用和間接作用使得藥劑濺射入細胞中，沉積在種子細胞表面的藥劑受到離子束的攻擊，從而濺射入細胞。藥劑處理與離子束注入互作增效機理又有不同，我們研究中發(fā)現(xiàn)，采用其它的藥劑或其它配比會降低藥劑效應(yīng)，增加其它一些金屬離子甚至會產(chǎn)生抑制效應(yīng)，說明藥劑中的元素在瑪卡陳種中里產(chǎn)生了化學作用。

在瑪卡陳種育苗中，我們發(fā)現(xiàn)ZnSO₄ 、CuSO₄和MnCl₂組合與離子束注入的協(xié)同效應(yīng)最佳，其中，鋅與碳水化合物的轉(zhuǎn)化有關(guān)，也能促進蛋白質(zhì)的合成，銅對氨基酸活化及蛋白質(zhì)合成有促進作用，而錳能促進氨基酸合成肽，有利于蛋白質(zhì)合成，也能促進肽水解生成氨基酸，并運往新生的組織和器官，而至于ZnSO₄ 、CuSO₄和MnCl₂濺射入種子后如何發(fā)揮作用的，其具體作用機理還有待進一步研究。

本發(fā)明通過藥劑處理、N⁺離子束注入和超聲波處理的協(xié)同效應(yīng)，大大提高了瑪卡陳種的生活力和出苗率，對瑪卡種質(zhì)資源的保護和利用、瑪卡生產(chǎn)及經(jīng)濟效益的提高均具有重要意義。

以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)；本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。