1.本发明涉及植物种植技术领域，涉及一种促进苦荞种子发芽和幼苗根系发育的方法以及采用该方法得到的水培苦荞种子。


背景技术：

2.荞麦(学名：fagopyrum esculentum moench.)，别名：净肠草、乌麦、三角麦等，一年生草本，同何首乌，大黄等同属廖科植物，是一种药食同源的特色杂粮，有卓越的营养保健价值和非凡的食疗功效，具有良好开发前景的功能性食品。荞麦栽培历史悠久，在中国大部分地区都有分布，在亚洲和欧洲国家也有分布。甜荞和苦荞是两种主要的荞麦栽培种。随着对荞麦营养、药用成分研究的逐渐深入，人们对荞麦食品越来越青睐，荞麦食品在出口创汇中供不应求。但长期以来荞麦根系不发达、产量低、易倒伏，急需对荞麦根系发育进行深入研究，更新荞麦种植栽培技术，提高荞麦产量。
3.根系是作物吸收土壤养分和水分的主要器官，并且与作物地上部生长和产量形成有直接关系。苦荞根系作为固着器官、吸收器官以及重要的合成器官，它的生长情况不仅影响荞麦抗逆性，更重要的是影响苦荞的产量。在苦荞幼苗培育中，水培育苗相对于土培育苗拥有周期短、病虫害影响小、操作简单、条件可控、重复性高等优点，适用于苦荞幼苗时期的生理生化机制的精准研究，而土培更适用于大田栽培中研究苦荞的生长发育等，且土壤环境复杂，受环境影响较大，在采收样品时也需要彻底清洗根部等更多处理步骤。
4.氧化石墨烯是一种新兴纳米材料，拥有较强的生物活性，已有研究发现其作用于作物的积极效应，因此对氧化石墨烯作用与作物的生理生化机制研究是农业生产应用的前置条件。
5.因此培育强大发达的根系系统，提高根系的吸收养分和水分的能力，促进苦荞生长发育是苦荞种植栽培亟待解决的关键问题之一。水培较土培受病虫害及环境影响更小、样品培育更快捷方便、更加节省人力物力，因此在苦荞根系生长研究中采用水培可使样品的生产和检测更加高效、精准并降低成本。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种利用氧化石墨烯促进水培苦荞种子发芽和根系发育的育苗及采样方法，为荞麦栽培提供新的技术支撑。
7.本发明是通过如下手段实现的：
8.一种促进苦荞种子发芽和幼苗根系发育的方法，包括以下步骤：
9.(1)催芽处理：挑选成熟、饱满、无杂质、无病虫害的苦荞种子，将其置于0.1％甲基托布津浸种1h进行种子消毒，减少病菌侵害，清水洗净后置于15～25℃环境内，清水浸种6h，加快软化种皮结构，促进种子吸水，促使种子发芽整齐，并缩短发芽时间。
10.(2)播种：将经过清水催芽处理的苦荞种子采用三种规格(0.5～3μm；8～15μm；＞50μm)氧化石墨烯与up水超声混匀，制成不同浓度(10μg/l；100μg/l；500μg/l；1000μg/l；
2500μg/l)混悬液进行发芽盘水培，环境温度15～25℃，根据蒸发量及时添加溶液至不超过种子1/3高度。经氧化石墨烯水培处理后，苦荞发芽率、发芽势显著提高。
11.(3)芽苗移栽：将经过清水催芽处理的苦荞种子进行超纯水发芽后，挑选根系长度1.3
±
0.2cm的健康芽苗，移栽至含有氧化石墨烯混悬液的自制育苗盒内。容器要求深度7cm以上，使根系有充足空间伸展。自制育苗板为96孔板剪去孔底部，可避免根系相互缠绕、提高根系采样完整度并降低采样难度；孔板对称保留部分完整孔，可增加育苗板浮力及稳定性，避免种子浸泡于溶液。容器内添加氧化石墨烯混悬液至5cm以上液面高度。自制育苗板之上覆盖滤纸可增加根系延伸空间并增强根系稳固性，避免倒伏或产生不定根；滤纸上扎直径2～3mm小孔，便于移栽时根系植入，并避免种皮与液面接触，增加种子透气性。经氧化石墨烯水培处理后，苦荞幼苗主根长、侧根数、总根长显著提高。
12.(4)幼苗采样：当苦荞幼苗长至需求的时期后，利用镊子将苦荞根部滤纸小心撕裂去除，拔出幼苗时左右轻微晃动3～5次，可使株间根系更好的分离并提高根系完整性。
13.本发明的有益效果在于：
14.本发明方法预先消毒处理种子，防止细菌感染种子，再浸种处理，活化种子，使发芽整齐、迅速；使用氧化石墨烯混悬液进行水培，方法简单，能有效促进苦荞种子吸水萌发，提高育苗效率，节约育苗成本；使用添加氧化石墨烯混悬液的自制育苗容器及采样方法，能促进根系发育、减少种子发霉和不定根产生，与一般栽培方法相比根系易分离、少缠绕，有效降低采样过程中的根系损伤、保证根系的完整性，利于开展相应实验研究。本发明通过开发一种利用氧化石墨烯促进水培苦荞种子发芽和根系发育的育苗及采样方法，有助于为苦荞根系研究提供一种新型栽培技术，也可直接指导苦荞生产。
附图说明
15.图1为本发明自制漂浮板示意图；
16.图2为本发明漂浮板上所用滤纸的打孔示意图；
17.图3为本发明自制育苗盒示意图；
18.图4为本发明发芽盘发芽示意图；
19.图5为本发明自制育苗盒育苗示意图；
20.图6为氧化石墨烯水培处理后的苦荞植株扫描对比，本示例中播种时间为2020.09.29，扫描时间为2020.10.08。
具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
22.实施例(一)
23.一种促进苦荞种子发芽的方法
24.(1)挑选成熟饱满、无杂质和病虫害的苦荞种子，将其置于0.1％甲基托布津浸种1h进行种子消毒，后置于15～25℃环境中清水浸种6小时；
25.(2)将氧化石墨烯与up水进行超声，充分混匀3分钟，制成氧化石墨烯混悬液；
26.(3)将清水催芽后的苦荞种子置于添加氧化石墨烯混悬液的育苗盘中进行水培(如图4，注：图4中为超纯水，此处仅供参考)，保持混悬液液面不超过种子高度的1/3，环境温度15～25℃。
27.(4)以胚根露白为标准，每12小时进行一次发芽率和发芽势的统计。
28.本发明所使用的石墨烯由中科时代提供，其中：
29.0μm：中科时代纳米，ph3～4，tnwgo-0，0.5～3μm，＞99wt％；
30.10μm：中科时代纳米，ph3～4，tnwgo-10，8～15μm，＞98wt％；
31.50μm：中科时代纳米，ph3～4，tnwgo-50，＞50μm，＞98wt％；
32.试验例1
33.对比对比例与各实施例采用不同直径、不同浓度的石墨烯水培处理时苦荞的发芽率和发芽势情况：
34.对比例ck
35.未添加氧化石墨烯，使用超纯水(up水)，其余条件与实施例相同，120h发芽率为47.22％，60h发芽势为23.06％。
36.实施例1
37.氧化石墨烯使用＞99wt％，0.5～3μm直径时，混悬液浓度10μg/l；100μg/l；500μg/l；1000μg/l；2500μg/l所对应的120h发芽率分别为：70.83％、72.50％、77.78％、73.61％、72.50％，其中最佳浓度为：500μg/l，发芽率达77.78％，比对照47.22％提高64.72％。10μg/l；100μg/l；500μg/l；1000μg/l；2500μg/l所对应的60h发芽势分别为：39.44％、41.39％、43.06％、42.78％、38.61％，其中500μg/l发芽势达43.06％，比对照23.06％提高86.73％。
38.实施例2
39.氧化石墨烯使用＞98wt％，8～15μm直径时，混悬液浓度10μg/l；100μg/l；500μg/l；1000μg/l；2500μg/l所对应的120h发芽率分别为：61.67％、68.33％、82.22％、70.00％、65.28％，其中最佳浓度为500μg/l，发芽率达82.22％，比对照47.22％提高74.12％。10μg/l；100μg/l；500μg/l；1000μg/l；2500μg/l所对应的60h发芽势分别为：23.61％、35.00％、38.33％、36.67％、29.72％，其中500μg/l发芽势达38.33％，比对照23.06％提高66.22％。
40.实施例3
41.氧化石墨烯使用＞98wt％，＞50μm直径时，混悬液浓度10μg/l；100μg/l；500μg/l；1000μg/l；2500μg/l所对应的120h发芽率分别为：52.50％、64.17％、61.67％、52.22％、51.39％，其中最佳浓度为100μg/l，发芽率达64.17％，比对照47.22％提高35.90％。10μg/l；100μg/l；500μg/l；1000μg/l；2500μg/l所对应的60h发芽势分别为：20.28％、29.44％、27.50％、23.33％、21.11％，其中100μg/l发芽势达29.44％，比对照23.06％提高27.67％。
42.综上所述，三种规格氧化石墨烯的水培最佳发芽浓度分别为：
43.0.5～3μm时，500μg/l发芽率最高，达77.78％；
44.8～15μm时，500μg/l发芽率最高，达82.22％；
45.＞50μm时，100μg/l发芽率最高，达64.17％。
46.其中，8～15μm规格500μg/l混悬液水培后发芽率最高。
47.综上所述，三种规格氧化石墨烯0.5～3μm，8～15μm，＞50μm在最佳发芽浓度500μg/l、500μg/l、100μg/l的处理下，发芽势分别为：43.06％、38.33％、29.44％。其中，0.5～3μ
m规格500μg/l混悬液水培后发芽势最高。
48.因此，在试验研究当中，推荐使用8～15μm规格氧化石墨烯与up水混匀制成500μg/l氧化石墨烯混悬液进行苦荞发芽率的提高；使用0.5～3μm规格氧化石墨烯与up水混匀制成500μg/l氧化石墨烯混悬液进行苦荞发芽势的提高。
49.实施例(二)
50.一种促进苦荞幼苗根系发育的方法
51.(1)挑选成熟饱满、无杂质和病虫害的苦荞种子，将其置于0.1％甲基托布津浸种1h进行种子消毒，后置于15～25℃环境中清水浸种6小时；
52.(2)将清水催芽后的苦荞种子置于添加up水的育苗盘中进行水培，保持液面不超过种子高度的1/3，环境温度15～25℃；(图4)
53.(3)将氧化石墨烯与up水进行超声，充分混匀3分钟，制成氧化石墨烯混悬液；
54.(4)将96孔板底部开口(图1)，置于氧化石墨烯混悬液中，混悬液液面距容器底部7cm以上(图3)；
55.(5)将滤纸裁剪后打孔平铺于96孔板上，根据不同生长时期需求，为保证光照充足可将株距设为2
×
2、3
×
3等进行滤纸打孔(图2)；
56.(6)待苦荞种子萌发后，多数幼苗根系长度达1.3
±
0.2cm时，挑选根系长度相近的幼苗，移栽至自制96孔育苗盘内。(图5)
57.(7)每日根据蒸发量及时补液，保持液面距容器底部7cm以上，保持室温25℃，光照14h/黑暗10h。
58.本发明所使用的石墨烯由中科时代提供，其中：
59.0μm：中科时代纳米，ph3～4，tnwgo-0，0.5～3μm，＞99wt％；
60.10μm：中科时代纳米，ph3～4，tnwgo-10，8～15μm，＞98wt％；
61.50μm：中科时代纳米，ph3～4，tnwgo-50，＞50μm，＞98wt％。
62.试验例2
63.播种后第9天时进行根系采样，对比对比例与各实施例采用不同直径的石墨烯水培处理时苦荞的根系发育情况(图6)：
64.对比例ck
65.未添加氧化石墨烯，使用超纯水(up水)，其余条件与实施例相同，平均主根长度为3.48
±
0.88cm，平均侧根数为7.25
±
2.75根，平均总根长为14.78
±
3.02cm。
66.实施例4
67.氧化石墨烯使用＞99wt％，直径0.5～3μm，混悬液浓度500μg/l时，平均主根长度达14.13
±
2.43cm，比对照3.48cm提高10.65cm，达对照组的4.06倍；平均侧根数达49.50
±
6.24根，比对照7.25根提高42.25根，达对照组的6.83倍；平均总根长达48.44
±
3.17cm，比对照14.78cm提高33.66cm，达对照组的3.28倍。
68.实施例5
69.氧化石墨烯使用＞98wt％，直径8～15μm，混悬液浓度500μg/l时，平均主根长度达11.92
±
1.89cm，比对照3.48cm提高8.44cm，达对照组的3.43倍；平均侧根数达34.13
±
3.27根，比对照7.25根提高26.88根，达对照组的4.71倍；平均总根长达39.29
±
4.99cm，比对照14.78cm提高24.51cm，达对照组的2.66倍。
70.实施例6
71.氧化石墨烯使用＞98wt％，直径＞50μm，混悬液浓度500μg/l时，平均主根长度达13.77
±
0.80cm，比对照3.48cm提高10.29cm，达对照组的3.96倍；平均侧根数达40.5
±
2.65根，比对照7.25根提高33.25根，达对照组的5.59倍；平均总根长达46.21
±
4.11cm，比对照14.78cm提高31.43cm，达对照组的3.13倍。
72.综上所述，施用三种规格氧化石墨烯0.5～3μm，8～15μm，＞50μm在500μg/l浓度混悬液水培处理苦荞幼苗后，主根长分别为：14.13cm、11.92cm、13.77cm；侧根数分别为：49.5、34.13、40.05；总根长分别为：48.44cm、39.29cm、46.21cm。其中，0.5～3μm规格500μg/l混悬液水培后主根长、侧根数、总根长均大于8～15μm，＞50μm处理。
73.因此，在试验研究当中，推荐使用0.5～3μm规格氧化石墨烯与up水混匀制成500μg/l氧化石墨烯混悬液进行苦荞幼苗水培。
74.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。