采用极低频脉冲电场处理种子的系统及处理方法

发明内容本发明的目的是提供一种采用极低频脉冲电场处理种子的系统，解决现有种子处理的物理技术中对种子萌发和幼苗生长的促进效果不明显的问题。本发明的另一目的是提供一种采用上述系统处理种子的方法。本发明所采用的技术方案是，采用极低频脉冲电场处理种子的系统，包括极低频高压脉冲发生器，极低频高压脉冲发生器的两极分别连接有一铜板，两个铜板平行放置作为电极，两个铜板之间设置有用于放置种子的有机玻璃。本发明所采用的另一技术方案是，采用极低频脉冲电场处理种子的方法，应用采用极低频脉冲电场处理种子的系统，该系统的结构为包括极低频高压脉冲发生器，极低频高压脉冲发生器的两极分别连接有一铜板，两个铜板平行放置作为电极，两个铜板之间设置有用于放置种子的有机玻璃；具体按照以下步骤实施步骤I :将种子清洗、消毒，杀死表面微生物，在水中浸泡3 24小时；步骤2 :将步骤I得到的吸水萌动后的种子放在有机玻璃上，开启极低频高压脉冲发生器对种子进行作用。本发明的特点还在于，其中的步骤2开启极低频高压脉冲发生器对种子进行作用，设置电场强度100KV/m 500KV/m，电场方向垂直地面向下，脉冲频率为O. I 20Hz，脉宽为IOms 100ms,每天作用2 8小时,作用5_6天。本发明的有益效果是，无需对种子进行任何方式的预处理，单纯利用极低频脉冲电场促进萌发与生长，对环境无污染，对细胞核无影响，不会造成细胞染色体变异和环境危害，简单实用，效果明显。

[0012]图I是本发明采用极低频脉冲电场处理种子的系统的结构示意图；[0013]图2是本发明中极低频高压脉冲发生器的原理图；[0014]图3是本发明中采用的极低频高压脉冲；[0015]图4是本发明实施例中极低频脉冲电场对萌发绿豆延迟发光积分强度的影响；[0016]图5是本发明实施例中极低频脉冲电场对萌发玉米发光积分强度的影响。[0017]图中，I.极低频高压脉冲发生器，2.铜板，3.有机玻璃。具体实施方式[0018]下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。[0019]本发明采用极低频脉冲电场处理种子的系统的结构，如图I所示，由样品室和极低频高压脉冲发生器I两个部分组成，极低频高压脉冲发生器I的两极分别连接有一铜板 2，两个平行放置的铜板2作为电极，两个铜板2之间设置有用于放置种子的有机玻璃3。高压脉冲在两极之间产生的脉冲电场作用于种子上。图I中极低频高压脉冲发生器由单片机设计的可编程脉冲串发生器及LC振荡回路与高频脉冲变压器组成，其原理结构框图如图2所示。高频脉冲串驱动LC回路产生胁迫振荡，振荡的暂态过程实现同频的升压变换，使脉冲串的峰值电压升至为约1000V左右，在经过高频脉冲变压器的二次升压及由阻容电子器件构成的低通滤波后获得极低频高压脉冲。该系统可输出幅值高压在6KV 20KV范围内连续可调、输出频率在O. IHz 15Hz的极低频高压脉冲，图3为用示波器在图I两极板之间经高压棒(阻抗50ΜΩ)及示波器探头衰减4000倍后测量到的脉冲波形图。本发明采用极低频脉冲电场处理种子的方法，具体按照以下步骤实施步骤I :将种子清洗、消毒，杀死表面微生物。在水中浸泡3 24小时，以充分吸胀。本发明所述的种子包括谷类、豆类和蔬菜类等各种植物种子。步骤2 :将吸水萌动后的种子放入两个平行板电极中经受脉冲电场作用，每天作用2 8小时，电场强度100KV/m 500KV/m、电场方向垂直地面向下、脉冲频率为O. I 20Hz、脉宽为IOms 100ms。在作用两天后经过脉冲电场处理的种子萌发加速，细胞代谢、 幼苗鲜重、根长和芽长等和未经过脉冲电场处理的对照相比有明显差异。本发明所述方法是用上述定义的极低频脉冲电场作用种子，通过脉冲电场和细胞膜电位波动的共振效应对细胞外膜的结构与功能造成影响，达到促进萌发与生长的效果。 本发明的依据在于①由于细胞电容器的“隔直导交”作用，具有双电层结构的种子细胞膜对外界静电场有屏蔽作用，外界静电场很难穿透细胞膜对细胞质中的酶活性和细胞代谢产生作用，而极低频脉冲电场既可以对细胞外膜发生作用，也可以穿透细胞膜，对细胞膜内的酶系统产生作用；②极低频脉冲电场不会作用于细胞内膜，对细胞内的细胞核等细胞器没有影响，因而不会造成细胞伤害细胞自身电位波动的频率在O. I 20Hz，采用频率为O.I 20Hz左右的极低频脉冲电场作用于种子，造成细胞电位的共振，从而会对细胞外膜上的离子泵和酶系统造成显著影响，达到促进萌发的目的。在本发明中，关键的参数是电场强度100KV/m 500KV/m、脉冲频率O. I 20Hz和脉宽IOms 100ms，这是因为此强度范围的电场强度可以对细胞外膜的结构造成扰动，此范围的脉冲频率与细胞膜自身电位波动频率相近，易于发生电位共振，ms级脉宽不会造成细胞膜的损伤。如果作用参数超过此范围，或者作用效果不明显，或者造成细胞损伤，抑制萌发与生长。实施例将郑农7278玉米和中绿2号绿豆种子用O. 2% HgCl2消毒2min，洗涤后在蒸馏水中充分吸胀。挑选均匀一致的种子，均匀放在培养皿中，培养皿底部放置一张中速滤纸，加入适量蒸馏水，置于(27±0.2°C)恒温培养箱中暗中培养，每天定时加入蒸馏水。将露白的玉米和绿豆种子放置在图I所示的两个极板中处理，场强方向向下，每天处理8h，连续处理5天，处理电场方向向下、电场强度为100KV/m、脉冲频率为1Hz、脉宽 80ms。另取相同种子作为对照组，在相同条件下培养，除不经脉冲电场处理外，一切条件均相同。实验中，处理组和对照组各设五个重复。在电场处理中的每天测量种子的延迟发光积分强度以获取细胞代谢信息，在电场处理5d时分别测量玉米幼苗对照组和处理组中25 株玉米幼苗的根长和芽长与绿S·幼苗对照组和处理组中30株的根长和芽长。图4为绿豆萌发过程中对照组和处理组的延迟发光积分强度，由图4可见，在萌发第二天和第三天时对照组和处理组的延迟发光积分强度并无明显变化，但是，在第四天和第五天时处理组的延迟发光积分强度明显高于对照。图5为萌发玉米延迟发光的变化，由图5可见，随着萌发进程，经过脉冲电场作用的处理组的延迟发光积分强度明显高于对照组，呈现出很大的差异。由于延迟发光积分强度的大小代表了细胞代谢的强弱，因此，图4 和图5表明，脉冲电场处理促进了萌发玉米和绿豆种子的细胞代谢。表I是本发明实施例中极低频脉冲电场对绿豆芽长和根长的影响；表2是本发明实施例中极低频脉冲电场对玉米芽长、根数和根长的影响。在表I中，经过极低频脉冲电场处理的绿豆种子的芽长和根长都明显优于未经脉冲电场处理的对照组，增长率分别达到了 65%和80. 2% ;在表2中，玉米处理组的芽长、根长和根数和对照相比均有大幅度的增加， 增长率分别达到了 94%、83. 3%和196%。统计分析表明，处理组与对照组相比，各指标的差异均达到极显著水平(P < O. 01)，显示出了电场强度为100KV/m、脉冲频率为1Hz、脉宽为 80ms的极低频脉冲电场明显促进了绿豆和玉米的萌发与生长。表I极低频脉冲电场对绿豆芽长和根长的影响权利要求1.采用极低频脉冲电场处理种子的系统，其特征在于，包括极低频高压脉冲发生器 (I)，极低频高压脉冲发生器(I)的两极分别连接有一铜板(2)，两个铜板(2)平行放置作为电极，两个铜板(2)之间设置有用于放置种子的有机玻璃(3)。2.采用极低频脉冲电场处理种子的方法，其特征在于，应用采用极低频脉冲电场处理种子的系统，该系统的结构为包括极低频高压脉冲发生器(I)，极低频高压脉冲发生器(I)的两极分别连接有一铜板(2)，两个铜板(2)平行放置作为电极，两个铜板(2)之间设置有用于放置种子的有机玻璃(3)；具体按照以下步骤实施步骤I :将种子清洗、消毒，杀死表面微生物，在水中浸泡3 24小时；步骤2 :将步骤I得到的吸水萌动后的种子放在有机玻璃(3)上，开启极低频高压脉冲发生器(I)对种子进行作用。3.根据权利要求2所述的采用极低频脉冲电场处理种子的方法，其特征在于，所述的步骤2开启极低频高压脉冲发生器(I)对种子进行作用，设置电场强度为100KV/m 500KV/m,电场方向垂直地面向下，脉冲频率为O. I 20Hz，脉宽为IOms 100ms，每天作用 2 8小时，作用5-6天。专利摘要本发明公开的采用极低频脉冲电场处理种子的系统，包括极低频高压脉冲发生器，极低频高压脉冲发生器的两极分别连接有一铜板，两个铜板平行放置作为电极，两个铜板之间设置有用于放置种子的有机玻璃。采用上述系统处理种子的方法，首先将种子清洗、消毒，杀死表面微生物，在水中浸泡3~24小时；然后将得到的吸水萌动后的种子放在有机玻璃上，开启极低频高压脉冲发生器对种子进行作用。本发明采用极低频脉冲电场处理种子的系统及处理方法，无需对种子进行任何方式的预处理，单纯利用极低频脉冲电场促进萌发与生长，对环境无污染，对细胞核无影响，不会造成细胞染色体变异和环境危害，简单实用，效果明显。文档编号A01C1/00GKCN102577691SQ201110349729公开日2012年7月18日 申请日期2011年11月8日发明者习岗, 刘锴, 朱鹏, 杨运经, 王江腾, 赵汝双, 马军兵 申请人:西安理工大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan