一种通过纳米材料提高水稻耐旱性的种子处理方法

本发明属于作物种植，具体涉及一种通过纳米材料提高水稻耐旱性的种子处理方法。

背景技术：

1、水稻( oryza sativa l.)是世界上最重要的粮食作物之一，在缓解世界粮食危机方面发挥着重要作用。随着人口的增长，对水稻的需求也将持续增加。我国是水稻生产大国。水稻生长过程中对水分高度敏感。近年来，在全球气候变暖的背景下，水资源呈现出季节性和地域分布不均等特点，导致干旱发生的频率和强度不断增加，干旱造成的水稻产量下降和经济损失也是逐年增加。干旱是造成植物缺水的一个主要环境因素，由于一段时间内缺乏降雨，会在很大程度上损害植物生长。干旱也是影响幼苗生长发育的一个重要因素。在种子萌发期，水稻对干旱高度敏感；在营养生长期，干旱导致幼苗鲜重下降；在生殖生长期，干旱影响幼苗的生长和发育。干旱已逐渐成为影响水稻生长和产量变化的重要环境因素，对国家的粮食安全和社会稳定构成严重威胁。因此，在未来气候变化的背景下，通过提高水稻的耐旱性来提高水稻的抗旱性是非常重要的。

2、纳米颗粒（nps）是尺寸为1至100 nm的固体原子或分子颗粒。纳米颗粒尺寸小，比表面积大，同时具有优良的物理、化学、光电、生物等性质。近年来，纳米技术在农业领域展现出巨大潜力。纳米肥料、纳米农药、纳米植物生长调节剂等纳米农业化学品不断涌现。“种子处理”被认为是解除休眠、增强种子活力和萌发潜能的有效途径，而“纳米种子处理”则是一种改善种子品质的新途径。某些常用的纳米材料应用于种子处理，如纳米银（agnps）、纳米铜（cunps）、纳米氧化锌（znonps）和碳纳米管（cntnps）等。

3、众多学者的研究表明，纳米种子处理技术能够有效地促进种子萌发，增强幼苗的活力，且在提高植物的抗逆性方面发挥重要作用。其中，纳米粒子可以通过激活代谢酶加速种子发芽，提高幼苗活力；同时，纳米粒子可以诱导ros，促进种子萌发和幼苗生长；纳米粒子可以缓慢渗透到种子中，调节生物体内的新陈代谢。woityla等人推测，这种生化变化可能作用于"-oh"自由基，导致生成活性氧并产生酶反应，进而促进种子发芽过程。

4、纳米二氧化硅（sio2nps）具有粒径小、比表面积大、反应活性高等优点，在维持植物生长、改善作物品质等方面具有重要应用前景。但关于纳米二氧化硅调控水稻种子萌发和幼苗生长的文献很少，且关于水稻干旱的研究甚少。

技术实现思路

1、基于上述问题，本发明的目的在于提供一种通过纳米材料提高水稻耐旱性的纳米种子处理方法，采用纳米二氧化硅作为纳米刺激剂，提高干旱胁迫下水稻种子萌发和幼苗生长的能力，为气候变化背景下纳米材料在农业的应用提供科学依据和技术支撑。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

3、本发明的一个方面提供了一种通过纳米材料提高水稻耐旱性的种子处理方法，该方法包括以下步骤：

4、s1:制备纳米二氧化硅悬浮液：将二氧化硅纳米颗粒超声分散于去离子水中，得到纳米二氧化硅悬浮液；

5、s2:种子采集与处理：将水稻种子去除杂质和瘪粒后用水清洗，然后消毒、清洗至无味，待用；

6、s3:种子处理：在水稻种子中加入纳米二氧化硅悬浮液，置于恒温振荡培养箱中浸泡培养，结束后倒出溶液，将种子经清洗、吸干水分后，得到处理后的种子；

7、s4:种子萌发：采用纸上发芽法对处理后的种子进行萌发培养，然后置于人工气候培养箱中培养，以胚根超过种子长度的一半为发芽标准记录每天种子发芽个数。

8、进一步地，步骤s1中所述二氧化硅纳米颗粒化学式为sio2nps，粒径为20-30 nm。

9、进一步地，步骤s1中所述超声处理条件为：功率100 w，频率40 khz，时间20 min。

10、进一步地，步骤s1中所述纳米二氧化硅悬浮液浓度为20 mg/l。

11、进一步地，步骤s2中所述消毒采用5%的次氯酸钠溶液进行消毒，消毒时间为10min。

12、进一步地，步骤s3中所述恒温振荡培养箱条件设置为：避光，温度25℃，转速100rpm，浸泡培养时间为24h。

13、进一步地，步骤s4中所述纸上发芽法具体步骤为：将滤纸放于培养皿中，加入3 ml去离子水，每个培养皿中放入25个水稻种子。

14、进一步地，步骤s4中所述人工气候培养箱的培养条件为：温度为25℃，湿度为70%，时间7d，避光培养。

15、与现有技术比，本发明取得的有益效果是：

16、本发明通过纳米二氧化硅悬浮液对水稻种子进行处理，干旱胁迫下水稻种子的芽长根长和活力指数显著增加，水稻的耐旱性显著提高。通过纳米二氧化硅种子处理，可有效缓解水稻干旱条件下种子萌发和幼苗生长的难题。本发明提供了一种水稻种子在干旱条件下正常萌发和幼苗生长的方法，其操作简单、效果显著，成本低，易于推广，填补了纳米二氧化硅技术应用于水稻种子的技术空白，为纳米二氧化硅在作物方面的应用及水稻耐旱性的提高提供了理论依据，对保障我国的粮食安全具有重大意义。

技术特征：

1.一种通过纳米材料提高水稻耐旱性的种子处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的通过纳米材料提高水稻耐旱性的种子处理方法，其特征在于，步骤s1中所述二氧化硅纳米颗粒化学式为sio2nps，粒径为20-30 nm。

3.根据权利要求1所述的通过纳米材料提高水稻耐旱性的种子处理方法，其特征在于，步骤s1中所述超声处理条件为：功率100w，频率40khz，时间20min。

4.根据权利要求1所述的通过纳米材料提高水稻耐旱性的种子处理方法，其特征在于，步骤s1中所述纳米二氧化硅悬浮液浓度为20 mg/l。

5.根据权利要求1所述的通过纳米材料提高水稻耐旱性的种子处理方法，其特征在于，步骤s2中所述消毒采用5%的次氯酸钠溶液进行消毒，消毒时间为10 min。

6.根据权利要求1所述的通过纳米材料提高水稻耐旱性的种子处理方法，其特征在于，步骤s3中所述恒温振荡培养箱条件设置为：避光，温度25℃，转速100 rpm，浸泡培养时间为24h。

7.根据权利要求1所述的通过纳米材料提高水稻耐旱性的种子处理方法，其特征在于，步骤s4中所述纸上发芽法具体步骤为：将滤纸放于培养皿中，加入3 ml去离子水，每个培养皿中放入25个水稻种子。

8.根据权利要求1所述的通过纳米材料提高水稻耐旱性的种子处理方法，其特征在于，步骤s4中所述人工气候培养箱的培养条件为：温度为25℃，湿度为70%，时间7d，避光培养。

技术总结
本发明属于作物种植技术领域，具体涉及一种通过纳米材料提高水稻耐旱性的种子处理方法。本发明所述方法主要包括以下步骤：1）制备纳米二氧化硅悬浮液；2）种子采集与处理；3）种子处理；4）种子萌发。在水稻种子萌发之前，通过使用一定浓度的纳米二氧化硅悬浮液进行种子处理，可以显著提高水稻种子和幼苗在干旱逆境下的发芽速度、种子活力和幼苗生长。本发明操作过程简单、促进效果显著，成本低，易于推广，对保障我国的粮食安全具有重大意义。

技术研发人员：赵丽娟,康召
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14