本發(fā)明涉及一種引發(fā)種子的方法，包括將種子在水溶液中浸濕并隨后進(jìn)行孵育(incubation，培育)。此外，本發(fā)明還涉及一種通過該方法可獲得的種子，以及一種從該種子生長出的植物。

背景技術(shù)：

種子品質(zhì)對作物的最終產(chǎn)量的影響是眾所周知的。種子引發(fā)是一種用于提高種子性能的天然而又環(huán)保的方法。它對于發(fā)芽力高和低的種子都是有效的。在種子引發(fā)中，種子發(fā)芽所需的基本代謝反應(yīng)在濕度高、氧氣充足和溫度適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行。在引發(fā)過程中通常在種子出苗(胚根伸出種皮)之前—即在發(fā)芽過程完成之前—通過干燥引發(fā)的種子來中斷發(fā)芽過程。在干燥之后，引發(fā)的種子可采用與未處理種子相同的方式來包裝、儲存、分送和種植。

眾所周知，種子引發(fā)對于作物產(chǎn)量和植樹造林有很大益處。與未引發(fā)種子相比，引發(fā)的種子通常會發(fā)芽更快速，更均與。此外，與未引發(fā)種子相比，引發(fā)的種子對溫度的適應(yīng)范圍更寬，能適應(yīng)更廣泛的田間條件，比如更惡劣的鹽堿狀況，有限水資源之類的惡劣實(shí)地條件。對于很多蔬菜種子，引發(fā)也有助于打破種子休眠。盡管種子引發(fā)需要一定的費(fèi)用，但是由種子引發(fā)而增加最終產(chǎn)量所得到的利潤要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于引發(fā)種子的費(fèi)用。因此，種子引發(fā)是需要的。

本領(lǐng)域中的引發(fā)方法包括水引發(fā)、滲透引發(fā)和基質(zhì)引發(fā)。在這些引發(fā)方法中，水引發(fā)的優(yōu)點(diǎn)是，既節(jié)省在引發(fā)期間使用的化學(xué)藥品/基質(zhì)的成本，又節(jié)省在引發(fā)后除去這些材料所需的工作和費(fèi)用。然而，水引發(fā)需要有精確的技術(shù)控制，以便既能得到好的引發(fā)效果，又能防止在引發(fā)過程中種子發(fā)芽。此外，引發(fā)后的種子還需要有長時(shí)間的保質(zhì)期，才能進(jìn)一步滿足生產(chǎn)的需要。

為防止種子在引發(fā)期間發(fā)芽，種子的吸水程度和孵育時(shí)間需要嚴(yán)格控制。

專利jp7289021公開了一種使種子發(fā)芽更統(tǒng)一的種子包衣方法。這種包衣種子能夠改善和穩(wěn)定種子田間發(fā)芽性能。在所公開的方法中，將種子在水中浸濕，以使種子的含水量≥30％干重。并將浸濕的種子保持在相對濕度≥50％的環(huán)境中，直至即將發(fā)芽，以提供一種用于統(tǒng)一種子的萌發(fā)的方法。

wo99/33331涉及用蒸汽處理種子，且涉及在包含一個(gè)或多個(gè)熱交換表面的封閉室內(nèi)使用含水滴的氣體的方法。在這個(gè)方法中控制處理時(shí)間很重要，處理時(shí)間太長，會導(dǎo)致不希望的發(fā)芽，而較短的處理時(shí)間會導(dǎo)致種子發(fā)芽的同步性不夠，即大量的種子因?yàn)闆]有得到充足的水分而仍然處于靜止休眠階段。

美國專利6,421,956公開了一種使用液汽—尤其是水汽引發(fā)種子的方法，且涉及到使用含液體的氣體來處理種子的裝置，由此使種子接觸一種液體含量受控的氣體，且在限定的時(shí)段使種子保持與氣體接觸，同時(shí)基本上排除種子與液體形式的流體的直接接觸。即種子只接觸潮濕空氣，而不與液體直接接觸。將種子暴露于含流體的氣體中，以降低種子的滲透壓。

us5,119,589公開了一種方法，其中通過引入的水(讓來自蒸汽發(fā)生器的蒸汽以薄霧形式在鼓壁上冷凝，或通過多個(gè)細(xì)孔把蒸汽在鼓壁上形成液體表面膜)，并通過在種子與鼓壁接觸來引發(fā)種子。這種方法需控制供水量以便種子在鼓內(nèi)能自由隨鼓轉(zhuǎn)動。在這種引發(fā)過程中，緩慢的水化對引發(fā)的效率造成負(fù)面影響。該方法進(jìn)一步需要嚴(yán)格控制逐步水化。wo96/08132公開了一種方法，其中種子和水通過半滲透膜接觸，通過嚴(yán)格控制液體的滲透壓來控制種子吸水。

其他實(shí)施例包括us5,232,465，其公開了一種方法，其中對草種子的群體進(jìn)行多個(gè)交替的水化和脫水階段。水化/脫水階段的交替存在風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榉N子需要經(jīng)過反復(fù)的浸泡，干燥的嚴(yán)酷處理。此外，高濕度空氣(rh93-98％)階段需要仔細(xì)地控制種子不發(fā)芽。

在這些方法中，如果種子與水/流體接觸時(shí)種子吸水達(dá)到飽和狀態(tài)的，應(yīng)嚴(yán)格控制孵育時(shí)間，以防止種子在引發(fā)期間發(fā)芽。如果在種子飽和之前終止吸液，會對種子的吸水進(jìn)行限制—尤其是通常位于內(nèi)胚乳或果皮內(nèi)的種子的胚芽得不到足夠的水分—因此會限制引發(fā)效果。過早地終止吸液還會使引發(fā)種子的發(fā)芽性能劣于未引發(fā)的種子。

最后，wo08/153388公開了引發(fā)種子的方法，其中不使用水而是使用氧氣分壓和/或二氧化碳分壓來控制引發(fā)過程。在孵育期間限制氧氣利用率可以對引發(fā)造成負(fù)面影響。

因此，需要一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷的種子引發(fā)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由此，本發(fā)明的目的是通過提供一種引發(fā)種子的方法，這種方法以單獨(dú)或任何組合的方式減輕、克服、消除或避免本領(lǐng)域中的一個(gè)或多個(gè)上述缺陷和缺點(diǎn)，其中將待引發(fā)的種子以下述方式潤濕，使得種子吸水至少進(jìn)入吸水第ii階段所需水量的75wt％。并且在吸水后和在孵育種子之間將種子的含水量(基于干重)降低至少百分之一個(gè)單位(中間干燥步驟)。同時(shí)浸泡和中間干燥過的種子的含水量仍然不低于25％。隨后以下述方式孵育種子：孵育期間種子重量保持在不低于孵育之前種子重量的80％，例如不低于90％，或不低于95％；和在至少25％的孵育時(shí)間，種子的含水量保持在不低于25wt％(基于干重)。

本發(fā)明通過用水浸泡種子，使種子有充足的水分來啟動發(fā)芽所需的代謝過程，并且為防止種子完成發(fā)芽過程(胚根伸出種皮)，在浸泡后和培育前增加一個(gè)微干燥過程，將種子的含水量適當(dāng)降低來防止種子在孵育過程中發(fā)芽。

本發(fā)明的另一方面涉及一種通過該方法獲得的引發(fā)種子、以及一種通過使該引發(fā)種子生長而獲得的植物。

在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的其他有利特征。此外，在本文公開的實(shí)施方式中詳細(xì)地闡述了本發(fā)明的有利特征。

具體實(shí)施方式

在發(fā)芽期間，成熟的干種子的吸水過程可以分成三個(gè)階段。在初始階段(第i階段，快速吸液)，快速吸收水分，直至到達(dá)平緩階段(第ii階段，吸水平緩階段)。在平緩階段，種子基本上不吸收水或吸水非常緩慢。對于某些種子，例如小麥種子和韭菜種子，在緩慢階段也吸收一些水，但是比初始階段顯著緩慢。在已度過緩慢階段后，種子吸水進(jìn)入第iii階段(加快吸液，這個(gè)過程伴隨胚根伸出種皮，也表明發(fā)芽過程完畢)，種子再次快速吸收水。一旦種子與水接觸，種子就開始在吸液和緩慢階段(第ii階段)發(fā)生一系列生物代謝過程，這些生物代謝活動并為隨后的種子發(fā)芽提供準(zhǔn)備。在整個(gè)發(fā)芽期間最活躍的種子器官是胚芽，因此胚芽對水的有效吸收是非常重要的。

在現(xiàn)有工藝中(參見專利jp7289021和us6,421,956)，將種子浸在水中，并隨后在相對濕度高的環(huán)境下進(jìn)行孵育，為避免種子在引發(fā)過程中發(fā)芽，需要對種子的浸漬時(shí)間、水溶液的滲透壓以及孵育時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制。如果這些參數(shù)沒有完全控制好，種子就會在引發(fā)期間有發(fā)芽的危險(xiǎn)。

為了防止種子在引發(fā)過程中發(fā)芽，可以通過縮短浸漬時(shí)間來控制種子吸水量來防止種子有足夠的水分發(fā)芽，或者防止種子吸水達(dá)到吸水過程的第ii階段。此外，某些種子，例如蕃茄種子、辣椒種子、洋蔥種子、蓖麻種子和小麥之類的內(nèi)胚乳的種子，例如歐洲赤松、挪威云杉和銀杏之類的裸子植物種子，或著諸如甜菜、胡蘿卜和各種草種之類的帶果皮的物種，控制可用水的量會延遲水從種子營養(yǎng)成分到種子胚芽之間的輸送，或延遲水從果皮到果皮內(nèi)種子的輸送。因此，縮短浸漬時(shí)間將限制胚芽(對于內(nèi)胚乳種子)或種子(對于帶果皮的種子)對水的吸收。這意味著限制水分吸收會導(dǎo)致限制胚芽的生物代謝活動，因?yàn)槲挥诜N子內(nèi)部的胚芽還沒有得到充足的水分并完全進(jìn)入吸水第ii階段。如果浸漬時(shí)間太短，該種子甚至可能比未引發(fā)的種子發(fā)芽更差(二者都具有更長的發(fā)芽時(shí)間和更低的發(fā)芽力)。

在允許種子吸收足夠的水并使種子(包括胚芽)完全進(jìn)入吸水的第ii階段時(shí)，需要嚴(yán)格控制孵育時(shí)間，以免種子在孵育期間發(fā)芽。通常，在種子未完成發(fā)芽的生物代謝過程之前過早的終止孵育，會使種子孵育過程不完全，引發(fā)不徹底，引發(fā)效果會受限制。

本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，一旦種子的胚乳和包圍在內(nèi)的胚芽均快速得到充足的水，并開始發(fā)芽的生物代謝活動(即進(jìn)入吸水第ii階段)后，即可通過降低種子的含水量來限制種子發(fā)芽，并以此來將在引發(fā)期間發(fā)芽的危險(xiǎn)降至最低。

在種子完成浸濕后的水分減少期間(本發(fā)明的中間干燥步驟)，種子失水主要發(fā)生在種子的表面器官中，例如內(nèi)胚乳(對于內(nèi)胚乳種子和裸子植物種子)和果皮(對于包圍有果肉部分的種子)。因?yàn)樗衷诟鱾€(gè)種子器官中傳遞需要時(shí)間，當(dāng)種皮或外圍的內(nèi)胚乳失去少量水分時(shí)，種子內(nèi)部的胚芽(也是種子最重要和最活躍的器官)仍然含有充足的水分來進(jìn)行生物代謝活動。因而，盡管種子的總含水量有所降低，但不會馬上影響種子內(nèi)部胚芽的生物代謝，也就不會影響引發(fā)效果。本發(fā)明以所述方式將種子浸濕使得種子吸收進(jìn)入吸水第ii階段所需水量的至少75％，為胚芽提供足夠的水以啟動發(fā)芽的生物過程，同時(shí)在進(jìn)行孵育之前減少種子的含水量，以防止種子在孵育過程中完全發(fā)芽(胚根伸出種皮)。

在浸濕之后，孵育之前增加這樣一個(gè)減少水分的步驟的益處是，可使種子幾乎完全完成發(fā)芽所需的代謝準(zhǔn)備過程，但是能抑制種子完全發(fā)芽(即胚根穿透種子表皮而出苗)。所述抑制可能是由于種子的表面變得干燥和堅(jiān)硬，使胚根不容易伸出。將種子的含水量至少降低百分之一(基于干重)個(gè)單位，可以使種子的表面變得愈發(fā)堅(jiān)硬，由此降低在孵育期間發(fā)芽的風(fēng)險(xiǎn)。以這種方式引發(fā)種子，不需要嚴(yán)格控制孵育時(shí)間。通過提供具有種子吸水第ii階段所需水量的至少75％的種子，提供了足夠的水以啟動發(fā)芽的生物代謝過程，同時(shí)通過降低種子的水分含量和硬化種子表面來阻止完全發(fā)芽。在不受任何理論束縛的情況下，可以認(rèn)為硬化種子表面有助于提高種子的防止發(fā)芽功能。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于引發(fā)種子的方法，其中允許種子吸水并進(jìn)入吸水第ii階段所需水量的至少75％，在浸濕步驟之后，降低種子的水分含量并以此硬化種子表面。通過降低水分含量，即使少許延長孵育時(shí)間，也不會使種子發(fā)芽，這樣就不需要對隨后的孵育時(shí)間嚴(yán)格控制。

將種子的水分含量(基于干重)降低至少百分之一個(gè)單位。此外，以下述方式降低水分含量后，種子的水分含量應(yīng)該保持在不低于25wt％。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將種子的含水量降到低于25wt％會降低或者失去引發(fā)效果。另外，優(yōu)選以下述方式降低水分含量使種子的水分含量限制在能夠使種子完全發(fā)芽以下。另外，只要對種子的含水量降低至少百分之一，就會對硬化種皮產(chǎn)生效果。

在這種方法中，首先提供待引發(fā)的種子。通常，種子是干的或至少基本上是干的。在種子浸濕的過程中，一旦種子吸收足夠完成發(fā)芽的水分，就將種子從水溶液中取出。據(jù)發(fā)現(xiàn)，將種子浸在水溶液中是使種子被水飽和的最快速和有效的方式。此外，浸泡意味著所有被浸漬的種子都能無限制地接觸到水，因此可有效地吸收水。由此，可以非?？焖俚貑影l(fā)芽的代謝準(zhǔn)備過程。

種子浸濕可以通過沖洗、噴灑、潤濕、浸漬、浸泡、潑濺、噴霧或使用其他潤濕方法(其中使種子與水溶液直接接觸)將種子進(jìn)一步潤濕。該方法可以提供種子無限制地接觸到水。在這個(gè)浸濕方法中水的快速吸收是重要的，因?yàn)槠渌N子與水不直接接觸的許多方法，例如滲透引發(fā)，已經(jīng)顯示引發(fā)效果是低的。

以下述方式浸濕種子，使得種子吸入不低于75wt％種子進(jìn)入吸水ii階段所需水量。盡管這個(gè)水分含量不足以使種子進(jìn)入吸水第ii階段(優(yōu)選的)，但是這個(gè)含水量已經(jīng)開啟了種子發(fā)芽的許多代謝活動并且這個(gè)含水量已經(jīng)顯示具有顯著的引發(fā)效果。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，以下述方式浸濕種子，使種子吸水程度達(dá)到種子吸水第ii階段所需水量的至少95wt.％，例如至少97wt.％，99wt.％，或99.5wt.％。進(jìn)一步地，使種子吸收足夠的水分以進(jìn)入吸水第ii階段。

對于種子發(fā)芽孵育時(shí)間和種子含水量是兩個(gè)至關(guān)重要的因素。并且這兩個(gè)因素是成負(fù)相關(guān)的，mc越高，則孵育時(shí)間應(yīng)該越短。盡管都希望縮短孵育時(shí)間，但是如果孵育時(shí)間較長的話，控制孵育時(shí)間就相對容易些。對于許多物種，例如生菜和小麥，發(fā)芽需要的總共時(shí)間非常短，僅數(shù)小時(shí)，在這種情況下，浸濕時(shí)間和完成代謝過程的時(shí)間(即孵育時(shí)間)兩者都非常短，并且需要更精準(zhǔn)的控制。對于這些種子，可以適當(dāng)縮短潤濕時(shí)間，使其短于種子進(jìn)入吸水第ii階段所需時(shí)間，以此來延長孵育時(shí)間跨度，以更容易地控制孵育時(shí)間并且盡量使種子的中間干燥步驟在生物代謝過程的早期進(jìn)行，以避免或降低干燥步驟對種子的損害。

進(jìn)一步的說，當(dāng)種子進(jìn)入吸水的第ii階段所需時(shí)間以后，應(yīng)該盡早實(shí)施中間干燥步驟，以將中間干燥步驟的損害降至最低。浸濕的持續(xù)時(shí)間可以比種子進(jìn)入吸水第ii階段所需時(shí)間長1-20％，例如2-10％或2-5％。

在其他實(shí)施方式中，浸濕的持續(xù)時(shí)間最多可以比種子進(jìn)入吸水第ii階段所需時(shí)間長50％，例如最長至40％、30％或20％。

浸濕液可以含有諸如赤霉素和bap等激素、諸如microplan等植物營養(yǎng)素、以及/或諸如k2no3、cacl2和nacl的化學(xué)鹽類。這些添加劑可有助于中斷種子的休眠、以及培育出強(qiáng)壯的耐逆境幼苗。

通過讓種子可以自由吸水，以及種子與水溶液的直接接觸，例如通過將種子浸泡在水中，隨后降低含水量來浸泡種子，可有效地消除存在于果皮—例如甜菜和胡蘿卜的果皮—中的生長/發(fā)芽抑制劑。

浸濕時(shí)間應(yīng)當(dāng)允許種子吸入不低于75wt％種子吸水進(jìn)入第ii階段所需的水量，但是浸水時(shí)間應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于種子進(jìn)入吸水第iii階段所需時(shí)間(當(dāng)進(jìn)入第iii階段對應(yīng)于完成發(fā)芽時(shí))。

通過實(shí)驗(yàn)可確定給定種子的進(jìn)入吸水第ii階段的時(shí)間跨度，例如對感興趣植物的干種子進(jìn)行浸濕，并隨后例如根據(jù)ista規(guī)則來確定種子的水分含量。一旦種子接觸到水，即開始浸濕過程，種子就開始吸收水，直至種子進(jìn)入吸水第ii階段(可以將其表示為種子的飽和度)。對于已在吸水停滯階段(第ii階段)的種子，可以使用在初始階段快速吸收和在停滯階段的慢吸水之間的差來確定浸濕步驟的下限。種子進(jìn)入第iii吸水階段對應(yīng)于種子出苗。因此，可以通過連續(xù)地觀查浸濕種子出苗來確定種子進(jìn)入第iii階段所需的時(shí)間。

如果種子過分吸水，浸濕后孵育前的中間干燥步驟可能損害種子，因?yàn)檫@是種子的代謝過程已經(jīng)比較深，種子變得敏感。因此，浸濕時(shí)間應(yīng)當(dāng)小于相同植物在連續(xù)吸水發(fā)芽(即進(jìn)入吸水第iii階段)所需時(shí)間的50％、例如小于40％、30％、20％、或10％。一旦胚芽伸出種皮，就被視為已經(jīng)發(fā)芽(發(fā)芽過程結(jié)束)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，孵育步驟的持續(xù)時(shí)間至少對應(yīng)于分別進(jìn)入吸水(用于種子自由接觸水)的第ii和iii階段所需時(shí)間的差異。為了盡可能使發(fā)芽前的代謝過程進(jìn)行的盡可能完善，孵育時(shí)間可可選擇等于或稍微長于種子自由吸水以完成發(fā)芽所需的時(shí)間。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，孵育的持續(xù)時(shí)間至少對應(yīng)于種子吸水(用于水自由接觸水(水勢能為零))并進(jìn)入吸水的第ii和iii階段所需時(shí)間之間的差異，但是不長于該差異的3倍，例如不長于該差異的2或1.5倍。

在浸漬步驟中水溶液通常是充氣水溶液。除了水以外，氧氣對于使種子完成發(fā)芽也是必不可少的。像吸收水分一樣，氧氣吸收也分三個(gè)階段：急劇的氧氣吸收階段(第i階段)，此階段同時(shí)伴隨水分的吸收，氧氣在該階段的作用是激活呼吸酶；在緩慢階段(第ii階段)，氧氣吸收比第i階段慢，但在整個(gè)第二階段都有呼吸作用，這主要與新合成的線粒體的呼吸比較弱有關(guān)；第二個(gè)急劇的氧氣吸收階段(第iii階段)，同時(shí)伴隨有種子出苗。

在發(fā)芽期間供氧不足會使生物代謝產(chǎn)生的能量減少，這將限制種子發(fā)芽。嚴(yán)重缺氧可使代謝過程變成發(fā)酵，這將抑制種子的發(fā)芽。此外，在發(fā)芽期間co2的累積也會限制或嚴(yán)重抑制種子的呼吸，由此限制引發(fā)結(jié)果。因此，通過增加co2分壓來控制引發(fā)可以負(fù)面地影響引發(fā)。

為滿足吸液期間對氧氣的需求，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，本發(fā)明方法在浸濕步驟中實(shí)用了充氣水溶液，以優(yōu)化引發(fā)效果。

在浸濕步驟之后，降低水分含量。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，以下述方式降低種子的水含量，把浸潤濕種子的重量降低1-80％、例如1-60％、2-30％、2-20％、或2-8％。通常地，在這個(gè)步驟中將種子的重量降低1-10％，例如2-8％。也可以將種子的重量降低約5％。

降低種子含水量可使用相對濕度比較低—例如低于40％—的空氣來干燥。此外，也可使用真空、低壓或rcf(relativecentrifugalforce，相對離心力)不超過500的低速離心或其組合來降低含水量?？稍谏愿叩臏囟认逻M(jìn)行干燥，例如在25℃-35℃之間的溫度。

為了提供具有硬化表面的種子，優(yōu)選地通過對種子吹空氣來降低水分含量。可以采用空氣濕度可以小于40％，空氣溫度在25℃至35℃之間的空氣進(jìn)行降低種子含水量。

降低種子的水分含量的步驟通常是比較短。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，降低水含量步驟的持續(xù)時(shí)間不長于相同物種的種子發(fā)芽所需時(shí)間的1/10，例如等于或短于1/20、1/50或1/100(如果自由接觸水)。進(jìn)一步地，降低水含量步驟的持續(xù)時(shí)間可以不長于孵育步驟的持續(xù)時(shí)間的1/10，例如不長于1/20、1/50或1/100。

應(yīng)注意的是，對于內(nèi)胚乳種子和裸子植物種子，胚芽被內(nèi)胚乳保護(hù)/包圍。對于諸如甜菜之類的外胚乳物種，胚芽被果皮保護(hù)，果皮是包裹/保護(hù)內(nèi)部種子的較硬部分。因此這些類型的種子更耐物理應(yīng)力。此外，浸漬時(shí)間通常相對較短。所以，當(dāng)浸漬終止時(shí)，生物過程尚未進(jìn)展的很深。因此，對于內(nèi)胚乳種子和帶果皮的種子，在浸濕后和孵育前適當(dāng)降低種子含水量一般不會對引發(fā)效果和引發(fā)種子的儲存有任何負(fù)面的影響。

緊隨浸濕和降低水分含量步驟就是孵育步驟。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，在相對濕度為80至100％，例如80至小于95％、至少95％但小于100％、或100％的空氣環(huán)境下孵育種子。當(dāng)相對濕度是100％時(shí)，首先選水分不是過飽和空氣，使在孵育期間種子的水分含量保持在低于種子完全發(fā)芽所需的水分含量。

不僅空氣的相對濕度對于維持孵育期間想保持的水分含量是重要的，而且空氣含氧量也是重要的。在孵育期間，應(yīng)該連續(xù)地或不連續(xù)地更換孵育空氣。

為了得到好的引發(fā)效果，孵育期間種子的水分含量最好保持恒定。優(yōu)選地，在孵育期間種子的水分含量保持在低于種子能夠完成發(fā)芽所需的水分含量。此外，在孵育期間種子重量應(yīng)保持在不低于孵育之前種子重量的80％、例如不低于90％或不低于95％。另外在整個(gè)孵育過程中種子的水分含量(基于干重)應(yīng)保持不低于25％。而且在不短于孵育時(shí)間的25％的時(shí)間內(nèi)，種子水分含量(基于干重)應(yīng)該保持在不低于25％。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，在孵育期間的種子重量保持在孵育之前種子重量的20％以內(nèi)，例如在10、5.0、或2.5％以內(nèi)。

孵育種子的空氣中的含氧量應(yīng)該具有15至25vol.％，最好含氧量為21vol.％。

如上所述，除了水以外，氧氣對于使種子完成發(fā)芽也是必不可少的。在發(fā)芽期間氧氣含量較低或缺氧會使呼吸代謝產(chǎn)生的能量減少，由此將限制發(fā)芽過程。嚴(yán)重缺氧會導(dǎo)致發(fā)酵，這將抑制種子的發(fā)芽。因此，應(yīng)該孵育種子所用的空氣應(yīng)該具有一定的含氧量。

如果像通常那樣同時(shí)引發(fā)一些種子，為了在孵育步驟中對每個(gè)種子提供基本相同的條件，可在孵育步驟中翻滾種子?？稍谘b有折流板的旋轉(zhuǎn)桶中進(jìn)行這樣的翻滾。一個(gè)實(shí)施方式涉及一種用于按照本發(fā)明方法孵育種子的設(shè)有折流板的旋轉(zhuǎn)桶。

在初始階段(第i階段)和緩慢階段(第ii階段)，種子進(jìn)行一系列的代謝過程，這些代謝過程需要氧氣。此外，這些代謝過程還釋放廢氣。因此，在孵育步驟期間需要連續(xù)地或不連續(xù)地更換空氣。

此外，種子在發(fā)芽過程的第一階段(吸水第i階段)的代謝過程中也需要氧氣。因此，在浸漬步驟中需要對水溶液充氣。再者，充氣可有助于在浸漬步驟中各種成分的擴(kuò)散并且能使種子更均勻地吸收水。

在孵育步驟之后的種子可以直接播種。然而，大部分情況下是對引發(fā)的種子進(jìn)行干燥以便儲存和運(yùn)輸。種子可以用干燥的空氣進(jìn)行干燥。干燥種子用的空氣的空氣相對濕度應(yīng)該較低，例如<40％，例如約為25％。此外，也可在稍高的溫度下進(jìn)行干燥，例如在25℃至35℃之間。干燥過程最好將種子干燥到能夠安全存儲的含水量水平。

使用在本文中公開的引發(fā)方法可引發(fā)各類種子。該方法尤其適合引發(fā)以下物種的種子：內(nèi)胚乳植物種子，例如煙草、蕃茄、胡椒、蓖麻子、洋蔥、小麥；裸子植物種子，例如松樹、云杉、銀杏；以及帶有/不帶有果皮的外胚乳植物種子，例如甜菜。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，有待引發(fā)的種子是下述種子

–內(nèi)胚乳植物種子，例如番茄或胡椒；

–裸子植物種子，如松或云杉；

–外胚乳植物種子，例如紅甜菜；和/或

-具有果皮的種子，如胡蘿卜或草。

本發(fā)明的另一實(shí)施方式涉及一種引發(fā)的種子，該種子可通過在本文中公開的方法獲得。該種子將具有縮短的平均發(fā)芽時(shí)間、提高發(fā)芽能力以及改進(jìn)田間發(fā)芽效果的特性。另一實(shí)施方式涉及一種由本文公開方法可獲得的引發(fā)種子而生長出的植物。

無需進(jìn)一步的闡述，即可相信，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可根據(jù)前文說明，將本發(fā)明利用到最大限度。因此，在本文中描述的優(yōu)選具體實(shí)施方式應(yīng)被解釋為僅僅是說明性的，而非以任何方式限制本說明書的其余部分。此外，雖然在上文中已結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明作了說明，但本發(fā)明并不意在受限于在本文中給出的特定形式。而是，本發(fā)明僅受所附權(quán)利要求的限制，且不同于上述具體實(shí)施方式—例如不同于上述內(nèi)容—的其他實(shí)施方式在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)同樣是可能的。

在這些權(quán)利要求中，術(shù)語“包括/包含”不排除其他元素或步驟的存在。此外，雖然單個(gè)特征可包括在不同的權(quán)利要求中，但這些特征也可能有利地組合起來，且包括在不同的權(quán)利要求中并不意味著特征的組合是不可行的和/或不利的。

此外，單數(shù)引用不排除多個(gè)。術(shù)語“一種”、“一個(gè)”、“第一”、“第二”等不排除多個(gè)。

實(shí)驗(yàn)

以下實(shí)施例僅僅是示例，不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。而是，本發(fā)明只受所附權(quán)利要求的限制。

浸漬時(shí)間的確定

浸漬時(shí)間是按照ista(internationalseedtestassociation，國際種子測試協(xié)會)規(guī)則(在種子測試的國際規(guī)則中用于確定含水量)通過確定含水量而確定的(在確定的時(shí)間間隔，直至種子的水分含量增加非常慢)。對于肯塔基藍(lán)草，種子的水分含量在135分鐘之后增加非常慢，所以浸漬時(shí)間被確定為135分鐘。在浸漬之后，也可確定種子的水分含量，例如對于肯塔基藍(lán)草為50％。

通過以確定的間隔確定水分含量，還限定了達(dá)到不同飽和程度所需的浸漬時(shí)間。

孵育時(shí)間的確定

曾經(jīng)浸入水中的種子發(fā)芽所需時(shí)間是通過孵育種子確定的，且未首先降低其含水量。對于肯塔基藍(lán)草，曾經(jīng)浸入水中的種子發(fā)芽所需時(shí)間被確定為84小時(shí)。

浸漬

使用不連續(xù)的人工攪拌方式將種子(紅辣椒20g，小麥500g，歐洲赤松100g，肯塔基藍(lán)草400g)浸在水桶內(nèi)(水量是種子量的5倍w/w)中，且在預(yù)定的浸漬時(shí)間內(nèi)持續(xù)向水中通入新鮮的空氣泡(參見上文)，例如對于肯塔基藍(lán)草為135分鐘。

中間水減少

通過在rcf＝500下離心處理6分鐘，使種子的水分減少，并進(jìn)一步在相對濕度為35％的空氣環(huán)境中干燥，直至種子的水分含量比浸漬之前水分含量低2-5個(gè)百分?jǐn)?shù)單位，例如對于肯塔基藍(lán)草為45％。

孵育

在適當(dāng)降低種子含水量之后，將種子置于翻滾設(shè)備內(nèi)，且在相對濕度為95％的新鮮空氣環(huán)境下按照確定的孵育時(shí)間(參見上文)進(jìn)行孵育，例如對于肯塔基藍(lán)草為84小時(shí)。

干燥

在孵育之后，將種子在溫度約30℃，相對濕度為30％的空氣中干燥，直至種子的水分含量降至浸漬前的含水量，例如對于肯塔基藍(lán)草為8.9％。

種子的引發(fā)

對于4個(gè)物種(紅辣椒、小麥、歐洲赤松和肯塔基藍(lán)草)，按照上述方法進(jìn)行引發(fā)。按照上文和表1中概括的方法，確定種子的孵育時(shí)間、孵育水分含量(moisturecontent,mc)、干種子水分含量(mc)和浸漬時(shí)間。

表1.引發(fā)處理數(shù)據(jù)

*mc＝水分含量

結(jié)果–引發(fā)性能

對于各種種子品種，在表2中示出引發(fā)對平均發(fā)芽時(shí)間(meangerminationtime,mgt)的縮短、發(fā)芽能力(germinationcapacity,gc)的提高、以及出苗時(shí)間、苗長度和苗鮮重的影響。在表2中示出的幼苗尺寸(苗長度和苗鮮重)是在如下所示的不同時(shí)段后記錄的不同數(shù)量幼苗的重量和苗長度：

–紅辣椒，第16天高度，30株幼苗的重量；

–小麥，第8天高度，10株幼苗的重量；

–歐洲赤松，第15天高度，30株幼苗的重量；以及

–肯塔基藍(lán)草，第15天高度，40株幼苗的重量。

由表2可看出，目前的引發(fā)方法顯著降低了mgt(平均發(fā)芽時(shí)間)，且提高了發(fā)芽能力(除了小麥以外，其gc與未引發(fā)的種子相同)。目前的引發(fā)也顯著提高了戶外出芽性能，例如縮短了出芽時(shí)間和增加了幼苗尺寸。

表2.引發(fā)對發(fā)芽時(shí)間、發(fā)芽能力以及苗長度和苗重量的影響

實(shí)施例2-6-一般性注意事項(xiàng)

以與實(shí)施例1相同的方式確定浸沒和孵育時(shí)間。

對于實(shí)施例2-6，將種子放置在由不銹鋼網(wǎng)制成的容器中，水和氣體可通過該網(wǎng)自由地交換。該容器與內(nèi)部種子放入含有水的容器中，使得種子浸沒在水中。該容器被連續(xù)地翻滾，以確保所有的種子均勻浸濕。在浸漬過程中向容器中的水中連續(xù)地提供新鮮空氣。根據(jù)上述確定的浸漬時(shí)間(參見上文)進(jìn)行浸濕/

種子浸濕后，將種子從水中取出，并在rcf＝500下離心6分鐘來降低種子的水分含量，然后再在35％相對濕度的空氣中降低種子含水量。在降低種子含水量的步驟中，將種子的含水量降低2-5百分?jǐn)?shù)單位。

在降低種子含水量之后，將種子放回到容器中。將該容器放在培養(yǎng)箱裝置中按照預(yù)定的孵育時(shí)間進(jìn)行孵育。培養(yǎng)裝置是連續(xù)翻滾的，培養(yǎng)箱的空氣濕度為98-100％rh。培養(yǎng)箱的空氣是連續(xù)更換的。

在孵育之后，將種子在空氣濕度為30％rh，溫度為大約30℃的空氣中進(jìn)行干燥，直到種子的水分含量降低到與浸是之前種子的含水量。

實(shí)施例2-降級水分含量(mc)的水平對引發(fā)效果的影響

在種子處理過程中(吸液、mc降低、孵育和干燥)，中間降低mc步驟是非常重要的。為了更好地理解所述降低mc步驟，進(jìn)行了以下實(shí)例性實(shí)驗(yàn)：

1.將25g種子在20℃水中按預(yù)定浸濕時(shí)間，用水浸沒種子浸濕。

2.隨后，以下述方式(相對濕度/空氣流量以及在25℃)降低種子的mc使得在30分鐘內(nèi)浸濕過的種子的mc達(dá)到以下水平：

a.將浸濕種子的mc降低1-5％個(gè)單位

b.將浸濕種子的mc降至約25％的mc(基于干重)

3.在下述環(huán)境中孵育降低mc后的種子，使得種子在孵育過程中mc浮動范圍不超過1-5％。該孵育步驟實(shí)在約1.5升體積的容器中進(jìn)行的。該容器由不銹鋼金屬網(wǎng)制成。該容器被放置在濕度為約99％的培養(yǎng)箱中。容器的網(wǎng)狀物允許在容器和培養(yǎng)箱之間的氣體交換。

4.在孵育之后，將種子干燥回到種子浸濕之前的mc，用于安全存儲。

5.根據(jù)上述方法確定的種子的孵育水分含量(mc)，孵育時(shí)間，和引發(fā)對降低平均發(fā)芽時(shí)間(mgt)和提高發(fā)芽能力(gc)的影響。

表3降低水分含量(mc)的水平

*含水量降低到小于浸濕后種子的含水量的1-5％

結(jié)果-降低水分含量(mc)水平對引發(fā)效果的的影響

表3中顯示了引發(fā)不同含水量種子(基于干種子)對減少的平均發(fā)芽時(shí)間(mgt)和發(fā)芽能力(gc)的影響。如從表3可以看出，在試驗(yàn)中觀察到mgt(h)顯著降低，其中中間水減小范圍從剛低于種子完全發(fā)芽所需的含水量至低至25％。

實(shí)施例3-在孵育過程中逐漸降低水分含量(mc)對發(fā)芽效果的的影響

在本發(fā)明的四個(gè)種子處理過程中(吸水、降低mc、孵育和干燥)，在孵育過程中氣體濕度和氣體流量將影響種子的mc。如果種子的mc相對較低并且氣體的rh足夠高，種子的mc可在孵育過程中增加。然而，如果孵育之前種子的mc相對較高，而且空氣的濕度rh不夠高，在大多數(shù)情況下，種子的mc傾向于降低。為了說明種子mc在后續(xù)孵育期間的降低情況，進(jìn)行下面的實(shí)例性實(shí)驗(yàn)：

1.將每個(gè)含有10g種子的樣品在20℃水中按預(yù)定的吸水時(shí)間(如先前所述)吸水。

2.在孵育過程前和孵育過程中逐漸降低種子的mc，使得種子的mc降低至25％(基于干重)(兩者均通過孵育之前降低mc以及孵育期間降低mc的方式降低)，在孵育期間使用三種不同的速度降低mc。在正常孵育時(shí)間的約10％；正常孵育時(shí)間的約25％；和正常孵育時(shí)間的約50％時(shí)間內(nèi)將種子的mc降低至25％(基于干重)。

3.在mc降低之后，將降低mc后的種子繼續(xù)孵育，以完成預(yù)定的孵育時(shí)間。

4.將孵育后的種子干燥至浸濕前的情況，用于安全存儲。

5.根據(jù)上述方法確定種子的孵育水分含量(mc)，孵育時(shí)間和引發(fā)對減小平均發(fā)芽時(shí)間(mgt)和提高發(fā)芽能力(gc)的影響

表4.mc隨時(shí)間減少

*含水量降低至小于浸濕后種子的1-5％單位

結(jié)果-mc逐漸降低的影響

從表4可以看出，當(dāng)水含量降低1-5％時(shí)，引發(fā)對平均發(fā)芽時(shí)間(mgt)和發(fā)芽能力(gc)的影響是最有效的。如果在孵育過程中，在孵育時(shí)間的至少25％期間，種子的mc(基于干重)保持至少25％，仍可以顯示正面效果。相對于其它實(shí)施例，在孵育過程中mc快速降低將限制引發(fā)效果，或者起到反面的效果。

實(shí)施例4-吸液程度的影響

為了顯示吸液步驟的重要性，進(jìn)行下面的實(shí)例性實(shí)驗(yàn)：

1.將10g種子的樣品吸水不同的時(shí)間，使得吸水之后種子的mc為充分吸水種子的25％(基于干種子)、50％、和75％。

2.按照與正常孵育的種子相同方式對不同吸水程度的種子驚喜孵育，不同之處在于在孵育期間(無中間干燥步驟)讓不同吸水程度的種子在孵育過程中保持孵育前的含水量。

3.將種子干燥至浸濕前的含水量，以便長期儲存。

4.根據(jù)上述方法確定種子的孵育水分含量(mc)，孵育時(shí)間，和引發(fā)對降低平均發(fā)芽時(shí)間(mgt)和提高發(fā)芽能力(gc)的影響。

表5.mc吸液水平

*含水量降低至小于浸泡種子的1-5％單位。

結(jié)果-吸液程度的影響

表5中示出了吸水對平均發(fā)芽時(shí)間(mgt)和發(fā)芽能力(gc)對引發(fā)效果的影響。如表5中可見，低吸水破壞引發(fā)的正面效果，即種子沒有充分水化以進(jìn)行引發(fā)。因而可以斷定，重要的是最初種子達(dá)到種子完成發(fā)芽所需的mc的75％，否則隨后的引發(fā)處理將不會有助于改善種子的發(fā)芽時(shí)間(mgt)和提高發(fā)芽能力(gc)。當(dāng)吸水程度達(dá)到吸水進(jìn)入第二階段的75％以上時(shí)，引發(fā)具有該正面效果，即使它僅吸收足夠完成發(fā)芽的第ii階段的水的75％。

實(shí)施例5-延長孵育的效果

為了顯示水減少步驟的正面影響，建立一系列實(shí)驗(yàn)，其中延長了孵育步驟的持續(xù)時(shí)間：

1.根據(jù)本發(fā)明的方法將10g的種子樣品吸水，之后降低mc。

2.將一部分種子按正常孵育時(shí)間進(jìn)行孵育，而對其它種子孵育延長的孵育時(shí)間。

3.將種子干燥至浸濕前的含水量，以便儲存。

4.根據(jù)上述方法確定種子的孵育水分含量(mc)，浸泡時(shí)間，和引發(fā)對降低平均發(fā)芽時(shí)間(mgt)，和提高發(fā)芽能力(gc)的影響。

表6延長孵育的效果

*含水量降低至小于浸泡種子含水量的1-5％單位

**正常的孵育時(shí)間

結(jié)果-延長孵育的效果

這些實(shí)施例說明了在孵育之前減低含水量步驟的重要性。在浸濕后降低含水量即使在延長孵育時(shí)間的情況下，也會減少種子進(jìn)入第iii階段(發(fā)芽，種子出苗)的風(fēng)險(xiǎn)。如果在引發(fā)過程中，對已進(jìn)入發(fā)芽的第iii階段的種子進(jìn)行干燥，存儲，則其引發(fā)特性，例如種子活力，種子生存力以及耐貯性(未示出)可能受損。從表6可以發(fā)現(xiàn)，用本發(fā)明的方法引發(fā)的實(shí)例的種子可以容許延長的孵育，并具有較少的負(fù)面影響。