納米TiO 2在煙草種子引發和包衣丸化上的應用

索文龍 周東潔 王國平 牛永志 鄭昀曄

摘要 [目的]探索納米二氧化鈦（TiO 2）在煙草種子引發和包衣丸化中的應用效果。[方法]不同濃度5 nm TiO 2懸浮液作為引發劑、不同比例5 nm TiO 2包衣丸化，研究其對煙草種子質量的影響。[結果]綜合分析常溫和低溫下種子的發芽勢、發芽率、發芽指數、平均發芽時間，同時結合生產實際，結果顯示對于紅花大金元，600 mg/L TiO 2引發24 h處理效果好;而對于MSK326，100 mg/L TiO 2引發24 h處理效果優于其他處理;1.0% TiO 2包衣處理的種子綜合發芽指標優于其他處理。[結論]5 nm TiO 2可用于煙草種子引發和包衣丸化，但使用時需考慮生產成本。

關鍵詞 煙草;種子;引發;包衣丸化;納米材料;二氧化鈦

中圖分類號 S 572? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）18-0033-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.18.008

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Application of Nano-TiO 2 in Priming and Pelleting of Tobacco Seeds

SUO Wen-long， ZHOU Dong-jie， WANG Guo-ping et al

（Yuxi China Tobacco Seed Co.， Ltd.， Yuxi， Yunnan 653100）

Abstract [Objective] To explore the application effect of nano titanium dioxide in priming and pelleting of tobacco seeds. [Method]The effects of different concentrations of 5 nm titanium dioxide suspension as initiator and different proportions of 5 nm titanium dioxide as coating agent on the quality of tobacco seeds were studied. [Result]By comprehensive analysis of germination potential， germination rate， germination index and average germination time of seeds at room temperature and low temperature， as well as combining with the actual production， the priming treatment with 600 mg/L titanium dioxide for 24 h was better for Honghuadajinyuan， and the priming treatment with 100 mg/L titanium dioxide for 24 h was better than other treatment for MSK326. The comprehensive germination index of seeds coated with 1.0% nano titanium dioxide was better than that of other treatments.[Conclusion]5 nm nano titanium dioxide can be used for tobacco seed priming and pelleting， but the production cost should be considered.

Key words Tobacco;Seed;Priming;Pelleting;Nanometer material;Titanium dioxide

基金項目 云南省煙草公司（2018530000242026）資助項目。

作者簡介 索文龍（1980—），男，山西長治人，農藝師，碩士，從事煙草種子科學方面研究。*通信作者，研究員，博士，從事煙草種子技術研究。

收稿日期 2021-01-04;修回日期 2021-01-27

納米技術是20世紀80年代末誕生并崛起的高科技，對世界經濟的發展以及工業和人們的生活產生了非常重要的影響，納米技術研究尺寸在1～100 nm具有物理、化學和生物特性的物質[1]。納米材料是納米科技發展的重要基礎，也是納米科技最為重要的研究對象，生物醫學[2]和農業[3]是納米材料研究中最為密集的領域。碳納米材料在農業應用上展示了巨大的應用前景[4]，納米材料在農業中主要應用于納米肥料、納米保鮮材料、納米農藥和納米環境改良等方面[5]。研究表明，碳納米材料可以促進植物根系生長、刺激種子萌發以及生物量的積累[6]，適宜濃度的納米材料處理可以促進大麥、玉米、大豆、水稻、柳枝稷、番茄、小麥、花生以及大蒜種子萌發進程，提高生物量積累，促進種子萌發時的水分和元素的吸收[6-9]。

近年來，納米材料TiO 2因具有特殊的空間構象、微觀電磁性能、一定的激素效應和抑菌作用，在生物學等領域具有廣泛的應用前景[10-11]，利用納米TiO 2溶液處理豌豆、大豆、油菜、番茄和洋蔥種子能提高種子活力、促進種子發芽率及幼苗生長，提高萌發期的酶活性，從而加快種子萌發、提高幼苗成活率和植物的抗逆能力[11-14]，而關于納米TiO 2溶液引發和包衣丸化處理對煙草種子萌發及生長發育調節作用方面的研究鮮見報道。鑒于此，筆者以煙草種子為試驗材料，研究不同濃度納米TiO 2引發、不同比例納米TiO 2包衣丸化對煙草種子質量的影響，旨在為納米材料實現在煙草種子引發和包衣丸化中應用提供理論依據和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為紅花大金元和MSK326裸種，引發材料為5 nm二氧化鈦（TiO 2）。

1.2 試驗方法

1.2.1 納米二氧化鈦引發。配制0、50、100、200、400、600、800和1 000 mg/L的二氧化鈦，超聲1 h，使其成為均勻的懸浮液，然后將紅花大金元和MSK326裸種分別浸入0、50、100、200、400、600、800和1 000 mg/L的二氧化鈦懸浮液中避光引發，裸種與溶液質量比為1∶4，引發溫度為（25±0.5）℃，引發時通入空氣，通氣量為3 m3/h。分別于引發24、36、48 h取樣，用自來水沖洗干凈，25 ℃回干至原始含水量，以干種子作為對照（CK）。

1.2.2 納米二氧化鈦包衣。

根據1.2.1篩選出的最佳引發處理分別對紅花大金元和MSK326裸種進行引發，按煙草包衣丸化種子加工工藝進行包衣丸化，用分別添加0.5%、1.0%、1.5%、2.0%納米二氧化鈦的包衣劑包衣。以未添加納米二氧化鈦的常規包衣劑包衣作為對照（CK）。

1.2.3 發芽指標測定。

在光照培養箱內，按照常規的紙床發芽檢測方法計算種子的發芽勢、發芽率、發芽指數、平均發芽時間[15]。光照培養箱參數設置：發芽溫度25 ℃（常溫）和15 ℃（低溫），12 h光照/12 h黑暗。

1.3 統計分析

采用SAS 12.0軟件進行數據統計分析，多重比較采用LSD法（P<0.05），百分率數據在分析前進行反正弦轉換（y=arcsin [sqr（x/l00）]）。

2 結果與分析

2.1 不同濃度TiO 2引發對紅花大金元種子質量的影響

2.1.1 常溫條件。不同濃度TiO 2引發處理的紅花大金元種子在常溫和低溫下萌發的發芽指標見表1和2。由表1可知，種子在常溫下萌發，不同濃度納米TiO 2溶液處理對紅花大金元種子發芽率和發芽勢影響小，與對照CK相比，除800 mg/L TiO 2處理48 h顯著降低了的種子發芽勢外，其他處理對種子發芽勢無明顯影響，而各處理對種子發芽率無顯著影響;發芽時間以600 mg/L TiO 2處理48 h最短，為3.10 d，其次是0 mg/L TiO 2處理48 h及100、400 和600 mg/L TiO 2處理24 h，發芽時間分別為3.11、3.13、3.13和3.13 d，但處理間無顯著差異;發芽指數以600 mg/L TiO 2處理48 h最高，為32.27，其次是0 mg/L TiO 2處理48 h及0、400和600 mg/L TiO 2處理24 h的發芽指數，分別為32.01、31.91、31.96 和31.87。

2.1.2 低溫條件。由表2可知，種子在低溫下萌發，各處理對紅花大金元種子發芽率無影響，對發芽時間和發芽指數影響較大。200 和600 mg/L TiO 2處理24 h、0 和400 mg/L TiO 2處理48 h顯著縮短了種子發芽時間，其中以600 mg/L TiO 2處理24 h和400 mg/L TiO 2處理48 h最短，分別為9.60和9.65 d，其次是200 mg/L TiO 2處理24 h和0 mg/L TiO 2處理48 h，發芽時間分別為9.80和9.82 d，4個處理間無顯著差異;發芽指數以200和600 mg/L TiO 2處理24 h最高，分別為10.28和10.43，其次是0和400 mg/L TiO 2處理48 h，發芽指數分別為10.16和10.11。

2.2 不同濃度TiO 2引發對MSK326種子質量的影響

2.2.1 常溫條件。由表3可知，50、600 mg/L TiO 2引發36 h和0、1 000 mg/L TiO 2引發48 h處理顯著降低種子發芽勢，而其他處理均對種子發芽勢無顯著影響;從發芽率來看，50 mg/L TiO 2引發36 h和0、1 000 mg/L TiO 2引發48 h處理顯著降低種子發芽率，而其他處理均對種子發芽率無顯著影響;50、100 mg/L TiO 2引發24 h和200、400、800 mg/L TiO 2引發48 h處理的發芽時間較短，發芽指數較高，但5個處理間發芽時間和發芽指數差異不顯著。

2.2.2 低溫條件。不同濃度TiO 2引發處理對15 ℃下萌發MSK326種子質量的影響見表4。由表4可知，與對照CK相比，600 mg/L TiO 2引發48 h處理顯著降低種子發芽率，但其他處理對種子發芽率無明顯影響;100 mg/L TiO 2引發24 h處理的發芽時間最短、發芽指數最高，分別為6.62 d和15.23，與其他處理差異顯著。

2.3 不同比例TiO 2包衣對紅花大金元和MSK326種子質量的影響

2.3.1

對紅花大金元種子質量的影響。從表5可以看出，25 ℃條件下萌發，不同比例TiO 2包衣對紅花大金元種子的發芽勢、發芽率、發芽時間和發芽指數無顯著影響;15 ℃條件下萌發，不同比例TiO 2包衣對紅花大金元種子的發芽率無顯著影響，而對發芽時間和發芽指數的影響有差異。與對照（CK）比，用不同比例TiO 2包衣可顯著縮短發芽時間、提高發芽指數，其中1.0% TiO 2包衣劑包衣處理的種子綜合發芽指標優于其他處理。

2.3.2

對MSK326種子質量的影響。由表6可知，不同比例TiO 2包衣的種子在25 ℃條件下萌發，種子發芽各項指標與對照（CK）無顯著差異;與對照（CK）相比，15 ℃條件下萌發，不同比例TiO 2包衣對種子發芽率無顯著影響，1.0% TiO 2包衣處理的種子發芽時間最短、發芽指數最高，分別為12.15 d和10.65，優于與其他處理。

3 結論與討論

該試驗研究了不同濃度5 nm TiO 2懸浮液作為引發劑、不同比例5 nm TiO 2包衣丸化對紅花大金元和MSK326種子質量影響。綜合分析常溫和低溫下種子的發芽勢、發芽率、發芽指數、平均發芽時間，同時結合生產實際，研究發現對于紅花大金元，600 mg/L TiO 2引發24 h處理效果好;對于MSK326，100 mg/L TiO 2引發24 h處理效果優于其他處理。采用最佳引發處理，使用不同比例5 nm二氧化鈦（TiO 2）進行包衣丸化，發現使用含1.0%二氧化鈦的包衣粉劑包衣丸化，紅花大金元和MSK326種子發芽指標優于其他處理。

該研究結果顯示，5 nm二氧化鈦（TiO 2）懸浮液引發效果在品種間存在差異，目前在煙葉生產上推廣應用的品種較多，后續需針對不同品種選擇適宜濃度的二氧化鈦進行引發處理;該研究使用的5 nm二氧化鈦價格昂貴，市售的納米二氧化鈦還有其他不同規格粒徑，需要進一步篩選價格便宜、引發和包衣效果都好的納米二氧化鈦材料;同時，該研究僅用常規發芽指標研究二氧化鈦引發和包衣對種子質量的影響。前人研究表明，納米TiO 2對幼苗根長、株高及鮮重存在不同程度的促進作用[16]，納米TiO 2促進植物生長可能還與其能調控與氮代謝相關的一些酶活性有關[17]，且納米TiO 2自身的光催化活性能夠促進葉綠素和類胡蘿卜素的合成，進一步提高光合作用效率，誘導碳同化，從而促進幼苗的生長發育[18]，所以有待對與活力密切相關的幼苗素質和酶活性進行測定，從而深入探索納米TiO 2引發和包衣對煙草種子及幼苗生長起促進作用的機理，為下一步大面積應用提供技術支撐。

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