[发明专利]等离子体植物诱变装置及其方法

说明书

本发明涉及等离子体植物诱变装置，其包括植物处理部分、检测与控制部分。植物处理部分包括可移动工作台、等离子体发生器和冷却模块，等离子体发生器连接氦气源和射频电源模块，可移动工作台包括横向导轨、可移动布置在导轨上的滑台和驱动滑台的步进电机。检测和控制部分包括：位置传感器、气体流量控制器、功率传感器、温度传感器、操作面板和控制器，控制器的输入端连接操作面板、位置传感器、气体流量控制器、功率传感器和温度传感器，控制器的输出端连接步进电机和等离子体发生器，该控制器基于处理参数，各传感器的信号控制可移动工作台的移动和等离子体发生器的发射使得所述等离子体发生器的功率密度在给定的范围。

技术领域

本发明属于等离子体技术处理设备领域，特别涉及一种等离子体植物诱变装置及诱变植物种子的方法。

背景技术

在植物诱变育种领域目前常见的诱变技术有辐射诱变育种、化学诱变育种和航天诱变育种等。辐射诱变育种是指人为地利用物理诱变源，诱变作物产生突变，通过突变体的选择和鉴定，直接或间接地育成可供生产利用的新品种，应用最多的射线是γ射线和X射线，该技术的主要缺点是诱发突变的方向难以控制，有利突变频率低，难以在一次突变辐射后代中，出现多种性状均理想的突变体；化学诱变育种是通过烷化剂、亚硝基化合物、碱基类似物等化学剂与核苷酸中的磷酸、嘌呤、嘧啶等分子直接反应来诱发突变，该技术的主要缺点是对操作者本身危害性很大；航天诱变育种通过返回式卫星将植物材料搭载在太空中，此时植物材料处于一个微重力、宇宙高能粒子、宇宙射线及高真空的复杂环境之中，通过这些综合性因素造成作物本身染色体产生缺失、重复、易位、倒置等基因突变，该技术的主要缺点是无法明确诱变有效成分、突变成本过高而且时效性无法保证等。

等离子体种子激活处理及其应用由俄罗斯最先开始，俄罗斯国家物理研究所最先研制出等离子体种子处理设备，用于蔬菜种子处理，改善出苗和增加产量。美国、加拿大等研究采用等离子体对作物种子进行消毒灭菌，减少作物病害的发生。乌克兰、以色列、韩国、日本也已开始等离子体处理种子的研究和应用。在国内，山西省农业科学院旱地农业研究中心自1997年起开展等离子体种子处理技术的研究，证实了等离子体种子激活的增产效果和应用前景。随后，吉林农科院及其他一些研究单位也相继开展了等离子体处理各类种子的生物学效应与农学效应研究。试验结果表明，等离子体种子激活处理对各种作物发芽、出苗及生长均有明显刺激作用，发芽率、发芽势提高5～18％，根系发达，发病率降低，抗旱能力增强，粮食作物增产10～40％，蔬菜增产15～50％。

离子体是与物质的固态、液态和气态并存的物质第四态，是以大量自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，宏观上呈电中性。研究表明，等离子体中大量存在的活性粒子能够作用于不同的植物，并引起多种目标性状的改进，在生物技术领域具有良好的应用前景。等离子体技术作为一种诱变育种新技术，克服了常规育种周期长、进程慢、难以获得高效变异品种的缺点。

专利文献1于2003年公开了一种冷等离子体种子处理设备，包括真空装置以及设置在真空装置内的放电装置和传输装置，以氩氢(体积比1：3)混合气体作为工作气体在低真空状态下进行辉光放电，即可能够产生使生物大分子能量得到跃迁的冷等离子体，所产生的活性粒子能量达到1～20ev。该专利通过控制气体真空度、放电功率、电离时间来处理不同的种子，最终促进种子生理活性增强通过控制气体真空度、放电功率、电离时间来处理不同的种子，最终促进种子生理活性增强，但该专利需要在真空的环境下进行处理，操作不方便，并且利用空气与氦气的混合气体产生的活性粒子能量较低，无法有效处理植物。