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近些年来,随着组培技术应用发展不断取得突破,在其理论技术上建立的人工种子技术已成为其热点研究方向并被广泛研发应用且取得丰硕成果,而该项技术在生态学领域,特别是种子生态学方面,对于其热点前沿领域的植物种质资源保存、环境绿化、生态修复等应用方向都有重要的借鉴意义和广阔的创新开发前景。但目前该项研究技术从实验室阶段向大规模工厂化生产仍然存在许多技术难题,其中人工种皮功效的应用研究是其主要面临的问题之一。 本实验研究在充分模拟初步工厂化的简单机械装置和实验室培育人工种子发育的条件下对不同种皮包被材料和不同络合条件下对人工种子属性的影响,并借助滴埋制备成活的人工种子生长状态的情况对其进行深入探究评价,相关实验研究结论如下: (1)经由控速自由下落络合水溶胶法滴埋凝胶胶囊实验显示:在水溶胶密度和粘性的共同影响下,胶囊平均质量、胶囊水分流动特性(失水率、吸胀吸水率)、浸水碎裂和质量剥蚀损失情况整体效果最好的处理组是单组分5.0%的海藻酸钠、两组分混合质量配比海藻酸钠(5.0%)∶明胶=4∶1与海藻酸钠(5.0%)∶壳聚糖=3∶1及三组分混合质量配比海藻酸钠(5.0%)∶明胶∶壳聚糖=3∶1∶1,实验结果显示这些处理组经络合得凝胶胶囊的保水性较好,养分含量较充足且结构稳定,在潮湿环境条件下可相对存放较长时间。 (2)采用质构剖面分析法测定单组分及多组分水溶胶的凝胶胶囊各项力学属性,通过以硬度为主的各抗压强韧度力学指标和表面接触粘附性相关的粘性的具体结果分析得,单组分海藻酸钠水溶胶处理组各水平的凝胶胶囊中8.0%水平海藻酸钠凝胶胶囊因其硬度最大粘性最小则整体上最好,但综合胶囊平均质量、水分流动性特征考虑,5.0%海藻酸钠是最佳。两组分混合水溶胶三个处理中以海藻酸钠与槐树豆胶两组分混合处理组各水平总体硬度最大粘性较小则最好,海藻酸钠与明胶混合处理组次之,而海藻酸钠与壳聚糖混合处理组则因总体硬度最小,粘性最大效果较差。但综合此前胶囊平均质量和水分流动性特征考虑,海藻酸钠与明胶混合处理组中海藻酸钠∶明胶=4∶1配比水平(B3处理组)为最佳,在海藻酸钠与壳聚糖混合处理组中海藻酸钠∶壳聚糖=3∶1配比水平(C4处理组)各性能也较好。选定这两种配比组合分别与壳聚糖和明胶进行三组分混合实验结果显示B3处理组∶壳聚糖=4∶1(E4处理组)和C4处理组∶明胶=4∶1(F4处理组)这两个三组分混合水溶胶处理总体效果也较好。在各力学属性无较大差异情况下,考虑材料和制作工艺初步成本等因素,5.0%的单一海藻酸钠水溶胶即为最佳。 (3)选用四种不同络合液在控制浓度和络合作用时间研究凝胶胶囊的各相关属性,经选取测定5.0%海藻酸钠水溶胶的凝胶胶囊各基本属性结果显示,胶囊平均质量以氯化锌、氯化钙络合液处理组较大,胶囊失水率则以氯化钙处理组相对最大,胶囊吸长吸水率以氯化锌为最佳,胶囊因浸水而引起的碎裂、质量剥蚀损失以氯化铜、氯化铝相对最大,胶囊上述诸多属性与络合液浓度和络合作用时间变化无明显相关的规律性,具体跟金属离子螯合力、络合作用速率、金属离子浓度、凝胶外壳厚度、内部水溶胶含量等均相关。而凝胶胶囊的力学属性,以抗压强韧度(硬度)和粘性为代表的指标与络合液浓度和时间变化都存在着正相关关系,且从实验结果整体上观察这两项力学属性以氯化铜络合液处理组为最大,氯化铝、氯化锌处理组相对最小。 (4)诸葛菜、茅苍术人工种子对于不同种皮包被材料在其不同生长发育阶段有不同侧重要求,而从实验结果得出,总体上透气性和保水性都较好的单组分或多组分混合水溶胶处理组较佳。而不同络合溶液在具体滴埋成活人工种子时,则需要考虑其金属离子本身对生物细胞组织是否有毒害作用,经试验研究结果显示氯化铜、氯化锌均有很大毒害性,而氯化铝也有一定毒害性,只有氯化钙没有毒性相对最合适。 (5)在组培苗和人工种子的实验中都显示激素的配伍,无论单一的生长素还是生长素与细胞分裂素的混合,都只在其特定适中的浓度或比例水平对植物生长发育影响起到最佳效应。而生长基质,则在于其微粒大小形成的孔隙度相关的透气性和储水性对人工种子的生长发育有较显著的关系,经实验结果显示,在四种生长基质中,农业生产应用材料如草炭和醋糟多种混合基质效果最好。