銨態氮增強植物去除液體甲醛污染中的應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于植物凈化水污染的領域，具體涉及到銨態氮在提高植物凈化液體甲醛污染中的新用途。
【背景技術】
[0002]甲醛作為一種基礎性化工原料，廣泛應用于樹脂、塑料、皮革、紙張和纖維等的生產中，這些裝置所排廢水中都含有甲醛。甲醛具有活潑的化學性質和生物學性質，能與蛋白質、核酸和脂類產生非特異性反應，使其喪失生物功能，因此甲醛毒性極強。長期接觸低劑量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、結腸癌、腦癌、月經紊亂、妊娠綜合癥、新生兒染色體異常、細胞核的基因突變，DNA單鏈內交連和DNA與蛋白質交連、白血病、青少年記憶力和智力下降等。
[0003]由于甲醛污染的危害很廣泛，因此有很多研究致力于開發治理甲醛污染的技術和方法，在眾多治理方法中，基于微生物和植物吸收甲醛能力開發的生物反應器是一種行之有效且經濟實惠的方法，這類反應器可以用來凈化污染在環境中的液態、固態和氣態甲醛。在盆栽植物凈化甲醛的體系中，甲醛一方面可以通過莖上的皮孔和葉片表皮上的氣孔將空氣中污染的甲醛吸收進入植物體內，另一方面也可以通過地下部分根吸收污染到土壤中的甲醛。Kim等(2008)的研究表明盆栽八角{Fatsia japonica)和垂葉格{Ficusbenjamina)植株在白天根去除甲醛的量和地上部分相同，但晚上根去除甲醛的量是地上部分的10倍，說明植物根系對甲醛去除有重要的貢獻。很多研究結果表明不同植物品種具有不同的甲醛吸收能力。為了更好地利用植物凈化甲醛污染，有不少研究考察了植物不同組織和器官吸收甲醛的動力學。Zeng等(2013)的研究表明用液體甲醛處理離體香蕉葉片時葉片對甲醛的吸收量和處理時間的關系為平方根函數，Song等(2010)對模式植物煙草和擬南芥吸收液體甲醛的動力學分析結果說明擬南芥對液體甲醛吸收能力強于煙草，擬南芥植株從甲醛處理液中吸收甲醛的量和處理時間的關系為冪函數。Xu等(2010)等用宏觀動力學模型考察在植物、微生物及陶粒等基質構成的生物過濾系統中甲醛降解的動力學過程，通過動力學模型預測該過濾系統清除甲醛的最佳條件和實驗值相符。
[0004]氮是植物必需的大量元素之一，通常植物在生長發育過程中吸收的氮高于其他礦質元素，因而氮對植物生長發育的影響較大。銨態氮是植物可利用的一種主要無機氮素形態。有研究表明在水培葉菜時適當的配施銨態氮能夠獲得更好的產量。高志建等(2015)發現施用銨態氮可以增加葉片氣孔導度、降低葉片蒸騰速率、增加葉片水分利用。以往的很多研究結果證實通過遺傳操作在轉基因植物中過量表達甲醛代謝相關的酶可以提高植物代謝、吸收和凈化甲醛的能力。但是用生理生化方法改變植物的甲醛代謝和吸收能力的研究還未見相關報道。因此本研究考察銨態氮的應用是否可以促進黑大豆根系對甲醛的吸收，發掘一種能提高黑大豆根部凈化液體甲醛污染能力的增強劑具有重要的環保意義。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種提高液體甲醛凈化吸收的增強劑，即銨態氮在增強黑大豆XGlycine max var.)凈化液體甲醛污染中的作用。
[0006]為了實現本發明的上述目的，本發明的技術方案如下:
(1)選擇云南本地的秋播黑大豆飽滿種子用常溫去離子水沖洗表皮，之后平鋪于墊有濕潤濾紙的培養皿中，在25°C恒溫下黑暗催芽萌發，待根長出約3cm轉移到具有針孔眼的薄泡沫板上，置于盛有Hoagland’ s營養液的黑色塑料盆中，于溫度25°C，每天用強度為1200 μ mol.m 2.S 1 (光照強度)的強光照射12 h進行漂浮培養，每隔I天更換一次培養液；
(2)待黑大豆長到兩對葉片時選擇長勢一致的植株稱量整株鮮重共8g(4棵植株鮮重)，用75ml不同濃度的NH4Cl溶液(3、6、10mmol/L)預處理12h后，再用75ml 4mmol/L的甲醛溶液替換繼續處理，測定不同時間(4、12、24h)溶液中剩余甲醛含量。每個處理設置五個重復；根據測量結果選定NH4Cl預處理的最佳濃度。
[0007](3)用步驟(2)中相同生長情況的黑大豆稱量整株鮮重共8g，用10mmol/L NH4Cl溶液75 ml對黑大豆根部進行預處理12h，隨后用4mmol/L H13CHO溶液替換處理2h，取根部2g利用13C核磁測定代謝產物；用無任何處理的黑大豆根部2g作為對照CK ;用4mmol/LH13CHO溶液處理2h的根部作為另一個對照。
[0008]本發明提供的銨態氮作為黑大豆根部吸收液體甲醛的促進劑，使用簡單方便，成本低廉。銨態氮顯著的提高了植物凈化廢水中甲醛污染的能力，開辟了利用銨態氮促進植物治理甲醛污染的新途徑，有助于科技工作者對銨態氮促進植物凈化廢水中甲醛污染能力的分子機理研究，在植物凈化工業生產廢水甲醛污染防治領域具有廣闊的前景，也開辟了經濟作物在污染凈化領域發揮新作用的空白。
[0009]本發明的有益效果:本發明所述的銨態氮增強植物根部吸收液體甲醛，具有投入低、操作簡單、凈化效率高的特點；銨態氮是比較理想的增強植物吸收液體甲醛的促進劑，銨態氮的預處理能夠明顯提高植物根部對液體甲醛的吸收率，對工業廢水甲醛污染防治具有重要意義。
【附圖說明】
[0010]圖1是不同濃度NH4Cl (3、6、10mmol/L)對黑大豆根部液體甲醛吸收動力學的影響；其中A圖為甲醛處理液在4、12、24h時的剩余甲醛含量圖為黑大豆根部在4、12、24h時的甲醛吸收量；其中揮發HCHO表示揮發的甲醛含量；吸附HCHO表示殺青黑大豆根部對甲醛的吸附；對照表示未經過任何處理的對照；NH4+-3mM表示3mmol/L NH4Cl，NH4+_6mM表示6mmol/L NH4Cl, NH4+_10mM 表示 10mmol/L NH4Cl ；
圖2為13C核磁分析NH4Cl預處理對黑大豆根部暴露在4mmol/L H13CHO溶液中代謝影響的全譜；其中Ref為馬來酸內參信號峰，對照為未經任何處理的黑大豆根部；H13CH0 2h表示經過4mmol/L H13CHO處理2h的黑大豆根部！NH4Cl預處理12h + H13CHO 2h表示黑大豆根部先經過10mmol/L NH4Cl預處理12h，隨后使用4mmol/L H13CHO溶液替換處理2h ；
圖3為本發明中13C核磁分析NH4Cl預處理對黑大豆根部暴露在4mmol/L H13CHO溶液中代謝中間產物的影響，圖中所列出代謝中間產物的分別是Icit (異檸檬酸)，Cit (檸檬酸)，FA (甲酸)，Ser (絲氨酸)，Gly (甘氨酸)；其中內參Ref (馬萊酸)信號峰為130.66 ppm;