一種顯著增強繁縷對果園鎘污染土壤修復能力的方法
【專利摘要】本發明提供了一種顯著增強繁縷對果園鎘污染土壤修復能力的方法，該方法包括如下步驟：將扦插生根的繁縷移栽至鎘污染果園土壤中，每天澆水，30天后，向繁縷噴施濃度為5?20mg/L的赤霉素。本發明能顯著的提高繁縷的鎘積累量，整株鎘累積量的提升幅度可高達25.51％。
【專利說明】
一種顯著増強繁縷對果園鎘污染土壤修復能力的方法
技術領域
[0001] 本發明屬于植物修復領域，具體涉及一種顯著增強繁縷對果園鎘污染土壤修復能 力的方法。
【背景技術】
[0002] 繁縷為石竹科一年生或越年生草本，生育期長，分枝及繁殖力強，分布廣泛，近年 來被發現具有一定的鎘富集能力。然而，與其它鎘超富集植物或富集植物相比，繁縷的單株 鎘提取率相對較低。如何提高其對鎘的提取能力，成為其能否應用于鎘修復應用方面的關 鍵技術問題。
【發明內容】
[0003] 針對現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種顯著增強繁縷對果園鎘污染土 壤修復能力的方法，該方法包括如下步驟：
[0004] 將扦插生根的繁縷移栽至鎘污染果園土壤中，每天澆水，30天后，向繁縷噴施濃度 為5-20mg/L的赤霉素。
[0005]優選的，所述赤霉素的濃度為10mg/L或20mg/L。最優的，所述赤霉素的濃度為 10mg/L〇
[0006] 優選的，所述赤霉素的噴施量為6.25ml每株繁縷。
[0007] 澆水時，保持土壤的田間持水量為80%。
[0008] 在噴施完赤霉素之后，還繼續培養30天。
[0009] 葉綠素與植物光合作用密切相關，其含量多少可直接影響植物的生長發育，而生 物量是衡量植物修復效率的主要因素之一。在重金屬脅迫下，植物體內葉綠素酸酯還原酶 受到抑制，細胞內膜遭到破壞，從而影響了植物的光合作用、礦質元素的吸收及相關酶的活 性，導致植物細胞分裂和伸長被抑制，生物量顯著減少。
[0010] 正常情況下，植物體內的活性氧代謝處于平衡狀態，但在重金屬脅迫下，植物活性 氧自由基的產生速度超出了其清除的能力，造成膜脂過氧化，自由基的產生和消除只有 S0D、P0D、CAT三者協調一致，才能使其維持在一個較低水平，從而防止細胞遭受毒害。
[0011]重金屬污染土壤的植物修復效率不僅受植物生物量的限制，而且取決于植物對重 金屬的富集能力，富集系數和轉運系數是反應修復植物富集能力的主要指標，其值越大說 明富集能力越強，修復效率越高。
[0012] 本發明顯著提高了鎘污染果園土壤的繁縷光合色素含量(葉綠素 a、b、總量及類胡 蘿卜素），并顯著增加了繁縷生物量。同時，本發明使繁縷葉片內抗氧化酶活性得到顯著提 高，增強了其對活性氧自由基氧的清除能力，有效緩解了細胞膜受傷害程度，同時減輕了活 性氧對葉綠體的破壞，在一定程度上延緩植株的衰老，促進碳氮代謝，從而促進了繁縷的生 長，提尚了廣量。
[0013] 本發明發現，適宜濃度的赤霉素(GA3)可以促進鎘從繁縷根系向地上部分運輸，可 能原因是GA3可通過提高ATP酶活性影響離子在細胞膜上的運輸，促進植物光合作用和蒸騰 速率，使更多礦質元素和鎘離子通過質膜從根上轉運到地上部分，從而極大地增加了地上 部分的錦含量及積累量。但當GA3濃度超過最適濃度10mg/L后，繁縷根系、地上部分錦含量 以及轉運系數急劇下降，甚至降低到對照以下，而且地上部分的下降幅度明顯高于根系部 分，這說明高濃度的GA 3不僅可以抑制繁縷根系對鎘的吸收，而且能抑制鎘從繁縷根系向地 上部分的轉運。這些結果說明GA3濃度的不同將會極大的影響繁縷對鎘污染果園土壤的修 復效率。
[0014] 本發明主要的有益效果：
[0015] 本發明能顯著的提高繁縷的鎘積累量，整株鎘累積量的提升幅度可高達25.51%。
【具體實施方式】
[0016] 下面通過實施例對本發明進行具體描述，有必要在此指出的是以下實施例只是用 于對本發明進行進一步的說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術熟練 人員根據上述
【發明內容】
所做出的一些非本質的改進和調整，仍屬于本發明的保護范圍。 [00 17] 實施例i
[0018] 1材料與方法
[0019] 1.1試劑材料
[0020] 繁縷幼苗取自四川農業大學雅安校區農場農田。將采自同一株長約10cm的繁縷枝 條扦插于濕潤的河砂中，蓋上地膜保濕。待長出根后(一周)進行移栽，移栽前一天揭開地膜 煉苗。
[0021] 土壤取自四川農業大學雅安校區農場果園，為紫色土，其基本理化性質為：PH 6.94,有機質43.64g/kg，全氮3.63g/kg，全磷0? 38g/kg，全鉀17 ? 54g/kg，全錦1.03 X 10-4g/ kg，堿解氮0 ? 195g/kg，速效磷6 ? 25 X 10-3g/kg，速效鉀0 ? 19lg/kg，有效態鎘2 ? 20 X 10-5g/ kg〇
[0022] 赤霉素(GA3)購自 Sigma-Aldrich公司。
[0023] 1.2試驗方法
[0024] 將所取土壤風干后過6.72mm篩，以CdCl2 ? 2.5H20分析純形式加入鎘，使土壤鎘濃 度為25mg/kg，充分混合均勾后裝入21 cm X 20cm(直徑X高）的塑料盆，每盆4.0kg，保持濕潤 放置30d，不定期翻土混合。
[0025] 30d后將扦插生根的繁縷苗移栽于花盆中，每盆4株。每天澆水以保持盆中土壤的 田間持水量約為80 %，移栽30d后分別用0(CK，清水）、5、10、20、40mg/L的GA3溶液噴施繁縷， 每盆噴施25mL，每個處理重復3次。噴施30d后進行各指標測定。
[0026]選取成熟的繁縷葉片，用乙醇、丙酮1:1混合液浸泡法測定光合色素含量。選取頂 部幼嫩葉片測定抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量，過氧化物酶(P0D)活性采用愈創木酚法 測定，超氧化物歧化酶(S0D)活性用NBT光還原法測定，過氧化氫酶(CAT)活性用紫外吸收法 測定，可溶性蛋白含量用考馬斯亮藍法測定。之后，整株采收，用自來水沖洗干凈，再用去離 子水沖洗3次后，將植物根系和地上部分分別封裝，于110°C殺青15min，75°C烘干至衡重，稱 重，粉碎。采用蒽酮比色法測定繁縷地上部分可溶性糖含量，原子吸收分光光度法測定根系 和地上部分錦含量。
[0027] 1.3數據處理
[0028] 所有數據均采用Excel 2010進行統計，SPSS 20.0軟件進行分析(Duncan新復極差 法進行多重比較）。抗性系數=處理組總生物量/對照組總生物量，富集系數(BCF)=地上部 分(根系）錦含量/土壤錦濃度，轉運系數(TF)=植物地上部分錦含量/根系錦含量，轉運量 系數(TAF)=(地上部分錦含量X地上部分生物量)/(根系錦含量X根系生物量），錦提取率 (MER)=單種植物鎘提取總量X 100/土壤鎘總量。
[0029] 2結果與分析
[0030] 2.1噴施GA3對繁縷生物量的影響
[0031]由表1可知，外源噴施GA3提高了繁縷根系、地上部分、總生物量以及根冠比和抗性 系數。與對照相比，繁縷各器官生物量在GA3濃度為10mg/L時均達到顯著水平，隨后隨著GA3 濃度的繼續升高，雖有不同程度的增加，但與濃度為l〇mg/L相比，僅根系生物量出現顯著增 加，地上部與總生物量增加量均不顯著。根系、地上部、總生物量以及根冠比和抗性系數均 在GA 3濃度為40mg/L時達到最大，分別比對照提高了 18.60 %、12.40 %、13.18 %、5.53 %和 13.20%〇
[0032]表1噴施GA3對繁縷生物量的影響
[0034]注:DW表示干重。表中數據為分析結果的平均值土標準差，同列不同小寫字母表示 顯著差異(P〈〇.05)，下同。
[0035] 2.2噴施GA3對繁縷光合色素的影響
[0036] 植物葉片中光合色素的含量是反應植物光合能力的重要參數。由表2可知，適宜濃 度的GA3處理可緩解鎘脅迫條件下繁縷光合色素含量降低。當GA 3濃度較低時，葉綠素含量及 類胡蘿卜素含量均隨著GA3濃度的增加而顯著增加，葉綠素a及葉綠素總含量在GA 3濃度為 10mg/L時達到最大，葉綠素b和類胡蘿卜素含量則在20mg/L時出現峰值，分別比對照高出 13.25%和18.71 %。隨著GA3濃度的繼續增大，光合色素含量反而顯著降低。說明低濃度的 GA3能明顯緩解鎘對繁縷光合機構的破壞，而當濃度較高時緩解作用將會減弱。但繁縷葉綠 素a/b隨GA 3濃度變化波動較大，無明顯的變化規律。
[0037] 表2噴施GA3對繁縷光合色素含量的影響
[0038]
[0039] 注:FW表示鮮重，下同。
[0040] 2.3噴施GA3對繁縷抗氧化酶活性及碳氮代謝產物含量的影響
[0041 ]由表3可見，與對照相比，外源GA3使繁縷S0D、P0D和CAT活性升高，均呈先上升后下 降的趨勢，且在GA3濃度為10mg/L時達到最大，分別高出對照39.87 %、25.28 %和130 %。隨 著GA3濃度繼續增大，三者均出現降低，但SOD活性降低不顯著。GA3處理后，與對照相比，可溶 性蛋白和可溶性糖含量雖顯著升高，但各濃度處理之間差異不顯著，同樣在GA 3濃度為 10mg/L時達到最大，分別高出對照28.52%和16.41 %，隨后出現不顯著降低。
[0042]表3噴施GA3對繁縷抗氧化酶活性及碳氮代謝產物含量的影響
[0044] 2.4噴施GA3對繁縷鎘含量的影響
[0045] 如表4所示，隨著GA3濃度的增加，繁縷根系和地上部中鎘含量均呈先增加后降低 的趨勢，在GA3濃度為10mg/L時達到最大，分別為154 ? 02mg/kg和52 ? 80mg/kg，但根系中鎘含 量的增加均未達到顯著水平。隨著GA3濃度的繼續升高，各部分鎘含量降低，且在GA 3濃度為 40mg/L根系和地上部鎘含量都顯著低于對照。根系、地上部分富集系數和轉運系數變化趨 勢與鎘含量變化趨勢一致，也在濃度為l〇mg/L達到峰值，分別比對照高出3.68%，22.05% 和 17.75%。
[0046] 表4噴施GA3對繁縷鎘含量的影響
[0047]
[0048] 2.5噴施GA3對繁縷鎘積累量的影響
[0049] 錦積累總量取決于植物各部位錦的含量和生物量。由表5可以看出，外源噴施GA3 使繁縷各部分鎘積累量增加，且地上部分積累量及增加幅度均大于根系。當GA 3濃度較低 時，繁縷鎘積累量與濃度呈正相關，根系鎘積累量在20mg/L時最大，但與10mg/L相比差異不 顯著，地上部與整株鎘積累量最大值出現在GA 3濃度為1 Omg/L，比對照分別高出31.20 %和 25.51%，均達到顯著水平。但當GA3濃度繼續增大時，各部分鎘積累量急劇降低，當達到 40mg/L時，地上部及整株鎘積累量顯著低于對照。轉運量系數及金屬提取率的變化與地上 部鎘積累量的變化規律相同，在l〇mg/L時達到最大值2.35與0.349，40mg/L時最低，且明顯 低于對照，這說明了它們之間存在極大的相關性。
[0050] 表5噴施GA3對繁縷鎘積累量的影響
【主權項】
1. 一種顯著增強繁縷對果園鎘污染土壤修復能力的方法，其特征在于，所述方法包括 如下步驟： 將扦插生根的繁縷移栽至鎘污染果園土壤中，每天澆水，30天后，向繁縷噴施濃度為5-20mg/L的赤霉素。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述赤霉素的濃度為10mg/L或20mg/L。3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述赤霉素的濃度為10mg/L。4. 根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述赤霉素的噴施量為6.25ml每 株繁縷。5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，澆水時，保持土壤的田間持水量為80 %。6. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在噴施完赤霉素之后，還繼續培養30天。
【文檔編號】B09C1/10GK106001100SQ201610379803
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】廖明安, 林立金, 劉春陽, 鄭書聆, 冉致, 余雪娜, 謝永東, 溫鏗, 鐘程操, 黃佳璟
【申請人】四川農業大學