外源抗坏血酸对冬小麦镉胁迫的缓解作用的制作方法

本发明属于抗坏血酸应用
技术领域：
，具体涉及抗坏血酸在缓解冬小麦生长期内镉胁迫中的应用。
背景技术：
：现在工业化和城镇化的快速发展导致重金属造成的土壤污染实例随处可见，其中镉污染具有蓄积性强、毒性强、污染面积最广等特点而有“五毒之首”之称，据《全国土壤污染状况调查公报》表明，我国土壤重金属总污染率16.10％，其中重金属cd的点位超标率最高，接近总污染率的一半，当镉经皮层组织在根部积累到一定程度会导致植物的代谢紊乱而危害植物生长，还会使植物体内产生大量的活性氧自由基，这些自由基会破坏细胞膜结构，损伤dna，严重时会导致植物的死亡。此外，镉能通过食物链进入到人体，高含量的镉会使人的骨骼疏松，引发肾衰竭，心血管等疾病。在这样的环境下，保持粮食安全至关重要，因此，研究能有效缓解小麦等粮食作物受到的重金属胁迫的物质对于国家乃至全世界的粮食生产都有重要的作用。目前，重金属造成的土壤污染的事例随处可见，镉污染日益加重，不但危害植物生长发育，造成粮食减产，还可以通过食物链积累到人体中，严重时危及人类生命，因此，对于缓解植物镉胁迫的研究刻不容缓。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供抗坏血酸在缓解冬小麦生长期间内镉胁迫中的应用，可以提高植物叶绿素含量，增强植物的光合作用，减少植物对镉的吸收，减轻镉胁迫造成的膜脂氧化程度，促进植物生长，缓解镉毒害，减少镉含量，保障粮食安全。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了抗坏血酸在缓解冬小麦生长期内镉胁迫中的应用，所述镉胁迫的镉浓度为5～10μmol/l。优选的，所述缓解冬小麦生长期内镉胁迫表现在：增加地上部和地下部鲜重，提高光合速率，减少丙二醛含量及地上部和地下部镉含量。本发明还提供了一种冬小麦生长期内抗镉胁迫药剂，包括抗坏血酸，所述抗坏血酸在所述药剂中的浓度为50～200μmol/l。本申请提供了抗坏血酸在缓解冬小麦生长期间内镉胁迫中的应用，所述镉胁迫的镉浓度为5～10μmol/l。在本发明实施例中，为模拟镉胁迫环境，通过水培实验，在小麦三叶一心的时候，在霍格兰营养液中加入一定量的氯化镉溶液，使营养液分别达到0、5、10μmol/l，在此基础上进一步加入不同量的外源抗坏血酸，使营养液分别达到0、50、200μmol/l，胁迫处理14天后，采集样品。实验证明当镉浓度为5μmol/l或10μmol/l时，当添加50μmol/l或200μmol/l的外源抗坏血酸，可显著提高地上部和地下部鲜重，提高光合速率，减少丙二醛含量及地上部和地下部镉含量，所以抗坏血酸可用于制备冬小麦生长期间内抗镉胁迫的药剂。附图说明图1为外源抗坏血酸对cd胁迫西农979生物量的影响；图2为外源抗坏血酸对cd胁迫下西农979光合参数的影响；图3为外源抗坏血酸对cd胁迫下西农979mda含量的影响；图4为外源抗坏血酸对cd胁迫下西农979镉含量的影响；图5为外源抗坏血酸对cd胁迫周麦27生物量的影响；图6为外源抗坏血酸对cd胁迫下周麦27光合参数的影响；图7为外源抗坏血酸对cd胁迫下周麦27mda含量的影响；图8为外源抗坏血酸对cd胁迫下周麦27镉含量的影响。具体实施方式本发明提供了抗坏血酸在缓解冬小麦生长期内镉胁迫中的应用，所述镉胁迫的镉浓度为5～10μmol/l。本发明所述缓解冬小麦生长期内镉胁迫优选表现在：增加地上部和地下部鲜重，提高光合速率，减少丙二醛含量及地上部和地下部镉含量。在本发明实施例中，为了验证抗坏血酸对冬小麦生长期间内的镉胁迫的缓解效果，在霍格兰营养液中加入一定量的氯化镉溶液，使营养液分别达到0、5、10μmol/l，在此基础上进一步加入不同量的外源抗坏血酸，使营养液分别达到达到0、50、200μmol/l。胁迫处理14天后，采集样品，测定地上部和地下部鲜重，光合速率，胞间co2浓度，蒸腾速率，丙二醛含量，地上部和地下部镉含量等数据。本发明还提供了一种冬小麦生长期内抗镉胁迫药剂，包括抗坏血酸，所述抗坏血酸在所述药剂中的浓度为50～200μmol/l。下面结合实施例对本发明提供的抗坏血酸在缓解冬小麦生长期内镉胁迫中的应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例1按照表1所示浓度设计实验，供试冬小麦品种为西农979，通过水培实验，在小麦三叶一心的时候，在霍格兰营养液中加入一定量的氯化镉溶液，使营养液分别达到0、5、10μmol/l，在此基础上进一步加入不同量的外源抗坏血酸，使营养液分别达到0、50、200μmol/l。胁迫处理14天后，采集样品。表1实验处理处理cd浓度(μmoll-1)vc浓度(μmoll-1)标记处理100ck处理2050t1处理30200t2处理450t3处理5550t4处理65200t5处理7100t6处理81050t7处理910200t8为方便记录，将上述9个处理分别标记为：1、测量地上部分和地下部分长度和干鲜重待小麦加cd胁迫处理两周后，采集收样，每个处理选4株长势相同的小麦，用尺子(精确度为0.1cm)测茎叶和根长度，用分析天平(精确度为0.0001g)称茎叶和根的鲜重。之后，向烧杯中加入0.02mol/l的edta溶液浸泡鲜样的根，浸泡15min后，去离子水冲洗干净后转入信封中，随后和茎叶一起进行105℃杀青30min，70℃烘干48h，分析天平(精确度为0.0001g)称干重。结果如图1所示，其中图1中a为地上部鲜重，图1中b为地下部鲜重，当cd浓度为0也就是植物没有受到cd胁迫时，随着vc浓度的增加，小麦的地上部鲜重没有显著变化，根鲜重呈下降趋势。当加入的cd浓度为5μmol/l时，加入外源vc能缓解cd胁迫对小麦的危害，其中200μmol/l的vc缓解效果最为明显，使得小麦的地上部鲜重和地下部鲜重分别增加了19.0％和16.1％。当cd处理为10μmol/l，无缓解物vc时，小麦明显受到胁迫，茎叶鲜重下降最为明显，与对照相比降低了28.0％，加入vc后小麦的地上部鲜重、地下部鲜重与只加cd相比呈上升趋势，其中200μmol/l的vc促进效果较明显，分别增加了5.2％和3.0％。由此可知，添加外源vc能缓解cd对西农979小麦的毒害作用，200μmol/l的vc缓解镉毒害效果较好。2、光合参数测定称取0.2g长势均匀的小麦叶子，用剪刀剪成小段，倒入25ml比色管中，加入95％酒精定容，避光放置3～4天后，用l5紫外分光光度计(上海仪电分析仪器)于470nm，649nm，665nm下测相应的od值，参考王学奎等人的方法计算叶绿素含量，单位为mg/g。选一盆中最顶端的第一片完全展开叶(共6片)，采用便携式光合速率测定仪(li-6400,lico美国)在光强为1000μmolm-2s-1下测定小麦的蒸腾速率tr、细胞间隙co2浓度ci、气孔导度gs、净光合速率pn。结果如图2所示，其中图2中b和图2中d显示，西农979小麦的气孔导度gs、蒸腾速率tr随着加入cd的浓度的增加呈下降趋势，且处理间下降的差异显著，说明cd胁迫会抑制西农小麦的光合作用；图2中c显示，胞间co2浓度ci呈先下降后上升趋势，差异显著。在没有cd处理的时候，加入50μmol/lvc后，西农979小麦的净光合速率pn、胞间co2浓度ci、蒸腾速率tr与对照相比，均显著下降，降幅为9.0％、31.9％、24.5％，加入200μmol/lvc时，四种指标都呈略增趋势；当加入5μmol/lcd时，pn、ci、tr均显著下降，降幅分别为17.9％、10.4％、25.7％，说明cd胁迫造成小麦气孔的关闭，在这样的cd浓度下加入不同vc处理后，pn、gs、tr都呈上升趋势，说明vc能有效缓解cd胁迫；随着加入10μmol/lcd时，pn、gs下降，说明cd胁迫加重，但ci、tr增加，加入vc后，pn、ci增加显著，增幅分别为20.2％、15.5％，tr也有上升趋势，且在10μmol/lcd的处理下，加入50μmol/lvc时缓解作用最好。3、丙二醛(mda)含量测定参考王学奎等的方法，略有改进：称取0.5g植物样品，先加入2ml10％tca和少量sio2进行研磨，再加入3ml10％tca充分研磨后，4000rpm离心10min。取上清液(待测液)2ml于试管中，再加2ml0.67％硫代巴比妥酸混合，开水煮沸30min，冷却后4000rpm离心10min，以2ml蒸馏水+2ml0.67％硫代巴比妥酸为对照，分别在波长为450nm、532nm、600nm处测定待测液的吸光值，计算mda含量。结果如图3所示，随着cd胁迫的加重，西农979小麦的丙二醛mda含量呈显著上升趋势；加入vc后，mda含量呈显著下降趋势，说明vc能有效减轻植物受到cd胁迫时植物细胞的膜脂氧化程度，起有效地缓解作用；在cd处理为0μmol/l时，加入50μmol/l、200μmol/l的vc后，mda含量呈先降后增的趋势，200μmol/l的vc作用比较明显，使西农小麦的mda含量增加了6.1％；当cd胁迫浓度为5μmol/l时，加入50μmol/l、200μmol/lvc时mda含量下降，降幅分别为14.9％、10.8％；当cd处理浓度为10μmol/l时，加入vc后mda含量显著下降，其中，200μmol/l的vc此时的缓解效果最明显，降幅为25.2％。以上结果说明：vc能有效降低西农979小麦的mda含量，且存在互作效应，即当cd浓度为10μmol/l，vc为200μmol/l时效果显著。4、小麦地上部和地下部镉含量测定将地上部分和地下部分粉碎，称取茎叶0.3g，根0.2g，转入锥形瓶中，并向瓶中加入10ml的硝酸和高氯酸混合酸溶液(体积比3:1)浸泡12h，之后在110℃电热板上加热1h，170℃加热30min后220℃加热至样品液变为无色透明或者淡黄色。随后用10ml去离子水沿着瓶壁冲洗，140℃加热赶酸，重复三次，到溶液最后剩余3ml左右赶酸结束，之后定容到25ml容量瓶中，过滤转移到10ml离心管中，使用原子吸收分光光度计(aas，zeenit7000analytikjena，德国)测cd含量。结果如图4所示，随着cd胁迫程度的增加，西农979小麦的地上部分、地下部分积累的cd浓度和含量都呈显著上升趋势；加入vc后，地下部和地上部cd浓度都呈显著下降趋势，说明vc能有效减少植物根系对cd的吸收。在5μmol/l的cd处理下，加入50μmol/l、200μmol/l的vc后，小麦地下部的cd浓度和含量均显著下降，200μmol/l的vc作用比较明显，降幅分别为49.8％、47％。地上部的cd浓度和含量分别下降52.7％、51.9％。当加入的cd为10μmol/l时，地下部的cd浓度和含量均显著下降，加入200μmol/lvc时缓解作用最明显，降幅分别为54.1％、55.8％。实施例2除供试样品为周麦27外，其余实验条件均与实施例1相同。1、外源抗坏血酸对cd胁迫下周麦27生物量的影响结果如图5所示，随着镉浓度的升高，周麦27地上部和地下部根鲜重呈下降趋势。在5μmol/l和10μmol/lcd胁迫条件下，随着vc浓度增加，周麦27地上部和地上部的鲜重呈上升趋势，总体200μmol/l的vc效果较为明显。2、外源抗坏血酸对cd胁迫下周麦27光合参数的影响结果如图6所示，加入cd处理后，图6中a、6中b、6中d的周麦27的净光合速率pn、气孔导度gs、蒸腾速率tr显著下降，说明cd胁迫对周麦光合作用有显著抑制作用。在cd浓度为0时，随着vc浓度的升高，gs、ci、tr均出现下降趋势，降幅分别为9.1％、11.2％、12.6％，分析可能是高浓度的vc会抑制周麦27的光合作用；在cd胁迫为5μmol/l时，加入vc后周麦的pn、gs、tr出现略降趋势，说明vc对此浓度下的cd胁迫的缓解作用不是很明显；当cd处理浓度为10μmol/l时，加入50μmol/l、200μmol/lvc后，pn、ci、tr都有增加，特别是在50μmol/lvc时，三者的增幅显著，分别为21.4％、33.2％、5.1％，说明vc与cd处理间存在互作。以上结果说明，低浓度的vc能缓解周麦27的cd胁迫，高浓度的vc对周麦27的光合作用会有抑制作用，50μmol/l的vc能较好地缓解周麦27在cd胁迫下的光合抑制作用。3、外源抗坏血酸对cd胁迫下周麦27叶片丙二醛含量的影响结果如图7所示，在cd胁迫为0μmol/l时，加入vc后，周麦27丙二醛含量呈下降趋势，其中200μmol/l的vc使其含量下降了16.9％；当cd处理浓度为5μmol/l时，加入50μmol/l、200μmol/lvc时mda含量下降，降幅分别为11.0％、18.4％；当加入的cd处理浓度为10μmol/l时，加入vc后mda含量略下降，50μmol/l、200μmol/l的vc处理在低浓度的cd胁迫时能明显缓解周麦的细胞膜脂氧化程度，减少mda含量，在高浓度的cd胁迫时也有缓解作用，但作用不明显。4、外源抗坏血酸对cd胁迫下周麦27地上部和地下部镉含量的影响结果如图8所示，随着cd浓度的升高，周麦27地下部、地上部的cd浓度和含量都呈显著上升趋势；加入vc后，地下部和地上部cd浓度都呈显著下降趋势，其中地下部降幅较大，说明vc能有效减少植物根系对cd的吸收。当cd处理为5μmol/l时，加入50μmol/l、200μmol/l的vc后，周麦27地下部的cd浓度和含量均显著下降，200μmol/l的vc作用比较明显，降幅分别为54.0％、54.7％；同时，地上部cd浓度和含量分别下降60.0％、65.3％。当cd处理浓度为10μmol/l时，加入200μmol/lvc处理能够显著降低地下部分镉浓度和含量，降幅分别为45.8％、51.5％；周麦27的地上部cd浓度和含量也显著下降，降幅分别为46％、48.4％。以上结果说明：加入vc可以有效减少周麦27地下部和地上部镉的含量。本发明提供了抗坏血酸在缓解冬小麦生长期内镉胁迫中的应用，外源抗坏血酸可发挥抗氧化的功能，提高植物叶绿素含量，增强植物的光合作用，减少植物对镉的吸收，减轻镉胁迫造成的膜脂氧化程度，提高植物体内抗氧化酶活性，进而发挥抗氧化作用，促进植物生长，缓解镉毒害，减少镉含量，保障粮食安全。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12