利用烯效唑增强繁缕对果园镉污染土壤修复能力的方法
【专利摘要】本发明提供了利用烯效唑增强繁缕对果园镉污染土壤修复能力的方法，该方法包括如下步骤：将扦插生根的繁缕移栽至镉污染果园土壤中，每天浇水，30天后，向繁缕喷施浓度为10?80mg/L的烯效唑。本发明可使得繁缕地上部分镉含量显著增加，增加幅度可高达39.1％；本发明可使繁缕地上部分镉累积量增加10.47％。本发明显著的提高了繁缕对果园镉污染土壤中的镉提取能力。
【专利说明】
利用烯效唑増强繁缕对果园镉污染土壤修复能力的方法
技术领域
[0001] 本发明属于污染土壤修复领域，具体涉及利用烯效唑增强繁缕对果园镉污染土壤 修复能力的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国土壤重金属污染问题日益严重，其中尤以镉(Cd)为耕地首要的重金 属污染源之一。在常见的污染土壤修复技术中，植物修复技术以其经济、高效、绿色等优点 成为了当前研究的热点。然而，单纯应用富集植物的局限性往往使得修复效果不够理想，因 此配合适当的强化措施来提高植物修复效率通常是有必要的。其中，如何增强富集植物的 修复能力，是该领域的重大挑战之一。
[0003] 繁缕为石竹科一年生或越年生草本，生育期长，分枝及繁殖力强，分布广泛，近年 来被发现具有一定的镉富集能力。因此，如何提高繁缕对镉的提取能力，是繁缕能否应用于 镉污染修复方面的关键技术问题。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供利用烯效唑增强繁缕对果园镉污染 土壤修复能力的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
[0005] 将扦插生根的繁缕移栽至镉污染果园土壤中，每天浇水，30天后，向繁缕喷施浓度 为10-80mg/L的烯效唑。
[0006]优选的，所述稀效唑的浓度为40mg/L。
[0007]优选的，所述烯效唑的喷施量为6.25ml每株繁缕。
[0008] 浇水时，保持土壤的田间持水量为80%。
[0009] 在喷施完烯效唑之后，还继续培养30天。
[0010] 本发明发现，在镉污染条件下，喷施烯效唑对繁缕植株具有显著的控长效应，尤其 抑制了植株地上部分的生长，并且表现出促进分蘖、提高根冠比的作用。随着烯效唑处理浓 度的提高，繁缕体内的SOD、P0D、CAT活性均呈先升后降的趋势，且高于对照，在烯效唑浓度 为40mg/L时效果最佳，这说明烯效唑可减轻重金属镉对繁缕植物细胞的伤害。
[0011] 镉离子会对植物光合系统造成不同程度的破坏，减少植物叶片叶绿素含量，降低 光合强度。本发明发现，使用烯效唑喷施处理可以显著增加繁缕叶绿素及类胡萝卜素含量， 使叶片深绿，这可能是由于烯效唑缓解了镉对繁缕的毒害作用，抑制了光合色素的降解。本 发明还发现，适宜浓度的烯效唑可保护叶绿素a，提高繁缕的叶绿素a/b比值，延缓叶片衰 老，同时，经烯效唑处理后繁缕的类胡萝卜素含量变化与叶绿素一致，最佳处理浓度为40mg/ L〇
[0012] 植物体内的可溶性蛋白含量是了解植物体总代谢的一个重要指标，环境胁迫可诱 导植物基因表达发生改变，从而促进逆境蛋白的合成代。重金属镉导致可溶性蛋白质量分 数增加，可能是植物抵抗镉毒害的一种解毒机制。本发明发现，施用烯效唑后，繁缕植株体 内的可溶性蛋白含量得到了进一步的提高，说明烯效唑能帮助诱导合成更多胁迫蛋白参与 渗透调节，提高繁缕对重金属的抗逆性。繁缕可溶性糖含量随烯效唑浓度的增加而减少， 是由于烯效唑促进了叶绿素的合成，加强了光合作用，促进可溶性糖转化为淀粉所致。繁缕 可溶性糖含量的下降则说明了镉对繁缕植株的伤害随烯效唑处理浓度的增加而呈现出逐 渐减轻的趋势。
[0013]本发明发现，烯效唑的喷施处理可显著增强地上部分的镉富集能力，提高转运系 数(TF)，有助于促进镉从繁缕根系向地上部分的转移。这可能与烯效唑及其诱导合成的ABA 通过信号转导通路调节了重金属转运蛋白的功能有关。以40mg/L浓度烯效唑处理的繁缕地 上部分镉含量及镉富集系数(BCF)最高，说明此处理最能提高繁缕对镉的提取效率。镉积累 量的高低直接关系到植物修复重金属污染土壤的效果，随着烯效唑处理浓度的增加，繁缕 根系镉积累量较对照不断下降，而地上部分镉积累量及整株镉积累量则因处理浓度而异。 在喷施40mg/L烯效唑后，繁缕地上部分镉积累量达到最高值190.42yg/株，比对照（不喷施 烯效唑)高出10.47%。
[0014]本发明的主要有益效果：
[0015] 本发明可使得繁缕地上部分镉含量显著增加，增加幅度可高达39.1 % ;本发明可 使繁缕地上部分镉累积量增加10.47%。本发明显著的提高了繁缕对果园镉污染土壤中的 能力。
【附图说明】
[0016] 图1为烯效唑处理对繁缕的可溶性糖含量的影响结果图；
[0017] 图2为烯效唑处理对繁缕的可溶性蛋白含量的影响结果图；
[0018] 图3为烯效唑处理对繁缕的S0D及P0D活性的影响结果图；
[0019]图4为烯效唑处理对繁缕的CAT活性的影响结果图。
【具体实施方式】
[0020] 下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用 于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练 人员根据上述
【发明内容】
所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0021] 1材料与方法
[0022] 1.1试验材料
[0023] 供试土壤为紫色土，取自四川农业大学雅安校区农场（北炜，东经103° 4V )，其基本理化性质为:pH值6 ? 94，有机质43 ? 64g/kg，全氮3 ? 63g/kg，全磷0 ? 38g/kg，全钾 17 ? 54g/kg，全锦0 ? 103mg/kg，碱解氮195 ? 00mg/kg，速效磷6 ? 25mg/kg，速效钾 191 ? 13mg/kg， 有效态镉〇.〇22mg/kg。
[0024]繁缕枝条采于四川农业大学雅安校区农场(未被重金属污染区），所采枝条均来自 一株繁缕的分枝。将采回的繁缕枝条带回实验室，用盛有河沙的瓷盘进行扦插育苗，瓷盘盖 上一层保鲜膜保湿。待长出根后进行移栽，移栽前一天晚上揭开保鲜膜炼苗。
[0025]烯效唑为生化试剂BR，是上海宇涵生物科技有限公司提供的可湿性粉剂。
[0026] 1.2试验方法
[0027] 将土壤风干，过6.72mm筛，加入25mg/kg Cd(以CdCh ? 2.5H2〇分析纯形式加入土壤 中），将土壤充分混合均匀。将所需土壤装入21cmX 20cm(直径X高）的塑料花盆中，每盆 4.0kg，保持土壤湿润，放置30天，不定期翻土混合。
[0028]将扦插生根的繁缕苗种于花盆中，每盆种4株。每天浇水以保持盆中土壤的田间持 水量约为80 %，种植30天后喷施烯效唑溶液。烯效唑设置0 (对照CK)、10、20、40、80mg/L共5 个处理浓度，每盆喷施50mL，每个处理重复3次（3盆）。烯效唑喷施30天后测定繁缕鲜样数 据。之后，整株采收，用自来水冲洗干净，再用去离子水冲洗3次后，将植物根系和地上部分 分别封装，于ll〇°C杀青15min，75°C烘干至衡重，称重，用研钵研磨成粉末用于繁缕干样数 据测定。
[0029] 植株鲜样采用丙酮浸提分光光度法测定叶片的光合色素含量(叶绿素a、叶绿素b、 类胡萝卜素）；采用氮蓝四唑(NBT)光还原法测定超氧化物歧化酶(SOD)活性，以SOD抑制NBT 光还原相对百分率为50%的酶量作为一个酶活力单位(U);采用比色法测定过氧化物酶 (P0D)活性 [12]，以每min内A470变化0.01为1个过氧化物酶活力单位(U);用高锰酸钾滴定法 测定过氧化氢酶(CAT)活性，酶活性用每克鲜重样品lmin内分解H 2〇2的毫克数表示；用考马 斯亮蓝G-250染色法测定可溶性蛋白质含量。
[0030] 植株干样采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，用原子吸收光谱法测定镉含量。
[0031] 1.3数据处理方法
[0032] 数据用SPSS 21.0软件进行方差分析，5%水平下Duncan新复极差法进行多重比 较。
[0033]抗性系数=处理组总生物量/对照组总生物量，富集系数(BCF) =地上部分(根系） 镉含量/ 土壤镉含量，转运系数(TF)=地上部分镉含量/根系镉含量，转运量系数(TAF)= (地上部分锦含量X地上部分生物量)/(根系锦含量X根系生物量）。
[0034] 2结果与分析
[0035] 2.1烯效唑处理对繁缕生物量的影响
[0036]如表1所示，繁缕的根系、地上部分及总生物量随着烯效唑浓度的增加而持续减 少。与对照相比，使用烯效唑处理后，繁缕总生物量下降了7.82%~22.65%，地上部分生物 量下降了 8.95%~24.09%，差异均达到显著水平(P〈0.05)，而根系生物量仅比对照减少了 1.68%~14.83%，在达到40mg/L浓度后，才出现显著性差异，同时，繁缕的根冠比也呈总体 上升趋势。表明烯效唑可有效控制繁缕在镉污染条件下的生长发育，尤其是延缓植物地上 部分的生长。
[0037] 表1繁缕的生物量
[0039] 注:表中同项同列数据后相同字母表示在P = 0.05水平上无显著差异，不同字母表 示有显著差异，下同。
[0040] 2.2烯效唑处理对繁缕叶绿素及类胡萝卜素含量的影响
[0041] 从表2可见，随施加烯效唑浓度的增加，繁缕叶片中叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素 的含量均呈先增后减的趋势，且均以40mg/L烯效唑处理为最高，比对照分别高出4.98%、 7.23%和7.59%，均达到显著性差异。表明适宜浓度的烯效唑处理可缓解镉对繁缕的毒害 作用，抑制光合色素降解，延缓叶片衰老，但其存在明显的剂量效应，超过一定浓度后反而 会加重镉的毒害，进一步降低光合色素含量。吴桂容等 [18]研究发现，镉对植物叶绿素a具有 显著的破坏作用，可致叶绿素a/b比值下降，从而导致光合作用能力减弱。本试验结果表明， 适宜浓度的烯效唑可提高繁缕叶绿素a/b比值，说明烯效唑的处理可起到对叶绿素a的保护 作用，但随着烯效唑浓度的提高，其对叶绿素b的保护作用更强。
[0042]表2繁缕的光合色素含量
[0044] 2.3烯效唑处理对繁缕渗透调节物质的影响
[0045] 从图1可以看出，繁缕植株可溶性糖含量随着处理浓度的增加而下降，在40mg/L浓 度烯效唑处理下降至最低，为7.790 %，比对照低20.34%。这可能是由于烯效唑缓解了镉对 叶内叶绿素的破坏作用，促进了光合产物的合成和运输，从而避免了可溶性糖的过度积 累。
[0046]由图2可见，随烯效唑浓度提高，繁缕植株的可溶性蛋白含量呈现先增加后减少的 趋势，但均高于对照，在40mg/L处理组达到峰值26.40mg/g，比对照高68.92%。说明稀效挫 可加强镉污染条件下植物细胞中蛋白质的合成代谢，诱导合成更多蛋白质参与渗透调节， 从而提高植物的抗逆性。
[0047] 2.4烯效唑处理对繁缕抗氧化酶活性的影响
[0048]由图3可知，繁缕体内的超氧化物歧化酶(S0D)活性随喷施烯效唑浓度的增加，呈 现先升后降的趋势，在烯效唑浓度为4 0 m g / L及8 0 m g / L时，比对照分别提高了 71.2 5 %和 19.05%，均达显著性差异;从图3还可以看出，繁缕体内的过氧化物酶(P0D)活性也出现了 先升后降的表现，在效唑浓度为40mg/L时达到峰值，高出对照46.65%，差异达显著水平；由 图4可知，不同浓度烯效唑处理后繁缕过氧化氢酶（CAT)活性的变化与S0D及P0D类似，在 40mg/L处理浓度下达到峰值25.91mg H2〇2/g，高出对照60.42%，也达显著性差异。
[0049] 2.5烯效唑处理对繁缕镉含量的影响
[0050]表3表明，随烯效唑处理浓度的增加，繁缕根系镉含量呈加速下降的趋势，但与对 照未达到显著差异，而地上部分镉含量则先增加后减少，在40mg/L处理浓度下达最高值 67.24mg/kg，较对照提高了 39.10 %。从转运系数(TF)来看，整体仍呈现明显的升高趋势，说 明烯效唑可提高镉从繁缕根系向地上部分转运的能力。
[0051]表3繁缕的镉含量
【主权项】
1. 利用烯效唑增强繁缕对果园镉污染土壤修复能力的方法，其特征在于，所述方法包 括如下步骤： 将扦插生根的繁缕移栽至镉污染果园土壤中，每天浇水，30天后，向繁缕喷施浓度为 10-80mg/L的烯效唑。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烯效唑的浓度为40mg/L。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述烯效唑的喷施量为6.25ml每株繁 缕。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，浇水时，保持土壤的田间持水量为80 %。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在喷施完烯效唑之后，还继续培养30天。
【文档编号】B09C1/08GK106001089SQ201610380292
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】林立金, 廖明安, 谭玉梅, 张兴超, 王梓同, 刘春阳, 黄佳璟, 温铿, 钟程操
【申请人】四川农业大学