利用农作物标志物检测土壤污染的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用农作物标志物检测土壤污染的方法，其特征在于以玉米幼苗为考察作物，在幼苗生长14d后取玉米叶片制取粗酶液，检测玉米叶片抗坏血酸过氧化物酶活性和还原型谷胱甘肽含量，当抗坏血酸过氧化物酶活性或还原型谷胱甘肽的含量变化显著时，表明土壤发生污染，镉浓度大于等于0.3mg/kg。成本低廉，操作简单，对低剂量污染物响应敏感，可全面用于诊断土壤污染状况和质量评价。
【专利说明】利用农作物标志物检测土壤污染的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用农作物标志物检测土壤污染的方法，具体的说是一种基于土壤污染物与玉米幼苗生物标志物的剂量一效应反应来评价土壤污染的技术。
【背景技术】
[0002]已有研究报道，我国重金属污染土壤超过3亿亩，约占耕地总面积的1/6 (叶常明等，2004)。而且随着工农业的发展，土壤重金属污染面积和污染程度势必呈现增长趋势。土壤中重金属积累达到一定程度就会对土壤-植物系统产生毒害，不仅导致土地质量退化、影响农产品安全，并通过食物链对人类和动物健康构成严重威胁，而且还可通过径流和淋洗作用污染地表水和地下水，恶化水文环境。土壤重金属污染具有广泛性、隐蔽性、残毒性、不可逆性、生物不可降解性和稳定性等特点，一旦发生严重污染，往往导致不可逆转的严重后果。因此，土壤污染的监测与评价对有效防治土壤重金属污染具有极为重要的指导意义(Gupta SK et al., 1996)。
[0003]传统的土壤污染监测及诊断方法所采用的指标大多数指示污染物在个体、群体、群落和生态系统水平上的影响，虽然具有一定的生态相关性，但因个体差异大，耗时长，缺乏预警价值。作为指示污染物危害效应的早期生物信号，生物标志物在土壤污染早期诊断和预警方面具有较好的应用前景。生物标志物是生物机体直接或间接与环境暴露相关的、可测量的分子、细胞、生理、生化、行为、能量或代谢物水平的变化，可以确定污染物与生物体之间已发生的相互作用，而且生物标志物能够在种群和群落受到损伤前，预警生物早期的生理变化(Franco A et al.，2002),同时，生物标志物的检测更易于实施,并且比广谱的化学分析方法更为廉价(Handy RD et al.，2003)。植物是陆生生态系统的基本组成部分，陆生高等植物在土壤污染监测中被普遍的使用。目前建立比较成熟的陆生高等植物试验方法主要有种子发芽试验、根伸长抑制试验及植物早期生长试验(IS0，1993,1995 ；Brussaard et al.，1997)等。但是传统以陆生高等植物的生长发育等为指标的土壤污染判断方法，易受植物生长周期以及其他外界因素干扰等，不适合于土壤污染的快速诊断。因此，植物标志物作为土壤污染监测和评价的早期预警指标受到越来越多的重视。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种利用玉米幼苗的生物标志物诊断土壤污染状况的方法，建立并筛选敏感的指标体系，以期在土壤污染的早期预警中的应用。
[0005]为解决上述技术问题，本发明是这样实现的
本发明提供了 一种利用农作物幼苗的生物标志物诊断土壤污染状况的方法，可用于土壤污染的早期预警的指标体系。
[0006]利用农作物幼苗的生物标志物诊断土壤污染状况的方法，是以玉米幼苗为考察作物，在幼苗生长14d后取玉米叶片置于研钵中，制取粗酶液，检测玉米叶片抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性和还原型谷胱甘肽(GSH)含量，当APX活性或GSH的含量变化显著时，表明土壤发生污染；
所述的粗酶液制取方法是在幼苗生长14d后称取0.50 g玉米叶片置于研钵中，加入2-3 ml预冷的50 mM磷酸缓冲液(PBS，pH 7.8，含0.1 mM EDTA, 1% PVPP)和少量石英砂，4°C下冰浴种研磨成匀浆，转移入2 ml的离心管，12000 r/min下离心15 min，上清液即为粗酶液；
所述的土壤发生污染是指土壤中镉浓度大于等于0.3mg/kg。
[0007]本发明的有益效果:本发明提供了一种农作物标志物检测土壤污染的方法，以玉米为考察作物，筛选出对土壤污染状况响应较为敏感的指标一玉米叶片GSH含量和APX活性，可作为土壤质量评价的早期预警指标，与传统的土壤污染监测和诊断方法比较，该方法操作简单，成本低廉，对低剂量污染物响应敏感，可全面用于诊断土壤污染状况和质量评价。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为不同浓度土壤镉处理时玉米叶片症状；
图2为不同浓度土壤镉处理时玉米叶片叶绿体超微结构。
【具体实施方式】
[0009]下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的详细说明。
[0010]实验处理
(I)土壤，黄棕壤，风干，过3 mm筛，以CdCl2溶液形式添加外源Cd浓度分别为0.3，1，3，10，20，50，100 mg Cd2+/kg 土，充分混匀后放置陈化2周，每天及时补充水分，保持土壤相对含水率为最大田间持水量的60%左右。
[0011](2)玉米种子用30%次氯酸钠溶液消毒10分钟，用水冲水干净后浸泡24 h后，每盆播种20粒，待出苗后匀至15株/盆，整个培养期间维持室内温度白天25 °C，夜间20 0C,每天光照13 h,光强400 ymol/W1。
[0012](3)幼苗生长14 d后进行各指标的分析，数据采用LSD检验方法进行方差分析，与对照比较有显著差异(P < 0.05)时，则初步确定在此浓度时土壤已发生污染，然后比较各指标间响应的最低浓度值，浓度最低值对应的指标则为土壤质量诊断和评价的敏感指标。
[0013](4)幼苗生长14 d后分为地上部和根系收获植株,冲洗干净并用吸水纸吸干,测量地上部和根系鲜重，结果见表1:
表I土壤镉对玉米生物量的影响
【权利要求】
1.利用农作物标志物检测土壤污染的方法，其特征在于以玉米幼苗为考察作物，在幼苗生长14d后取玉米叶片置于研钵中，制取粗酶液，检测玉米叶片抗坏血酸过氧化物酶活性和还原型谷胱甘肽含量，当抗坏血酸过氧化物酶活性或还原型谷胱甘肽的含量变化显著时,表明土壤发生污染。
2.根据权利要求1所述的利用农作物标志物检测土壤污染的方法，所述的土壤发生污染是指土壤中镉浓度大于等于0.3mg/kg。
【文档编号】G01N33/24GK103675233SQ201310611297
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】徐向华 申请人:南京信息工程大学