一种降低水稻幼苗地上部镉含量的培养液及其方法技术

本发明专利技术涉及一种降低水稻幼苗地上部镉含量的方法及水稻幼苗营养液配方，水稻品种为“中早39号”；水稻种子表面经过30％的H2O2消毒后的种子置于湿润的纱布上发芽，置于人工气候室培养2周；选取水稻幼苗移栽至水稻营养液中，水培用营养液为国际水稻研究所推荐的配方；培养4周后，选取生长一致的水稻幼苗，置于去离子水培养1d以清除营养液残留离子的影响；通过改良水稻营养液配方，外源添加50mg/L Fe

【技术实现步骤摘要】
一种降低水稻幼苗地上部镉含量的培养液及其方法
本专利技术属于农田土壤重金属污染修复领域，涉及一种降低水稻幼苗地上部镉含量的方法及水稻幼苗培养液。技术背景镉(Cadmium，Cd)是对植物和动物毒性最强的痕量重金属元素之一，位于联合国环境规划署1984年提出的12种具有全球意义的危害物质之首。2014年《全国土壤调查公报》显示我国土壤镉的点位超标率为7.0％，位于8大超标金属元素之首。农田土壤镉污染导致作物可食部镉累积，人体的镉90％来源于日常饮食，与其他痕量元素相比，土壤中镉的移动性较强，因而镉更易被作物根系吸收、转移到作物的可食部，进而通过食物链进入人体。水稻是我国主要粮产作物，因而稻米是我国人民镉摄入的主要途径之一，通过物理、化学和生物等方法调控水稻镉的吸收，实现镉污染农田土壤“边生产边修复”是当前土壤污染控制与修复领域的研究热点之一。水稻长期生长于淹水条件下，为适应淹水环境，其根系发育成特殊的通气组织将O2从叶片运输到根系，使得根系具有泌氧功能，根系泌氧可将淹水条件下的Fe2+、Mn2+氧化，从而使得根系形成一层棕红色的铁氧化物膜，研究表明铁膜主要由水铁矿、针铁矿及纤铁矿等组成，因而铁膜的形成使得水稻根表负载的一层羟基(-OH)官能团，-OH的负载使得水稻根表对重金属及营养元素等无机离子产生较强的吸附性，从而影响水稻根系对这些元素的吸收，作为土壤与植物的接触界面，根表铁膜是湿地植物根系吸收养分和污染物的关键门户，已有的很多研究表明，根表铁膜的形成对土壤中重金属离子如As(III)、Cd2+、Pb2+、Hg2+、Zn2+有较强烈的吸附作用，并改变这些元素在固液两相的分配比例，从而影响其在土壤和植物体系中的有效性和迁移性。硫是植物六大营养元素之一，土壤硫以硫酸盐的形态被作物根系吸收，随后导入木质部进而通过蒸腾流作用转移至地上部。进入到植株细胞中的硫酸盐被还原为硫化物，硫化物进一步合成为有机化合物，半胱氨酸是硫酸盐的最终产物，同时也是谷胱甘肽、甲硫氨酸及其他含硫代谢产物的合成的初始引物。植物中含硫有机化合物如植物螯合素和甲硫氨酸等与镉具有较高的亲和性，从而影响镉在不同植株组织中的分布。
技术实现思路
本专利技术利用水稻根表铁膜对重金属镉的阻隔作用，考虑植株硫对重金属镉的亲和效应，通过提供一种水稻营养液，通过外源添加Fe可显著促进水稻根表铁膜的形成，外源增加SO42-可降低镉在水稻植株由根部向地上部的转移系数。本专利技术实现目的的技术方案是：一种降低水稻幼苗地上部镉含量的培养液，该营养液的组成为在国际水稻研究所推荐的水稻营养液配方基础上添加外源Fe2+离子及外源SO42-。本专利技术中，所述的国际水稻研究所推荐的水稻营养液配方如下：所用溶剂为水，优选为蒸馏水。优选的，所述外源Fe2+离子的添加量为50mg/L。进一步的，所述外源Fe2+离子的添加形式为FeCl2·4H2O。优选的，所述外源SO42-的添加量为2.15mmol/L。进一步的，所述添加SO42-的添加形式为Na2SO4。本专利技术的另一目的在于提供一种降低水稻幼苗地上部镉含量的方法，该方式是：采用如上述任一方案所述的培养液对水稻幼苗进行培养。本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术添加外源50mg/LFe2+使得水稻铁膜含量显著增加(211.9％)，而地上部镉含量降低30.0％，添加外源SO42-可降低镉由根部向地上部转移系数，水稻生物量增加39.7％。附图说明图1不同处理组中水稻根表铁膜铁浓度；图2不同处理组中水稻根部镉浓度；图3不同处理组中水稻地上部镉浓度；图4水稻幼苗镉由根部向地上部的转移系数；图5不同处理组水稻干重。具体实施方式下面通过具体的实施方案叙述本专利技术方法，除非特别说明，本专利技术所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本专利技术的范围，本专利技术的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本专利技术实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本专利技术的保护范围。本专利技术采用水培试验，研究外源添加Fe(FeCl2·4H2O)和S(Na2SO4)对水稻幼苗根表铁膜形成、幼苗镉累积及转移系数的影响。人工气候室培养5周后，收获样品分别测定水稻根表铁膜中的Fe、Cd及根部和地上部Cd含量。本水培试验中，降低水稻幼苗地上部镉吸收累积的方法，具体步骤如下：(1)本专利技术供试水稻品种为“中早39号”，挑选籽粒饱满的水稻种子经过30％的H2O2消毒30min后，用去离子水冲洗干净；(2)种子浸泡过夜后于湿润纱布上发芽，以2mm尼龙筛作为固定纱布的托盘，置于人工气候室培养2周；(3)选取长势一致的水稻幼苗移栽至有营养液的蓝色周转箱中，每个周转箱装有800mL的1/2水稻营养液，水稻营养液为国际水稻研究所推荐的配方配制，pH为5.5，每3d换一次营养液；(4)1/2水稻营养液培养1周后使用全营养液，每3d换一次营养液，营养液上方悬浮有一个6孔泡沫板，泡沫板全面覆盖周转箱营养液表面以实现遮光。表1国际水稻研究所推荐的水稻营养液配方(S含量2.15mmol/L)(5)周转箱中的培养条件为：湿度60～70％，温度25～28℃，光照时间16h/d，光照强度150μmol/m/s。(6)全营养液培养1周后，将水稻营养液换成去离子水，在人工气候室培养1d后以清除营养液残留离子的影响；(7)选取长势一致的水稻幼苗分别移栽至盛有250mL的锥形瓶中，锥形瓶用锡箔纸包裹以遮光，至此得到了实验所需的标准水稻幼苗；(8)在表1所示的国际水稻研究所推荐的水稻营养液配方的基础上，外源分别添加0，25，50mg/LFe2+(FeCl2·4H2O)及0，2.15mmol/LS(Na2SO4)，得到6组不同的水稻营养液。再以不含硫(S含量0mmol/L)的水稻营养液并分别添加0，25，50mg/LFe2+(FeCl2·4H2O)作为对照，不含硫水稻营养液配方如如表2所示，具体操作为将所有的硫酸盐替换为氯化物。同时9组水稻营养液的Cd胁迫浓度均设为75μmol/L(CdCl2·2.5H2O)，选取标准水稻幼苗于9组水稻营养液中进行水培培养。表2国际水稻研究所推荐的水稻营养液配方(S含量0mmol/L)(9)水培培养条件为：湿度60～70％，温度25～28℃，光照时间16h/d，光照强度150μmol/m/s，每3d换一次营养液；(10)培养1周后，收获水稻样品。对收获的水稻样品进行测定，测定项目及方法如下：(1)水稻生物量收获水稻幼苗后，将水稻分为根部和地上部，根部样品提取根表铁膜后烘干称重，地上部样品先于105℃杀青30min，随后在65℃烘箱中烘干至恒重，水稻生物量为地上部与根部干重的总和。(2)水稻根表铁膜提取及元素测定采用ACA(ascorbiccitrateacetic)混合试剂提取水稻根表胶膜，ACA试剂主要为3g抗坏血酸、40mL0.3M柠檬酸钠、5mL10％乙酸钠(pH5.0)，利用超声波清洗仪将提取剂中的抗坏血酸充分溶解，使溶液混合均匀后，将水稻根全部浸没于提取剂。在25℃下静置3h后将提取液全部转移至100mL容量瓶中，并用去离子水冲洗水稻根，全部转移至容量瓶后用去离子水定容至刻度线，过滤后用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低水稻幼苗地上部镉含量的培养液，其特征在于，水稻幼苗营养液的组成为在国际水稻研究所推荐的水稻营养液配方基础上添加外源Fe2+离子及外源SO42‑。

【技术特征摘要】
1.一种降低水稻幼苗地上部镉含量的培养液，其特征在于，水稻幼苗营养液的组成为在国际水稻研究所推荐的水稻营养液配方基础上添加外源Fe2+离子及外源SO42-。2.如权利要求1所述的降低水稻幼苗地上部镉含量的培养液，其特征在于，所述国际水稻研究所推荐的水稻营养液配方如下：所用溶剂为水。3.如权利要求1所述的降低水稻幼苗地上部镉含量的培养液，其特征在于，所述外源Fe2+离子的添加量为50mg/L。4.如权利要求1所述的降低水稻幼苗...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽娟，薛永，张洪，宋科，秦秦，孙雅菲，
申请(专利权)人：上海市农业科学院，
类型：发明
国别省市：上海,31