本發(fā)明屬于蔬菜種植技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種顯著降低大頭菜鎘積累及促進其生長的方法。
背景技術(shù)：
土壤資源的好壞對人類生存有著至關(guān)重要的影響。伴隨我國工業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)田重金屬的含量大大增加。在大田作物中，農(nóng)產(chǎn)品的主要污染物為重金屬類，其中以鎘最為突出。鎘具有較強的致癌、致畸和致突變作用，能使那些需要鋅的酶的生理功能受到干擾，降低其生物活性。人體內(nèi)的鎘含量過高會導(dǎo)致患糖尿病等疾病的風(fēng)險大大升高，而且還會使人嚴重缺鋅，導(dǎo)致多種癌癥的出現(xiàn)。植物非常容易積累有害重金屬鎘，這是因為植物對鎘既可被動吸收，也可代謝吸收。鎘離子易集中在植物的蛋白質(zhì)顆粒中，動物和人吃掉含鎘的植物，鎘在體內(nèi)積累，從而對動物和人體產(chǎn)生危害。同時鎘以與蛋白質(zhì)結(jié)合的形態(tài)存在于植物體中，使酶活性受到干擾。危害作物生長發(fā)育，造成植物生化過程紊亂，從而影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。水稻、蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品因生長在被鎘含量超標的土地中質(zhì)量下降，嚴重威脅人體健康，影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。使土壤環(huán)境中的鎘含量降低，或通過外部手段減少其對農(nóng)作物產(chǎn)品的污染，已成為未來食品安全領(lǐng)域和園藝領(lǐng)域共同研究的熱點和難點。
大頭菜(brassicajuncea)作為居民日常食用蔬菜，有非常豐富的營養(yǎng)，有潤肺、調(diào)理腸胃、治療便秘、排毒、解毒、明目、提高免疫力的保健功能，全國各地均有不同的優(yōu)勢栽培品種，生產(chǎn)面積十分龐大。
目前，在蔬菜作物的降鎘含量的研究領(lǐng)域中，施用外源激素是主要的手段之一，不過由于不同作物對于不同激素的敏感性不同，導(dǎo)致合適激素的篩選過程較為復(fù)雜，所得研究結(jié)論不具有普適性。目前，在大頭菜的降鎘方面的研究較少，同時，在降鎘的同時還能緩解鎘對大頭菜的抑制的研究，更鮮有深入研究。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和需求，本發(fā)明的目的在于提供一種顯著降低大頭菜鎘積累及促進其生長的方法，其包括步驟：
當(dāng)大頭菜幼苗長出3～4片真葉時，利用濃度為50～200μmol·l-1的褪黑素進行葉面噴施，噴施量以葉面滴水為度。
優(yōu)選的，所述褪黑激素的濃度為50～150μmol·l-1。
更優(yōu)選的，所述褪黑激素的濃度為150μmol·l-1。
褪黑素(n-乙酰-5-甲氧基色胺，melatonin，mt)是動植物體內(nèi)普遍存在的一類重要的吲哚類化合物。其具有生理調(diào)節(jié)、增強植物抗逆性等方面重要作用。不過，對于不同作物而言，外源激素(包括褪黑素)是如何提高作物的抗逆性以及對哪些逆境具有緩解作用，目前還未得出統(tǒng)一的結(jié)論，常出現(xiàn)效果截然相反的情況，如《水楊酸對鎘脅迫下豌豆種子萌發(fā)及幼苗生長的影響》報道了水楊酸(sa)對于豌豆而言，具有緩解鎘傷害的效果，但是《鎘對油菜的毒害效應(yīng)以及施用外源激素對鎘毒害的調(diào)控作用》卻報道了sa不僅不能緩解反而還會加重鎘對油菜的傷害。
本發(fā)明同樣發(fā)現(xiàn)，其它常規(guī)的外源激素(如脫落酸、赤霉素和ebr)對于大頭菜中鎘含量并無降低作用，且也無法緩解鎘對于大頭菜生長的抑制，在較高濃度下甚至還出現(xiàn)再抑制的情況。
本發(fā)明的有益效果：
1、本發(fā)明能顯著的降低大頭菜中的鎘含量；
2、本發(fā)明能顯著提高大頭菜的光合色素含量、抗氧化酶活性和生物量；
3、本發(fā)明可有效的緩解鎘對于大頭菜生長的抑制作用。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)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(fā)明進行進一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容所做出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
實施例1
1試驗材料與試驗
1.1材料
大頭菜種子購于市場。土壤取自成都市溫江區(qū)農(nóng)田，未檢測出鎘。
1.2試驗
將土壤風(fēng)干、壓碎，向土壤中加入的鎘含量為10mg/kg的純cdcl2·2.5h2o溶液，使鎘與土壤充分混勻，土壤靜置一個月左右后將鎘污染的土壤(潮土)分別稱取3.0kg裝于15×18cm(高×直徑)的三十個塑料盆內(nèi)，完成對土壤的處理。
將大頭菜種子均勻播種種植在已經(jīng)裝好土壤的塑料盆中，每盆種植10粒，保持濕潤，放置于培養(yǎng)室中，保持培養(yǎng)室的溫度在24℃左右，待出苗后將pvc盆移到遮雨棚中，育苗，每盆保留生長一致的幼苗4株，并及時澆水以保持土壤濕潤。
待大頭菜幼苗生長出3-4片真葉，噴施濃度為0、50、100、150、200μmol·l-1的褪黑激素。待大頭菜再生長約兩周，取生長部位一致的成熟葉片用于測定大頭菜光合色素含量及抗氧化酶活性。之后，整株收獲，用自來水將根系和地上部分的土清洗干凈，后將大頭菜幼苗浸泡在去離子水中12-24h后便可進行植物的形態(tài)指標及鎘含量的測量。
2測定項目和方法
2.1大頭菜形態(tài)指標的測定
2.1.1大頭菜根長的測定
將大頭菜的根系清理干凈，舒展拉伸，找出每株最長的根，用皮尺測量長度。
2.1.2株高的測定
用皮尺測定每株大頭菜的株高。
2.1.3塊根直徑和長度的測定
采用游標卡尺測量每株大頭菜塊根直徑和長度。
2.1.4各部位鮮重的測定
用電子天平稱量大頭菜幼苗的各個器官的鮮重。
2.1.5根系體積的測量
將每株大頭菜的根系用剪刀剪下，然后放入已經(jīng)裝了部分水的量筒中，記錄未放入前后的數(shù)據(jù)進行減法計算，得出根系體積[16]。
2.2生理指標測定
2.2.1大頭菜中光合色素含量的測定
采用丙酮-乙醇混合(1:1)浸提法測定光合色素即葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量及類胡蘿卜素的含量。
2.2.2可溶性蛋白的測定
可溶性蛋白含量用考馬斯亮白g250法測定,以每克鮮重樣品所含可溶性蛋白的毫克數(shù)表示(mg·g-1)。
2.2.3幾種抗氧化酶活性的測定
過氧化物酶(pod),超氧化物歧化酶(sod),過氧化氫酶(cat)活性按照《植物生理生化實驗原理和技術(shù)》的方法進行測定。
2.2.4鎘含量的測定
將樣品粉碎，用體積比為4:1的硝酸-高氯酸硝化后用icap6300型icp光譜儀測定。
2.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
所有數(shù)據(jù)用excel、spss進行數(shù)據(jù)分析、計算和作圖。
3結(jié)果與分析
3.1不同濃度褪黑素處理對大頭菜幼苗形態(tài)指標的影響
由表1可知，與對照比較，褪黑素處理后，當(dāng)褪黑素濃度在150μmol·l-1以內(nèi)時，大頭菜幼苗的根長、株高、塊根直徑與塊根長度都有所提高，當(dāng)褪黑素濃度為100μmol·l-1時提高最多，根長與株高分別提高了47.20％(p＜0.05)和8.47％(p＜0.05)，塊根直徑提高較大，達到了32.86％(p＜0.05)，塊根長度也提高了26.68％(p＜0.05)。當(dāng)褪黑素濃度為200μmol·l-1時，大頭菜幼苗的根長、株高、塊根直徑與塊根長度均明顯低于對照。由此可見，與對照相比，對大頭菜幼苗噴施濃度小于150μmol·l-1的褪黑素可改善、提高大頭菜幼苗的外部形態(tài)指標，且當(dāng)濃度達到100μmol·l-1時，效果最顯著；濃度過高為200μmol·l-1褪黑素對大頭菜幼苗的生長起抑制作用。
表1不同濃度褪黑素處理對大頭菜幼苗株高、根長、塊根直徑、塊根長度的影響
注：不同小寫字母表示各處理間差異達到顯著水平(p＜0.05)
3.2不同濃度褪黑素處理對大頭菜幼苗各部分鮮重及根系體積的影響
如表2所示，與對照相比較，噴施濃度為50、100、150μmol·l-1的褪黑素時，大頭菜的鮮重及根系體積均得到提高。當(dāng)褪黑素濃度為100μmol·l-1時提高最多，重量達到最大值，大頭菜的根系、塊根和地上部分鮮重較對照分別提高了79.78％(p＜0.05)、23.27％(p＜0.05)和57.16％(p＜0.05)；不僅如此，噴施褪黑素后，大頭菜幼苗的根系體積也得到提高，褪黑素濃度為50、100和150μmol·l-1時，較對照分別提高了13.31％、120.42％和34.74％，且差異顯著(p＜0.05)。當(dāng)褪黑素濃度為200μmol·l-1時，大頭菜的鮮重及根系體積均明顯低于對照。由此可見，使用一定濃度范圍內(nèi)的褪黑素可提高大頭菜幼苗的鮮重和根系體積，當(dāng)濃度達到100μmol·l-1時，效果最佳；若褪黑素濃度過高為200μmol·l-1時，褪黑素開始對大頭菜幼苗的生長起抑制作用，使大頭菜幼苗的鮮重和根系體積下降。
表2不同濃度褪黑素處理對大頭菜幼苗鮮重及根系體積的影響
注：不同小寫字母表示各處理間差異達到顯著水平(p＜0.05)
3.3不同濃度褪黑素處理對大頭菜幼苗光合色素含量的影響
由表3可得，采用褪黑素噴施處理后，大頭菜幼苗的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量及類胡蘿卜素較對照均有提高。隨著褪黑素濃度的增加，其含量提高的程度先大后小，說明褪黑素能夠提高大頭菜幼苗的葉綠素含量。從差異性分析結(jié)果來看，葉綠素b與對照差異不顯著(p＞0.05)，但其含量卻在相應(yīng)的增加，當(dāng)濃度為150μmol·l-1，較對照提高了23.14％。褪黑素濃度為50、100、150和200μmol·l-1時，葉綠素a分別提高了12.23％(p<0.05)、11.66％(p<0.05)、37.38％(p＜0.05)和9.86％(p>0.05)，葉綠素總量分別提高了12.91％(p<0.05)、13.18％(p<0.05)、34.51％(p＜0.05)和9.71％(p＜0.05)；類胡蘿卜素含量分別提高了13.57％(p＞0.05)、13.57％(p>0.05)、50.36％(p＜0.05)和10.80％(p>0.05)。從葉綠素a/b來看，褪黑素濃度增加的同時，比值先減小后增大，當(dāng)濃度為150μmol·l-1時，提高的值最大，為11.53％。
表3不同濃度褪黑素處理對大頭菜幼苗光合色素含量的影響
注：不同小寫字母表示各處理間差異達到顯著水平(p＜0.05)
3.4不同濃度褪黑素處理對大頭菜幼苗抗氧化酶酶活性及可溶性蛋白的影響
從表4可知，與對照比較后發(fā)現(xiàn)，采用褪黑素噴施后，大頭菜幼苗的pod、sod、cat活性及可溶性蛋白含量隨著褪黑素濃度的增加而呈現(xiàn)出增加的情況。褪黑素濃度為50、100、150和200μmol·l-1時，pod活性分別較對照提高了1.28％(p＞0.05)、20.46％(p＜0.05)、26.44％(p＜0.05)和39.16％(p＜0.05)；sod、cat活性增加相對較大，在濃度為200μmol·l-1時分別較對照提高了57.78％(p＜0.05)和33.33％(p＜0.05)；可溶性蛋白含量得含量也有提高，在褪黑素濃度為200μmol·l-1時達到最大，較對照提高了150％(p＜0.05)。由此可見，褪黑素可以提高大頭菜幼苗的抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量，且濃度為200μmol·l-1時效果最佳。
表4不同濃度褪黑素處理對大頭菜幼苗過氧化酶活性及可溶性蛋白的影響
注：不同小寫字母表示各處理間差異達到顯著水平(p＜0.05)
3.5不同濃度褪黑素處理對大頭菜幼苗干重鎘含量的影響
由表5可知，與未使用褪黑素噴施的處理相比較，褪黑素噴施處理后，大頭菜幼苗各器官的鎘含量均有所降低，當(dāng)褪黑素濃度逐步增加時，大頭菜幼苗的鎘含量在逐漸減少，說明褪黑素可以降低大頭菜幼苗的鎘含量。當(dāng)褪黑素濃度達到200μmol·l-1時，根系、塊根和地上部分鎘含量較對照分別降低了69.23％(p＜0.05)、46.31％(p＜0.05)和27.81％(p＜0.05)。褪黑素濃度為50、100、150和200μmol·l-1時，大頭菜可食用部分較對照分別降低了15.10％(p＜0.05)、18.68％(p＜0.05)、18.86％(p＜0.05)和33.04％(p＜0.05)。由此可見，褪黑素噴施可降低大頭菜幼苗的鎘含量，當(dāng)濃度為200μmol·l-1時，
效果最好。
表5不同濃度褪黑素處理對大頭菜幼苗干重鎘含量的影響
注：不同小寫字母表示各處理間差異達到顯著水平(p＜0.05)
對比實施例1
將實施例1中的褪黑素替換為濃度為1～200μmol·l-1的脫落酸，其余與實施例1一致。
檢測結(jié)果為：
不能有效緩解鎘對于大頭菜的抑制。當(dāng)濃度為1～150μmol·l-1時，株高、根長、塊根直徑、塊根長度與不施用脫落酸而言，幾乎沒有區(qū)別；當(dāng)濃度為200μmol·l-1時，株高、根長、塊根直徑、塊根長度出現(xiàn)15.2～18.7％的下降。
對于鎘含量的降低，最高僅為4.3％。
對比實施例2
將實施例1中的褪黑素替換為濃度為1～200μmol·l-1的赤霉素，其余與實施例1一致。
檢測結(jié)果為：不能有效緩解鎘對于大頭菜的抑制。當(dāng)濃度為1～100μmol·l-1時，株高、根長、塊根直徑、塊根長度與不施用赤霉素而言，幾乎沒有區(qū)別；當(dāng)濃度為150～200μmol·l-1時，株高、根長、塊根直徑、塊根長度出現(xiàn)12.0～25.6％的下降。
對于鎘含量的降低，最高僅為2.7％。
對比實施例3
將實施例1中的褪黑素替換為濃度為1～200μmol·l-1的ebr，其余與實施例1一致。
檢測結(jié)果為：不能有效緩解鎘對于大頭菜的抑制。當(dāng)濃度為1～200μmol·l-1時，株高、根長、塊根直徑、塊根長度與不施用ebr而言，幾乎沒有區(qū)別。
對于鎘含量的降低，最高僅為3.1％。