本發(fā)明屬于生物，尤其涉及一種增強(qiáng)植物對(duì)cd污染土壤的植物修復(fù)能力的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、重金屬鎘(cd)污染已成為全球范圍內(nèi)普遍關(guān)注的問(wèn)題，cd污染嚴(yán)重威脅著生態(tài)環(huán)境和人類健康。cd是植物生長(zhǎng)的非必需元素，通過(guò)植物根部被吸收到植物體內(nèi)，會(huì)通過(guò)食物鏈在動(dòng)物甚至人體內(nèi)生物累積，從而影響人體健康。因此，治理cd污染迫在眉睫。治理重金屬污染的方法分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)(包括植物修復(fù)、微生物修復(fù)等)。

2、植物修復(fù)是指植物對(duì)環(huán)境(土壤、水和空氣)的生物凈化。植物修復(fù)因其良好的重金屬凈化能力和最少的二次廢物流入環(huán)境而被普遍認(rèn)為是一種綠色技術(shù)。另外，植物修復(fù)由于其易于應(yīng)用、成本低、環(huán)境友好等特點(diǎn)，在公眾中被高度接受，已成為國(guó)內(nèi)外研究和開發(fā)的熱點(diǎn)領(lǐng)域。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)了450多種重金屬超富集積累植物。然而，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的超富集植物多為草本，地上部生物量小，富集及轉(zhuǎn)移重金屬量少，修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，直接限制了植物修復(fù)的效果，所以重金屬超積累植物一般僅作為重金屬吸收和忍耐機(jī)理研究的材料。木本植物對(duì)重金屬的富集能力方面不如草本超富集積累植物，但是，多年生、高大的速生木本植物楊、柳等由于生物量大、根系發(fā)達(dá)、不與食物鏈相連等特性使得其在治理重金屬污染的土壤中具有更明顯的優(yōu)越性，更適宜作為植物修復(fù)候選植物。

3、由于植物修復(fù)效率仍然較低的現(xiàn)狀，植物修復(fù)技術(shù)結(jié)合其他技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合修復(fù)成為了現(xiàn)今研究的聚焦點(diǎn)，如施用外源物質(zhì)提高植物對(duì)cd的抗性。外源物質(zhì)輔助植物修復(fù)可以在一定程度上增強(qiáng)修復(fù)植物對(duì)于重金屬cd的吸收和積累水平，如螯合劑、表面活性物質(zhì)、生物炭、水楊酸、一氧化氮(nitric?oxide，no)、多胺等，通過(guò)調(diào)控重金屬在機(jī)體內(nèi)的分布與積累，降低重金屬造成的機(jī)體氧化損傷水平，增強(qiáng)植物對(duì)重金屬的耐性來(lái)提高植物修復(fù)的效率。

4、5-氨基乙酰丙酸(5-ala)是一種含氧和氮的有機(jī)化合物，它是所有卟琳化合物生物合成的共同前體，是一種廣泛存在于細(xì)菌、真菌、動(dòng)物及植物等生命體內(nèi)的非蛋白型氨基酸，是植物體內(nèi)天然存在的、植物生命活動(dòng)必需的、代謝活躍的生理活性物質(zhì)。它沒有毒副作用，易降解無(wú)殘留，是一種有益的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，有增強(qiáng)植物抗非生物脅迫的能力。

5、通過(guò)一種合適的方式外源添加5-ala到重金屬cd脅迫下的植物體上，從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)及提高植物抗性，并增強(qiáng)植物對(duì)cd的吸收、積累和轉(zhuǎn)運(yùn)能力，提高植物修復(fù)效率，因此，本發(fā)明將為利用木本植物進(jìn)行土壤重金屬cd污染修復(fù)提供新的思路和技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有植物修復(fù)效率低的不足，公開一種通過(guò)葉面噴施5-ala增強(qiáng)旱柳對(duì)cd污染的植物修復(fù)能力的方法及應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、提供一種通過(guò)葉面噴施5-ala增強(qiáng)旱柳對(duì)cd污染的植物修復(fù)能力的方法，其特征在于提供適宜的外源添加5-ala的方式、濃度、劑量和施用時(shí)間；施用28d后將目的植物與對(duì)照植物比較，對(duì)比二者的生長(zhǎng)參數(shù)、cd抗性生理學(xué)指標(biāo)、cd吸收積累和轉(zhuǎn)運(yùn)能力，進(jìn)而對(duì)比二者的植物修復(fù)效率。

4、為此，本發(fā)明公開了如下的技術(shù)內(nèi)容：

5、一種通過(guò)外源添加5-氨基乙酰丙酸(5-ala)增強(qiáng)旱柳對(duì)cd污染的植物修復(fù)能力的方法，其特征在于提供適宜的外源添加5-ala的方式、濃度、劑量和施用時(shí)間。方式：在旱柳葉面以水霧形式噴施5-ala水溶液(由于5-ala見光易分解，其水溶液用黑色瓶裝，避光儲(chǔ)存)；濃度：30mg/l；噴施時(shí)間：每天下午17：00-19：00；每次噴施劑量：4ml/株，噴施至葉片有液滴將要滴下為止。

6、本發(fā)明進(jìn)一步公開了通過(guò)外源添加5-ala增強(qiáng)旱柳對(duì)cd污染土壤的植物修復(fù)能力的應(yīng)用。所述的應(yīng)用指的是以葉面噴施一定量的5-ala水溶液到旱柳葉面，可以顯著促進(jìn)cd脅迫下的旱柳的生長(zhǎng)，提高其對(duì)重金屬cd的吸收積累能力及抗性，從而提高旱柳對(duì)cd污染土壤的植物修復(fù)效率。

7、本發(fā)明提供的通過(guò)外源添加5-ala增強(qiáng)旱柳對(duì)cd污染的植物修復(fù)能力的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：通過(guò)噴施一定劑量的5-ala到旱柳葉面，可以顯著促進(jìn)旱柳的生長(zhǎng)，提高其對(duì)重金屬cd的吸收積累能力及抗性。本發(fā)明為cd污染的植物修復(fù)實(shí)踐提供了一種新的思路和方法。

8、本發(fā)明進(jìn)一步公開了通過(guò)葉面噴施5-ala增強(qiáng)旱柳對(duì)cd污染的植物修復(fù)效率，以及緩解旱柳cd毒性方面的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：圖1為不同處理組旱柳的干重、鮮重和相對(duì)株高。從圖中可以看出，與對(duì)照組相比，cd嚴(yán)重抑制了旱柳的株高，5-ala噴施后明顯緩解了這種生長(zhǎng)抑制作用，同時(shí)5-ala葉面噴施大大地促進(jìn)了旱柳的生物量的增加(鮮重、干重)。圖2為不同處理組旱柳葉片的光合色素含量和光合熒光參數(shù)。從圖中可以看出，cd處理降低了類胡蘿卜素和葉綠素b含量，也減少了光化學(xué)淬滅系數(shù)(qp)、光適應(yīng)狀態(tài)下開放中心的實(shí)際量子效率(y(ii))、psii有效光化學(xué)量子產(chǎn)量(fv’/fm’)等光合熒光參數(shù)值，提高了非光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)(qn)的值。與cd處理組相比，30mg/l?5-ala噴施后旱柳葉片的類胡蘿卜素含量、葉綠素b含量、qp、y(ii)和fv’/fm’的值增加，qn值減少。這意味著cd抑制了旱柳的光合作用，而5-ala噴施緩解了cd處理對(duì)旱柳葉片光合作用的抑制作用。圖3為不同處理組旱柳抗氧化酶活性及丙二醛含量。與對(duì)照組相比，噴施5-ala顯著提升了旱柳三種抗氧化酶的活性(p＜0.05)，包括：過(guò)氧化物歧化酶(sod)、過(guò)氧化物酶(pod)、過(guò)氧化氫酶(cat)活性。丙二醛(mda)代表的是膜脂過(guò)氧化程度。因此，mda含量越高，代表過(guò)氧化程度越高。與對(duì)照組相比，cd處理顯著增加了旱柳mda含量，而外源施加5-ala后mda含量得到顯著下降(p＜0.05)。表1為不同處理28d后旱柳根、莖、葉的cd含量。各器官cd含量均為：根＞莖＞葉。對(duì)比cd單一處理組與cd+5-ala組發(fā)現(xiàn)，根、莖、葉各器官cd含量均增加。因此，葉面噴施5-ala促進(jìn)了旱柳的生長(zhǎng)和cd生理學(xué)抗性，增強(qiáng)了旱柳對(duì)cd污染的修復(fù)能力，這為cd污染的植物修復(fù)實(shí)踐提供了理論支持。

技術(shù)特征：

1.一種通過(guò)外源添加5-氨基乙酰丙酸(5-ala)增強(qiáng)旱柳對(duì)cd污染的植物修復(fù)能力的方法，其特征在于提供適宜的外源添加5-ala的方式、濃度、劑量和施用時(shí)間。方式：在旱柳葉面以水霧形式噴施5-ala水溶液(由于5-ala見光易分解，其水溶液用黑色瓶裝，避光儲(chǔ)存)。濃度：30mg/l；噴施時(shí)間：每天下午17：00-19：00；每次噴施劑量：4ml/株，噴施至葉片有液滴將要滴下為止。

2.權(quán)利要求1所述的外源添加5-ala的方法在增強(qiáng)旱柳對(duì)cd污染土壤的植物修復(fù)方面的應(yīng)用。

3.權(quán)利要求2所述的應(yīng)用指的是按照權(quán)利1所述方式、濃度、時(shí)間和劑量，噴施5-ala到旱柳葉面，可以顯著促進(jìn)cd脅迫下的旱柳的生長(zhǎng)，提高其對(duì)重金屬cd的吸收積累能力及抗性，從而提高旱柳對(duì)cd污染土壤的植物修復(fù)效率。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種外源添加5?氨基乙酰丙酸(5?ALA)增強(qiáng)旱柳對(duì)Cd污染的植物修復(fù)能力的方法及應(yīng)用。本方法通過(guò)以水霧的方式噴施30mg/L?5?ALA水溶液到旱柳葉面，從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)及提高植物Cd抗性，并增強(qiáng)植物對(duì)重金屬Cd的吸收、積累和轉(zhuǎn)運(yùn)能力，提高植物修復(fù)效率。本發(fā)明的方法具有廣泛的實(shí)用性，為利用植物修復(fù)技術(shù)修復(fù)Cd污染土壤的實(shí)踐提供了一種新的思路和方法。

技術(shù)研發(fā)人員：鄒金華,張?zhí)?齊遠(yuǎn)昊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2