一种减少水稻重金属镉积累的方法

本发明属于作物栽培，具体涉及一种减少水稻重金属镉积累的方法。

背景技术：

1、近几年来，随着工业的快速发展，工业“三废”和固态废弃物的不合理排放，重金属大气沉降的增加，含镉肥料的大量使用，使得土壤中有效镉含量显著增加，导致部分农产品镉含量超标，土壤镉污染日益严重。2014的相关文献显示，目前在部分国家重金属总超标率达16.1%，耕地土壤的点位超标率达19.4%，其中，重金属镉（cd）由于毒性大、迁移性强和污染面积广等特点，点位超标率高达7.0%,成为最突出的土壤重金属污染物。同时，镉也是毒性最强、危害最大的重金属之一。镉已被国际癌症研究机构（international agency forresearch on cancer,iarc）列为一类致癌物，镉在人体内易积累不易排出，并且半衰期长，例如在肾脏内的半衰期可达10～30年。低水平的慢性镉摄入会对人体的骨骼和呼吸系统造成危害，cd对作物生长也具有显著抑制作用，引起了国内外学者的广泛关注。农田土壤环境是影响作物产量、质量的关键因素，随着工业化进程加快，越来越多地区出现重金属污染等问题。当土壤受到镉污染后，镉被农作物的根系所吸收，并在农作物体内富集。cd作为一种植物生长非必需且危害性极强的重金属元素，通过抑制根系对必需微量元素吸收，削弱植株氧化应激能力，损伤细胞超微结构，造成植株体内生理生化紊乱，导致基础代谢功能破坏，并最终使植株死亡。因此，降低土壤中镉的含量和活性，提高植物耐镉能力，并降低植物对镉的吸收富集成为农产品安全生产的重要内容。

2、水稻是我国主要的粮食作物，且具有富集镉的特性，当水稻生长于镉污染土壤中时，镉易在根、茎、叶及籽粒中大量积累，影响水稻的正常生长。稻米是人体镉膳食摄入的主要来源，占人均每天镉摄入量的55.8%，以稻米为主食的人群占65%，水稻品质的优劣直接关系着人类健康。cd是稻米中最主要的健康风险因子，镉在水稻土中的浓度介于0.01～5.50mg·kg-1，中位值为0.23 mg·kg-1。由于土壤污染、高镉积累水稻品种的种植，某些地区生产的稻米中镉含量超过0.2 mg/kg。因此，降低稻田土壤重金属尤其是cd污染具有重要的现实意义。

3、目前，研究人员对土壤酸碱度调节、栽培措施、中微量元素拮抗等技术措施控制植物吸收富集重金属进行了大量研究。其中，利用氨基酸均聚物、衍生物、多肽脱除重金属，从而调节植物抗重金属能力、调控植物富集重金属特性受到较多的关注。γ-聚谷氨酸 (γ-pga) 是一种由微生物合成的氨基酸聚合物, 对污染物具有很高的亲和力, 有利于其与重金属的结合。因其具有良好的絮凝活性以及较高的亲和度，同时又无毒无污染，而被视为一种很有潜力的重金属吸附材料,yang等以聚谷氨酸作为土壤中重金属的清洗剂，对土壤中的重金属去除率最高可达74%;张喆将聚谷氨酸与明胶进行交联，制备γ-pga/明胶复合物并对铜(cu2+)、铅(pb2+)及镉(cd2+)进行脱除，分别得到96%、99%、45%的去除效果，同时发现24 h后3种金属离子的自然解析率仅有0.12%、0.7%和1.9%,且材料回收率为65%,表明聚谷氨酸材料经济环保，吸附重金属之后仍可回收利用。

技术实现思路

1、发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种减少水稻重金属镉积累的方法，该方法包括如下步骤：

2、本发明表明聚谷氨酸在正常和重金属镉胁迫条件下，可作为生物螯合剂，减少了水稻各生育期镉的转移系数，最终减少了稻米中镉的含量，减轻水稻的镉毒害并促进水稻生长。

3、本发明提供了一种利用聚谷氨酸（γ-pga）减少水稻重金属镉积累的方法。

4、优选地，所述重金属为镉。

5、本发明提供了一种聚谷氨酸作为螯合剂在重金属镉胁迫下减少水稻镉积累的方法。

6、优选地，所述作物为水稻。

7、本发明提供一种氨基酸聚合物，其特征在于,有效成分为聚谷氨酸。

8、本发明提供一种一种缓解水稻重金属胁迫的方法,将适量聚谷氨酸（γ-pga）溶解于水中加入土壤中，将土壤进行搅拌混匀，其中γ-pga施入土壤的浓度为0.6 g/1000g土。

9、所述在重金属镉胁迫下缓解水稻镉毒害的方法，具体包括以下步骤：

10、(1)选取籽种充实、状态一致的水稻种子，先用灭菌水清洗表面的灰尘，经0.5%的次氯酸钠(naclo)溶液浸泡消毒15 min，灭菌蒸馏水冲洗3遍后，用清水在28 ℃暗培养箱内浸种24 h (12 h换一次水)后用发芽盒播种。将水稻种子用常规营养液在28 ℃光照培养箱中培养直到得到两叶一心时期的水稻幼苗;

11、(2)设置4个处理组，分别是对照组（ck）、聚谷氨酸组（γ-pga组）、重金属镉组（cd组）、聚谷氨酸+重金属镉处理组（γ-pga+cd组），每盆装土10 kg，氮、磷、和钾肥按照水稻正常施用水平供应，用量分别为0.3 g n /1000g土，0.15 g p2o5/1000g土，0.15 g k2o /1000g土，上述肥料、γ-pga和重金属cd于水稻移栽前一次性施入。

12、(3)将步骤(1)中培育的的水稻幼苗移栽到步骤(2)的土壤中，得到不同处理下的水稻植株。

13、优选地，步骤(2)中聚谷氨酸的施入浓度为0.6 g/1000g土

14、优选地，步骤(3)中所述重金属为镉cd，施用浓度为3 mg/1000g土。

15、优选地，本发明实施的水稻品种为“丰两优4号”（实施本发明不限于该品种）。

16、本发明可以缓解重金属cd对水稻生长的胁迫作用。在聚谷氨酸的作用下，可显著减少水稻吸收土壤中的有效态cd，增强水稻的叶绿素含量，显著增加抗氧化物酶和脯氨酸的含量，并显著降低各个时期丙二醛的含量，减少了水稻各生育期镉的转移系数，最终减少了稻米中镉的含量。

技术特征：

1.一种减少水稻重金属镉积累的方法，其特征在于,按照每千克稻田土壤中施入0.6克聚谷氨酸（γ-pga）的比例，将γ-pga溶解于水中并施入土壤中，搅拌混匀，使γ-pga水溶液在土壤中充分分散。减少了水稻各生育期镉的转移系数，最终减少了稻米中镉的含量。

2.权利要求1所述一种减少水稻重金属镉积累的方法在降低水稻各生育期镉的转移系数的应用,其特征在于，所述应用包括以下步骤:

技术总结
本发明属于作物栽培技术领域。具体涉及一种减少水稻重金属镉积累的方法。通过向土壤中施入浓度为0.6 g/1000g土的聚谷氨酸（γ‑PGA），能缓解重金属Cd对水稻生长的胁迫作用。本发明可以显著减少水稻对土壤中的有效态Cd的吸收，施用0.6 g/1000g土的γ‑PGA后能增强水稻中叶绿素的含量、显著增加抗氧化物酶和脯氨酸的含量，并显著降低各个时期丙二醛的含量，降低各生育期水稻各部位间的转移系数，最终减少了稻米中镉的含量。使植物更好的生长，同时有效降低了重金属镉的毒性，促进了水稻更健康的生长。

技术研发人员：盛锋,杜雪竹,文月,朱忠林,巫燕飞,赵岩
受保护的技术使用者：湖北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15