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蘿卜鎘積累并促進(jìn)其生長(zhǎng)的方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和礦產(chǎn)資源的大量開(kāi)發(fā)利用，農(nóng)田土壤-作物系統(tǒng)中的重金屬污染問(wèn)題越來(lái)越突出，這也對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全和食品安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。鎘是環(huán)境中最受關(guān)注的有毒重金屬之一，其毒性僅次于汞、鉛居第三位，通過(guò)植物的吸收、積累、富集，從而影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，同時(shí)也通過(guò)食物鏈途徑影響人體健康。土壤鎘積累的重要途徑之一是大氣沉降，大氣中的鎘經(jīng)過(guò)自然沉降和雨淋沉降兩種方式進(jìn)入土壤，也可被植物吸收并向土壤中傳輸。蔬菜是人們生活中必不可少的重要食品，市場(chǎng)需求量大，在食物結(jié)構(gòu)中占有重要地位。目前，我國(guó)蔬菜產(chǎn)品的重金屬含量超標(biāo)現(xiàn)象非常嚴(yán)重。因此，如何降低重金屬污染區(qū)的蔬菜體內(nèi)鎘含量是目前重金屬污染治理研究的一個(gè)重要方向。

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(guò)由于不同作物對(duì)于不同激素的敏感性不同，導(dǎo)致合適激素的篩選過(guò)程較為復(fù)雜，所得研究結(jié)論不具有普適性。目前，在蘿卜的降鎘方面的研究較少，同時(shí)，在降鎘的同時(shí)還能緩解鎘對(duì)蘿卜的抑制的研究，更鮮有深入研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)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蘿卜鎘積累并促進(jìn)其生長(zhǎng)的方法，其包括如下步驟：當(dāng)蘿卜幼苗展開(kāi)兩片真葉時(shí)，利用濃度為50～200μmol·l^-1的褪黑素進(jìn)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。

優(yōu)選的，噴施褪黑素后，對(duì)土壤進(jìn)行澆水處理，土壤的田間持水量為80％。

褪黑素(melatonin，n-乙酰基-5-甲氧基一色胺)是色氨酸的吲哚衍生物，在1958年發(fā)現(xiàn)于牛松果體。褪黑素早期被認(rèn)為僅存于動(dòng)物體內(nèi)，與生物個(gè)體的發(fā)育、生殖等調(diào)節(jié)機(jī)制有密切關(guān)系。隨著褪黑素陸續(xù)在植物體中被發(fā)現(xiàn)，其在植物體內(nèi)的作用逐漸被人們所認(rèn)知。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用外源褪黑素能夠提高植物對(duì)逆境(如高溫、低溫、uv輻射、干旱、重金屬等脅迫)的耐受性。

不過(guò)，對(duì)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(duì)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(duì)鎘脅迫下豌豆種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響》報(bào)道了水楊酸(sa)對(duì)于豌豆而言，具有緩解鎘傷害的效果，但是《鎘對(duì)油菜的毒害效應(yīng)以及施用外源激素對(duì)鎘毒害的調(diào)控作用》卻報(bào)道了sa不僅不能緩解反而還會(huì)加重鎘對(duì)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(duì)于蘿卜中鎘含量并無(wú)降低作用，且也無(wú)法緩解鎘對(duì)于蘿卜生長(zhǎng)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)明能顯著的降低蘿卜中的鎘含量；

2、本發(fā)明能顯著提高蘿卜的光合色素含量、抗氧化酶活性和生物量等；

3、本發(fā)明可有效的緩解鎘對(duì)于蘿卜生長(zhǎng)的抑制作用。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只是用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)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(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

以四川的地方特色蘿卜品種‘滿身紅’為供試材料，購(gòu)于成都金佰盛種業(yè)有限公司。供試土壤為沙壤土，取自成都市溫江區(qū)農(nóng)田，其基本理化特性為:ph7.09，全氮1.50g·kg^-1，全磷0.76g·kg^-1，全鉀18.02g·kg^-1，全鎘1.96mg·kg^-1，堿解氮94.82mg·kg^-1，速效磷6.30mg·kg^-1，速效鉀149.59mg·kg^-1，其中供試土壤背景有效鎘含量未檢出。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將風(fēng)干的供試土壤過(guò)6.72mm(3目)篩后裝盆，每盆裝土2.0kg，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)的污染濃度以cdcl2·2.5h2o分析純形式加入重金屬鎘并混勻，使土壤鎘濃度為5mg·kg^-1。保持土壤濕潤(rùn)，自然放置平衡4周，不定期翻土混合，保證土壤充分混合均勻。2015年10月，直接將蘿卜種子撒播于制備好的盆土中，每盆均勻撒播6粒種子，當(dāng)有兩片真葉展開(kāi)時(shí)勻苗，每盆保留3株生長(zhǎng)一致的健壯幼苗。隨后噴施褪黑素，濃度設(shè)置分別為0(作為對(duì)照)、50、100、150、200μmol·l^-1，噴施量以葉面開(kāi)始滴水為準(zhǔn)，每個(gè)處理重復(fù)3次(3盆)。在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中澆水以保持盆中土壤的田間持水量約為80％，同時(shí)不定期的交換盆與盆的位置以減弱邊際效應(yīng)，并及時(shí)去除雜草、防治病蟲(chóng)害。噴施褪黑素后60d收獲，進(jìn)行樣品采集以供相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

采集蘿卜的成熟葉片分別用于測(cè)定其抗氧化酶(pod、cat和sod)活性、可溶性蛋白含量和光合色素(葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素)含量，測(cè)定均參照熊慶娥的方法進(jìn)行。過(guò)氧化物酶(pod)活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，過(guò)氧化氫酶(cat)活性的測(cè)定采用紫外分光光度法，超氧化物歧化酶(sod)活性的測(cè)定采用nbt還原法，可溶性蛋白含量的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法，光合色素含量(葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素)的測(cè)定采用乙醇-丙酮混合浸提法。之后，將蘿卜整株收獲，用自來(lái)水洗凈，再用去離子水沖洗3次，將植株根系、塊根及葉片分開(kāi)，將其表面的多余的水分晾干，用卷尺、游標(biāo)卡尺和天平分別測(cè)定蘿卜的形態(tài)指標(biāo)(根長(zhǎng)、塊根長(zhǎng)、塊根直徑和葉片長(zhǎng))、生物量指標(biāo)(根重、塊根重和葉片重)。隨后，將根系、塊根和葉片分別于110℃殺青15min，75℃烘干至恒質(zhì)量，稱重，研磨后過(guò)0.149mm尼龍篩。將磨好過(guò)篩的植物樣品加入硝酸-高氯酸(體積比為4:1)，放置12h消化至溶液透明，過(guò)濾，定容至50ml，用icap6300型icp光譜儀(thermoscientific,usa)測(cè)定鎘含量，然后折算出鮮樣的鎘含量。

1.4數(shù)據(jù)處理方法

本研究所列結(jié)果為3次重復(fù)測(cè)定值的平均值，數(shù)據(jù)采用dps數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行方差分析(duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較)，均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。根冠比＝地下部分(塊根及根系)生物量/地上部分(葉片)生物量；鮮樣鎘含量＝干樣鎘含量/樣品鮮重；轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(tf)＝地上部分(葉片)鎘含量/地下部分(塊根及根系)鎘含量。

2結(jié)果與分析

2.1褪黑素對(duì)鎘脅迫蘿卜形態(tài)的影響

由表1可知，在鎘脅迫條件下，不同濃度褪黑素處理使蘿卜的根長(zhǎng)、塊根長(zhǎng)和葉片長(zhǎng)均較對(duì)照有所增加，且隨著褪黑素濃度的增加，均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)褪黑素濃度為150μmol·l^-1時(shí)，蘿卜的根長(zhǎng)、塊根長(zhǎng)和葉片長(zhǎng)增加最多，與對(duì)照相比，根長(zhǎng)增加了45.51％，塊根長(zhǎng)增加了16.25％，葉片長(zhǎng)增加了0.82％，但差異均不顯著(p>0.05)。當(dāng)褪黑素濃度為200μmol·l^-1時(shí)，蘿卜的塊根直徑最大，相比于對(duì)照增加了21.65％(p>0.05)。蘿卜塊根直徑與塊根長(zhǎng)度的比值與對(duì)照差異較小，說(shuō)明褪黑素處理對(duì)鎘脅迫下蘿卜塊根形狀無(wú)明顯的影響。

表1褪黑素對(duì)鎘脅迫蘿卜形態(tài)的影響

不同小寫(xiě)字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著，下同。

2.2褪黑素對(duì)鎘脅迫蘿卜生物量的影響

如表2所示，在鎘脅迫下，隨著褪黑素濃度的增加，蘿卜的根系、塊根、葉片及可食用部分的生物量均呈先增加后降低的趨勢(shì)，且均在褪黑素濃度為150μmol·l^-1時(shí)達(dá)到峰值，相比于對(duì)照，蘿卜的根系生物量增加了38.30％(p<0.05)，塊根生物量增加了57.57％(p<0.05)，葉片生物量增加了15.45％(p>0.05)，可食用部分生物量增加了29.99％(p<0.05)。根冠比表現(xiàn)出依次遞增的趨勢(shì)，最小值和最大值分別為0.53和0.80。

表2褪黑素對(duì)鎘脅迫蘿卜鮮重生物量的影響

蘿卜可食用部分由塊根和葉片組成，下同。

2.3褪黑素對(duì)鎘脅迫蘿卜抗氧化酶活性的影響

由表3可以看出，不同濃度的褪黑素處理使鎘脅迫下蘿卜的抗氧化酶(pod、cat和sod)活性相比于對(duì)照均有所提高，同時(shí)可溶性蛋白含量也均較對(duì)照增加。隨著褪黑素濃度的增加，蘿卜的蘿卜的抗氧化酶(pod、cat和sod)活性和可溶性蛋白含量均呈先增加后降低的趨勢(shì)，且均在褪黑素濃度為100μmol·l^-1時(shí)達(dá)到峰值，與對(duì)照相比，蘿卜的pod活性增加了13.02％(p<0.05)，cat活性增加了27.97％(p<0.05)，sod活性增加了12.11％(p<0.05)，可溶性蛋白含量增加了12.41％(p<0.05)隨著褪黑素濃度的增加，蘿卜的sod比活力相比于對(duì)照均有所降低，但降低幅度很小，在褪黑素濃度為200μmol·l^-1時(shí)值最小，相比于對(duì)照降低了1.37％。

表3褪黑素對(duì)鎘脅迫蘿卜抗氧化酶活性及可溶性蛋白含量的影響

2.4褪黑素對(duì)鎘脅迫蘿卜光合色素含量的影響

由表4可知，在鎘脅迫下，蘿卜的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量和類胡蘿卜素含量均隨著褪黑素濃度的增加而呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，且均在褪黑素濃度為100μmol·l^-1時(shí)達(dá)到峰值。相比于對(duì)照，在褪黑素濃度為100μmol·l^-1時(shí)，蘿卜的葉綠素a含量增加了7.46％(p>0.05)，葉綠素b含量增加了4.42％(p>0.05)，葉綠素總量增加了6.58％(p>0.05)，類胡蘿卜素含量增加了11.54％(p>0.05)。對(duì)于葉綠素a/b，隨著褪黑素濃度的增加，其值逐漸增加，與對(duì)照相比分別增加了1.62％、2.57％、5.41％、14.46％。

表4褪黑素對(duì)鎘脅迫蘿卜光合色素含量的影響

2.5褪黑素對(duì)蘿卜鎘含量的影響

從表5可知，在鎘脅迫下，蘿卜根系、塊根、葉片和可食用部分的鎘含量在褪黑素濃度為50μmol·l^-1和200μmol·l^-1時(shí)，相比于對(duì)照均有所增加；而在褪黑素濃度為100μmol·l^-1和150μmol·l^-1時(shí)，各部位的鎘含量相比于對(duì)照均有所降低；在褪黑素濃度為100μmol·l^-1時(shí)，各部位的鎘含量均下降最多，降低效果最顯著，相比于對(duì)照，蘿卜的根系鎘含量降低了7.81％(p<0.05)，塊根鎘含量降低了38.10％(p<0.05)，葉片鎘含量降低了27.45％(p<0.05)，可食用部分鎘含量降低了31.43％(p<0.05)。蘿卜根系、塊根、葉片和可食用部分的鎘含量總體表現(xiàn)為：50μmol·l^-1＞200μmol·l^-1＞0μmol·l^-1＞150μmol·l^-1＞100μmol·l^-1。就轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)而言，其變化趨勢(shì)與根系、塊根、葉片和可食用部分的鎘含量的變化趨勢(shì)相一致。

表5褪黑素對(duì)蘿卜鎘含量的影響

對(duì)比實(shí)施例1

將實(shí)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(shí)施例1一致。

檢測(cè)結(jié)果為：

不能有效緩解鎘對(duì)于蘿卜的抑制。當(dāng)濃度為1～150μmol·l^-1時(shí)，根長(zhǎng)、塊根長(zhǎng)度與不施用脫落酸而言，幾乎沒(méi)有區(qū)別；當(dāng)濃度為200μmol·l^-1時(shí)，根長(zhǎng)、塊根長(zhǎng)度出現(xiàn)12.1～14.5％的下降。

對(duì)于鎘含量的降低，最高僅為2.9％。

對(duì)比實(shí)施例2

將實(shí)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(shí)施例1一致。

檢測(cè)結(jié)果為：不能有效緩解鎘對(duì)于蘿卜的抑制。當(dāng)濃度為1～100μmol·l^-1時(shí)，根長(zhǎng)、塊根長(zhǎng)度與不施用赤霉素而言，幾乎沒(méi)有區(qū)別；當(dāng)濃度為150～200μmol·l^-1時(shí)，根長(zhǎng)、塊根長(zhǎng)度出現(xiàn)11.3～14.2％的下降。

對(duì)于鎘含量的降低，最高僅為2.2％。

對(duì)比實(shí)施例3

將實(shí)施例1中的褪黑素替換為濃度為1～200μmol·l^-1的ebr，其余與實(shí)施例1一致。

檢測(cè)結(jié)果為：不能有效緩解鎘對(duì)于蘿卜的抑制。當(dāng)濃度為1～100μmol·l^-1時(shí)，根長(zhǎng)、塊根長(zhǎng)度與不施用ebr而言，幾乎沒(méi)有區(qū)別；當(dāng)濃度為150～200μmol·l^-1時(shí)，根長(zhǎng)、塊根長(zhǎng)度出現(xiàn)14.1～15.2％的下降。

對(duì)于鎘含量的降低，最高僅為1.7％。