CN107094557A

CN107094557A - 一种降低水稻籽粒重金属镉含量的方法

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Publication number: CN107094557A
Application number: CN201710325979.3A
Authority: CN
Inventors: 王宇涛; 朱亭; 李韶山; 谈勇; 邱丘
Original assignee: South China Normal University
Current assignee: South China Normal University
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2017-08-29

Abstract

本发明涉及一种丛枝菌根真菌在降低种植于镉污染种植基质中水稻籽粒镉含量中的应用及一种降低水稻籽粒重金属镉含量的方法。本发明降低水稻籽粒重金属镉含量的方法包括以下步骤：(1)向镉污染种植基质中加入丛枝菌根真菌；其中，所述镉污染种植基质中的镉含量为0.60‑1.35mg kg^‑1；(2)将消毒、催芽后的水稻种子直播到步骤(1)加入了丛枝菌根真菌的种植基质中；(3)培养水稻至其成熟并产生籽粒。本发明降低水稻籽粒重金属镉含量的方法，采用了植物共生微生物丛枝菌根真菌，其既能降低水稻籽粒中的重金属镉含量，也不会影响土壤的性质或者污染土壤。

Description

一种降低水稻籽粒重金属镉含量的方法

技术领域

本发明涉及一种降低水稻籽粒中重金属镉含量的方法，属于农业环境技术领域。

背景技术

土壤重金属污染已经成为当今严重的环境问题。据统计，中国重金属污染的耕地面积接近2000万hm²，其中污染最严重的是镉(Cd)污染。镉是一种银白色有光泽的金属，微量的镉就能对生物体产生极大危害。20世纪初发现镉以来，镉的产量逐年增加。镉广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域，是炼锌业的副产品，主要用在电池、染料或塑胶稳定剂，主要通过废气、废水、废渣排入环境，造成污染，并且镉比其它重金属更容易被农作物所吸附。镉被种植在污染土壤上的农作物吸收之后，通过食物链进入人体，对人体免疫系统、呼吸系统、生殖系统等均产生巨大危害，慢性镉中毒症状被命名为“痛痛病”。

水稻是我国的主要粮食作物，全国约有60％的人口以稻米为主食。据报道，中国市场上销售的大米约有10％镉含量超过了国家卫生标准(甄燕红，2008)。水稻从污染土壤中吸收重金属后，通过食物链进入人体，对人体免疫系统、呼吸系统、生殖系统等均产生巨大危害，引起慢性中毒。而水稻作为科研领域的模式植物，又因其为主要粮食作物的特性，使得水稻成为研究领域炽手可热的研究材料。由于农作物中营养元素积累主要来源于土壤，而针对当今工业化社会土壤镉污染严重的形势，降低水稻镉污染风险成为亟待解决的重要问题。

目前通过向土壤中增加添加物来减少水稻重金属镉吸收的方案已有部分研究及技术方案，主要包括：生物炭、含硫化合物、重金属螯合剂等。

使用生物炭添加降低植物重金属吸收是近年来较多研究的热点，生物炭是在限氧条件下以及在低温热解炭化下得到的碳含量非常丰富、性质也非常稳定的物质，如作物秸秆、木屑等为原材料生产的生物炭(宋延静,龚骏.(2010).施用生物质炭对土壤生态系统功能的影响.鲁东大学学报(自然科学版),26(4),361-365.)。公开号为CN104874595A的中国专利结果显示，添加油菜秸秆、水稻秸秆等制备所得生物炭，水稻中镉含量降低约50％(徐海涛,张亚平,沈凯.一种降低在镉污染土壤中生长的水稻镉含量的方法:中国,CN201510278812.7[P].2015-09-02.)。

利用重金属螯合剂、重金属阻隔剂或钝化剂等来降低植物对重金属的吸收也是运用较广泛的措施之一。利用亚铁离子螯合物(邵国胜,陈铭学,王丹英,徐春美,章秀福,曹赵云,牟仁祥,覃都.一种控制稻米重金属积累的方法:中国,CN200710070666.4[P].2008-03-05.)、α-酮戊二酸与草酰乙酸(毛小云,汪立梅,钟秀娟,陈娴,邵湘晴.一种水稻重金属吸收阻隔剂及其使用方法:中国,CN201610234493.4[P].2016-08-17.)、硫酸盐肥料(邵国胜,沈希宏.一种控制水稻重金属镉积累的茬口搭配与施肥方法:中国,CN201210493989.5[P].2013-03-27.)、有机物与含硫化合物结合(邵国胜,沈希宏,王静.一种控制水稻镉积累的肥料及其制备方法:中国,CN201210568873.3[P].2013-04-10.)、添加磷化渣或硅酸盐粘土(许海,尤国彪,谢爱军,高素萍.磷化渣的处理方法、土壤修复剂以及降低水稻镉含量的方法:中国,CN201610269528.8[P].2015-08-10.)等，通过结合或固定土壤中的重金属以减少其向地上部转运能直接降低植物重金属吸收。

已公开的部分专利结果显示，向重金属污染土壤中添加某些微生物或者微生物与其他物质的混合物能降低水稻重金属积累。如向污染土壤添加污泥与中药混合的发酵物(玉泉.一种降低水稻镉含量的肥料:中国,CN201610628866.6[P].2016-12-21.)、添加蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)和棘孢曲霉真菌(Aspergillus aculeatus)(傅金民,谢燕,娄燕宏.利用耐镉微生物降低镉污染稻田中水稻籽粒镉含量的方法:中国,CN201510492258.2[P].2015-12-30.)、微生物与其他肥料联合添加等均能降低水稻重金属含量。公开号为CN105191715A的中国专利结果表明添加利用蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)和棘孢曲霉真菌(Aspergillus aculeatus)降低种植在镉污染土壤中水稻的镉浓度百分比约为30％(傅金民,谢燕,娄燕宏.利用耐镉微生物降低镉污染稻田中水稻籽粒镉含量的方法:中国,CN201510492258.2[P].2015-12-30.)，公开号为CN106242895A的中国专利结果表明添加中药药渣与发酵菌种发酵物降低水稻镉含量百分比为13％-37％(玉泉.一种降低水稻镉含量的肥料:中国,CN201610628866.6[P].2016-12-21.)，公开号为CN105348014A的中国专利结果表明添加蜡状芽孢杆菌与鸡粪、草炭腐殖酸等共同发酵物降低水稻重金属含量百分比为50％-60％(熊娇军.一种降低水稻镉含量的肥料:中国,CN201510905701.4[P].2016-02-24.)。

以上方案中不同添加物对水稻重金属镉含量均有降低效果，但均存在缺点。生物炭等添加量大，生产和处理方式对土壤和大气均造成污染，并且耕地、犁地等正常农业措施容易降低生物炭在土壤中的滞留时间，使时效降低。其他化学添加剂等会影响土壤理化性质，尤其是改变土壤pH、田间持水量等，影响土壤微生物及生态系统组成。而上述添加的微生物类群均不是稻田土壤中广泛存在的植物共生微生物，他们对稻田土壤中其他微生物类群的影响尚属未知；他们对植物以及土壤微生物群落组成的潜在效应会影响土壤环境以及农作物的生长。

与本专利最接近的实现方案是王发园等人在2010年申请并授权的专利：一种利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法(王发园,石兆勇,徐晓锋,常会庆,苗艳芳.一种利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法:中国,CN201010525189.8[P].2011-05-11.)。

该方案利用宿主植物扩繁菌剂得到丛枝菌根菌剂，再进行菌根化烟草幼苗培养，待AMF与烟草幼苗形成较好共生(菌根侵染率高于30％)后，将其移栽到含铅/镉复合污染土壤中。结果表明，在铅、镉重金属单一及复合污染条件下，接种丛枝菌根真菌可以减少烟草根系对铅、镉的吸收，并降低地上部分中铅、镉的残留量。

具体实施方案如下：

(1)丛枝菌根真菌菌剂的扩繁

初始丛枝菌根真菌菌剂由中国科学院南京土壤研究所提供的苏格兰球囊霉(Glomus caledonium 90036)和中国农业大学提供的根内球囊霉(Glomus intraradices/Rhizophagus irregularis BEG 141)。将初始菌剂按照基质质量比的5％加入灭菌河沙中，播种苏丹草(宿主植物)种子，生长过程中每3周按照基质质量的10％浇1/4强度的霍格兰营养液1次，3-4个月后得到被真菌侵染的苏丹草和含有丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的基质，将苏丹草地上部剪去后，剪碎根段，并将根段与含有丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的基质混匀，用作丛枝菌根真菌菌剂。

(2)菌根化烟草培养

所用烟草品种为K329，在泡沫漂浮空穴育苗盘中装入灭菌河沙、苏格兰球囊霉(Glomus caledonium 90036)、根内球囊霉(Glomus intraradices/Rhizophagusirregularis BEG 141)菌剂，播种烟草种子，使育苗盘下半部分浸入自来水中，待种子出苗后间苗为1棵，更换为1/4强度的霍格兰营养液，每天补足减少的水分，每2周更换一次营养液。出苗60天后取样检查烟苗根系菌根侵染率，菌根侵染率高于30％，用于移栽。

(3)将菌根化烟草苗移栽在铅/镉复合污染土壤中

供试土壤进行粉碎过1cm筛后风干，人工施加铅、镉及铅/镉复合污染土壤，铅浓度分别为350mg/kg，500mg/kg，1000mg/kg，施加物为Pb(NO₃)₂，镉浓度分别为1mg/kg，10mg/kg，100mg/kg，施加物为Cd(NO₃)₂，同时配置铅/镉复合污染土壤，浓度分别为350/1mg/kg，500/10mg/kg，1000/100mg/kg。各土壤中另外投加Ca(NO₃)₂，使各污染土壤中NO₃ ^-含量相同。每盆移栽4棵菌根化烟草苗，生长期间保持水分最大持水量的70％，移栽70天后收获。

结果表明，在所有重金属污染水平下，接种菌剂处理的烟草菌根侵染率高达50％以上。接种根内球囊霉和苏格兰球囊霉的烟草中铅、镉残留量在所有污染土壤中均显著降低，尤其是烟草植株地上部分，其中铅残留量是对照的31％-40％，镉残留量是对照的44％-57％。这表明，在重金属污染条件下接种丛枝菌根真菌可以减少烟草根系对铅、镉的吸收，并降低烟草地上部分铅、镉的残留量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种丛枝菌根真菌在降低种植于镉污染种植基质中水稻籽粒镉含量中的应用。

本发明的另一目的在于提供一种新的降低水稻籽粒重金属镉含量的方法，该方法既能降低水稻籽粒中的重金属镉含量，又不会影响土壤的性质或污染土壤。

为实现上述目的，本发明提供了一种丛枝菌根真菌在降低种植于镉污染种植基质中水稻籽粒镉含量中的应用；其中，所述镉污染种植基质中的镉含量为0.60-1.35mg kg^-1。

上述镉污染种植基质中的镉含量是以干重计。

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,简称AMF)是自然界土壤中广泛存在的一类能与植物共生形成菌根结构的真菌，能与约80％的植物形成共生。AMF能活化土壤中的矿质养分，促进植物根系对营养元素尤其是移动性较差的磷、锌、铜等矿质元素的吸收。

发明人经研究发现，丛枝菌根真菌能降低水稻籽粒中的重金属镉含量，并且由于丛枝菌根真菌本身广泛存在于土壤环境中，能与大部分植物形成良好共生，并促进植物营养吸收，为绿色环保的添加物，采用丛枝菌根真菌降低水稻籽粒中重金属镉含量也不会影响土壤的性质或者污染土壤。

虽然现有技术已存在关于对植株地上部茎、叶重金属积累的研究，但需说明的是，水稻籽粒中重金属(例如Cd)的积累一部分来自于成熟期根部吸收的重金属(例如Cd)直接向地上部转运累积在籽粒中，一部分来自于水稻叶片中重金属(例如Cd)的重新活化与再转运，其茎叶中重金属(例如Cd)含量与籽粒中重金属(例如Cd)含量并不存在稳定相关性，故丛枝菌根真菌对水稻茎叶重金属(例如Cd)含量积累的影响并不能代表其对水稻籽粒中重金属(例如Cd)含量的效应。

另外，现有技术虽然已公开丛枝菌根真菌降低烟草重金属，但本发明是降低籽粒中的重金属，而烟草属于茎叶部分。并且，丛枝菌根真菌对不同植物中重金属的影响并不相同，例如：Rhizophagus irregularis的添加增加了向日葵Cd、Zn向地上部转运，Glomusspp.和Acaulospora spp能同时增加玉米根部和地上部As积累。

为了克服以下现有技术的缺陷即(1)现有降低水稻重金属技术中存在多数使用化学添加剂，从而导致对土壤、土壤微生物及植物均造成一定危害，产生二次污染；(2)筛选步骤复杂，本申请发明人尝试了众多新方法，在大量研究中，发现：采用丛枝菌根真菌既能降低水稻籽粒中的重金属镉含量，也不会影响土壤的性质或者污染土壤。

作为本发明所述应用的优选实施方式，所述丛枝菌根真菌为根内球囊霉、摩西球囊霉中的至少一种。其中，根内球囊霉是一种广谱型丛枝菌根真菌，其作用效应稳定，并且具有较高的重金属耐受性，根内球囊霉降低水稻籽粒镉含量的效果更好。

作为本发明所述应用的优选实施方式，所述丛枝菌根真菌由根内球囊霉和摩西球囊霉组成，所述根内球囊霉的孢子数目与摩西球囊霉的孢子数目的比为3:1～1:3。

本发明还提供了一种降低水稻籽粒重金属镉含量的方法，为实现此目的，本发明采取的技术方案为：一种降低水稻籽粒重金属镉含量的方法，其包括以下步骤：

(1)向镉污染种植基质中加入丛枝菌根真菌；其中，所述镉污染种植基质中的镉含量为0.60-1.35mg kg^-1；

(2)将消毒、催芽后的水稻种子直播到步骤(1)加入了丛枝菌根真菌的种植基质中；

(3)培养水稻至其成熟并产生籽粒。

上述镉污染种植基质中的镉含量是以干重计。

本发明的上述方法采用了植物共生微生物丛枝菌根真菌，其既能降低水稻籽粒中的Cd含量，也不会影响土壤的性质或者污染土壤。

本发明降低水稻籽粒重金属镉含量的方法与CN201010525189.8相比，优点在于：

(1)CN201010525189.8的应用对象为双子叶植物烟草，其具有生产价值的主要器官为叶，而本发明的关注对象为单子叶植物水稻的籽粒。一方面，AMF对不同植物种类的效应往往存在巨大差异；另外，即使是同一种植物，地上部茎与叶的重金属浓度往往也无法反映籽粒(果实)部位的重金属浓度。

(2)CN201010525189.8的技术方案先将目标植物烟草种植在扩繁的AMF菌剂中进行菌根化育苗，待AMF侵染率较高时再将烟草移栽到铅、镉复合污染环境。所述先菌根化育苗再移栽的方法费时费力，导致其无法在实际的大规模种植中使用，且移栽操作将不利于植物的正常生长。本发明中直接将AMF菌剂添加到种植土壤中，不仅工作量小，且AMF接种过程不影响植物的正常生长。

(3)CN201010525189.8的技术方案先将AMF菌剂进行扩繁，将宿主植物地上部剪去，根部剪碎保留在基质内作为目标植物烟草接种的菌剂，留在基质中的根段作为有机质可能由于微生物分解作用聚集大量其他微生物，对植物生长产生影响。

(4)CN201010525189.8的技术方案采用的AMF为根内球囊霉和苏格兰球囊霉的混合菌剂，而本专利采用的AMF为根内球囊霉、摩西球囊霉或者两者的混合菌剂。不同AMF种类及组合会对植物吸收重金属的效应产生巨大影响。

作为本发明所述降低水稻籽粒重金属镉含量的方法的优选实施方式，所述丛枝菌根真菌为根内球囊霉、摩西球囊霉中的至少一种。根内球囊霉对降低水稻籽粒中的重金属含量效果明显，根内球囊霉降低水稻中镉含量百分比达65％以上。

作为本发明所述降低水稻籽粒重金属镉含量的方法的优选实施方式，所述丛枝菌根真菌由根内球囊霉和摩西球囊霉组成，所述根内球囊霉的孢子数目与摩西球囊霉的孢子数目的比为3:1～1:3。

作为本发明所述降低水稻籽粒重金属镉含量的方法的优选实施方式，所述镉污染种植基质含有土壤、河沙、蛭石中的至少一种。

作为本发明所述降低水稻籽粒重金属镉含量的方法的优选实施方式，所述水稻种子消毒和催芽的方法为：将水稻种子用70％乙醇浸泡5min，再用10％NaClO浸泡5min，水稻种子表面消毒后用蒸馏水冲洗干净，平铺于蒸馏水湿润的滤纸上，置于培养皿中于28℃避光催芽4天，得到发芽的水稻种子。

本发明的上述方法具有以下优点：(1)以水稻作为对象，水稻是亚洲的主要粮食作物，相比较于其他植物而言，通过添加丛枝菌根真菌降低水稻籽粒中重金属含量，更具有现实生产意义；而现有方案基本建立在一些不用于食用的非主粮植物上，不能为减轻粮食重金属污染提供参考；(2)土壤添加物为丛枝菌根真菌，丛枝菌根真菌本身广泛存在于土壤环境中，能与大部分植物形成良好共生，并促进植物营养吸收，为绿色环保的添加物；现有方案多数为化学添加剂使用，对土壤、土壤微生物及植物均造成一定危害，产生二次污染，且筛选步骤复杂；(3)丛枝菌根真菌添加于水稻整个生长周期，未种植到水稻成熟期收获或没有在整个生长周期进行菌剂处理，这些都无法准确判断丛枝菌根真菌对籽粒中镉积累的影响；(4)采用沙质土壤种植。由于现实生产种植土壤中大部分均存在一定比例的沙和土，本发明所采用比例接近现实沙土比；现有方案中，较多研究采用纯土培或纯沙培种植，与现实有较大差异。

作为本发明所述丛枝菌根真菌降低水稻籽粒重金属镉含量的方法的优选实施方式，种植基质中镉的含量为0.60-1.35mg/kg。现有研究大多是在大于5mg kg^-1甚至大于25mgkg^-1的高镉浓度下开展，而目前我国耕地低镉污染较为普遍，本发明的验证方法采用低镉污染浓度，最终总镉浓度约为0.60-1.35mg/kg，镉浓度1.35mg/kg略高于中国土壤环境质量标准(GB 15618—2008)中二级标准农业用地(pH>7.5)水田镉浓度标准1.0mg/kg，接近目前低镉污染农田的镉浓度。在此浓度下，水稻处于正常生长状态；多数现有方案使用较高重金属浓度添加，有些甚至达到致死浓度，而植物在重度胁迫下的响应差异较大，植物不处于正常生长状态，对于实际农业生产的指导作用较低。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明降低水稻籽粒重金属镉含量的方法，采用了丛枝菌根真菌，其既能显著降低水稻籽粒中的重金属镉含量，进而降低重金属镉由食物链进入人体的风险，且该方法还不会对土壤微生物环境造成负面影响，也不会造成二次污染，此方案容易掌握，简单操作，适用于无公害水稻生产。

此外，本发明丛枝菌根真菌降低水稻籽粒重金属镉含量的方法所使用的菌剂为菌剂公司购买的商业化菌剂，孢子浓度高并且基质成分单一，主要为沙质，添加在种植基质中能基本排除其他影响。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

下述实施例中所用丛枝菌根真菌根内球囊霉和摩西球囊霉购于法国Agro菌剂公司；水稻种子中旱3号旱稻和中花11品种，为广谱种，种子由华南师范大学生命科学学院提供。

实施例中，木村B营养液配方为：KNO₃ 18.5mg/L,Ca(NO₃)₂·4H₂O 86.32mg/L,MgSO₄·7H₂O 135mg/L,(NH₄)₂SO₄ 48.2mg/L,K₂SO₄ 15.9mg/L,KH₂PO₄ 24.8mg/L,FeSO₄·7H₂O5.57mg/L,Na₂EDTA 7.45mg/L,MnCl₂·4H₂O 1.8mg/L。

除非特别说明，实施例采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1

为了筛选能降低水稻籽粒重金属镉含量的丛植菌根真菌，本实施例使用了根内球囊霉和/或摩西球囊霉种植于镉污染程度低(土壤最终镉含量为0.60mg/kg)的农田土壤中，并采用了两种水稻品种中花11和中旱3号。

具体方法为：

(1)种植基质的菌剂处理

采用的种植基质为土壤镉含量为0.60mg/kg的镉低污染农田土壤，将试验组接种根内球囊霉和/或摩西球囊霉进行菌剂处理(见表1)，添加菌剂后基质中的丛枝菌根真菌的总孢子密度为2000个孢子/升基质(发明人经过预试验发现，接种后AMF孢子密度高于500个孢子/升基质效果较好，优选介于500-10000个孢子/升基质，最佳是2000个孢子/升基质)。种植用盆为直径15cm，高16cm圆柱形盆，容积为2L，本试验种植基质体积为1.6L，重量为1.5kg。

(2)水稻种子催芽及移栽

水稻种子用70％乙醇浸泡5min，再用10％NaClO浸泡5min，进行种子表面消毒后用蒸馏水冲洗干净，平铺于蒸馏水湿润的滤纸上，置于培养皿中28℃避光催芽4天。取较为一致的水稻种子播种于准备好的基质中，每盆3株。

(3)水稻培养

将水稻幼芽置于温室进行培养，每天光照时间为14h，温度为23℃～28℃，水稻幼芽生长30天后，进行间歇淹水处理，保持田间持水量与淹水交替，每10天一周期，淹水时液面没过基质1cm。水稻生长过程中每日浇蒸馏水两次，早晚各一次，每次约50ml。每周浇2次木村B营养液，每次50ml。水稻生长14周后成熟并结实收获。

(4)水稻籽粒部位镉含量测定

将稻穗使用去壳机脱壳，将子实分为颖壳和籽粒，105℃杀青20min后70℃烘干96h至恒重，使用微波消解仪消解，用火焰原子分光光度计(Hitachi Z-5300，日本)测定镉含量。

消解方法如下：

称取0.1g样品，用微波消解仪(WX-8000，上海屹尧仪器科技发展有限公司)消解，消解试剂为5ml HNO₃(65％v/v，优级纯)和1ml H₂O₂(30％v/v，优级纯)。消解温度设置为120℃2min；140℃2min；170℃2min；200℃20min。消解结束后，放在加热板上110℃赶酸1h。

(5)试验结果：水稻籽粒中镉含量见表1(表1中根内球囊霉与摩西球囊霉的比值是指二者孢子数目的比值)。

表1

从表1的结果可以看到，单独添加根内球囊霉、单独添加摩西球囊霉和混合添加根内球囊霉和摩西球囊霉均能有效降低水稻籽粒重金属镉含量。其中，单独添加根内球囊霉的效果最好。

实施例2

本实施例描述了一种利用丛枝菌根真菌降低水稻籽粒重金属镉含量的方法，具体方法如下：

(1)种植基质的菌剂处理及重金属镉处理

采用的种植基质为风干后的水土壤、河沙、蛭石的混合基质，土壤、河沙、蛭石体积比为2:1:1。将种植基质灭菌。将灭菌后的种植基质混匀后添加含镉溶液，添加镉浓度为0.6mg/kg，添加物为CdCl₂·2.5H₂O，基质本底总镉浓度为0.75mg/kg，因此最终种植基质的总镉浓度约为1.35mg/kg，略高于中国土壤环境质量标准(GB 15618—2008)中二级标准农业用地(pH>7.5)水田镉浓度标准1.0mg/kg。基质混匀后加水混匀平衡一周，期间加水混匀一次。镉平衡一周后，将种植基质分成两份，其中一份作为对照组，另一份作为试验组。将试验组接种根内球囊霉进行菌剂处理，接种根内球囊霉的试验组添加菌剂后基质中的孢子密度为2000个孢子/升基质。种植用盆为直径15cm，高16cm圆柱形盆，容积为2L，本试验种植基质体积为1.6L，重量为1.5kg。

(2)水稻种子催芽及移栽

中旱三号水稻种子用70％乙醇浸泡5min，再用10％NaClO浸泡5min，进行种子表面消毒后用蒸馏水冲洗干净，平铺于蒸馏水湿润的滤纸上，置于培养皿中28℃避光催芽4天。取较为一致的水稻种子播种于准备好的基质中，每盆3株。

(3)水稻培养

种子萌发后的水稻置于温室进行培养，每日光照时间为14h，温度为23℃～28℃，水稻植株生长30天后，进行间歇淹水处理，保持田间持水量与淹水交替，每10天一周期，淹水时液面没过基质1cm。水稻生长过程中每日浇蒸馏水两次，早晚各一次，每次约50ml。每周浇2次木村B营养液，每次50ml。水稻生长14周后成熟并结实收获。

(4)侵染率统计

将收获的水稻根冲洗干净，随机取部分正常生长的水稻根样剪成1cm长的根段，采用台盼蓝染色并制片，显微镜观察，采用“十字交叉法”，10×40倍镜视野下选取200个视野统计侵染率。

台盼蓝染色制片方法如下：

①将水稻根用自来水冲洗干净，将根剪成1cm长的根段，置于玻璃试管中；

②加入10％KOH浸没根段，90℃水浴10min，用无菌水洗净；

③加入10％H₂O₂漂白10min，用无菌水洗净；

④加入1％HCl浸泡10min，用无菌水洗净；

⑤向玻璃试管中加入0.05％的台盼蓝染料，浸没根段，90℃水浴染色30min，用蒸馏水洗净后用蒸馏水浸泡过夜洗去浮色，随机挑选40条根，在载玻片上滴入几滴乳酸-甘油(1:1)进行制片，装片镜检统计侵染率。

(4)水稻籽粒部位镉含量测定

消解方法如下：

称取0.1g样品，用微波消解仪(WX-8000，上海屹尧仪器科技发展有限公司)消解，消解试剂为5mlHNO₃(65％v/v，优级纯)和1ml H₂O₂(30％v/v，优级纯)。消解温度设置为120℃2min；140℃2min；170℃2min；200℃20min。消解结束后，放在加热板上110℃赶酸1h。

(6)试验结果：水稻颖壳及籽粒中镉含量见表2。

表2中旱三号水稻颖壳及籽粒中镉含量(mg/kg干重)

显微镜观察统计得出接种根内球囊霉的水稻根系侵染率均在60％-80％，说明根内球囊霉能与水稻形成较高强度定殖。表2显示，在接种根内球囊霉后，水稻颖壳及籽粒中镉含量显著降低，其中籽粒镉含量降低65.8±2.5％。这说明在低镉污染条件下接种丛枝菌根真菌可以显著降低水稻籽粒中镉积累。

实施例3

实施例3与实施例2的区别仅在于，实施例3不对种植基质灭菌。试验结果见表3。

表3中旱三号水稻颖壳及籽粒中镉含量(mg/kg干重)

实施例4

本实施例描述了一种利用丛枝菌根真菌降低水稻籽粒重金属镉含量的方法，本实施例的方法与实施例1的方法的区别仅在于：本实施例采用的种植基质为土壤镉含量为0.95mg/kg的镉低污染农田土壤，本实施例采用的水稻为中花11号。本实施例水稻籽粒中镉含量见表4。

表4

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种丛枝菌根真菌在降低种植于镉污染种植基质中水稻籽粒镉含量中的应用；其中，所述镉污染种植基质中的镉含量为0.60-1.35mg kg^-1。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述丛枝菌根真菌为根内球囊霉、摩西球囊霉中的至少一种。

3.如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述丛枝菌根真菌由根内球囊霉和摩西球囊霉组成，所述根内球囊霉的孢子数目与摩西球囊霉的孢子数目的比为3:1～1:3。

4.一种降低水稻籽粒重金属镉含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(3)培养水稻至其成熟并产生籽粒。

5.如权利要求4所述的降低水稻籽粒重金属镉含量的方法，其特征在于：所述丛枝菌根真菌为根内球囊霉、摩西球囊霉中的至少一种。

6.如权利要求5所述的降低水稻籽粒重金属镉含量的方法，其特征在于：所述丛枝菌根真菌由根内球囊霉和摩西球囊霉组成，所述根内球囊霉的孢子数目与摩西球囊霉的孢子数目的比为3:1～1:3。

7.如权利要求4所述的降低水稻籽粒重金属镉含量的方法，其特征在于：所述镉污染种植基质含有土壤、河沙、蛭石中的至少一种。

8.如权利要求4所述的降低水稻籽粒重金属镉含量的方法，其特征在于：所述水稻种子消毒和催芽的方法为：将水稻种子用70％乙醇浸泡5min，再用10％NaClO浸泡5min，水稻种子表面消毒后用蒸馏水冲洗干净，平铺于蒸馏水湿润的滤纸上，置于培养皿中于28℃避光催芽4天，得到发芽的水稻种子。