CN107581000A

CN107581000A - 一种利用褪黑素降低蔬菜Pb累积量的方法

Info

Publication number: CN107581000A
Application number: CN201710804556.XA
Authority: CN
Inventors: 柳李旺; 徐良; 唐明佳; 王燕; 李翠
Original assignee: Nanjing Laifujia Agricultural Science And Technology Co Ltd; Nanjing Agricultural University
Current assignee: Nanjing Laifujia Agricultural Science And Technology Co Ltd; Nanjing Agricultural University
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2018-01-16

Abstract

本发明公开了一种利用褪黑素降低蔬菜Pb累积量的方法。一种降低蔬菜Pb累积量的方法，包括用褪黑素溶液喷施蔬菜作物叶片。本发明通过对萝卜叶片喷施褪黑素溶液，可有效提高Pb胁迫下植株体内SOD、POD的活性，促进可溶性蛋白含量的增加，进而显著降低萝卜肉质根及叶片中Pb累积量。本发明制备工艺简单方便，无污染与药害，能有效解决萝卜肉质根中Pb过量累积的难题，促进萝卜的绿色安全生产，具有广阔的应用前景。

Description

一种利用褪黑素降低蔬菜Pb累积量的方法

技术领域

本发明属于作物栽培领域，涉及一种利用褪黑素降低蔬菜Pb累积量的方法。

背景技术

近年来，我国土壤重金属污染程度日益严重。铅(Pb)作为生物体的非必需元素，是生物毒性极强的重金属之一。Pb²⁺被植物体吸收后在根部及地上部大量累积，不仅干扰植物体水分吸收、离子转运、细胞代谢等生理生化过程，而且可诱导产生活性氧自由基导致细胞氧化损伤，严重影响作物的产量和品质。过量Pb²⁺可通过食物链被人体摄入，进而参与人体内一系列氨基酸、酶和蛋白质等官能团结合，对肾脏、神经及造血系统造成严重损害。蔬菜重金属Pb污染已成为制约蔬菜产品质量安全的重要因素，如何有效控制蔬菜作物重金属Pb吸收累积已成为当前蔬菜育种中急需研究的课题。

萝卜(Raphanus sativus L.,2n＝2x＝18)是十字花科萝卜属一种重要根菜类蔬菜，营养丰富，药用食疗价值高，在蔬菜生产与周年供应中占有重要地位。萝卜以膨大肉质直根为产品器官，不同基因型萝卜品种重金属Pb吸收累积与转运能力存在显著差异。

褪黑素(melatonin，MT)是一种天然的抗氧化剂，其化学名称为N-乙酰-5-甲氧基色胺，广泛存在于动植物体内。目前未有MT处理降低萝卜肉质根中Pb累积量的报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供褪黑素在降低蔬菜Pb累积量中的应用。

本发明的另一目的是提供一种降低蔬菜Pb累积量的方法。

本发明的目的可通过如下技术方案实现：

褪黑素在降低蔬菜Pb累积量中的应用。

作为本发明的一种优选，所述的蔬菜为萝卜。

一种降低蔬菜Pb累积量的方法，用褪黑素溶液喷施蔬菜作物叶片。

作为本发明的一种优选，所述的蔬菜为萝卜。

作为本发明的进一步优选，包括：待萝卜植株长至四叶一心时期，用褪黑素溶液喷施于Pb胁迫下的萝卜叶片，喷至所有叶片湿润为准，每天1次，共喷施5-10次。

其中褪黑素溶液浓度进一步优选25～150μmol/L，更进一步优选50μmol/L。

褪黑素溶液配制方法如下：将褪黑素溶解于适量无水乙醇中，然后用蒸馏水定容至1L，得到褪黑素母液，其它浓度依次用水稀释配制。所有操作尽量避光进行，配置好的溶液避光保存于4℃冰箱中。

褪黑素溶液喷施时间进一步优选傍晚，每天1次，连续喷施7次。

有益效果：

喷施适量的褪黑素通过提高Pb胁迫下萝卜植株体内SOD、POD的活性，促进可溶性蛋白含量增加，增强清除活性氧的能力，维护离子动态平衡，进而降低Pb胁迫对萝卜植株的毒害作用，有效降低萝卜肉质根和叶片中Pb累积量。

褪黑素溶液制作工艺简单方便，安全无污染，成本低，对提高萝卜的安全绿色生产具有重要意义。

附图说明

图1为萝卜肉质根及叶片中Pb含量图

图2为萝卜植株SOD活性测定结果图

图3为萝卜植株POD活性测定结果图

图4为萝卜植株可溶性蛋白含量测定结果图

具体实施方式

实施例1不同浓度褪黑素对萝卜植株中Pb含量的影响

(1)褪黑素溶液配制

褪黑素溶液浓度分别为10、25、50、100、150μmol/L。配制方法如下：将118.5mg褪黑素(Sigma)溶解于1.0mL无水乙醇中，然后用蒸馏水定容至1L，得到500μmol/L的褪黑素母液，其它浓度依次用水稀释配制。所有操作尽量避光进行，配置好的溶液避光保存于4℃冰箱中。

(2)植物材料

萝卜种子来自南京农业大学萝卜实验室保存的高代自交系‘NAU-YH’。萝卜种子在5mM次氯酸钠溶液中浸泡8-10min，用蒸馏水冲洗3次后，将其均匀放于铺有湿润滤纸的培养皿中，放置于25℃恒温培养箱中萌发12-16h。将发芽的种子播种于包含土和草炭(3:1，v:v)的混合基质育苗盘中，放于光照培养箱中生长，光暗周期为14h/10h、昼夜温度为25℃/18℃。

(3)胁迫处理

实验共设1个对照，6个处理，分别为对照(0mg/L Pb(NO₃)₂)、Pb(200mg/L)、Pb+MT(10μM)、Pb+MT(25μM)、Pb+MT(50μM)、Pb+MT(100μM)、Pb+MT(150μM)。待植株长至四叶一心时，选取长势一致的幼苗移栽到水培箱(30cm×20cm×15cm)中，每个水培箱中8棵萝卜幼苗，用海绵固定。浇灌Hogland营养液培养，每周更换一次。缓苗3天后，在营养液中加入Pb(NO₃)₂，使终浓度达到200mg/L；Pb胁迫处理72h后，用不同浓度褪黑素溶液于傍晚喷施萝卜叶片至完全湿润，同时对照及单独Pb处理(200mg/L)植株喷施相同剂量的蒸馏水。每天1次，共喷施7次。

(4)铅含量测定

①分别收取萝卜肉质根与叶片，110℃杀青30min，然后85～90℃烘干至恒重；②分别称取1.0g肉质根与叶片干样，研磨充分后加入2.0mL的硝酸，用微波消解系统(CEMMARS6),，然后用去离子水定容至50mL；③配制标液，并使用电感耦合等离子体发射光谱仪原子吸收光谱仪(Thermo iCAP 7400Plus)测定Pb含量。

如图1所示，与对照组相比，Pb处理后，肉质根与叶片中Pb含量均明显增加，根中增加量更明显；喷施不同浓度褪黑素后，Pb含量比单独Pb处理的植株均有不同程度地降低，50μmol/L褪黑素处理后Pb含量达到最低，根与叶中分别为0.414mg/g DW和0.0358mg/g DW，比单独Pb处理的植株分别降低了0.60倍和0.82倍。

实施例2不同浓度褪黑素对萝卜植株抗氧化系统的影响

步骤(1)、(2)、(3)同实施例1

(4)SOD、POD活性及可溶性蛋白含量的测定

①分别称取肉质根及叶片鲜样0.2g，洗净后置于预冷的研钵中，分3次加入1.6mL(0.6mL、0.5mL、0.5mL)50mmol/L预冷的磷酸缓冲液(pH 7.8)，研磨成匀浆；②转入1.5mL离心管中，4℃、12000rpm下离心20min，上清夜即为粗提液；③超氧化物歧化酶(SOD)活性测定：分别取300μl反应混合液(即50mL PBS(pH 6.0，0.2M)缓冲液中，加入28μl愈创木酚和19μl30％H₂O₂)和10μl酶液加入酶标板中；同时做两支对照管，均加入3mL反应混合液和100μlPBS，其中一支作为最大光还原管，另1支用锡箔纸包好遮光用于测定时调零，将酶标板与两支对照管置于4000lux光照下25℃反应20min，以不照光的对照管调零，测定560nm下的吸光度值。④过氧化物酶(POD)活性测定：取300μl反应混合液，加入10μl酶液后测定OD470值在60s时的变化，以PBS代替酶液为对照调零。⑤可溶性蛋白含量测定：取10μl酶液，加入290μl考马斯亮蓝溶液，反应2min后测定595nm下的吸光度值。

SOD是清除植物体内自由基的重要物质之一。如图2所示，叶片中Pb胁迫及褪黑素处理下SOD活性均低于对照组，而肉质根中Pb胁迫及褪黑素处理下SOD活性均高于对照组；肉质根及叶片中褪黑素处理下SOD活性均高于Pb处理组，且50μmol/L褪黑素处理下叶片中SOD活性最高，分别比Pb处理组增加了0.15倍和2.15倍。结果表明，外施褪黑素可提高Pb胁迫下萝卜植株中SOD活性，增强萝卜植株清除活性氧的能力，维护离子动态平衡，进而降低Pb胁迫对萝卜植株的毒害作用。

POD具有清除植物体内H₂O₂的作用，是植物酶促防御系统的重要组成部分。如图3所示，与对照组相比，Pb胁迫后肉质根与叶片中POD活性分别增加了1.18倍与0.05倍；不同浓度褪黑素处理组的POD活性均高于Pb处理组，且叶片中POD活性高于肉质根；50μmol/L褪黑素处理下POD活性达到最高，肉质根与叶片中POD活性比Pb处理组分别增加了0.77倍与0.17倍。结果表明，外施褪黑素可提高Pb胁迫下萝卜植株POD活性，增强了萝卜植株清除H₂O₂的能力，可有效稳定膜质透性，降低Pb胁迫对萝卜植株的毒害作用。

可溶性蛋白作为重要的渗透调节物质和营养物质，可维持植物在逆境条件下的正常代谢功能。如图4所示，Pb胁迫下叶片中可溶性蛋白含量比对照组增加了14.9％，而肉质根中可溶性蛋白含量降低了2.2％；不同浓度褪黑素处理下可溶性蛋白含量均高于Pb处理组，且叶片中可溶性蛋白含量高于肉质根；50μmol/L褪黑素处理下可溶性蛋白含量最高，肉质根与叶片的可溶性蛋白含量分别增加了27.2％与3.8％。结果表明，外施褪黑素处理有利于Pb胁迫下萝卜植株体内可溶性蛋白合成，增强植株耐受性，肉质根中高含量的可溶性蛋白可直接与Pb²⁺结合，降低重金属离子浓度，进而降低Pb胁迫对萝卜植株的毒害作用。

Claims

1.褪黑素在降低蔬菜Pb累积量中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于所述的蔬菜是萝卜。

3.一种降低蔬菜Pb累积量的方法，其特征在于用褪黑素溶液喷施蔬菜作物叶片。

4.根据权利要求3所述的降低蔬菜Pb累积量的方法，其特征在于所述的蔬菜是萝卜。

5.根据权利要求4所述的降低蔬菜Pb累积量的方法，其特征在于包括：待萝卜植株长至四叶一心时期，用褪黑素溶液喷施于Pb胁迫下的萝卜叶片，喷至所有叶片湿润为准，每天1次，共喷施5～10次。

6.根据权利要求4所述的降低蔬菜Pb累积量的方法，其特征在于褪黑素溶液浓度为25～150μmol/L。

7.根据权利要求6所述的降低蔬菜Pb累积量的方法，其特征在于褪黑素溶液浓度为50μmol/L。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的降低蔬菜Pb累积量的方法，其特征在于褪黑素溶液喷施时间为傍晚，每天1次，连续喷施7次。