CN108040644A - 一种豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法，属于植物重金属污染修复技术领域。所述方法包括以下步骤：(1)选取西兰花植株作为砧木，选取豆瓣菜枝条作为接穗进行第一次嫁接，得到豆瓣菜一次嫁接后代；(2)待一次嫁接的豆瓣菜生长一个月后，将其顶端嫩枝作为接穗进行第二次嫁接在另外的西兰花上，得到豆瓣菜二次嫁接后代；(3)待二次嫁接的豆瓣菜生长一个月后，将其顶端嫩枝作为接穗进行第三次嫁接在西兰花上，得到豆瓣菜三次嫁接后代。按照上述方法处理所得豆瓣菜嫁接后代镉含量与未嫁接相比显著降低，豆瓣菜的生物量得以显著提高，该方法能够很好用于豆瓣菜中镉污染的修复，可实现豆瓣菜的安全、优质生产。

Description

一种豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法

技术领域

本发明属于植物后代重金属污染修复技术领域，尤其涉及一种豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法。

背景技术

镉是一种具有生物毒性的重金属元素，在环境系统中迁移极为活跃，已被联合国环境规划署、世界卫生组织和美国农业委员会等列为优先关注污染物之一。随着社会经济的发展，耕地土壤重金属污染面积不断扩大，污染程度也不断加重，农产品重金属污染问题已成为人们日益关注的焦点。过量的Cd会影响作物生长，最终通过食物链进入人体，危害人类健康。镉通过食物链进入人体，人体中的镉1/3被肾脏吸收，剩余会微量的蓄积在如甲状腺、脾、胰和毛发等位置，会引发一系列疾病。有研究表明，土壤镉未超标时，叶菜产品中也可能会有镉超标现象。因此，叶菜类蔬菜生产中更要注意镉污染现象。

豆瓣菜(Nasturtium officinale)又称西洋菜、水田芥，属多年生十字花科挺水草本植物。豆瓣菜的幼嫩茎叶可作为野菜食用，具有重要的营养价值和药用价值。林立金等的研究发现，豆瓣菜能够在镉浓度约为60mg/kg的土壤中生长，且对镉的富集能力强，是一种镉富集植物。豆瓣菜对镉比较敏感，较低浓度镉处理即可影响豆瓣菜的生长，并导致豆瓣菜可食部位镉超标。

嫁接是园艺工作者广泛应用的一种繁殖植株的方法，在提高果树和蔬菜的产量及品质方面起到了显著的作用。嫁接体由于砧木根系的差异及砧木与接穗间的互作，改变了植株原有的吸收能力，冯春梅等的研究表明，不同砧穗组合对西瓜抗性、产量及品质的影响均有不同。有研究表明，嫁接可以缓解重金属对植物的毒害，促进营养吸收和内源激素合成。在土壤微量元素的吸收方面，嫁接能够减弱铜胁迫对甜瓜幼苗光合特性与矿质元素吸收的抑制作用，缓解了铜胁迫对甜瓜幼苗的毒害作用。Edelstein and Ben-Hur(2007)研究发现，在野外条件下，将西瓜嫁接到南瓜上，嫁接后长出的西瓜果实中的硼、锌、锶、锰、铜、钛、铬、镍和镉含量均比未嫁接西瓜低。汤福义等的研究发现，少花龙葵种间嫁接后代对镉的积累特性完全不同，茄子砧木显著降低了少花龙葵嫁接后代地上部分镉含量，土豆和番茄砧木则显著提高了少花龙葵嫁接后代地上部分镉含量。林立金等的研究表明，以油菜作为砧木嫁接荠菜能明显提高其后代对镉的积累。说明嫁接在不同的物种、不同的砧穗组合上产生的镉积累效果也是不同的。

目前，鲜有嫁接对豆瓣菜后代镉积累影响的研究报道，更未涉及连续嫁接对豆瓣菜生长、生理特性和镉积累的影响研究，能否采用连续嫁接方法用于修复镉富集植物豆瓣菜后代的镉污染，实现连续嫁接后代镉含量的显著降低，成为豆瓣菜安全、优质生产迫切渴望解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述技术问题，而提供一种豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法，以期实现豆瓣菜的安全和优质生产，缓解重金属镉在富集植物豆瓣菜中的大量积累，很好解决现今豆瓣菜栽培所面临的镉含量严重超标所带来的食品安全隐患。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)选取西兰花植株作为砧木，将豆瓣菜枝条作为接穗进行第一次嫁接，得到豆瓣菜一次嫁接后代，并保留砧木叶片；

(2)待一次嫁接的豆瓣菜生长一个月后，将其顶端嫩枝作为接穗进行第二次嫁接在另外的西兰花上，得到豆瓣菜二次嫁接后代，并保留砧木叶片；

(3)待二次嫁接的豆瓣菜生长一个月后，将其顶端嫩枝作为接穗进行第三次嫁接在西兰花上，得到豆瓣菜三次嫁接后代，并保留砧木叶片。

申请人通过选取豆瓣菜与西兰花进行嫁接，并采用豆瓣菜枝条连续嫁接的方法，在连续嫁接之后得到的豆瓣菜三次嫁接后代，其生物量得以显著提高，嫁接后代根系和地上部分镉的含量显著降低，可很好用于豆瓣菜中镉污染的治理，为食用豆瓣菜的安全和优质生产提供有力保障。

进一步的，在上述步骤(1)-步骤(3)中选用的豆瓣菜接穗的枝条长度均为10cm，选取该接穗长度的嫁接效果更好。

进一步的，所述嫁接方法均为劈接法，并用宽为1cm、长20cm的塑料薄膜进行绑缚，使砧木与接穗的结合部分牢牢地贴在一起。

进一步的，嫁接后浇水并保持土壤田间持水量为80％，用地膜覆盖保湿，并用遮阳网遮盖。

进一步的，嫁接10～15天后移除地膜和遮阳网，并取下绑缚的塑料薄膜。

进一步的，移除地膜和遮阳网后进行炼苗，定植后进行日常管理，待嫁接后代成熟后分别收集砧木叶片。

进一步的，所述炼苗的方法为在定植前2～3天减少浇水量，以保持幼苗不萎蔫为准。

进一步的，所述日常管理包括清除杂草、浇水和病害防治。

采用上述方法，能够保证嫁接后作物生长更好，嫁接过程更顺利。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明提供了一种采用连续嫁接进行豆瓣菜重金属修复的方法，通过连续三代嫁接，使得豆瓣菜三次嫁接后代中的镉含量大大降低，豆瓣菜的生物量得以显著提升；

(2)本发明提供的方法可为其他镉富集植物后代降低重金属污染及植物后代的安全生产培育提供可行性指导。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例

(一)材料和方法

1.1嫁接处理

2016年8月，将取自四川农业大学雅安校区农场(29°59'N，102°59'E)的同一株豆瓣菜枝条进行嫁接，待西兰花5片真叶展开时开始嫁接，接穗(豆瓣菜)长约5cm。

试验处理分为不嫁接(CK)、一次嫁接、二次嫁接、三次嫁接。不嫁接(CK)：将长约10cm的豆瓣菜枝条直接扦插种植。一次嫁接：将豆瓣菜枝条直接嫁接在西兰花植株上，并保留砧木叶片。二次嫁接：待一次嫁接的豆瓣菜生长一个月后，将其顶端嫩枝作为接穗进行第二次嫁接在另外的西兰花上，并保留砧木叶片。三次嫁接：待二次嫁接的豆瓣菜生长一个月后，将其顶端嫩枝作为接穗进行第三次嫁接在西兰花上，并保留砧木叶片。

嫁接方法为劈接法，用宽为1cm、长20cm的塑料薄膜进行绑缚，使砧木与接穗的结合部分牢牢地贴在一起。嫁接后浇水并保持土壤田间持水量为80％，用地膜覆盖保湿，并用遮阳网遮盖。10d后逐步移除地膜和遮阳网，并取下绑缚的塑料薄膜。移除地膜和遮阳网后进行炼苗，炼苗方法为在定植前2～3天减少浇水量，以保持幼苗不萎蔫为准。嫁接成活后，根据土壤水分实际情况不定期浇水确保土壤水分保持在田间持水量的80％左右。定植后进行清除杂草、浇水和病害防治等日常管理，待嫁接后代成熟后分别收集砧木叶片。

1.2试验设计

2016年10月，将取自四川农业大学温江校区附近农田的潮土风干，过5mm筛，分别称取3.0kg装于15cm×18cm(高×直径)的塑料盆内。将分析纯CdCl₂·2.5H₂O溶液加入土壤中，使土壤镉含量为10mg/kg，加水使土壤完全处于淹水状态，放置30d，不定期翻土混合，使土壤充分混合均匀。2016年11月，将嫁接处理好的豆瓣菜枝条(10cm)剪下扦插于盆中，每盆扦插3株。试验处理分为4个处理：不嫁接(CK)、一次嫁接、二次嫁接、三次嫁接，每个处理重复5次(3盆)。保持土壤处于淹水状态，豆瓣菜生长初期(两周内)保持水面高出土壤表面2cm，两周后保持水面高出土壤表面5cm。

1.3测定项目与方法

扦插后的豆瓣菜生长两个月后，采用乙醇-丙酮浸提法测定叶片叶绿素含量，采用常规方法测定可溶性蛋白含量、抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性。之后，对植物整株收获，用自来水将根系、茎秆、叶片清洗干净，再用去离子水冲洗3次，于110℃杀青15min，75℃烘干至衡重，称重，粉碎，过100目筛。

称取0.500g样品，加入硝酸-高氯酸(体积比为4:1)放置12h后消化至溶液透明，过滤，定容至50ml，用iCAP 6300型ICP光谱仪测定镉含量，并按照以下公式计算：

地上部分富集系数(BCF)＝地上部分镉含量/土壤镉含量；

转运系数(TF)＝植物地上部分镉含量/根系镉含量。

(二)试验结果与分析

2.1连续嫁接对豆瓣菜生物量的影响

各处理方式下豆瓣菜生物量的测定结果如表1所示。由表1可知，在镉胁迫条件下，豆瓣菜根系生物量中，从一次嫁接后豆瓣菜的生物量就能够得到显著提升，于三次嫁接后提升幅度最大，与不嫁接相比，三次嫁接后代根系生物量增长365.4％，效果极其显著。

从地上部生物量和整侏生物量来看，所得结果与根系表现出相同的规律，豆瓣菜三次嫁接后代的生物量达到最高，与不嫁接相比，分别增长143.2％和171.4％。

就根冠比而言，根冠比由大到小为：三次嫁接＞二次嫁接＞一次嫁接＞不嫁接，说明采用本发明的连续嫁接处理促进了豆瓣菜根系的生长，增加了根系所占的比重，能够更好地抵御镉胁迫。

表1连续嫁接对豆瓣菜生物量的影响

注：不同小写字母表示不同处理在5％显著水平上差异显著，下同。

2.2连续嫁接对豆瓣菜光合色素含量的影响

各嫁接处理后各豆瓣菜中光合色素含量测定结果如表2所示。由表2可得，在镉胁迫的条件下，豆瓣菜三次嫁接后代中叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量和叶绿素总量与不嫁接相比均表现上升，叶绿素a/b也得到提升。

表2连续嫁接对豆瓣菜光合色素含量的影响

2.3连续嫁接对豆瓣菜抗氧化酶活性的影响

各嫁接处理后豆瓣菜后代中抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量测定结果如表3所示。从表3可以看出，豆瓣菜一次和二次嫁接后代中各抗氧化酶活性明显升高，而三次嫁接后代抗氧化酶活性略有下降，但仍比不嫁接时高；各嫁接后代中可溶性蛋白含量与不嫁接相比均得以提升，三次嫁接后代略有下降。

表3连续嫁接对豆瓣菜抗氧化酶活性的影响

2.4连续嫁接对豆瓣菜镉含量的影响

各嫁接处理豆瓣菜后代中各部位镉含量的测定结果如表4所示。从表4可以看出，连续嫁接处理可以使得豆瓣菜中根系和地上部分镉含量均得以明显降低，镉治理效果显著。其中二次嫁接后代和三次嫁接后代豆瓣菜地上部分富集系数与不嫁接相比显著下降，而转运系数均获得提高。因此，采用本发明的连续嫁接方法进行豆瓣菜的后代培育，能够使得豆瓣菜后代中的镉含量与未嫁接相比得到显著降低，且豆瓣菜的生物量也均得到大幅度提高，本方案可以很好用于豆瓣菜中镉污染的修复，实现豆瓣菜的安全和优质生产，为人们大量食用豆瓣菜提供安全保障。

表4连续嫁接对豆瓣菜镉含量的影响

Claims (8)

1.一种豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)选取西兰花植株作为砧木，选取豆瓣菜长为10cm的枝条作为接穗进行第一次嫁接，得到豆瓣菜一次嫁接后代，并保留砧木叶片；

(2)待一次嫁接的豆瓣菜生长一个月后，将其顶端嫩枝作为接穗进行第二次嫁接在另外的西兰花上，得到豆瓣菜二次嫁接后代，并保留砧木叶片；

(3)待二次嫁接的豆瓣菜生长一个月后，将其顶端嫩枝作为接穗进行第三次嫁接在西兰花上，得到豆瓣菜三次嫁接后代，并保留砧木叶片。

2.根据权利要求1所述的豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法，其特征在于，步骤(1)-(3)中所述豆瓣菜接穗的长度为5cm，所述西兰花砧木嫁接时有5片真叶展开。

3.根据权利要求1或2所述的豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法，其特征在于，所述嫁接方法均为劈接法，并用宽为1cm、长20cm的塑料薄膜进行绑缚，使砧木与接穗的结合部分牢牢地贴在一起。

4.根据权利要求1或2所述的豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法，其特征在于，嫁接后浇水并保持土壤田间持水量为80％，用地膜覆盖保湿，并用遮阳网遮盖。

5.根据权利要求4所述的豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法，其特征在于，嫁接10～15天后移除地膜和遮阳网，并取下绑缚的塑料薄膜。

6.根据权利要求5所述的豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法，其特征在于，移除地膜和遮阳网后进行炼苗，定植后进行日常管理，待嫁接后代成熟后分别收集砧木叶片。

7.根据权利要求6所述的豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法，其特征在于，所述炼苗的方法为在定植前2～3天减少浇水量，以保持幼苗不萎蔫为准。

8.根据权利要求6所述的豆瓣菜连续嫁接用于降低其后代镉积累的方法，其特征在于，所述日常管理包括清除杂草、浇水和病害防治。