CN108040646A - 一种不同生态型少花龙葵正反嫁接提高后代镉治理的方法 - Google Patents

一种不同生态型少花龙葵正反嫁接提高后代镉治理的方法 Download PDF

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卿美
姚欢
张茜
卢自成
陈茂林
吴彩芳
李红艳
刘飘
林立金
廖明安
邓群仙
唐懿
王迅
王进
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Abstract

本发明提供了一种不同生态型少花龙葵正反嫁接用于提高后代镉污染治理的方法,属于植物重金属污染修复技术领域。本发明提供的采用不同生态型少花龙葵正反嫁接用于植物后代修复土壤镉污染的方法,是将两种生态型少花龙葵分别作为砧木和接穗进行正反嫁接,得到改良型少花龙葵嫁接后代;所述两种生态型少花龙葵分别为矿山生态型少花龙葵和农田生态型少花龙葵;所述正反嫁接所得改良型少花龙葵嫁接后代中砧木后代和接穗后代对土壤镉污染治理能力与未嫁接相比均显著提升。本发明提供的方法可以显著提高超富集植物少花龙葵嫁接后代对镉污染的治理效果,将其后代大量用于土壤镉污染的治理,具有很好的应用前景,且经济效益显著。

Description

一种不同生态型少花龙葵正反嫁接提高后代镉治理的方法
技术领域
本发明属于土壤环境重金属污染植物修复技术领域,尤其涉及一种不同生态型少花龙葵正反嫁接用于提高后代对土壤镉污染治理能力的方法。
背景技术
随着现代工农业的快速发展,我国土壤受到重金属污染的情况越来越严重,受铅、砷、镉、铬等重金属污染的耕地近2×107hm2,约占耕地总面积的1/5。在重金属元素中,镉被认为是耕地重金属污染中最主要的元素,污染发生率达到25.20%。在镉含量超标的土壤上种植农作物,会导致植物中毒,主要表现为茎、根生长迟缓,叶片泛黄,褶皱卷曲;光合作用、呼吸作用和蒸腾作用受到抑制,引起氧化胁迫和细胞膜损伤。因此,研究镉污染土壤的作物种植用于土壤镉污染的修复问题具有重要的现实意义。
少花龙葵(Solanum photeinocarpum Nakamura etodashima)别名白花菜,为茄科一年生直立分枝的草本植物,多生长在果园、田边、路旁等地,主要分布在广东、广西、海南、贵州、福建、台湾等省。少花龙葵是一种镉超富集植物,其所表现出的对土壤中镉的富集作用已被学者应用于植物修复技术领域,然而少花龙葵的生物量小,对土壤中镉的积累效应不高,因而用于土壤中镉的提取量相应较小,如何能够有效提高少花龙葵后代对镉的积累量,将其更好地用于镉污染土壤的修复和治理,成为现有少花龙葵种植栽培中急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述技术问题,结合目前我国种植土壤已大面积受重金属镉污染,而镉超富集植物少花龙葵的生物量小,对土壤中镉的积累量较小的缺陷,而提供一种可以显著提高少花龙葵后代对土壤中镉提取量的方法,以期实现少花龙葵后代能够更好地用于土壤镉治理,缓解我国种植土壤正遭受的环境污染压力。
为了实现上述目的,本发明提供了一种不同生态型少花龙葵正反嫁接提高后代镉治理的方法,所述方法是将两种生态型少花龙葵分别作为砧木和接穗进行正反嫁接,得到改良型少花龙葵嫁接后代;所述两种生态型少花龙葵分别为矿山生态型少花龙葵和农田生态型少花龙葵;所述正反嫁接所得改良型少花龙葵嫁接后代中砧木后代和接穗后代对土壤镉污染治理能力与未嫁接相比均显著提升。
本发明中所述的矿山生态型少花龙葵是生长在铅锌矿区的少花龙葵;所述的农田生态型少花龙葵是生长在亚热带湿润季风气候区农田的少花龙葵。
申请人通过查阅相关资料得知,在不同的环境分布着生态型不同的少花龙葵,其中,农田生态型少花龙葵生长在无污染或重金属含量很低的环境中,矿山生态型少花龙葵生长在重金属含量较高的环境中,而在污染介质上,来自污染地比来自未污染地的生态型生长好,同时重金属积累量也更多。申请人通过对这两种不同生态型的少花龙葵进行正反嫁接,结果惊奇地发现,将两种生态型少花龙葵分别作为砧木和接穗进行正反嫁接,正反嫁接所得改良型少花龙葵嫁接后代中砧木后代和接穗后代对土壤镉污染治理能力与未嫁接相比均显著提升。而这一发现启示发明人可以通过采用不同生态型少花龙葵正反嫁接的方法,来培育少花龙葵后代,将其后代用于土壤中镉污染的治理,有望实现更好的植物土壤修复效果。
本发明中所指的正反嫁接的方法如下:
(1)选取矿山生态型少花龙葵和农田生态型少花龙葵幼苗分别从离地6cm处剪断,将矿山生态型少花龙葵长度为6cm的下部苗作为砧木,将农田生态型少花龙葵长度为4cm的上部苗作为接穗进行嫁接,保留砧木叶片及幼芽;
(2)选取矿山生态型少花龙葵和农田生态型少花龙葵幼苗分别从离地6cm处剪断,将农田生态型少花龙葵长度为6cm的下部苗作为砧木,将矿山生态型少花龙葵长度为4cm的上部苗作为接穗进行嫁接,保留砧木叶片及幼芽。
本发明采用上述正反嫁接方法,得到的正反嫁接后代中,无论是砧木后代还是接穗后代,也无论是矿山生态型后代还是农田生态型后代,其后代的生物量和对镉的提取能力均得到显著提升,因而采用该方法可很好培育少花龙葵后代,将其后代大量用于土壤镉污染的治理,具有很好的应用前景,且经济效益显著。
进一步的,所述正反嫁接的方法均为劈接法,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和接穗的种子。
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)本发明提供了一种可培育少花龙葵后代的方法,通过正反嫁接后其嫁接后代与未嫁接相比对镉的积累量显著增加,镉污染治理效果更好;
(2)本发明采用两种不同生态型少花龙葵进行正反嫁接的方法,使得嫁接后代中砧木后代和接穗后代的生物量均显著提高,对土壤镉污染的治理能力与未嫁接相比也均显著提高;
(3)本发明提供的嫁接方法,无论是矿山生态型后代还是农田生态型后代,其后代的生物量和对镉的提取能力均得到显著提升。
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)试验方法
1.1试验材料
在四川省雅安市汉源县唐家山铅锌矿(矿山生态型)和四川农业大学雅安校区农场(农田生态型)各收集一株具有成熟果实的少花龙葵,分别采集两种生态型的少花龙葵种子,风干,保存。
唐家山铅锌矿(北纬29°24′,东经102°38′)位于四川省雅安市汉源县唐家乡,平均海拔890m,属北温带与季风带之间的山地亚热带气候区,具有典型的干热河谷气候特点,多年平均气温17.9℃,多年平均降雨量为741.8mm,多年平均日照1475.8h,多年平均蒸发量为1248.2mm。
四川农业大学雅安校区农场(北纬30°23′,东经103°48′)位于四川省雅安市雨城区,平均海拔620m,属亚热带湿润季风气候区,多年平均气温16.2℃,多年平均降雨量为1743.3mm,多年平均日照1035h,多年平均蒸发量为1011.2mm。
1.2嫁接
将采集的两种生态型的少花龙葵种子分别播种和育苗,待株高约10cm时进行嫁接处理。待少花龙葵果实成熟后,分别收集未嫁接、正反嫁接处理的砧木及接穗的后代(第一代)种子保存,分别记为:矿山CK、农田CK、矿山砧木、农田砧木、矿山接穗、农田接穗。
嫁接方法为劈接法,用宽约1cm、长20cm的塑料带进行绑缚,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。嫁接成活后,全部种植在无重金属污染的土中,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。
嫁接处理方式如下:
(1)矿山生态型不嫁接处理(矿山CK):直接将矿山生态型少花龙葵幼苗移栽种植,收集种子保存。
(2)农田生态型不嫁接处理(农田CK):直接将农田生态型少花龙葵幼苗移栽种植,收集种子保存。
(3)矿山生态型作为砧木嫁接(矿山砧木,农田接穗):将矿山生态型和农田生态型少花龙葵幼苗分别从离地约6cm处剪断,矿山生态型少花龙葵幼苗下部苗(6cm)作为砧木,农田生态型少花龙葵的上部苗(4cm)作为接穗进行嫁接,保留砧木叶片及幼芽。
(4)农田生态型作为砧木嫁接(农田接穗,矿山砧木):将矿山生态型和农田生态型少花龙葵幼苗分别从离地约6cm处剪断,农田生态型少花龙葵幼苗下部苗(6cm)作为砧木,矿山生态型少花龙葵的上部苗(4cm)作为接穗进行嫁接,保留砧木叶片及幼芽。
1.3试验设计
将取自四川农业大学温江校区附近农田的潮土(未检测出镉)风干,过5mm筛,分别称取3.0kg装于15cm×18cm(高×直径)的塑料盆内。将CdCl2·2.5H2O溶液加入土壤中,使土壤镉含量为10mg/kg,保持土壤湿润,放置60d,不定期翻土混合,使土壤充分混合均匀。将采用不同方式嫁接成活的两种生态型少花龙葵正反嫁接后代(矿山CK、农田CK、矿山砧木、农田砧木、矿山接穗、农田接穗)种子直接撒播于农田中,地膜覆盖保湿,待出苗后揭开地膜。将2对真叶展开的长势一致的少花龙葵幼苗分别种植于盆中,每盆4株,每个处理重复6次。经常浇水以保持土壤田间持水量为80%。
待少花龙葵进入盛花期后,对植物整株收获,用自来水将根系、砧木茎秆、砧木叶片、上部茎秆和上部叶片清洗干净,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。
1.4计算公式
转运系数(TF)=植物地上部分镉含量/根系镉含量,转运量系数(TAF)=(地上部镉含量×地上部分生物量)/(根系镉含量×根系生物量)。
(二)试验结果与分析
2.1不同嫁接处理对两种生态型少花龙葵后代生物量的影响
不同嫁接处理少花龙葵后代各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,少花龙葵嫁接后代根系生物量中,农穗较农田提高了23.26%(P<0.05),矿砧较矿山提高了16.05%(P<0.05);农砧较农田提高了30.81%,矿穗较矿山提高了35.45%。后代茎秆和叶片中的生物量也均得到了提高。
从地上部生物量来看,农穗较农田提高了21.71%(P<0.05),矿砧较矿山提高了14.10%(P<0.05);农砧较农田提高了27.45%,矿穗较矿山提高了24.47%。就根冠比而言,根冠比由大到小为:农砧>农穗>农田,矿穗>矿砧>矿山,说明嫁接促进了少花龙葵后代根系的生长,增加了根系所占的比重,以此来抵御镉胁迫。
表1不同嫁接处理对两种生态型少花龙葵后代生物量的影响
处理 根系(g/株) 茎秆(g/株) 叶片(g/株) 地上部分(g/株) 根冠比
农田CK 0.331±0.011b 0.724±0.021c 0.842±0.017de 1.566±0.038c 0.211±0.002a
农田砧木 0.433±0.010a 0.853±0.027b 1.143±0.025a 1.996±0.052a 0.217±0.001a
农田接穗 0.408±0.014a 0.831±0.023b 1.075±0.028b 1.906±0.051a 0.214±0.001a
矿山CK 0.299±0.016c 0.713±0.011c 0.811±0.013e 1.524±0.024c 0.196±0.007b
矿山砧木 0.347±0.013b 0.862±0.016ab 0.877±0.020d 1.739±0.035b 0.200±0.004b
矿山接穗 0.405±0.007a 0.908±0.018a 0.989±0.018c 1.897±0.037a 0.213±0.001a
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。
表1中,在农田生态型的3组实验组中,“农田接穗”代表的是农田生态型的少花龙葵作为接穗开花结果后代,其基因与农田生态型的少花龙葵的一致;“农田砧木”代表的是农田生态型的少花龙葵作为砧木发的侧枝开花结果后代,其基因与农田生态型的少花龙葵的一致;在矿山生态型的3组实验组中,“矿山接穗”代表的是矿山生态型的少花龙葵作为接穗开花结果后代,其基因与矿山生态型的少花龙葵的一致;“矿山砧木”代表的是矿山生态型的少花龙葵作为砧木发的侧枝开花结果后代,其基因与矿山生态型的少花龙葵的一致;下同。
2.2不同嫁接处理对两种生态型少花龙葵后代镉含量的影响
不同嫁接处理少花龙葵后代各部位镉含量的测定结果如表2所示。由表2可得,在镉胁迫的条件下,嫁接后代根系镉含量表现为农砧>农穗>农田,矿砧>矿穗>矿山,农穗较农田显著提高了5.57%(P<0.05),矿砧较矿山显著提高了8.64%(P<0.05);农砧较农田显著提高了6.22%(P<0.05),矿穗较矿山无明显变化。从地上部分镉含量来看,农穗较农田显著提高了10.74%(P<0.05),矿砧较矿山显著提高了7.90%(P<0.05);农砧较农田显著提高了19.49%(P<0.05),矿穗较矿山提高了11.93%(P<0.05)。就转运系数而言,由大到小为:农砧>农穗>农田,矿穗>矿山>矿砧,可见嫁接促进了接穗后代和砧木后代镉从根系向地上部分的转运。
表2不同嫁接处理对两种生态型少花龙葵后代镉含量的影响
2.3不同嫁接处理对两种生态型少花龙葵后代镉积累量的影响
对不同嫁接处理少花龙葵后代各部位镉积累量的测定结果如表3所示。从表3可以看出,各嫁接处理方式对两种生态型少花龙葵后代根系镉积累量和地上部分镉积累量均显著提升。
表3不同嫁接处理对两种生态型少花龙葵后代镉积累量的影响
从整体情况考虑,采用正反嫁接方法得到的少花龙葵嫁接后代,无论是砧木后代还是接穗后代,也无论是矿山生态型后代还是农田生态型后代,其后代的生物量和对镉的提取能力均得到显著提升,其嫁接后代可很好用于土壤镉污染的治理。

Claims (8)

1.一种不同生态型少花龙葵正反嫁接提高后代镉治理的方法,其特征在于,是将两种生态型少花龙葵分别作为砧木和接穗进行正反嫁接,得到改良型少花龙葵嫁接后代;所述两种生态型少花龙葵分别为矿山生态型少花龙葵和农田生态型少花龙葵;所述正反嫁接所得改良型少花龙葵嫁接后代中砧木后代和接穗后代对土壤镉污染治理能力与未嫁接相比均显著提升。
2.根据权利要求1所述的不同生态型少花龙葵正反嫁接提高后代镉治理的方法,其特征在于,所述正方嫁接的方法为:
(1)选取矿山生态型少花龙葵和农田生态型少花龙葵幼苗分别从离地6cm处剪断,将矿山生态型少花龙葵长度为6cm的下部苗作为砧木,将农田生态型少花龙葵长度为4cm的上部苗作为接穗进行嫁接,保留砧木叶片及幼芽;
(2)选取矿山生态型少花龙葵和农田生态型少花龙葵幼苗分别从离地6cm处剪断,将农田生态型少花龙葵长度为6cm的下部苗作为砧木,将矿山生态型少花龙葵长度为4cm的上部苗作为接穗进行嫁接,保留砧木叶片及幼芽。
3.根据权利要求1或2所述的不同生态型少花龙葵正反嫁接提高后代镉治理的方法,其特征在于,所述正反嫁接的方法均为劈接法,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3所述的不同生态型少花龙葵正反嫁接提高后代镉治理的方法,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所述的不同生态型少花龙葵正反嫁接提高后代镉治理的方法,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所述的不同生态型少花龙葵正反嫁接提高后代镉治理的方法,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和接穗的种子。
7.根据权利要求6所述的不同生态型少花龙葵正反嫁接提高后代镉治理的方法,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所述的不同生态型少花龙葵正反嫁接提高后代镉治理的方法,其特征在于,所述日常管理包括清除杂草、浇水和病害防治。
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