CN108566836A - 一种少花龙葵嫁接后代混种用于提高其对镉积累的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种少花龙葵嫁接后代混种用于提高其对镉积累的方法，属于超富集植物用于修复土壤重金属污染技术领域。本发明提供的混种方法，是采用由野生马铃薯砧木与少花龙葵接穗嫁接得到少花龙葵嫁接后代与未嫁接的少花龙葵进行混种。本发明通过选用不同少花龙葵嫁接后代与未嫁接的少花龙葵进行混种，研究镉胁迫条件下，混种不同少花龙葵嫁接后代对其镉积累的影响，结果表明，混种不同少花龙葵嫁接后代对少花龙葵镉积累特性完全不同，当采用野生马铃薯作为砧木与少花龙葵作为接穗进行嫁接得到的少花龙葵嫁接后代，与未嫁接的少花龙葵进行混种时，可以最大程度提升少花龙葵对镉的积累量，表现出高效的镉修复能力。
Description
技术领域
本发明属于土壤重金属污染修复技术领域，具体涉及一种少花龙葵嫁接后代混种用于提高其对镉积累的方法。
背景技术
重金属污染遍及世界许多地方，使不少国家和地区的农业土壤和作物遭受严重损失。镉作为毒性最强的重金属元素之一，是植物生长非必需的元素，其危害极其严重。我国Cd污染耕地达1.3×104hm2，涉及11个省市的25个地区，远超过其他几种土壤重金属元素。镉对植物和人体健康都有极大的危害，目前对镉污染土壤的治理已经引起国内外的广泛重视，但传统的污染土壤修复方法的大规模推广应用存在较大问题。植物修复是一种新技术，与涉及大型耗能设备的方法相比，是一种廉价的方法，具有成本低、效益高、环境友好等优点。
重金属超富集植物是植物修复的核心部分，1983年Chaney提出了利用超富集植物清除土壤重金属污染的思想。混作能通过植物根系和地上部分形态结构的互补作用来提高作物对土壤养分、水和光等资源的有效利用，从而使作物产量增加。研究发现，镉超富集植物龙葵混种樱桃苗，可减少樱桃苗的镉含量，同时提高了龙葵镉含量。这为减少普通植物体内重金属含量并修复污染土壤提供了一条新途径。但普通植物对与其混作的超富集植物重金属积累的影响因植物的种类而异。蒋成爱等将镉超富集植物东南景天与黑麦草、玉米、大豆混种于Cd、Zn污染土壤，发现混种显著地提高了东南景天对Zn的积累，同时也显著降低了玉米和黑麦草对Cd和Zn的吸收。因此，只有通过合适的植物搭配进行间(混)种才能提高超富集植物的重金属吸收量，这样不仅有利于土壤修复，又能进行正常的农业生产。
研究表明，嫁接提高了甜瓜幼苗对铜胁迫的抵抗能力，降低了“矢富罗莎”葡萄植株各器官对土壤Cd的吸收，提高了葡萄植株的耐Cd特性。对一般植物而言，嫁接可降低植物对重金属的吸收和积累，而对超富集植物而言，因为嫁接可使砧木的某一些分子(DNA、RNA)在砧木与接穗之间传递，诱导后代产生可以遗传的变异，林立金等研究表明，以油菜为砧木嫁接和自苗嫁接均能提高荠菜后代生物量、地上部分镉含量、地上部分富集系数、转运系数等，最终提高了荠菜镉积累量。因此，嫁接可能能够有效降低普通植物的重金属积累量，也能够增加超富集植物后代对重金属的积累，这为重金属超富集植物的改良与育种提供一条新途径。
少花龙葵(Solanum photeinocarpum Nakamura etodashima)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，成为采用超富集植物少花龙葵用于修复植物镉污染急需解决的技术问题。另一方面，如何有效将嫁接和混种带来的镉积累效果用于少花龙葵上，以期筛选出对镉污染土壤修复效果较好的少花龙葵混种搭配，为镉污染土壤的修复提供参考，成为植物混种面临的新问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述技术问题，而提供一种少花龙葵嫁接后代混种用于提高其对镉积累的方法，该方法找到了一种适合少花龙葵混种的最佳方法，能够显著提高少花龙葵对镉的积累量，表现出更高效的土壤镉治理效果。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种少花龙葵嫁接后代混种用于提高其对镉积累的方法，所述方法是采用少花龙葵嫁接后代与未嫁接的少花龙葵进行混种，所述少花龙葵嫁接后代是由野生马铃薯作为砧木与少花龙葵作为接穗进行嫁接得到的。
如本发明的实施例记载，发明人通过选用不同少花龙葵嫁接后代与未嫁接的少花龙葵进行混种，研究镉胁迫条件下，混种不同少花龙葵嫁接后代对其镉积累的影响，以期筛选出对镉污染土壤修复效果较好的少花龙葵混种搭配，为镉污染土壤的修复提供参考。本发明的发明人发现，混种不同少花龙葵嫁接后代对少花龙葵镉积累特性完全不同，当采用野生马铃薯作为砧木与少花龙葵作为接穗进行嫁接得到的少花龙葵嫁接后代，与未嫁接的少花龙葵进行混种时，可以显著提升少花龙葵各部位对镉的积累量，与混种其他少花龙葵嫁接后代相比，表现出更高效的镉修复能力。
进一步的是，混种时少花龙葵嫁接后代与未嫁接的少花龙葵的株数比为1:1。
进一步的是，所述混种采用未嫁接的少花龙葵种子与少花龙葵嫁接后代的幼苗进行混种。
进一步的是，混种时少花龙葵嫁接后代幼苗有2-3片真叶展开。
进一步的是，所述未嫁接的少花龙葵种子经过催芽处理。
进一步的是，混种期间保持田间土壤含水量为80％。
进一步的是，所述嫁接方法为劈接法。
本发明的有益效果如下：本发明通过将不同少花龙葵嫁接后代与未嫁接少花龙葵混种，研究混种不同嫁接后代对少花龙葵镉积累的影响，筛选出了一种对镉污染土壤修复效果最好的少花龙葵混种搭配，其是以野生马铃薯砧木与少花龙葵接穗嫁接得到的少花龙葵嫁接后代与未嫁接的少花龙葵进行混种的方法，该方法显著提升少花龙葵各部位对镉的积累量，与混种其他少花龙葵嫁接后代相比，表现出更高效的镉修复能力，适于进行农业生产应用，能够对土壤中的镉污染起到很好的修复作用。
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
1材料与方法
1.1试验材料
供试土壤为潮土，取自四川农业大学成都校区附近农田，未检测出镉。
2017年3月将之前收集好的自根同株嫁接、自根异株嫁接和野生马铃薯砧木嫁接的少花龙葵后代种子及未嫁接的少花龙葵种子分别撒播于四川农业大学成都校区农场农田中，待2-3片真叶展开时移栽。
1.2盆栽试验
2017年3月，取土壤后，将其风干、压碎、过5mm筛，分别称取3.0kg装于15×18cm(高×直径)的塑料盆内，加入分析纯CdCl2·2.5H2O溶液，使土壤中的镉浓度为10mg/kg，并与土壤充分混匀，保持80％的土壤田间持水量，自然放置平衡4周后再次混合备用。选择生长一致2-3片真叶展开的少花龙葵幼苗和催芽后的少花龙葵种子移栽至盆中(盆栽试验种植间距约为5cm×5cm)。试验设置7个处理，分别为：未嫁接单种(即未嫁接的少花龙葵单种)、自根同株嫁接后代单种(采用自根同株嫁接的少花龙葵嫁接后代)、自根异株嫁接后代单种(采用自根异株嫁接的少花龙葵嫁接后代)、野生马铃薯砧木嫁接后代单种(采用野生马铃薯砧木与少花龙葵嫁接的少花龙葵嫁接后代)、未嫁接混种自根同株嫁接后代(未嫁接的少花龙葵与自根同株少花龙葵嫁接后代进行混种)、未嫁接混种自根异株嫁接后代(未嫁接的少花龙葵与自根异株少花龙葵嫁接后代进行混种)、未嫁接混种野生马铃薯砧木嫁接后代(未嫁接的少花龙葵与野生马铃薯砧木嫁接的少花龙葵嫁接后代进行混种)。单种处理每盆种植少花龙葵4株，混种处理每盆种植每种少花龙葵各2株(比例为1:1)，每个处理重复6次。将盆栽的植物置于透明遮雨棚内，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。待少花龙葵处于盛花期时，整株收获，将少花龙葵的根系及地上部分分别用自来水洗净，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。称取1.0000g样品，加入硝酸-高氯酸消化(体积比为4:1)，用iCAP 6300型ICP光谱仪(Thermo Scientific,USA)测定镉含量，计算镉积累量。
2结果
2.1盆栽试验少花龙葵的单株镉积累量
考查各混种处理对少花龙葵的单株镉积累量的影响，结果如表1所示。从表1可以看出，对于采用野生马铃薯砧木和少花龙葵进行嫁接的后代与未嫁接的少花龙葵混种的方法(即表1中的未嫁接(混种野生马铃薯砧木嫁接后代)组)，测得的未嫁接少花龙葵的根系、茎秆、叶片和地上部分镉积累量均显著高于其他混种组(混种自根同株嫁接后代、混种自根异株嫁接后代等)，且测得野生马铃薯砧木与少花龙葵嫁接得到的少花龙葵嫁接后代(即表1中的野生马铃薯砧木嫁接后代(混种未嫁接)组)的根系、茎秆、叶片和地上部分镉积累量也均显著高于野生马铃薯砧木嫁接后代单种，表明本发明的混种方式能够获得最佳的提高少花龙葵对镉积累的效果。
表1盆栽试验少花龙葵的单株镉积累量
2.2盆栽试验少花龙葵的单盆镉积累量
考查各混种处理对少花龙葵的单盆镉积累量的影响，结果如表2所示。从表2可以看出，对于采用野生马铃薯砧木和少花龙葵进行嫁接的后代与未嫁接的少花龙葵混种的方法(即表2中的未嫁接混种野生马铃薯砧木嫁接后代组)，测得的整盆中少花龙葵的根系、茎秆、叶片和地上部分镉的总积累量均显著高于其他混种组，表明采用本发明的混种方式能够获得最大的少花龙葵单盆镉积累量，对于土壤镉污染的修复效果最佳。
表2盆栽试验少花龙葵的单盆镉积累量
Claims (7)
1.一种少花龙葵嫁接后代混种用于提高其对镉积累的方法，其特征在于，所述方法是采用少花龙葵嫁接后代与未嫁接的少花龙葵进行混种，所述少花龙葵嫁接后代是由野生马铃薯作为砧木与少花龙葵作为接穗进行嫁接得到的。
2.根据权利要求1所述的少花龙葵嫁接后代混种用于提高其对镉积累的方法，其特征在于，混种时少花龙葵嫁接后代与未嫁接的少花龙葵的株数比为1:1。
3.根据权利要求1或2所述的少花龙葵嫁接后代混种用于提高其对镉积累的方法，其特征在于，所述混种采用未嫁接的少花龙葵种子与少花龙葵嫁接后代的幼苗进行混种。
4.根据权利要求3所述的少花龙葵嫁接后代混种用于提高其对镉积累的方法，其特征在于，混种时少花龙葵嫁接后代幼苗有2-3片真叶展开。
5.根据权利要求3所述的少花龙葵嫁接后代混种用于提高其对镉积累的方法，其特征在于，所述未嫁接的少花龙葵种子经过催芽处理。
6.根据权利要求1或2所述的少花龙葵嫁接后代混种用于提高其对镉积累的方法，其特征在于，混种期间保持田间土壤含水量为80％。
7.根据权利要求1或2所述的少花龙葵嫁接后代混种用于提高其对镉积累的方法，其特征在于，所述嫁接方法为劈接法。
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