秦岭生态卫士 | 团队技术介绍
2020-08-28 21:09:18
朱超
字号【
大
中
小
】
秦岭是一个山清水秀，景色秀丽的天然“氧吧”，是人们休闲居住的绝佳圣地。然而随着矿产资源大肆开发，给部分秦岭周边居民的生活带来无尽的困扰，有一些地方喝不上洁净的水，吃不上安心的饭，种不下健康的作物……
因此，改善秦岭部分地区农业重金属污染，缓解重金属胁迫，加强食品质量安全成为当下亟待解决的问题。期望能为秦岭农业污染用地贡献出一份力量，为困扰农民多年的问题提供解决办法。基于此，本团队的专利技术选取了受广大群众喜爱且营养价值丰富的代表性果属植物——番茄作为研究对象，并在重金属镉(Cd)以及迁移率弱的纳米氧化铜(CuO NPs)作为目标污染物中，在外源添加不同植物生长调节剂的情况下，探究了不同外源物质对不同重金属胁迫下番茄幼苗生长的影响。
微信图片_20200828210729.jpg
|
微信图片_20200828210732.jpg
|
许多研究报道超积累植物在土壤重金属污染中的修复作用，然而该技术只适用于非农业土壤中，对于农业土壤用地并不是良好解决之策。如何解决农业用地重金属污染问题受到广大研究者的关注，尤其是果蔬作物的安全生产与安全食用方面，是现今社会关注的焦点。
水杨酸(SA)被认为是植物抵御胁迫的信号分子，化学名称为邻羟基苯甲酸，是一种酚类物质。它能在植物体内合成并广泛分布，能够加强植物在受到低温胁迫、干旱胁迫、盐胁迫和热胁迫等非生物胁迫条件下对活性氧的清除能力，同时降低氧化损伤，对植物的生长发育和抗逆性有重要作用。
本技术主要通过外源施加SA缓解Cd胁迫下番茄幼苗的生长，为解决Cd污染对番茄品质造成的社会热切关注的问题，达到蔬菜安全种植，食物安心食用的效果。
本技术能够显著降低番茄组织Cd积累量，还能缓解Cd胁迫对番茄细胞的氧化损伤和光合抑制，增加光合色素含量和光合作用性能，而且显著提高了番茄抗氧氧化酶活性，促进番茄苗对活性氧的清除，减轻Cd诱导引起的氧化胁迫损伤。
5.技术应用
该技术能够有效降低番茄体内Cd含量并且提高植物抗性，后期在秦岭Cd污染地区农田土壤农作物进行植物修复应用，具有一定的可行性。
一种利用水杨酸缓解镉对番茄毒害作用的水培方法及水杨酸的应用
微信图片_20200828210735.png
图一 水杨酸修复原理图
1.技术前沿
植物在自然环境中会不可避免地遭遇诸如寒冷、高温、干旱、盐渍、水涝及重金属等非生物逆境胁迫。其中，重金属胁迫带来的影响是极度深远的。它不仅会影响植物生长，造成农作物产量降低，而且还会经食物链累积给人类健康带来严重威胁。因此，研究植物在不良环境下生命活动规律及抗逆生理，对提高农业生产力具有现实意义，并对食品安全保证提供一定的技术支持。
硫化氢被认为是继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之后的第三种植物气体信号分子。生理浓度的硫化氢可促进种子萌发，根形态建成，增强叶片的光合作用，延缓衰老，增强植物的抗逆性等，在生物体内发挥着重要、多样且积极的生理作用。硫化氢信号可从不同水平增强植物应答各种非生物胁迫和生物胁迫的能力，并参与调节植物的整个生长、发育、成熟和衰老过程。
本技术选取CuO NPs作为目标污染物，以硫化氢外源供体NaHS作为调节剂，探究硫化氢对CuO NPs胁迫下番茄苗生长的影响及体内Cu累积含量的影响。
4.技术优势
本技术的显著优势在于：(1)NaHS能够显著性缓解CuO NPs胁迫下番茄苗的生长，提高番茄苗的耐受性；并有效降低番茄苗体内的Cu累积含量，保证番茄品质；(2)试剂单一易获取，无二次污染；(3)操作简便易行。
对于秦岭部分地区土壤中迁移性较弱的纳米金属污染，单纯从叶片喷施缓解剂进行调节可能效果不甚显著，即可通过滴灌的方式将H2S水溶液直接与植物根部接触，减轻CuO NPs对植物根系的毒害作用，进而促进植物生长并有效提高可食作物的食品质量安全。
6.技术来源
NaHS在缓解CuO NPs对番茄苗胁迫作用中的应用
微信图片_20200828210739.png
重金属污染土地的治理主要有客土法,石灰改良法 ,化学淋洗法等和植物修复技术等方法。
近年来 ,利用竞争性阳离子与Cd2+的拮抗效应来抑制镉（Cd）吸收或转移到作物可食部位中的农艺调控方法 ,已逐渐成为镉污染治理研究的焦点。
光合作用是高等植物生长发育和产量形成的基础 ，而铁是植物合成叶绿素的必须元素之一，因此铁对植株光合作用有着重要的影响。
金属离子（Fe（Ⅱ））是一种众所周知的与相互作用的营养素。
研究表明, （Fe（Ⅱ））的外源供应增加会导致植物如拟南芥和水稻对的吸收量减少。
外源施用缓解诱导的拟南芥叶片失绿症,生长抑制和氧化损伤,同时也通过和的吸收竞争降低拟南芥中的含量，即由于铁供应充足的情况下 ,铁转运子基因关闭,铁吸收增加,镉的被动吸收量下降,cd富集降低所致。
3.解决问题
针对现有技术存在的不足,提供一种应用外源铁盐缓解福对番茄毒害作用的水培方法及外源铁盐的应用,本发明有效的减少在胁迫下番茄中的积累量,提高番茄的品质。
4.技术优势
在蔬菜种植技术中，铁盐对镉有着良好去除效果，在生物层面上达到出去效果，可应用于重金属污染地修复，促进植物的光合作用和蒸腾作用，提高植物各部位的干重，降低了Cd对植物的毒害效应，同时减少了植物各部位 Cd含量。
5.技术应用
外源铁在根际界面利用植物根系的泌氧或者根系分泌氧化性物质以及根际微生物的作用发生氧化作用，可以在镉污染土壤条件下，基本实现污染土壤上番茄的安全生产。即实现了秦岭居民的生活质量保障，也对镉污染土壤进行了修复。
6.技术来源
一种应用外源铁盐缓解锅对番茄毒害作用的水培方法及外源铁盐的应用
微信图片_20200828210743.png
图三 外源铁修复原理图
1.技术前沿
由于Cd在土壤中不易迁移，对土壤的污染基本上是一个长期的、不可逆转的过程，土壤一旦受到污染就很难恢复，因此，调控中低度污染农田作物Cd累积并提高植物重金属抗性已成为了农业生产中亟待解决的问题。
2.技术原理
茉莉酸甲酯（MeJA）是由亚麻酸经十八烷酸途径合成的环戊酮类化合物家族成员，是广泛存在于高等植物体内的天然化学物质，在植物生长发育过程中显示出类似激素的作用，具有广泛的生理作用。近年研究发现，当植物受到生物（如昆虫、真菌激发子等）和非生物（如机械伤害、干旱、UV-B、高盐和低温等）胁迫时，植物内源MeJA含量显著增加，调节植物体内次生代谢相关酶以及保护性酶的活性，调控可溶性蛋白、可溶性糖、游离脯氨酸等含量，提高了植物的抗逆性。近年研究发现，MeJA可调控植物重金属抗性和调控植物重金属累积。
应用MeJA缓解Cd对番茄毒害作用，能够有效的减少番茄根、茎、叶中的Cd浓度，有助于提高番茄品质。
4.技术优势
本技术的显著优势在于茉莉酸甲酯（
MeJA）在促进Cd胁迫下番茄的生长中，显著缓解了Cd对番茄的毒害作用，不仅降低了Cd累积量，而且能缓解Cd胁迫对番茄的氧化胁迫和光合抑制，并增加光合性能和提高生物量。
该技术可以能够使茉莉酸甲酯（MeJA）更好的参与植物生长发育众多生理过程的调控，诱导植物对病虫害、非生物胁迫产生防御反应，缓解作物对外界不利环境的胁迫，提高作物抗逆性，防御病虫害能力，改善果实的品质，延长果实的货架期。
6.技术来源
一种利用茉莉酸甲酯缓解镉对番茄毒害作用的水培方法及茉莉酸甲酯的应用
微信图片_20200828210747.png
图四 茉莉酸甲酯修复原理图
责任编辑：土育玲
秦岭是一个山清水秀，景色秀丽的天然“氧吧”，是人们休闲居住的绝佳圣地。然而随着矿产资源大肆开发，给部分秦岭周边居民的生活带来无尽的困扰，有一些地方喝不上洁净的水，吃不上安心的饭，种不下健康的作物……
因此，改善秦岭部分地区农业重金属污染，缓解重金属胁迫，加强食品质量安全成为当下亟待解决的问题。期望能为秦岭农业污染用地贡献出一份力量，为困扰农民多年的问题提供解决办法。基于此，本团队的专利技术选取了受广大群众喜爱且营养价值丰富的代表性果属植物——番茄作为研究对象，并在重金属镉(Cd)以及迁移率弱的纳米氧化铜(CuO NPs)作为目标污染物中，在外源添加不同植物生长调节剂的情况下，探究了不同外源物质对不同重金属胁迫下番茄幼苗生长的影响。
说明：热度榜主要以育人号最近72小时的活跃度（包括发文量、浏览量、评论数、点赞数）和近24小时的更新数为主要指标进行计算。其中前者占60%，后者占40%。
我要评论 （网友评论仅供其表达个人看法，并不表明本站同意其观点或证实其描述）
全部评论 ( 条)