[发明专利]褪黑素在降低植物体内镉积累中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及褪黑素的应用技术领域，具体涉及将褪黑素应用于降低植物体内的镉积累。

背景技术

镉(cadmium，Cd)是毒性最强的重金属之一，在土壤中不能被微生物降解，只能因不同条件影响而发生赋存形态之间的转化，镉从土壤向植物迁移的能力比其他非必需元素更强，易被植物吸收并积累，超过一定限度严重影响作物的产量和品质，并通过食物链富集，危害人体健康。镉对植物的毒性，在形态上主要表现为叶片失绿、卷曲，根、茎生长迟缓；生理方面多表现为光合作用受到抑制，引起氧化胁迫和膜的损伤。

对于已污染土壤的治理，最传统的也是最直接的方法是换土法和隔离法。前者把受污染的土壤换成未受污染的土壤；后者则是向土壤中添加固化剂，使得土壤中的镉离子固定，防止其迁移。

这些方法工程量大，消耗人力物力大，只适合小面积污染地区使用。现在多采用化学法、农艺调控法和生物修复法。化学法是在土壤中加入化学试剂如硅肥等改变土壤的性质，使土壤中的重金属元素被吸附或者共沉淀，降低其生物有效性和迁移性，但是重金属并没有清除，仍旧存在二次活化的风险，并且化学法还可能导致微量元素的损失，造成土壤的复合污染。农艺调控主要通过调节土壤pH、改变耕作方式等手段来改变土壤重金属活性，减少从土壤向作物的转移。此类方法仅改变Cd的赋存状态且容易再度活化，不是长久之策。

利用超富集植物进行生物修复降低土壤重金属含量是目前比较受欢迎的解决办法，例如，公开号为CN103521508A的中国发明专利申请公开了一种镉污染土壤的植物修复方法，包括以下步骤：在镉污染的土壤中种植黑麦草，在收获前添加有机酸；所述有机酸选自乙二胺四乙酸、草酸、冰乙酸、丙二酸、酒石酸或苹果酸中的一种。本发明的方法是基于黑麦草作为生物质原料的前提下，在用黑麦草修复镉污染土壤时，通过有机酸的活化诱导作用，提高重金属镉的生物有效性，促进了植株对镉的吸收富集，从而加速了重金属污染土壤植物修复速率。植物修复方法与其它方法相比，成本低廉、对土壤损害小、不会产生二次污染，但是治理周期长、效果缓慢，不适合大面积推广，比较适合作为辅助手段。

对于大面积中、轻度污染农田，筛选耐镉且食用器官低积累作物品种和改进化学调控技术如外源喷施激素类缓解镉毒、减少作物镉吸收与积累，是目前比较有效的解决方法。后者相对而言操作容易、成本低、见效快、更加受欢迎。

发明内容

本发明提供一种以褪黑素为有效成分的制剂及用改制剂降低植物体内镉积累的方法，有效降低植物体内镉含量、安全无污染。

本发明提供一种褪黑素在降低植物体内镉积累中的应用。

所述应用包括如下步骤：

(1)将褪黑素与附加剂混合后制成褪黑素水剂；

(2)将所述褪黑素水剂喷施于镉胁迫的植物叶面或投加于植物生长的营养液或土壤中。

所述附加剂为常规附加剂，例如，乙醇和水。

褪黑素(melatonin，MT)，又名美拉酮宁、抑黑素、松果腺素，分子式为C₁₃N₂H₁₆O₂，分子量232.27，熔点116℃～118℃，化学名称为N-乙酰基-5-甲氧基色胺(N-acetyl-5-methoxytryptamine)(结构如图1所示)，不溶于水，溶于丙酮、乙醇、乙醚等有机溶剂，对光线敏感，受热易破坏，主要是由哺乳动物和人类的松果体产生的一种胺类激素，目前发现褪黑素同样广泛存在于各类高等植物中，但含量极少。

褪黑素可以保护植物抵抗化学物质和重金属离子的伤害，而且褪黑素本身为内源代谢物，能够被生物降解，对人体无毒性安全无残留，非常适合大田及设施农业的生产，因此有必要筛选能够有效降低植物体内镉含量的适宜浓度和处理方式。

为了使该制剂在水溶液中均匀分布并均匀喷洒于番茄叶面上，优选地，所述水剂中还加有表面活性剂。各种常用的表面活性剂均适用，例如吐温、厨房用清洁剂、脂肪酸甘油酯和农用有机硅中的至少一种。农用有机硅的表面活性剂效果较好，实际使用时农用有机硅是优选的表面活性剂，加入量为万分之二。

优选地，所述植物为番茄、黄瓜和生菜。进一步优选地，所述植物为番茄。

当番茄长至4叶1心时，对番茄根部进行镉胁迫处理(在营养液中加入CdCl₂使浓度达到100μM)，之后每3～5天喷施一次水剂，喷施时间为傍晚。

每次喷施量以所有叶片湿润为准，喷施总次数为3～5次。每株喷施量随植株大小而异，约为15～50mL。