[发明专利]一种适用于镉污染土壤修复的高粱种质筛选方法及高粱种质的新用途

说明书

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种适用于镉污染土壤修复的高粱种质筛选方法及高粱种质的新用途。

背景技术

随着采矿、冶金工业的发展，磷肥和杀虫剂的过度使用，镉污染变得越来越严重(Zhang et al.,2015)。镉作为最具毒性的重金属之一，严重影响植物的生长发育，导致作物减产，品质下降。更严重的是，镉可以通过食物链在人体积累，引起肺癌和骨骼异常等多种疾病(Bertin&Averbeck,2006；Dias et al.,2013)。因此，治理镉污染显得尤为迫切。植物修复是一种环境友好的、经济的修复技术，近年来逐渐受到人们的关注。但目前用于植物修复的多为超富集植物，不仅生物量小，生长缓慢，而且经济效益低，难以在实践中大规模应用(Liu et al.,2011)。因此有人提出可用高生物量的一般植物尤其是能源植物(如柳枝稷，高粱和芒草等)修复重金属污染的土地(Chen et al.,2011；Metwali et al.,2013；Zhang et al.,2014)。虽然这些植物吸收重金属的量较少，但因生物量高，最后吸收的重金属总量可能会更多。杨勇等(2009)比较了超富集植物遏蓝菜和3种高生物量植物印度芥菜(Brassica juncea)、烟草(Nicotiana tabacum L.)和向日葵(Helianthus annuus L.)提取Cd效率的差异，结果表明烟草对Cd的提取量最多，是超富集植物遏蓝菜对Cd提取量的4倍左右，是向日葵对Cd提取量的13倍，从而证明了一些高生物量植物可以用于重金属污染土壤的修复。

高粱是一种C₄植物，具有很高的光合作用效率，被美国能源部列为可用于满足潜在生物质生产需求的重要草本能源植物之一(Gill et al.,2014；Gnansounou et al.,2005)。高粱的种子，富含纤维素、半纤维素的茎和叶，以及地上部分秆中糖分(主要是甜高粱)均可用于乙醇生产。已有研究表明高粱对铅、镉、镍、铬、锌和铜等都有很好的吸收能力(Al Chami et al.,2015；Bonfranceschi et al.,2009；Salman et al.,2013)，而且与小麦和玉米相比，高粱对镉和铜有更强的耐受性(Metwali et al.,2013)。在镉污染土壤种植高粱(甜高粱)不仅能为乙醇生产提供原料，而且能够达到土壤修复的目的。此外，乙醇生产后产生的纤维素残渣，可以用于燃烧发电，进一步可以从灰烬中回收重金属(Woods 2001；Li 2013)。经过这个过程，镉从食物链转移到了能源链，避免了对人体的危害。

同一植物的不同品种或品系在镉耐受和吸收方面有很大差异。Barzanti等(2011)报道不同香雪球(Alyssum)在镉的耐受性和累积方面有明显差异。Yang等(2015)比较了24个柳树(Salix spp.)品系在锰处理下的表现，结果显示不同品系在锰的耐受性和积累方面有很大差异。Shi等(2015)研究发现相同处理下12个小麦栽培种的籽粒和地上部分秆中砷和镉浓度差异显著。因此，通过种质筛选的方法寻找对重金属吸收量高的品种或品系对植物修复实践具有重要意义。

国内外关于不同高粱种质对重金属吸收能力差异的研究比较少，而以植物修复为目的的高粱种质筛选更是鲜有报道。Soudek等(2013)通过测定水培条件下6个高粱(甜高粱)根和地上部分镉含量，比较了他们在镉吸收能力方面的差异。籍等(2014)通过田间试验，测定了11个高粱(甜高粱)品种中汞(Hg)、镉(Cd)、锰(Mn)、锌(Zn)、钴(Co)、铬(Cr)、铅(Pb)和铜(Cu)等8种重金属的含量，以评价他们对不同重金属吸收能力的差异。现有的技术一般需要通过测定高粱的镉含量来评价该品系对镉的吸收能力，虽然结果比较可靠，但对于数量众多的种质资源，该方法显得耗时、耗力、成本高。而如果直接开展田间试验，又有土壤条件难以控制等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于镉污染土壤修复的高粱种质筛选方法。

本发明所提供的适用于镉污染土壤修复的高粱种质筛选方法，包括下述步骤：

1)将高粱种子萌发，将得到的幼苗在含镉的营养液中培养，分根和地上部分收获，分别将收取的高粱幼苗的根和地上部分烘干至恒重，然后称重；