[发明专利]一种抑制水稻镉砷积累的亚铁改性硒溶胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种抑制水稻镉砷积累的亚铁改性硒溶胶及其制备方法与应用。该亚铁改性硒溶胶的制备方法包括如下步骤：(1)将含铁化合物和含硒化合物溶解到水中，得到含铁硒的混合溶液；(2)向混合溶液中加入还原剂，搅拌至不再产生沉淀时加入碳酸盐，搅拌至不再产生沉淀，过滤、取沉淀、洗涤，得到硒单质和碳酸亚铁沉淀；(3)将乳化剂加入到柠檬酸缓冲溶液中，得到乳化柠檬酸缓冲液；(4)将硒单质和碳酸亚铁沉淀加入到乳化柠檬酸缓冲液中，得到溶胶体系；(5)将溶胶体系蒸发浓缩，并调节pH至4.5～8.5，得到抑制水稻镉砷积累的亚铁改性硒溶胶。本发明制得的亚铁改性硒溶胶能有效降低降低稻米镉砷含量，从而实现稻米安全生产。

技术领域

本发明属于土壤重金属修复技术领域，特别涉及一种抑制水稻镉砷积累的亚铁改性硒溶胶及其制备方法与应用。

背景技术

土壤镉砷污染治理是我国面临的重大环境问题，稻田污染尤为突出。稻田镉砷污染治理难度很大，技术瓶颈多；采用植物修复、化学淋失等移除技术难以解决区域性稻田镉砷污染问题，已有研究表明，调控植物对镉、砷的吸收和转运，阻止稻米镉、砷积累，是一类低成本、易于大面积应用的、降低农产品镉、砷含量的技术途径。

镉是水稻非必需元素，可竞争铁、锰、锌等必需元素或硅、硒有益元素的转运蛋白，进入根部并向上输送至籽粒中。水稻籽粒中镉的积累主要涉及四个过程：根部吸收、木质部转运、跨维管束运输、韧皮部向籽粒迁移。研究报道，镉可以通过钙、铁、锰、锌等必需元素的吸收通道进入植物体内，既可以Cd²⁺形式，也可以以Cd-GSH等螯合物的形式进入根细胞内。ZIP(Zrt/Irt-like protein)蛋白家族和NRAMP(natural resistance-associatedmacrophage protein，天然抗性相关巨噬细胞蛋白)蛋白家族的一些转运子参与了植物根系对镉的吸收。比如，ZIP家族的AtIRT1、OsIRT1、OsIRT2、TcZNT1/TcZIP4、TaLCT1等，还有NRAMP家族的AtNRAMP1、OsNRAMP1和OsNRAMP5等参与了对镉的吸收，其中ZIP家族的转运蛋白主要转运铁和锌，同时也具有转运镉的能力。OsNRAMP1和OsNRAMP5主要在根部表达；OsNRAMP5定位于外皮层和内皮层细胞的极性远端，主要负责转运Mn²⁺和Cd²⁺穿过凯氏带以便进行木质部的装载和运输。因此，镉与必需元素、有益元素共同竞争相同转运蛋白的特性，施加外源物质可对镉的吸收和体内运输进行调控。

有研究表明，As(III)要进入植物体内必须要经过在根系的表皮层细胞装载-卸载后进入根系凯氏带，然后再在内皮层细胞进行装载-卸载后进入木质部向地上部运输；而对As(III)进行装载的运输蛋白(Transport，转运子)主要有Lsi1，卸载的运输蛋白主要有Lsi2(Ma等，2006，2007,2008)。Guo等(2009)研究认为外源硅和As(III)都是通过根系表皮细胞的转运子Lsi1进入凯氏带被水稻吸收的，因此水稻对As(III)的吸收与对硅的吸收存在竞争，而在水稻体内的硅主要会对水稻体内As(III)的卸载与转运过程产生影响。在植物体内硅和As(III)会竞争卸载转运子Lsi2，从而导致水稻将所吸收的大部分砷保留在根系而抑制其向地上部运输(Guo等，2009；Ma等，2008)。