[发明专利]独脚金内酯在缓解镉胁迫对植株产生镉毒害中的应用

说明书

本发明公开了独脚金内酯在缓解镉胁迫对植株镉毒害中的应用，属于环境保护中土壤重金属污染的治理和农产品安全领域。本发明提供了一种降低大麦中镉积累的药剂，所述药剂的有效成分为独脚金内酯GR24，有效作用浓度为0.1μM。本发明还提供一种降低镉胁迫条件下大麦中镉积累的方法，包括将培育至两叶期的大麦幼苗移栽至施加独脚金内酯GR24的植物生长介质中，培育至收获。本发明首次发现独脚金内酯能够有效缓解镉胁迫条件对植株的镉毒害，并将其应用于农作物的生产当中，控制和降低农作物的镉污染，以解决土壤重金属污染对农产品质量安全产生的影响。

技术领域

本发明涉及环境保护中土壤重金属污染的治理和农产品安全领域，具体涉及独脚金内酯在缓解镉胁迫条件对植株镉毒害中的应用。

背景技术

土壤重金属污染是全球性的难题，对农产品质量安全和人体健康产生巨大的威胁。土壤重金属污染具有潜伏性、不可逆性、长期性以及后果的严重性(陈怀满等，1996)。近年来，由于工业化的发展，工业三废的排放，我国土壤重金属镉污染状况愈加严重。2014年由环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国约有16.1％的土壤遭受了各种污染，其中耕地的污染率达到19.4％，主要污染类型为无机污染，以镉、镍、砷、铜、铅、汞这六种重金属污染情况最为严重，其中，土壤镉污染的站点超标率为7％，位于无机污染物之首。统计资料显示，我国遭受镉污染的耕地面积已达2000万hm²(李婧等，2015)，这对我国农产品质量安全产生巨大的威胁。

镉(Cadmium,Cd)是一种具有强毒性非生物必需重金属元素，被美国毒物管理委员会(ATSDR)列为第6位危害人体健康的有毒物质。土壤镉污染不仅会对作物产生毒害，使作物减产，品质下降，还能通过食物链富集对人体产危害(Obata等，1994)。人体摄入过量镉会导致一系列慢性中毒症状，如贫血、肾脏损伤和肝损伤等，造成骨质疏松，增加致癌和致畸机率，甚至导致死亡(魏筱红等，2007)。镉污染已对农业生产的可持续发展和人类的生存质量产生了巨大的威胁(Davis，1984)。因此，控制和降低农作物镉污染亟待解决。

独脚金内酯(Strigolactone，SL)是一种植物中普遍存在的新型植物激素，是天然的独脚金醇类化合物及人工合成类似物的总称。独脚金内酯最初是从棉花的根际分泌物中分离鉴定出的诱导独脚金种子萌发的信号物质。在土壤中休眠的寄生植物种子能够识别独脚金内酯，从而判定寄主植物的存在，随后萌发并向着寄主植物生长，寄生于寄主植物根上(宋文坚等，2006)。研究发现，独脚金内酯能促进丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza，AM)真菌菌丝分枝以此和植物建立共生关系，植物为AM真菌提供有机物维持其生长需要，作为交换AM真菌从土壤中吸收植物所需的养分用于植物氨基酸的合成(胡江等，2007)。近年来的研究表明，作为新型植物激素，独脚金内酯能够抑制植物的分枝和侧芽生长，与生长素和细胞分裂素共同调控植物的株型和分枝，协调植物地上部和地下部的生长(Gomez-Roldan等,2008；Umehara等,2008)。独脚金内酯作为根系和分枝协调发育的调控因子，在应对营养缺乏，特别是磷素缺乏方面发挥着关键作用。同时，独脚金内酯调控地上和地下的植物形态结构、不定根形成、次生生长、生殖发育和叶片衰老。

然而，目前有关独脚金内酯缓解大麦镉毒害，降低大麦对镉的吸收和转运的研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效缓解镉胁迫条件对农作物镉毒害的化合物，以降低农作物对镉污染土壤中镉的吸收及转运。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

独脚金内酯在缓解镉胁迫条件对植株产生镉毒害中的应用。

作为优选，所述植株为大麦。

本发明研究发现，独脚金内酯能够显著缓解镉胁迫引起的对大麦生长抑制；而且在镉胁迫条件下添加外源独脚金内酯显著减少了大麦幼苗对镉的吸收和积累。