[发明专利]一种降低三七根中重金属镉累积的方法

说明书

本发明公开了一种降低三七根重金属镉富集的新方法，即外源施用镁肥可有效降低镉在三七根中的累积。大田实验结果表明，外源施加镁肥后三七根中镉含量得到有效降低。进一步的研究发现镁可以通过抑制硝酸还原酶依赖的一氧化氮(NO)产生降低镉在三七根中的累积。

技术领域

本发明属于降低植物重金属镉累积领域，具体涉及一种降低三七根中重金属镉累积的方法。

背景技术

三七(Panax notoginseng(Burk.)F.H.Chen)是五加科人参属多年生草本药用植物，是云南省特色的中药材之一。三七以根作为主要的药用部位，其活性成分具有散瘀止血、消肿定痛等功效。云南省文山州是我国三七的道地产区，然而该地区含有大量的铅锌矿床，土壤重金属背景较高；加之近年来部分含重金属农药和氮肥的过量施用，使得三七种植区土壤中重金属污染日趋严重，已对三七药品安全和国际贸易产生严重威胁(冯光泉等,2003)。镉(Cd)是环境中生物毒性最强的重金属污染物之一，Cd污染不仅导致作物减产，大量积累于作物中也严重威胁人类健康(Hasan et al.2009)。Cd污染主要来源于Cd矿和冶炼厂。由于Cd常与铅锌共生，冶炼铅锌也是Cd进入环境的一个重要途径。据最近的研究发现，文山州三七道地种植区土壤Cd超标率达75％，且三七药品中Cd的超标率也高达60.7％(朱美霖等,2012)。三七不同于其他作物，其根中Cd含量超标无疑是国内外医药行业和社会关注的焦点，这也决定了控制三七根系Cd污染的重要性。

在植物中，多个负责镉吸收转运的通道蛋白被克隆，其中包括NARAMP1，HMA3，IRT1和ZIP等(Clemens and Ma 2016；Mendoza-Cozatl et al.2011；Thomine et al.2000；Uenoet al.2011)。此外，由果胶、纤维素和半纤维素等多糖组成的细胞壁也是重金属辐照的靶点。本实验室的前期研究结果表明，三七细胞壁富集的镉占根中总镉含量的65％，且外源提高根中NO的含量通过促进半纤维素1和果胶的合成以及果胶甲酯酶的活性增加镉在三七根中的累积(Kan et al.2016)。

因此，对于提高植物的生长和降低重金属污染对于三七的品质保证非常重要。

发明内容

本发明公开了一种降低三七根中镉富集的新方法，即土壤施镁可以降低三七根中重金属镉的积累。本发明采用在土壤中施加镁肥量为27kg/亩MgO，与不施加的相比，施加镁肥的土壤收获的三七中镉含量明显下降。

为了实现本发明的上述目的，本发明的技术方案如下：

1、土壤栽培三七

(1)选取同时种下的镉超标三七试验地，施加一定量的镁肥，一个月后取样；

(2)测定不同处理下三七根中Cd和Mg含量。

2、水培三七

水培三七可以用一定含量的镉和镁去处理三七，能够更加清楚的揭示镁降低镉在三七根中累积的机理，其具体方案如下：

(1)配制摩尔浓度为2mM的MgCl₂溶液，摩尔浓度为50uM的CdCl₂溶液；

(2)挑取同时播种下一年生三七小苗，在pH为5.8的1/2Hoagland(-Mg)营养液中水培一个星期，之后转移到加入一定浓度CdCl₂、不同浓度MgCl₂的相同水培环境下处理24小时；

(3)测定不同处理下三七根中Cd含量、NO浓度、Mg含量及三七硝酸还原酶活性，并分析NO含量与三七硝酸还原酶活性间的相关性。

本发明的有益效果：本发明提供的可降低三七根中镉富集的新方法成本较低，使用方法简单，解决的主要问题在于可以降低三七根中镉的富集从而提高产品质量；同时我们还提供了镁降低三七根中镉富集的相关机理，对于生产具有很大的指导意义。