[发明专利]一种异羟肟酸型铁载体作为水稻降镉制剂的应用

说明书

本发明公开了一种异羟肟酸型铁载体的应用。将异羟肟酸型铁载体作为水稻降镉制剂应用，将其施加于种植水稻的镉污染稻田土壤中可大幅度降低水稻籽粒中镉含量，且异羟肟酸型铁载体通过微生物发酵得到，易于得到，成本低廉，且具有降镉效果好，无生态风险，操作简单等特点，适合规模化应用于镉污染农田。

技术领域

本发明涉及一种异羟肟酸型铁载体制剂的应用，具体涉及一种利用荧光假单胞菌HMP01发酵得到异羟肟酸型铁载体制剂用于镉污染稻田土壤降低水稻稻米中镉含量的方法，属于水稻种植技术领域。

背景技术

目前，我国约70％的土壤属于中低产田，除了自然条件导致土壤酸化和退化直接影响粮食作物数量外，人类活动造成的土壤重金属污染同样严重影响粮食作物的质量，部分农田未能充分得到安全利用。目前我国耕地土壤点位超标率为19.4％，主要污染物为镉(Cd)等重金属。近年来“Cd大米”事件频发，也进一步引发了人们对于稻米品质的关注。因此，亟需开发简单、经济和高效的水稻重金属阻控技术，实现重金属污染耕地上的安全生产，以此保障国家粮食安全。

我国农田土壤重金属阻控技术主要分为农艺调控类和生物修复类。农艺调控只要包括水分管理、优化施肥、石灰投加、品种调整和叶面调控等，即VIP+n技术。该技术仍存在环境适应性差，不同地域栽培模式差异大等问题造成修复成本过高，管理难度大，未来需要进一步优化。生物修复主要包括植物修复和微生物修复，植物修复通常采用超富集植物提取，如蜈蚣草和东南景天等，由于修复周期长，常用于污染较重的场地土壤修复。微生物修复主要是利用细菌等通过自身活动来阻控降低重金属的生物有效性，如胞外吸附、胞内矿化和调控植物根系铁膜的形成。重要的是，微生物产生的小分子化合物如肠杆菌产生的丁二酸、蜡样芽孢杆菌产生的吲哚乙酸、鞘氨醇单胞菌产生的多胺均能够直接影响植物根系和根际微生物变化来阻控重金属的迁移。土壤环境的复杂性和微生物宿主的专一性导致投加的微生物难以有效地在植物根际发挥其作用，限制了微生物修复大规模应用。因此，目前研究人员重点关注由微生物分泌且具有重要环境效应的小分子有机物，期望通过微生物发酵提取或化学合成的方式制备，大规模应用于农田土壤，这也是推动未来微生物修复技术深入发展的关键。

铁载体是微生物分泌用于获取环境中Fe³⁺及其他微量元素的有机小分子物质，在土壤生态系统的矿物物质交换中发挥着重要的作用。铁载体因结构差异性一般分为异羟肟酸型、儿茶酚型、羧酸盐型等三种类型。中国专利(CN112725221A)公开了利用荧光假单胞菌制备异羟肟酸型铁载体的方法，并利用异羟肟酸型铁载体作为淋洗剂或浸提剂应用于重金属污染土壤修复，或者应用于有机污染土壤修复，或者应用于重金属和有机复合污染土壤修复。但是到目前为止，还未见利用该异羟肟酸型铁载体用于阻控稻田中镉等重金属向籽粒中迁移转化的相关报道。

发明内容

针对现有技术中阻控重金属污染稻田土壤中稻米富集镉过程存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种异羟肟酸型铁载体的应用，将其作为镉阻控剂施加于种植水稻的受镉污染的农田土壤中，能够有效降低水稻籽粒中镉富集量，且异羟肟酸型铁载体来源于微生物，易于获得，成本较低，且添加在土壤中不会破坏土壤生态结构，可规模化应用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种异羟肟酸型铁载体的应用，将异羟肟酸型铁载体作为水稻降镉制剂应用；所述异羟肟酸型铁载体具有以下化学结构式：

本发明的异羟肟酸型铁载体由以下具体方法制备得到：将荧光假单胞菌HMP01从固体的LB培养皿上挑菌加至缺铁的MSM培养基(培养基主要成分及浓度：乙酸钠2～8g/L、磷酸二氢钾0.1～0.5g/L、硫酸铵0.2～1g/L、硝酸钠0.2～1g/L、氯化钙0.02～0.05g/L、硫酸镁0.02～0.05g/L)，置于28～32℃的恒温气浴振荡器150r/min培养72～96h(HDS的活性最高时停止培养)，然后将菌液在12000r/min的高速离心机中离心10min，取上清液即为异羟肟酸型铁载体制剂。制剂中异羟肟酸型铁载体浓度为0.1～0.5g/L。