[发明专利]一种利用硅层层自组装增强植物重金属铬抗性的方法

说明书

本发明公开了一种利用硅层层自组装增强植物重金属铬抗性的方法。该方法具体为：在植物移栽之前，将植物的根系在阳离子硅聚合诱导剂溶液和硅酸溶液中交替浸泡，通过层层自组装的方法在植物根系表面形成一层或多层硅，然后再将植物移栽至含铬环境中。使用本发明的方法可在植物根系表面形成硅层，使根系硅含量在短时间内可最高增加至1733μg/g，与普通培养相比地上部铬含量降低68％‑75.2％。此外，本发明在水稻生长状况、增加根系硅含量、限制地上部铬含量等方面都优于营养液直接加硅。

技术领域

本发明属于农业环保技术领域，更具体地，本发明涉及一种利用硅层层自组装增强植物抗重金属铬胁迫能力的方法。

背景技术

随着工业活动的进行，造成部分农田的重金属污染，这会损害植物生长发育，造成粮食大量减产。此外，重金属在植物中积累并在食物链中富集，还将威胁动物和人类健康。铬(Cr)是重要的矿产资源，也是环境中毒性较大的致畸、致突变重金属污染元素，被国际癌症研究机构列为首要致癌物之一。以中国土壤环境质量标准(GB15618-2018)作为参考，中国约4.31％的农田采样点铬超过筛查值，0.12％的超过控制值。应对农田重金属污染最简单的策略是避免其从土壤中被植物吸收，以防止金属进入地上部。如何在污染土壤中维持农业安全生产，是亟待解决的问题。

硅是一种植物有益元素。由于硅其在细胞壁沉积后可以阻滞金属离子进入细胞，抑制金属从根向地上部的转运，其在帮助植物抵抗金属胁迫中的作用已经被广泛报道。但硅在根部聚合速度较慢。此外，由于可能缺乏转运蛋白或细胞壁某些特定组分，大部分双子叶植物硅含量较单子叶植物大幅降低，因此即使外源施硅，其植株硅含量提高幅度有限，抗逆境胁迫效果也并不明显。如何调控植物硅聚合速度，如何让非喜硅植物也可以利用硅增加抗逆境胁迫能力，这两大问题成为植物硅营养的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于快速提高植物根部硅含量，增强其抗重金属胁迫能力，并提供一种安全、经济、实用的操作方案。

为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种利用硅层层自组装增强植物重金属铬抗性的方法，其做法为：在植物移栽之前，将植物的根系在阳离子硅聚合诱导剂溶液和硅酸溶液中交替浸泡，通过层层自组装的方法在植物根系表面形成一层或多层硅，然后再将植物移栽至含铬环境中。

作为优选，所述植物为单子叶植物或双子叶植物；所述单子叶植物优选为水稻；所述双子叶植物优选为小白菜。

作为优选，所述阳离子硅聚合诱导剂溶液中的阳离子硅聚合诱导剂为聚季铵盐-10、阳离子瓜尔胶、明胶、壳聚糖、多聚左旋赖氨酸、水性聚氨酯、聚丙烯胺盐酸盐、阳离子型聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚乙烯亚胺中的一种或多种。

作为优选，所述阳离子硅聚合诱导剂溶液中的阳离子硅聚合诱导剂为阳离子瓜尔胶。

作为优选，所述植物的根系在阳离子硅聚合诱导剂溶液和硅酸溶液中交替浸泡两轮，在植物根系表面形成两层硅层。

作为优选，所述植物的根系在阳离子硅聚合诱导剂溶液和硅酸溶液中各自的浸泡时长为10min～1h。

作为优选，所述植物的根系在阳离子硅聚合诱导剂溶液和硅酸溶液中各自的浸泡时长均为20min。

作为优选，所述阳离子硅聚合诱导剂溶液的浓度为质量分数0.5％。

作为优选，所述硅酸溶液的浓度为100mM。

作为优选，所述含铬环境为含铬的土壤或营养液。