[發明專利]甘露糖在提高植物耐鎘及鎘積累以及在修復鎘污染土壤中的應用

無效

• 申請號: 201410348568.2
• 申請日: 2014-07-21
• 公開（公告）號: CN104249075A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 曹樹青;陳健;陽立波;柏曉婭;顧菊;管靈霞
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00;A01B79/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域。

本發明涉及植物生理生化，特別涉及甘露糖在提高植物耐鎘及鎘積累以及在修復鎘污染土壤中的應用。?

背景技術

鎘(Cd)是一種具有極強生物毒性的重金屬元素，當Cd的濃度在一定范圍內，它對植物的毒害性比其他重金屬要大得多。近年來，由于社會的不斷發展，工業廢水廢氣廢渣的大規模排放、農田灌溉水源被有毒有害成分污染、劇毒農藥和有害除草劑及傳統化肥的大量使用，使得土壤中Cd等重金屬的濃度上升加劇。隨著人類社會發展的進一步深入，Cd的生物地球化學循環不斷加速。據測算，全世界每年由于人為因素向環境中釋放的Cd有30000?t左右，排放到環境中的Cd約有82％～94％進入土壤。土壤中過量的Cd又容易被植物吸收和富集，影響植物的正常生長和發育，不僅嚴重削弱了農作物的產量和品質，而且積累在植物體中的Cd，不僅不易排出植物體外，還可通過食物鏈的層層富集，最終進入人體，威脅著人類的健康，是人類生存的潛在隱患。1972年，聯合國糧農組織(FAO)與世界衛生組織(WTO)聯合專家委員會在關于食品污染毒性報告中指出，Cd的食品污染物毒害性位居第三，1984年，聯合國環境規劃署提出的具有全球意義的12種危害物質中，Cd位列第一，并于1993年被正式確定為致癌物質。?

擬南芥具有以下特點：植株個體較小，不占空間、生長周期短，從播種到收獲不超過8周，便于觀察、結子多，易于擴培、生活力強，生長條件簡單，可用普通的土培或皿培，無需大量人工管理。擬南芥是一種研究植物的模式生物，它的大多數基因在其它植物中都能找到，有關擬南芥的任何發現都能應用于其它植物研究。因此，擬南芥抗重金屬毒害的研究可以推廣到農作物，對提高糧食的產量和增加食品安全性具有重要的理論與經濟意義。?

植物螯合肽(PCs)廣泛存在于植物體中,與植物抗重金屬脅迫關系密切。植物螯合肽及其復合物是一類富含半胱氨酸的低分子量化合物。現有研究證明,PCs由谷胱甘肽(GSH)為底物的酶促反應合成,其合成受相關基因的調控,從模?式植物擬南芥的突變體中已分離到與PCs合成有關的幾個基因。植物螯合肽首先與重金屬離子結合形成低分子量(LMW)復合物,以此形態經由細胞質進入液泡后,再與一個分子的植物螯合肽結合,形成對植物組織毒性較小的高分子量(HMW)復合物,從而達到緩解重金屬對植物的危害作用。?

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明提供一種全新的提高耐鎘及鎘積累的方法，并可將該方法應用于修復鎘污染土壤中。?

本發明的目的之一是保護甘露糖在提高植物耐鎘及鎘積累中的應用。?

所述應用是指將所述甘露糖加入到所述植物的生長環境中。?

本發明的另一目的是保護一種修復鎘污染土壤的方法，該方法即是將1.5mM甘露糖以澆灌的方式加入鎘污染的土壤中提高植株對鎘毒害的耐受性，增加植株體內的鎘含量。?

本發明相比現有技術，具有如下技術效果：?

甘露糖與植株的鎘脅迫緩解和鎘含量增加有直接的關系，通過在植物的生長環境中加入甘露糖可以提高植物耐鎘及鎘積累。從而可以將甘露糖應用于修復鎘污染土壤。本發明方法簡便，成本低，可控性好，非常適于大面積推廣應用于修復鎘污染土壤中。?

附圖說明

圖1為野生型和xcd1-2突變體在鎘脅迫下加入甘露糖后的表型比較(A.1/2MS；B.1.5mM甘露糖+1/2MS；C.50μM?CdCl₂+1/2MS；D.50μM?Cd+1.5mM甘露糖+1/2MS)。?

圖2為野生型和xcd1-2突變體在鎘脅迫下加入甘露糖后的根長鮮重比較(A.野生型和突變體xcd1-2的根長比較；B.野生型和突變體xcd1-2的鮮重比較)。?

圖3為甘露糖熒光光譜?

圖4為野生型和xcd1-2突變體在鎘脅迫下加入外源甘露糖后根部的鎘含量。?

圖5為野生型在鎘脅迫下加入外源甘露糖后植株內植物螯合肽的含量。?

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。下述方法如無特殊說明，均為常規方法。?

本發明方法適用于自然界中的各種植物及作物，下面僅以擬南芥植物為例對本發明技術方案做進一步解釋說明。本發明所使用的擬南芥，包括擬南芥野生型WT和xcd1-2突變體。xcd1-2突變體是XCD1基因功能缺失突變體，擬南芥XCD1基因編碼一個(1,4)-β-甘露聚糖水解酶。可以將甘露聚糖水解為小分子甘露糖。本發明甘露糖為現有市售產品。?