[發(fā)明專利]一種富含花青素的水稻降鎘葉面阻控劑及其施用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010655120.0
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111771916A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 司友斌;米雅竹;司雄元;劉小紅
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A01N65/16
• 分類號: A01N65/16;A01N43/16;A01P21/00;A01G22/22;A01G7/06
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發(fā)明公開了一種富含花青素的水稻降鎘葉面阻控劑及其施用方法，是通過對藍莓進行超聲浸提，獲得富含花青素的藍莓提取物，用作水稻降鎘葉面阻控劑。本發(fā)明通過一種工藝簡單、成本低、效率高的方式提取富含花青素的藍莓提取物作為水稻降鎘葉面阻控劑，通過葉面噴施即可有效調(diào)節(jié)水稻葉片抗氧化系統(tǒng)并抑制鎘的吸收和轉(zhuǎn)運，達到降低低鎘污染土壤環(huán)境下水稻籽粒鎘含量的效果，實現(xiàn)安全生產(chǎn)；且本發(fā)明的葉面阻控劑直接兌水即可葉面噴施，操作方便、易于接受、便于推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及降低水稻籽粒Cd含量的方法，尤其涉及一種富含花青素的水稻降鎘葉面阻控劑及其施用方法。

背景技術(shù)

鎘(Cd)是土壤中流動性強、生物利用度高的重金屬元素，它可以被植物吸收進入食物鏈中，進而危害食品安全和人體健康。對中國長江三角洲土壤-植物-人類系統(tǒng)重金屬污染的研究表明，土壤中Cd的含量明顯高于其他重金屬。水稻作為世界上主要的谷類作物，對Cd的生物積累因子較高。在對湖南省四個典型的水稻生產(chǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的研究表明，所有的水稻籽粒樣品Cd含量均高于國家水稻籽粒Cd含量標準(GB 2762-2017，Cd0.2mg/kg)。近些年，“鎘大米”得到了社會廣泛關(guān)注，如何降低水稻籽粒Cd含量是農(nóng)田土壤重金屬污染領(lǐng)域一直有待解決的技術(shù)難題。

Cd作為植物生長非必需元素，會導(dǎo)致水稻體內(nèi)活性氧累積和脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)生，高活性自由基(O^2-、·OH)和過氧化氫(H₂O₂)與細胞損傷具有顯著相關(guān)性。為了減輕過量活性氧累積造成的氧化損傷，植物的抗性機制一般涉及到的主要抗氧化物有：超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)和抗壞血酸過氧化物酶(APX)以及非酶抗氧化物，如黃酮類、花青素、谷胱甘肽(GSH)和抗壞血酸(AsA)。在植物抗氧化系統(tǒng)中，SOD首先將O^2-轉(zhuǎn)化為H₂O₂，而POD、CAT和APX具有將H₂O₂轉(zhuǎn)化為H₂O的能力。此外，APX和POD能夠催化H₂O₂直接氧化酚類或胺類化合物，這些化合物參與了GSH-AsA循環(huán)。對于植物而言，GSH-AsA系統(tǒng)在調(diào)節(jié)細胞氧化還原平衡方面起著重要作用。AsA還能通過APX的活性參與到H₂O₂轉(zhuǎn)化為H₂O的過程；GSH與抗氫壞血酸還原酶(DHAR)和谷胱甘肽還原酶(GR)具有清除H₂O₂、·OH和¹O₂的能力。另外，植物地上部Cd主要分布于細胞壁和可溶性部分，Cd對植物亞細胞定位的毒性作用會擾亂植物的正常生理代謝，最終導(dǎo)致植物生長緩慢。地上部植物主要通過細胞壁固定和細胞可溶性部分螯合等作用降低Cd在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移進而緩解Cd毒害。研究表明，硫醇化合物在螯合和固定Cd方面具有重要的作用，如非蛋白硫醇(NPT)和螯合素(PCs)。NPT是合成PCs的必要物質(zhì)，而PCs可以通過在液泡中與重金屬形成配體復(fù)合物來降低Cd在植物體內(nèi)的移動性。

花青素作為一種植物自身產(chǎn)生的黃酮類化合物，是目前已知的緩解植物重金屬毒害的主要色素物質(zhì)。自然界存在的花青素主要有矢車菊色素、飛燕草色素、矮牽牛色素、天竺葵色素、芍藥色素、錦葵色素，化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1。已有研究表明，富含花青素的水果或蔬菜提取物具有一定的抗氧化潛力，如金銀花、甘藍、藍莓、蔓越莓等；并通過谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶或囊泡運輸網(wǎng)絡(luò)在亞細胞中實現(xiàn)轉(zhuǎn)移。另外，重金屬脅迫會刺激植物產(chǎn)生更多的花青素且易被吸收轉(zhuǎn)移到液泡中。藍莓(Vaccinium Spp.)是現(xiàn)在已知的花青素含量最高的水果，所含的花青素主要為矢車菊色素。已有研究表明，在外源花青素處理下，Cd和Mn脅迫下Brazilian elodea體內(nèi)CAT、APX及非酶抗氧化物含量有所提升、呼吸作用增強。外源花青素對洋蔥根尖細胞的研究表明，花青素不會改變根組織細胞的有絲分裂，而是將Cd轉(zhuǎn)運固定到液泡。基于外源花青素對洋蔥根尖細胞的研究，外源花青素對洋蔥Pb吸收的研究表明，花青素能與重金屬形成強配體配合物。花青素作為一黃酮類化合物，能夠?qū)b螯合于液泡中，降低Pb對洋蔥的毒性。