一種利用耐鎘真菌降低辣椒果實(shí)中鎘含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用耐鎘真菌降低辣椒果實(shí)中鎘含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]辣椒是茄科辣椒屬植物，原產(chǎn)于中美洲和南美洲，現(xiàn)在已成為一種世界性的蔬菜作物。辣椒是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，其產(chǎn)地幾乎遍布全國(guó)。截止到2011年我國(guó)辣椒種植面積133萬(wàn)hm2，占世界辣椒總產(chǎn)量的35%，經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值700億元，居蔬菜之首位，占世界蔬菜總產(chǎn)值的16.67%。辣椒作為一種風(fēng)味蔬菜，不僅可以鮮食而且可加工成辣椒粉、辣椒醬等，因其獨(dú)特的辣味而深受消費(fèi)者歡迎。我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)藥早就注意到辣椒的藥用價(jià)值，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研宄也顯示，辣椒及其有效成分對(duì)人體確有多方面的保健作用和相當(dāng)?shù)摹八幮А?辣椒酊或辣椒堿，內(nèi)服可作健胃劑，有促進(jìn)食欲、改善消化的作用；辣椒堿對(duì)蠟樣芽孢桿菌及枯草桿菌有抑制作用；辣椒莖、葉對(duì)結(jié)核桿菌有很輕微的抑制。辣椒果實(shí)中的辣味成分——辣椒素類物質(zhì)，目前在食品工業(yè)中作為添加劑和醫(yī)藥工業(yè)中作為鎮(zhèn)痛劑已得到廣泛應(yīng)用。
[0003]重金屬鎘是植物非必需元素，生物迀移性很強(qiáng)，極易被植物吸收并累積。近年來(lái)，由于城市化的發(fā)展以及礦產(chǎn)開(kāi)采冶煉等工業(yè)活動(dòng)，工業(yè)“三廢”的不合理排放和固體廢棄物處理不善，導(dǎo)致土壤中鎘含量急劇增加。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，施用化肥特別是磷肥、石灰、有機(jī)廢物、污泥肥及污水灌溉等造成重金屬鎘不斷進(jìn)入農(nóng)業(yè)環(huán)境中，對(duì)農(nóng)田、菜地等造成污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)受鎘等重金屬污染的耕地面積近2000萬(wàn)hm2，約占總耕地面積的1/5。土壤中鎘的增加，嚴(yán)重影響農(nóng)作物生產(chǎn)及食品安全。有關(guān)調(diào)查表明，我國(guó)大城市蔬菜重金屬污染中以鎘、鉛為嚴(yán)重。蔬菜受鎘污染后，不僅會(huì)嚴(yán)重影響其產(chǎn)量和品質(zhì)，而且會(huì)進(jìn)一步通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，進(jìn)而危害人體健康，如日本發(fā)生的骨痛病是由重金屬鎘污染引起的。
[0004]鎘污染已成為當(dāng)今世界影響范圍最廣泛、危害最大的環(huán)境問(wèn)題之一。鎘具有很強(qiáng)的生物毒性和較強(qiáng)的化學(xué)活性，易被植物吸收，轉(zhuǎn)移到果實(shí)、種子等農(nóng)作物產(chǎn)品中而使農(nóng)產(chǎn)品中鎘含量超標(biāo)，對(duì)人體的健康造成嚴(yán)重威脅。同時(shí)，鎘被植物大量吸收后能產(chǎn)生各種生理毒害反應(yīng)，通過(guò)損傷細(xì)胞結(jié)構(gòu)，破壞植物光合作用、呼吸作用和營(yíng)養(yǎng)代謝等影響植物的正常代謝活動(dòng)和生長(zhǎng)發(fā)育，從而導(dǎo)致作物不同程度的減產(chǎn)，乃至死亡。
[0005]采用工程、物理和化學(xué)方法修復(fù)鎘污染土壤具有一定的局限性，難以大規(guī)模處理，并且會(huì)導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞、生物活性下降和土壤肥力退化。農(nóng)業(yè)生態(tài)措施其周期太長(zhǎng)，效果也不顯著。作為新興的高效生態(tài)修復(fù)技術(shù)一一生物修復(fù)，以其良好的社會(huì)、生態(tài)綜合效益，易被大眾接受，具有廣闊的應(yīng)用前景。其中微生物在修復(fù)重金屬污染土壤方面具有獨(dú)特的作用。其主要的作用原理為:微生物本身可以吸附重金屬；微生物與作物根系互作，改變根際微環(huán)境，降低植物對(duì)土壤中重金屬的吸收或向地上部的轉(zhuǎn)移，而降低農(nóng)產(chǎn)品中鎘的含量。
[0006]微生物修復(fù)具有下列優(yōu)點(diǎn):
①不破壞植物生長(zhǎng)的土壤環(huán)境；
②不會(huì)形成二次污染或?qū)е挛廴疚锏霓D(zhuǎn)移； ③費(fèi)用低廉；
④操作簡(jiǎn)便，有效避免操作人員受污染物直接影響；
⑤修復(fù)時(shí)間短，對(duì)周圍環(huán)境干擾少。
[0007]目前，微生物在修復(fù)重金屬污染土壤中也存在下列不足之處:
①微生物對(duì)土壤的適應(yīng)性較差；
②微生物與植物的兼容性較低；
③微生物存活率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種利用耐鎘真菌降低辣椒果實(shí)中鎘含量的方法，可有效地抑制重金屬鎘向果實(shí)中轉(zhuǎn)移，降低果實(shí)中鎘的含量，減少重金屬鎘對(duì)人體的危害。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
1、基本思路
對(duì)鎘污染土壤優(yōu)勢(shì)植物的根際土壤中的微生物進(jìn)行耐鎘篩選，選取耐鎘性最強(qiáng)的微生物進(jìn)行分離純化并鑒定，再將其接種并大量繁殖制備成微生物修復(fù)基質(zhì)后添加到鎘污染土壤中，然后在土壤上種植辣椒，通過(guò)合理的田間管理和真菌與辣椒根系的相互作用而使鎘在根系中積累，抑制鎘向果實(shí)中的轉(zhuǎn)移，降低果實(shí)中鎘的含量。
[0010]2、本方法包括下列步驟:
①將重金屬污染土壤上優(yōu)勢(shì)物種根際土壤中的耐鎘真菌分離、純化和鑒定；
②將耐鎘真菌接種至鋸木肩中繁殖制備成微生物修復(fù)基質(zhì)，然后施用于鎘污染土壤中，翻耕和平整土壤后開(kāi)溝起壟；
③在施用了微生物修復(fù)基質(zhì)的鎘污染土壤上采用幼苗移栽的方式種植辣椒；
④通過(guò)少量多次灌水、適時(shí)防治病蟲(chóng)害雜草以及適時(shí)中耕松土和補(bǔ)充微生物修復(fù)基質(zhì)的田間管理，抑制重金屬鎘向果實(shí)中轉(zhuǎn)移，降低果實(shí)中鎘的含量。
[0011]本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
①利用鎘污染地區(qū)優(yōu)勢(shì)植物的根際土壤作為耐鎘微生物篩選的來(lái)源，克服了篩選出的耐鎘微生物對(duì)土壤環(huán)境的適應(yīng)性問(wèn)題；
②將耐鎘真菌接種到鋸木肩中繁殖制備成修復(fù)基質(zhì)后施用，確保了微生物生長(zhǎng)的養(yǎng)分供應(yīng)，既可以提高微生物的繁殖率和存活率，還有效利用了廢棄物；
③通過(guò)真菌與植物根系的相互作用而使鎘在根系中積累，抑制鎘向果實(shí)中的轉(zhuǎn)移，降低了果實(shí)中鎘的含量；
④微生物生長(zhǎng)迅速，可大規(guī)模繁殖，修復(fù)效果好；
⑤成本低廉、操作簡(jiǎn)便。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是耐鎘真菌對(duì)辣椒植株節(jié)高和單株果重影響的坐標(biāo)圖；
圖2是耐鎘真菌對(duì)辣椒掛果數(shù)和分枝級(jí)數(shù)影響的坐標(biāo)圖；
圖3是耐鎘真菌對(duì)辣椒根、葉、莖和果實(shí)中鎘含量影響的坐標(biāo)圖(盆栽試驗(yàn))； 圖4是耐錦真菌對(duì)辣椒株尚和單株果重影響的坐標(biāo)圖；
圖5是耐鎘真菌對(duì)辣椒根、葉、莖和果實(shí)中鎘含量影響的坐標(biāo)圖(大田自然環(huán)境栽培試驗(yàn)\
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明:
一、方法
1、耐鎘真菌的分離純化
選取5g中國(guó)株洲重金屬污染區(qū)優(yōu)勢(shì)植物根際土壤置于三角瓶中，無(wú)菌條件下，加入適量玻璃珠和90ml無(wú)菌水，在旋轉(zhuǎn)式搖床150rpm、30°C振蕩30min，以使微生物從土壤中充分洗脫，然后靜置20min，吸取上清液用無(wú)菌水稀釋100倍，即為土壤菌懸液；取Iml上清液均勻涂布到鎘濃度為50mg/L的固體平板上(牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基或高氏一號(hào)培養(yǎng)基)，待菌落長(zhǎng)成后，利用平板劃線分離法接種到鎘濃度為100、150和200mg/L的三種固體培養(yǎng)基中，30°C培養(yǎng)；將耐鎘能力最強(qiáng)的菌落選出，對(duì)其單菌落連續(xù)4次采用平板劃線分離法進(jìn)行純化；
2、將耐鎘真菌進(jìn)行種屬鑒定
將耐鎘能力最強(qiáng)的菌株接種至裝有30ml液體培養(yǎng)基(馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基)的離心管中(50ml)振蕩培養(yǎng)一天，8000rpm離心lOmin，倒掉上清液并加入無(wú)菌水重復(fù)離心2次后取出沉淀，在無(wú)菌條件下利用真菌DNA提取試劑盒抽提基因組DNA，提取產(chǎn)物利用PCR擴(kuò)增后進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，凝膠產(chǎn)物切割回收