一種降低菸葉中鉻含量的方法
2023-11-11 11:21:02 1
一種降低菸葉中鉻含量的方法
【專利摘要】一種降低菸葉鉻含量的方法，利用在菸草根部寄生印度梨形孢來降低菸草重金屬鉻殘留。所述方法的具體步驟如下:（1）用納米材料氧化鋅代替原Kafer培養基中的ZnSO4·7H2O，在1升培養基中加入納米材料氧化鋅10mg；（2）將活化後的印度梨形孢（Piriformospora?indica）接種於步驟（1）所述的液體Kafer培養基中培養，然後收集菌絲體，製備印度梨形孢菌絲液，接著澆灌於煙苗根部，灌根處理，使印度梨形孢定殖於煙苗根部；（3）經印度梨形孢定殖後煙苗移栽到大田，之後進行常規的水肥管理，使菸草正常生長。本方法可以改善菸草生長狀況，減少重金屬鉻從根系向菸草地上部分的遷移，降低菸葉重金屬鉻殘留，而且易於掌握、成本較低、簡單實用，綠色環保，不會引起二次汙染。
【專利說明】一種降低菸葉中鉻含量的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微生物資源的利用和農產品質量安全【技術領域】，尤其涉及一種降低菸葉鉻含量的方法。
【背景技術】
[0002]隨著化肥、農藥的大量施用和工業的迅速發展，環境汙染日益嚴重。鉻是一種有毒的重金屬，也是主要的環境汙染物之一。菸草是我國重要的經濟作物之一，我國菸草的種植面積、烤菸產量和生產量均居世界首位。近年來，常有菸草重金屬超標等質量安全問題的報導，其中鎘、鉻、鉛對菸草生長和品質的影響較為嚴重。土壤中的鉻汙染造成菸草生長的遲緩和發育的滯後，降低了菸草中總氮、菸鹼、可溶性總糖和還原糖的含量，嚴重影響了菸葉的品質(史宏志，劉國順，常思敏，等.菸草重金屬研究現狀及農業減害對策.中國菸草學報，2011，17(3):89-94)。重金屬成為影響我國烤菸品質安全性的重要因素之一，2010年10月7日在澳大利亞雪梨召開的第九屆亞太菸草和健康會議上發布了一項中國與其他國家菸草對比的研究結果:中國13個牌子的捲菸檢測出鉻等重金屬含量與加拿大的香菸比較，最高超出3倍以上。菸葉中鉻含量超標嚴重影響了菸葉的品質，勢必影響到我國菸草產業的競爭力和健康發展。因此，如何減少菸葉中鉻積累已經成為菸草行業一個主要的任務。
[0003]菸草中重金屬主要來自植煙土壤，同時肥料和農藥的不規範也會導致菸草的重金屬含量過高。治理植煙土壤重金屬汙染的主要措施有工程措施、物理化學修復、植物修復和根際微生物修復等方法，但上述方法對土壤重金屬汙染修復的可操作性、有效性、廣譜性與安全性都有待完善與提高。目前，最常用降低菸草重金屬殘留的措施是施用各種改良劑，如石灰、鈣鎂磷肥、粘土礦物等無機改良劑，以及畜禽糞便等各種有機肥等(胡鍾勝，章鋼婭，王廣志，等.修復劑對菸草吸收汙染土壤中砷的改良.土壤，2006，38 (2):200-205 ;周澤慶，招啟柏，朱衛星，等.重金屬汙染植煙土壤改良劑原位修復研究進展.安徽農業科學，2009，37(11):5100-5102.)。中國發明專利(CN1017M405A)發明了一種降低農作物鎘、鉛汙染的土壤改良劑，主要包含Ca (0H)2、Na2SiO7等無機組分以及稻草秸杆、山毛豆脫落物等有機組分。由於種種原因，這些改良劑的大面積施用往往受到限制，如石灰、粘土礦物對土壤性狀的影響較大，而鈣鎂磷肥、畜禽糞便中往往含有重金屬。因此，提出一種更經濟實用的技術措施用於有效降低菸草重金屬殘留就顯得非常必要。
[0004]中國專利申請201310104049.7公開了裡氏木黴聯合伴礦景天在鎘汙染農田土壤修復中的應用，菌劑使用方法是在伴礦景天幼苗根際施加裡氏木黴FSlO-C發酵液或微生物製劑；中國專利申請201210137704公開了一種利用叢枝菌根修復重金屬汙染土壤的方法，菌種使用方法是將叢枝菌根接種於稗草根部。上述兩項專利是用生物菌種來提高寄主吸收土壤中重金屬的能力，隨後移除寄主植物，完成重金屬汙染土壤的修復。這類方法能夠降低土壤中的重金屬含量，但同時也降低了耕地的複種指數，且如何處理寄主植物也是生產實際中的難題。中國專利申請20121007120和201010525189均公開了一種利用叢枝菌根真菌降低菸草重金屬殘留的方法，叢枝菌根真菌和菸草形成叢枝菌根共生體，促進菸草生長，降低菸草重金屬殘留。然而叢枝菌根真菌不能在人工合成的培養基上生長，不利於該菌的大規模推廣應用。
[0005]印度梨形孢是一種根部內生真菌，具有廣泛的寄主範圍，能促進植物生長，提高寄主對生物和非生物脅迫的抗性，並能在合成培養基上培養，為該菌在農業和園藝業的大面積應用提供了可能(樓兵幹，孫超，蔡大廣.印度梨形孢的多種功能及其應用前景.植物保護學報.2007, 34(6):653-656).因此，通過開發利用印度梨形孢，在不影響菸葉產量和品質的前提下降低菸葉中重金屬含量，尤其是鉻的含量，具有廣泛的應用前景。
【發明內容】
[0006]為解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在於提供一種降低菸葉中鎘含量的方法，利用生物方法降低菸葉中重金屬鉻殘留。
[0007]為了實現上述目的，本發明的技術方案為:
[0008]一種降低菸葉中鉻含量的方法，利用在菸草根部寄生印度梨形孢來降低菸草重金屬絡殘留。
[0009]進一步的，所述降低菸葉鉻含量的方法具體包括以下步驟:
[0010](I)印度梨形孢培養基的配製:
[0011]用粒徑為30nm的納米材料氧化鋅代替原Kafer培養基中的ZnSO4.7Η20，在I升培養基中加入納米材料氧化鋅IOmg,所述新配置的Kafer培養基中每升含有:2.0Og蛋白腖，1.0Og 酵母提取物，Ig 水解酪蛋白，0.6gNaN03，0.52gKCl，0.52gMgS04.7H20,1.52gKH2P04，IOmgZnO, IOmgH3BO3, 5mgMnS04.H2O, 1.6mgCoCl.5H20,1.6mgCuS04.5H20,1.1mg(NH4)6MO7O24,
1.3mgFeS04,1.8mgEDTA, 0.1mg 硫胺素,0.04mg 甘氨酸，0.01mg 煙酸和 0.01mg 吡卩多醇；
[0012](2)印度梨形孢菌絲液灌根處理煙苗根部
[0013]將活化後的印度梨形孢接種於步驟(1)所述的液體Kafer培養基中常規培養，然後收集菌絲體，製備印度梨形孢菌絲液，澆灌於煙苗根部，進行灌根處理，使印度梨形孢定殖於煙苗根部；
[0014](3)菸草苗的移栽和後期的管理
[0015]經印度梨形孢定殖後的菸草苗進行移栽，之後進行常規的水肥管理，使煙苗正常生長。
[0016]進一步的，所述步驟(2)中印度梨形孢的培養條件為25V -28°CU00rpm-120rpm搖床避光培養，5-7d後過濾,收集菌絲體,用蒸懼水配成濃度為2g/L-4g/L的菌絲液。
[0017]進一步的，步驟(2)中印度梨形孢菌絲液處理菸草苗的方式為:將印度梨形孢菌絲液澆灌於菸草苗根部；或將印度梨形孢菌絲液加入菸草育苗器對菸草進行育苗；或用印度梨形孢菌絲液對菸草種子進行種子包衣，還可以用印度梨形孢菌絲液對菸草苗進行沾根處理。
[0018]進一步的，步驟(2)中用印度梨形孢菌絲液澆灌於菸草苗根部時每棵苗澆灌的印度梨形孢菌絲液量為50mL。
[0019]進一步的，步驟(2)中煙苗為4葉期時用印度梨形孢菌絲液澆灌於菸草苗根部。
[0020]相對於現有技術，本發明的有益效果為:
[0021]1、與現有技術中叢枝菌根真菌相比，本發明的印度梨形孢可在培養基上生長，應用方便；且能夠改善菸草的營養狀況，具有生物肥料的功能，促進菸草的生長，減少化肥的使用。
[0022]2、本發明採用粒徑為30nm的納米材料氧化鋅代替原Kafer培養基中的ZnSO4.7H20，在I升培養基中加入納米材料氧化鋅10mg，在含納米材料ZnO (30nm) 0.01mg/L的Kafer培養基培養的印度梨形孢，其在菸草根部的定殖率顯著提高，由原來的80.0%提高到95.0%，能顯著地提高菸草生物量，促進菸草的生長，降低重金屬從根系向菸草地上部分的遷移，從而降低菸草重金屬鉻殘留。試驗證實使用本發明方法能顯著的降低成熟菸葉中鉻含量，使水培、盆栽和大田成熟菸葉中鉻的含量分別下降31.4-54.2%,27.9-41.3%、32.9-55.3%。
[0023]3、本發明降低菸草中重金屬殘留的方法易於掌握、成本較低、簡單實用，綠色環保，不會引起二次汙染；它不僅適用於重金屬汙染土壤中菸草的種植，對於非汙染土壤也可使用。
[0024]4、本發明中印度梨形孢菌絲液的使用方法多樣，可以將印度梨形孢菌絲液澆灌於菸草苗根部，還可以加入菸草育苗器對菸草進行育苗，還可以用印度梨形孢菌絲液對菸草種子進行種子包衣，還可以對菸草苗進行沾根處理。
【具體實施方式】
[0025]下面結合具體實施例對本發明方案做進一步詳細說明:
[0026]一種降低菸葉中鉻含量的方法，利用在菸草根部寄生印度梨形孢來降低菸草重金屬鉻殘留，本發明印度梨形孢由印度愛德大學Ajit Varma教授惠贈。
[0027]進一步的，所述降低菸葉鉻含量的方法具體包括以下步驟:
[0028]( I)印度梨形孢培養基的配製: [0029]用粒徑為30nm的納米材料氧化鋅代替原Kafer培養基中的ZnSO4.7Η20，在I升培養基中加入納米材料氧化鋅IOmg,所述新配置的Kafer培養基中每升含有:2.0Og蛋白腖，1.0Og 酵母提取物，Ig 水解酪蛋白，0.6gNaN03，0.52gKCl，0.52gMgS04.7H20,1.52gKH2P04，IOmgZnO, IOmgH3BO3, 5mgMnS04.H2O, 1.6mgCoCl.5H20,1.6mgCuS04.5H20,1.1mg(NH4)6MO7O24,1.3mgFeS04,1.8mgEDTA, 0.1mg 硫胺素,0.04mg 甘氨酸，0.01mg 煙酸和 0.01mg 吡卩多醇；
[0030](2)印度梨形孢菌絲液灌根處理煙苗根部
[0031]將活化後的印度梨形孢接種於步驟(1)所述的液體Kafer培養基中常規培養，然後收集菌絲體，製備印度梨形孢菌絲液，澆灌於煙苗根部，進行灌根處理，使印度梨形孢定殖於煙苗根部；
[0032](3)菸草苗的移栽和後期的管理
[0033]經印度梨形孢定殖後的菸草苗進行移栽，之後進行常規的水肥管理，使煙苗正常生長。
[0034]進一步的，所述步驟(2)中印度梨形孢的培養條件為25V -28°CU00rpm-120rpm搖床避光培養，5-7d後過濾,收集菌絲體,用蒸懼水配成濃度為2g/L-4g/L的菌絲液。
[0035]進一步的，步驟(2)中印度梨形孢菌絲液處理菸草苗的方式為:將印度梨形孢菌絲液澆灌於菸草苗根部；或將印度梨形孢菌絲液加入菸草育苗器對菸草進行育苗；或用印度梨形孢菌絲液對菸草種子進行種子包衣，還可以用印度梨形孢菌絲液對菸草苗進行沾根處理。
[0036]進一步的，步驟(2)中用印度梨形孢菌絲液澆灌於菸草苗根部時每棵苗澆灌的印度梨形孢菌絲液量為50mL。
[0037]進一步的，步驟(2)中煙苗為4葉期時用印度梨形孢菌絲液澆灌於菸草苗根部。
[0038]實施例1
[0039]利用印度梨形孢降低水培菸草重金屬鉻殘留，包括如下步驟:
[0040]菌種的活化:將保存在冰箱裡的印度梨形孢菌種接種於Kafer培養基(KM)平板上，置於28°C恆溫箱裡避光培養7天。用直徑為5mm的打孔器在活化好的印度梨形孢菌落邊緣打孔。
[0041 ] 菌液的培養:配製液體Kafer培養基和含納米材料ZnO (30nm) 0.0I g/L的液體Kafer培養基(即以粒徑為30nm的納米材料ZnO代替ZnS04)，用250mL三角錐形瓶分裝，每瓶裝150mL培養基，滅菌備用。在無菌條件下，將印度梨形孢菌絲塊加入裝有上述培養基的三角錐形瓶中，每瓶6塊菌絲塊；置於恆溫搖床120rpm、28°C避光振蕩培養5_7天。
[0042]菌絲體的收集:錐形瓶中菌絲置於250mL離心瓶中，8000rpm離心20min，去上清，收集菌絲體，置於4°C保存，備用；
[0043]煙苗的準備:將菸草種子消毒後播撒在孔穴育苗盤中，待種子出苗後間苗，每孔留苗I棵，進行正常水肥管理。
[0044]菌絲液澆灌到秧苗根部:用水將印度梨形孢菌絲配成含菌絲濃度為4g/L的菌絲液，將菌絲液澆灌於4葉期煙苗根部，設2個處理 與I個對照。處理I為含納米材料ZnO (30nm)的液體Kafer培養基培養的印度梨形孢菌絲液，處理2為普通液體Kafer培養基培養的印度梨形孢菌絲液，對照澆灌相同體積的水。
[0045]菌絲液澆灌後15天，通過臺盼藍染色顯微鏡下觀察檢測印度梨形孢在煙苗根部的定殖情況，結果顯示處理I的定殖率為93%，處理2的定殖率為81%，結果表明含納米材料Zn0(30nm)的液體Kafer培養基培養的印度梨形孢菌絲在煙苗根部的定殖率明顯提高。
[0046](I)將煙苗移至塑料桶中進行水培:挑選處理I和對照中長勢一致的煙苗移栽至塑料桶(容積為4L)中，桶內裝有鉻濃度為含5.0mg/L的Hoagland營養液4L，每桶培養煙苗4株，對照和處理各3桶。
[0047]測定菸葉中的鉻含量:水培後2周取樣(最大葉)，測定鉻元素含量，結果是處理組菸葉鉻含量比對照降低了 43.1% (表1)。
[0048]表1鉻處理2周接種與未接種印度梨形孢的水培菸葉中鉻含量
[0049]絡濃度對照或處鉻今量比對照鉻今量比對照
【權利要求】
1.一種降低菸葉中鉻含量的方法，其特徵在於，利用在菸草根部寄生印度梨形孢來降低菸草重金屬鉻殘留。
2.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述降低菸葉鉻含量的方法具體包括以下步驟: (O印度梨形孢培養基的配製: 用粒徑為30nm的納米材料氧化鋅代替原Kafer培養基中的ZnSO4.7H20，在I升培養基中加入納米材料氧化鋅IOmg,所述新配置的Kafer培養基中每升含有:2.0Og蛋白腖，1.0Og 酵母提取物，Ig 水解酪蛋白，0.6gNaN03，0.52gKCl，0.52gMgS04.7H20，1.52gKH2P04，IOmgZnO, IOmgH3BO3, 5mgMnS04.H2O, 1.6mgCoCl.5H20,1.6mgCuS04.5H20,1.1mg(NH4)6MO7O24,1.3mgFeS04,1.8mgEDTA, 0.1mg 硫胺素,0.04mg 甘氨酸，0.01mg 煙酸和 0.01mg 吡卩多醇； (2)印度梨形孢菌絲液灌根處理煙苗根部 將活化後的印度梨形孢接種於步驟(1)所述的液體Kafer培養基中常規培養，然後收集菌絲體，製備印度梨形孢菌絲液，澆灌於煙苗根部，進行灌根處理，使印度梨形孢定殖於煙苗根部； (3)菸草苗的移栽和後期的管理 經印度梨形孢定殖後的菸草苗進行移栽，之後進行常規的水肥管理，使煙苗正常生長。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟(2)中印度梨形孢的培養條件為25°C -28°C、100rpm-120rpm搖床避光培養,5_7d後過濾,收集菌絲體，用蒸懼水配成濃度為2g/L-4g/L的菌絲液。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵`在於，步驟(2)中印度梨形孢菌絲液處理菸草苗的方式為:將印度梨形孢菌絲液澆灌於菸草苗根部；或將印度梨形孢菌絲液加入菸草育苗器對菸草進行育苗；或用印度梨形孢菌絲液對菸草種子進行種子包衣，或用印度梨形孢菌絲液對菸草苗進行沾根處理。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，步驟(2)中用印度梨形孢菌絲液澆灌於菸草苗根部時每棵苗澆灌的印度梨形孢菌絲液量為50mL。
6.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，步驟(2)中煙苗為4葉期時用印度梨形孢菌絲液澆灌於菸草苗根部。
【文檔編號】A01G7/06GK103875398SQ201410092267
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2014年3月13日
【發明者】聶長春, 劉劍, 劉孜, 王玉平, 萬裡興, 萬強, 樓兵幹, 惠非瓊, 劉曉曦, 高其康, 林福呈 申請人:貴州中煙工業有限責任公司