本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)技術(shù)和生物技術(shù)交叉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種快速篩選低積累重金屬作物品種的方法及其所用的裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，長(zhǎng)期累積的土壤污染問(wèn)題開(kāi)始顯露，并呈現(xiàn)日益加劇的趨勢(shì)，局部地區(qū)土壤重金屬污染危害事件頻發(fā)，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全和人體健康造成了嚴(yán)重威脅，引起國(guó)家和相關(guān)部門(mén)的高度重視。

關(guān)于土壤重金屬污染的修復(fù)方法，目前，新興的生物修復(fù)法是利用植物和微生物對(duì)重金屬的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和體內(nèi)代謝等作用修復(fù)土壤中的重金屬，其中包括超富集植物和低積累作物的種植，該方法相對(duì)于傳統(tǒng)修復(fù)方法具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和高效的優(yōu)點(diǎn)。在我國(guó)，人多地少是不可改變的客觀事實(shí)，我們不可能大面積種植野生植被去修復(fù)重金屬污染的農(nóng)業(yè)土壤，因此，在中、低濃度重金屬污染且仍可以種植糧食作物的農(nóng)田選擇種植低積累重金屬作物品種，可在不改變當(dāng)?shù)剞r(nóng)民種植習(xí)慣的基礎(chǔ)上，使農(nóng)產(chǎn)品符合國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)。

目前關(guān)于農(nóng)作物種質(zhì)資源較多，而在篩選低積累重金屬作物品種的過(guò)程中使用田間試驗(yàn)進(jìn)行篩選過(guò)程漫長(zhǎng)，外界環(huán)境影響較大。因此，更多研究選擇使用室內(nèi)模擬試驗(yàn)進(jìn)行低積累重金屬作物品種的篩選。目前用于低積累重金屬作物品種篩選的作物室內(nèi)播種與培養(yǎng)主要采用砂培或培養(yǎng)介質(zhì)培養(yǎng)后移栽法和直播土壤或營(yíng)養(yǎng)缽培養(yǎng)法進(jìn)行。該方法在石英砂或固體培養(yǎng)介質(zhì)中播種時(shí)不易對(duì)每粒種子進(jìn)行標(biāo)記或標(biāo)記工作量太大，且在移栽作物幼苗過(guò)程中作物幼苗根部及地上部易受損傷，需要進(jìn)行緩苗，導(dǎo)致研究時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，且作物成活率降低，影響試驗(yàn)研究及試驗(yàn)結(jié)果，且待植株收獲時(shí)較難收獲作物完整根部，且土壤及營(yíng)養(yǎng)缽中成分復(fù)雜，不易掌控，對(duì)部分試驗(yàn)研究而言具有一定的局限性。隨著作物水培方法在研究及生活中的普及，室內(nèi)水培模擬篩選試驗(yàn)受到眾多研究者的青睞，但是常規(guī)的水培方法，易造成幼苗的損害，不利于成活，不僅不能保證植株的成活率和根部的完整性，而且因作物遺傳基因的復(fù)雜性往往研究中對(duì)大量作物品種進(jìn)行篩選研究，這便造成了諸多作物品種不易標(biāo)記和移栽工作量較大的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有標(biāo)記工作量太大、成活率降低、難以收獲作物完整根部等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種快速篩選低積累重金屬作物品種的方法。

進(jìn)一步，本發(fā)明還提供一種快速篩選低積累重金屬作物品種的方法所用的裝置。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例采用了如下的技術(shù)方案：

一種快速篩選低積累重金屬作物品種的方法，所述方法至少包括以下步驟：

步驟1、制備快速篩選低積累重金屬作物品種的裝置，所述裝置包括遮光箱及其蓋、離心管，所述蓋上設(shè)有若干小孔，小孔中裝有離心管，所述離心管內(nèi)裝有固體營(yíng)養(yǎng)瓊脂，所述遮光箱內(nèi)裝有營(yíng)養(yǎng)液，且營(yíng)養(yǎng)液高度沒(méi)過(guò)離心管的底部；

步驟2、將待篩選的作物種子春化；

步驟3、將春化后的待篩選的作物種子分別置于所述固體營(yíng)養(yǎng)瓊脂中，滴加1-3滴水；

步驟3、營(yíng)養(yǎng)液配制，模擬生長(zhǎng)需要所需的成分配制營(yíng)養(yǎng)液；

步驟4、育苗：將保鮮膜覆蓋于所述遮光箱上，且保鮮膜上扎若干孔，然后將播種后的遮光箱置于植物光照培養(yǎng)箱中，按作物生長(zhǎng)條件調(diào)節(jié)植物光照培養(yǎng)箱環(huán)境參數(shù)，保持光照強(qiáng)度、光照時(shí)長(zhǎng)、濕度，進(jìn)行作物培養(yǎng)；

步驟5、作物培養(yǎng)到所需要生長(zhǎng)時(shí)期后，向營(yíng)養(yǎng)液中添加重金屬離子，生長(zhǎng)5~10天后，收獲作物植株，測(cè)定植株中重金屬含量；

步驟6、比較各待篩選的作物品種種子植株中重金屬含量，重金屬含量符合要求的即為合格種子。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的快速篩選低積累重金屬作物品種的方法，具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）采用水培的方式培養(yǎng)，營(yíng)養(yǎng)液可以為作物生長(zhǎng)提供充足的營(yíng)養(yǎng)和水分，且到所需生長(zhǎng)期后向營(yíng)養(yǎng)液中添加重金屬，既能保證在農(nóng)作物正常生長(zhǎng)的條件下又可干凈簡(jiǎn)單的獲取完整的作物植株，尤其是根部，利于保護(hù)作物根部不受損傷，利于對(duì)根部的觀察及研究，也能迅速篩選出合適的作物品種。

（2）本發(fā)明提供的篩選方法，既能同時(shí)篩選不同種類的的農(nóng)作物品種，也能篩選同種類不同型號(hào)的農(nóng)作物品種，方便實(shí)用。

（3）本發(fā)明的篩選方法中作物種子無(wú)需滅菌，春化后可直接播種于離心管內(nèi)的固體營(yíng)養(yǎng)瓊脂中，其不含碳水化合物成分，種子發(fā)芽過(guò)程中可提供相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，保持種子濕潤(rùn)，且不易發(fā)霉，離心管和固體瓊脂在作物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中起固定作用，無(wú)需移植，該方法提高了種子的發(fā)芽率以及幼苗的成活率。

（4）覆蓋扎有若干小孔的保鮮膜既能保證種子呼吸，也能保證培養(yǎng)環(huán)境的濕度。

一種快速篩選低積累重金屬作物品種的方法所用的裝置，包括遮光箱及其蓋，所述蓋上設(shè)有若干小孔，小孔中裝有離心管，所述離心管內(nèi)裝有固體營(yíng)養(yǎng)瓊脂，所述遮光箱內(nèi)裝有營(yíng)養(yǎng)液，營(yíng)養(yǎng)液高度沒(méi)過(guò)離心管的底部；所述遮光箱和蓋用pvc制成。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的快速篩選低積累重金屬作物品種的方法所用的裝置，采用不透光pvc板制作，不僅保證pvc板在營(yíng)養(yǎng)液的微酸條件下不易浸出有害物質(zhì)影響研究結(jié)果，還可以模擬作物根部在土壤中的黑暗條件，不易生長(zhǎng)綠藻，利于根部的生長(zhǎng)，保證研究結(jié)果的科學(xué)性；同時(shí)采用離心管以及小孔進(jìn)行標(biāo)記，材料易得，標(biāo)記方便，確保每粒種子均可簡(jiǎn)單標(biāo)記，適用于培養(yǎng)篩選生長(zhǎng)期較短的任何生長(zhǎng)期作物及生長(zhǎng)期較長(zhǎng)的苗期作物的篩選和培養(yǎng)，能夠簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的培養(yǎng)健康、完整的作物植株，用于低積累重金屬作物的篩選研究。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的快速篩選低積累重金屬作物品種的裝置示意圖。

圖中：1、遮光箱，2、扣手，3、蓋，4、直角扣，5、支架，6、小孔，7、離心管，8、固體營(yíng)養(yǎng)瓊脂。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種快速篩選低積累重金屬作物品種的方法，所述方法至少包括以下步驟：

步驟1、制備快速篩選低積累重金屬作物品種的裝置，所述裝置包括遮光箱及其蓋、離心管，所述蓋上設(shè)有若干小孔，小孔中裝有離心管，所述離心管內(nèi)裝有固體營(yíng)養(yǎng)瓊脂，所述遮光箱內(nèi)裝有營(yíng)養(yǎng)液，且營(yíng)養(yǎng)液高度沒(méi)過(guò)離心管的底部；

步驟2、將待篩選的作物種子春化；

步驟3、將春化后的待篩選的作物種子分別置于所述固體營(yíng)養(yǎng)瓊脂中，滴加1-3滴水；

步驟3、營(yíng)養(yǎng)液配制，模擬生長(zhǎng)需要所需的成分配制營(yíng)養(yǎng)液；

步驟4、育苗：將保鮮膜覆蓋于所述遮光箱上，且保鮮膜上扎若干孔，然后將播種后的遮光箱置于植物光照培養(yǎng)箱中，按作物生長(zhǎng)條件調(diào)節(jié)植物光照培養(yǎng)箱環(huán)境參數(shù)，保持光照強(qiáng)度、光照時(shí)長(zhǎng)、濕度，進(jìn)行作物培養(yǎng)；

步驟5、作物培養(yǎng)到所需要生長(zhǎng)時(shí)期后，向營(yíng)養(yǎng)液中添加重金屬離子，生長(zhǎng)5~10天后，收獲作物植株，測(cè)定植株中重金屬含量；

步驟6、比較各待篩選的作物品種種子植株中重金屬含量，篩選出低積累重金屬作物品種。

本發(fā)明提供的快速篩選低積累重金屬作物品種的方法，既能同時(shí)篩選不同種類的的農(nóng)作物品種，也能篩選同種類不同品種的農(nóng)作物品種，采用水培的方式培養(yǎng)，營(yíng)養(yǎng)液可以為作物生長(zhǎng)提供充足的營(yíng)養(yǎng)和水分，且到所需生長(zhǎng)期后向營(yíng)養(yǎng)液中添加重金屬，既能保證在農(nóng)作物正常生長(zhǎng)的條件下又可干凈簡(jiǎn)單的獲取完整的作物植株，提高了種子的發(fā)芽率以及幼苗的成活率。

優(yōu)選地，所述步驟5中重金屬離子濃度根據(jù)培養(yǎng)作物和重金屬元素的不同，添加的重金屬濃度不同，所設(shè)置濃度以我國(guó)食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中重金屬含量限值為準(zhǔn)，結(jié)合農(nóng)田土壤中重金屬有效性的實(shí)際測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置濃度達(dá)到該限值有效態(tài)含量的1~2倍

優(yōu)選地，所述添加的重金屬為pb、cd、as中的一種或幾種，所述pb濃度為8~10mg/l，cd濃度為0.1~0.3mg/l，as濃度為2~4mg/l。

優(yōu)選地，所述固體營(yíng)養(yǎng)瓊脂的制法為：將瓊脂和所述營(yíng)養(yǎng)液按體積比為0.8-1:100混合，注滿1.5ml離心管，冷卻得到所述固體營(yíng)養(yǎng)瓊脂。

優(yōu)選地，所述營(yíng)養(yǎng)液配方為：0.4~0.6mmkno3、0.3~0.4mmca(no3)2、0.05~0.2mmmgso4、0.3~0.4mm(nh4)2hpo4、1~3umh3bo3、0.2~0.4μmmncl2、0.05~0.1μmcuso4、0.02~0.06μmnamoo4、0.1~0.2μmznso4、15~25μmfenaedta。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種快速篩選低積累重金屬作物品種的方法所用的裝置，包括遮光箱1及其蓋3，所述蓋上設(shè)有若干小孔6，小孔6中裝有離心管7，所述離心管7內(nèi)裝有固體營(yíng)養(yǎng)瓊脂8，所述遮光箱1內(nèi)裝有營(yíng)養(yǎng)液，營(yíng)養(yǎng)液高度沒(méi)過(guò)離心管7的底部；所述遮光箱1和蓋3用pvc制成。

采用不透光pvc板制作，不僅保證pvc板在營(yíng)養(yǎng)液的微酸條件下不易浸出有害物質(zhì)影響研究結(jié)果，還可以模擬作物根部在土壤中的黑暗條件，不易生長(zhǎng)綠藻，利于根部的生長(zhǎng)，保證研究結(jié)果的科學(xué)性；同時(shí)采用離心管7以及小孔6進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記方便，確保每粒種子均可簡(jiǎn)單標(biāo)記，適用于培養(yǎng)篩選生長(zhǎng)期較短的任何生長(zhǎng)期作物及生長(zhǎng)期較長(zhǎng)的苗期作物的篩選和培養(yǎng)，能夠簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的培養(yǎng)健康、完整的作物植株，用于低積累重金屬作物的篩選研究。

優(yōu)選地，所述蓋3四角分別設(shè)有支架5，所述蓋3上設(shè)有若干孔徑為1.5cm的小孔6，所述小孔6內(nèi)安裝底部減掉1cm的1.5ml的離心管7。

優(yōu)選地，所述蓋3通過(guò)直角扣4固定在遮光箱1上，且所述遮光箱1兩側(cè)設(shè)有扣手2。

蓋3與遮光箱1為可拆卸連接，通過(guò)直角扣4固定，由于不同農(nóng)作物的培養(yǎng)條件不同，所以蓋3上的小孔間隔不同，制作適用于不同農(nóng)作物的蓋3，裝置制備方便，且可拆卸連接有助于培養(yǎng)完畢以后獲得完整的植株

優(yōu)選地，根據(jù)作物種子不同，所述蓋上的小孔6的數(shù)目和間隔不同。

優(yōu)選地，白菜種子所述蓋3上的小孔6的橫向間隔為6-7cm，縱向間隔為6-7cm，玉米種子所述蓋3上的小孔6的橫向間隔為6-6.5cm，縱向間隔為6-6.5cm，水稻種子所述蓋3上的小孔6的橫向間隔為6-6.5cm，縱向間隔為3-3.5cm。

實(shí)施例1

快速篩選pb低積累白菜品種的方法：

步驟1、制備快速篩選pb低積累白菜品種子的裝置。

如附圖1所示，所述裝置包括裝有營(yíng)養(yǎng)液的遮光箱1，以及通過(guò)直角扣4固定在遮光箱1上的蓋3，所述蓋3四角分別設(shè)有支架5，所述蓋3上設(shè)有10個(gè)孔徑為1.5cm的小孔6，小孔的橫向間隔為7cm，縱向間隔為6cm，所述遮光箱1兩側(cè)設(shè)有扣手2。

遮光箱1與蓋3采用厚度為3mm的pvc材料，長(zhǎng)：45cm，寬：15cm，高：10cm。

步驟2、按上述制備快速篩選pb低積累白菜品種的裝置，在遮光箱1內(nèi)裝營(yíng)養(yǎng)液，模擬生長(zhǎng)需要所需的成分配制營(yíng)養(yǎng)液。營(yíng)養(yǎng)液配方為：0.6mmkno3、0.4mmca(no3)2、0.1mmmgso4、0.4mm(nh4)2hpo4、2μmh3bo3、0.36μmmncl2、0.06μmcuso4、0.04μmnamoo4、0.1μmznso4和20μmfenaedta。

步驟3、將白菜種子置于4℃冰箱冷藏，春化，將瓊脂和所述營(yíng)養(yǎng)液按體積比為1:100混合，注滿1.5ml離心管7，冷卻得到所述固體營(yíng)養(yǎng)瓊脂8，剪掉離心管底部1cm，在所述固體營(yíng)養(yǎng)瓊脂8表面中心挖一個(gè)洞，將春化的白菜種子置于洞中，且滴加蒸餾水2滴，然后離心管7上進(jìn)行種子標(biāo)記，置于小孔6中，營(yíng)養(yǎng)液沒(méi)過(guò)離心管底部。

步驟4、利用所述支架5將保鮮膜覆蓋于所述遮光箱1上且保鮮膜上扎若干孔，然后將播種后的遮光箱1置于植物光照培養(yǎng)箱中，調(diào)節(jié)植物光照培養(yǎng)箱環(huán)境參數(shù)，保持16/8h光照/黑暗循環(huán)，黑暗/光照溫度維持在22/26℃，光照強(qiáng)光照強(qiáng)度2500lx，進(jìn)行白菜培養(yǎng)；播種后每天觀察種子發(fā)芽情況，及時(shí)補(bǔ)水，培養(yǎng)兩天白菜種子發(fā)芽后將保鮮膜去掉，每5~7天更換培養(yǎng)箱中營(yíng)養(yǎng)液。為保證白菜生長(zhǎng)整齊且培養(yǎng)條件一致性約2~3天將水培培養(yǎng)箱隨機(jī)更換位置。

步驟5、培養(yǎng)30d后向營(yíng)養(yǎng)液中加入pb濃度為10mg/l（以pb(no3)形式加入），培養(yǎng)7天后收獲培養(yǎng)的白菜幼苗植株。

步驟6、收獲白菜時(shí)將白菜新鮮樣品用不銹鋼剪刀分離地上部及根部，分別使用蒸餾水-去離子水洗凈后，將根系置于20mm乙二胺四乙酸二鈉浸泡30min，除去表面粘附的重金屬離子，然后用蒸餾水、去離子水洗凈，吸干表面水分。洗凈后白菜地上部及根部置于鼓風(fēng)干燥箱中，105℃殺青30min，65℃烘干至恒重。

步驟7、植物樣品烘干后使用不銹鋼粉碎機(jī)粉碎，使用混合酸hno3-hclo4（體積比：87/13）濕式消解法消解，icp-ms測(cè)定消解液中pb含量。

步驟8、比較各待篩選的白菜種子植株中重金屬含量，篩選出低積累pb白菜品種。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。