[发明专利]叶用油菜镉排异品种的筛选方法

说明书

技术领域

本发明涉及污染环境下农作物安全生产技术，具体地说是叶用油菜镉排异品种的筛选方法。

背景技术

近年来我国农业土壤重金属污染形势日趋严峻。据上世纪90年代统计，我国受重金属污染的耕地面积达2000万hm²，其中受镉（Cd）污染农田达1.33万hm²；2001年农业部对全国24个省市320个重点污染区农田的监测结果表明，重金属是土壤与农产品中的主要污染物，占污染物超标农产品总面积和总产量的80%以上，而Cd污染农产品超标面积达27.86 万hm²。Cd是生物毒性最强的重金属之一，它在土壤中生物有效性很高，与其它重金属相比更易在农作物中累积，因而在重金属含量超标的农产品中Cd 占重要地位。在所有农作物中，蔬菜最易受到土壤Cd 污染危害，据估计， 83 %的人体膳食Cd 摄入来自蔬菜。我国是世界上的蔬菜生产和消费大国，蔬菜种植面积超过1700万公顷。菜地复种指数高，农药和肥料投入大，且多数分布在城郊，受城市工业化污染影响大，因而土壤受Cd污染最为严重，有大量的Cd污染菜地土壤亟待治理。

目前可用于治理土壤重金属污染的方法很多，主要包括各种物理化学修复技术和生物修复技术。其中，物理化学修复技术主要是指一类基于机械物理和化学原理的工程技术，在治理小范围环境污染以及处理严重突发污染事故中作用较大，但一般也存在着技术难度大、花费高、工程量大以及易造成二次污染的问题，很难在大范围内推广应用。在生物修复技术中，近年来应用超富集植物的植物提取修复技术成为关注的热点，在超富集植物的筛选以及超富集重金属的机理方面均开展了较多的研究，筛选了500多种重金属超富集植物，并阐明了天蓝遏蓝菜、东南景天以及蜈蚣草富集重金属的生理生化和分子机理。但是大多数超富集植物的生物量很小，生长也比较缓慢，应用这些植物修复重金属污染的土壤一般需要十几年乃至数十年时间，在修复中轻度污染的农田土壤方面更是受到很多条件的局限，目前其实用化仍存在很多问题。另外，将大面积中轻度污染农田停止农作，进行长时间的工程或植物修复，这在我国人多地少的现状下也是不现实的。因此，有必要探索有效途径，来解决在中轻度污染土壤上进行农业安全生产的问题。

重金属排异植物是指能在重金属污染土壤上正常生长，植物地上部及根部含量均较低，或根部重金属含量虽较高但地上部重金属含量较低的植物。排异植物在农业生产上的主要应用价值为：通过在中轻度污染土壤上对比多个种/品种累积重金属能力的差异，可以从中筛选重金属排异作物，其可食部位重金属含量较低且符合食品卫生标准要求，从而可以实现在污染土壤上的农业安全生产。重金属排异品种筛选的理论基础是：植物累积重金属的能力不仅在种间存在明显差异，而且在种内即品种间也存在显著差异。近年来，国内外学者对多种作物Cd累积的品种间差异进行了研究，并筛选了一批Cd排异作物品种，其中，大田作物包括水稻、玉米、小麦、大麦、大豆，蔬菜包括番茄、长豇豆、蕹菜、菜心、芹菜、大白菜、土豆。在此基础上，科学家成功培育和应用了多个Cd排异作物品种。加拿大研究人员于 1991 年开始进行硬粒小麦 Cd排异品种的选育工作，经过十几年的不懈努力，于 2004 年成功培育出一个目标性状稳定、具有商业推广价值的 Cd 排异品种“Strongfield”，目前该品种在加拿大的种植面积已超过加拿大硬粒小麦种植面积的25%。而美国科学家通过选育和推广Cd排异向日葵品种，成功解决了美国向日葵籽出口欧洲的国际贸易问题。

然而，目前对于重金属排异作物的筛选研究，国内外还没有形成一套公认的标准和方法，尚且存在争议。某些学者借鉴重金属超富集植物的筛选标准，提出了重金属排异作物的筛选标准，即可食部位低含量、地上部低富集、体内低转运及高耐性；而多数研究则通过盆栽实验、小区实验或水培实验，将不同品种可食部位重金属含量和国内/国际食品卫生标准做比较，挑选低富集品种，或者将多个品种依据可食部位重金属含量进行排序，挑选含量低的品种。这些筛选方法都具有可操作性，但是考虑到筛选排异品种主要是为了能应用到实际生产中去，能够体现高安全性的可食部位重金属含量指标和高产量的耐性指标才是应该重点考察的方向。