[发明专利]一种可阻隔植物吸收重金属的化合物及其组合物

说明书

本发明涉及一种可阻隔植物吸收重金属的化合物及其组合物。从植物桐花树中提取下述化合物。所述化合物通过酶提、过滤、浓缩、干燥后，得到提取物。所述化合物来自于天然植物，而且提取过程中没有使用任何有机溶剂。所述化合物及其形成的组合物对与植物吸收重金属具有一定的阻隔作用。

技术领域

本发明涉及本发明属于农业环境生态领域，具体涉及农田土壤重金属污染防治方法。本发明把天然植物应用于农田重金属污染防控，实现了绿色环保与重金属污染防控的结合，可以有效降低作物对重金属的吸收积累，达到农产品安全卫生标准。

背景技术

植物受镉毒害时，一般情况表现为细胞以及整个植株的生长发育受到较强抑制，线粒体和叶绿体受到较大破坏，导致呼吸作用和光合作用受到影响；叶片发黄，植株生物量下降，干质量减轻；保卫细胞中的水分和离子迁移受到较大影响，导致整个植株缺水、萎蔫。同时，植物细胞膜透性增大，体内游离脯氨酸积累增多，严重者导致植株死亡。镉主要影响植物以下生理代谢。镉胁迫抑制细胞分裂及植株生长发育。实验表明，镉对生长素载体的影响与细胞的伸长生长受到抑制有关系。刘东华等在研究镉对洋葱根尖细胞分裂生长的影响时，发现其是通过影响钙调蛋白参与纺锤丝微管蛋白的组装和拆卸来抑制细胞分裂的。植物吸收重金属镉后，体内叶绿素合成受抑制，最终导致光合作用受制。用镉处理处于分蘖期的水稻植株，发现水稻叶片中叶绿素含量明显降低，而且叶绿素a 比叶绿素b 降低得少。由此说明，重金属镉对处于分蘖期的水稻叶片色素具有显著影响。镉胁迫会削弱植物对水分胁迫的忍耐性。在相对水分含量和叶片水势比较高的情况下，植物细胞壁的弹性变差，使得膨压丧失，从而造成植物对水分胁迫的耐性降低。当用镉处理植物

后，植物叶片的气孔阻力会增加，导致植物叶片上气孔孔径缩小，蒸腾作用速率减慢，使得植物对水分吸收和运输的主要动力减弱。另外，镉还能引起木质部细胞壁的退化，同时减少木质部对水分的运输，最终导致植株萎蔫。线粒体是受镉毒害时较敏感的细胞器。莼菜受重金属镉毒害时，叶片叶肉细胞的线粒体先发生解体，核仁分裂成许多个碎块。镉离子可以增加线粒体氢离子的被动通透性，阻止线粒体的氧化磷酸化作用；还可以增加植物气孔阻力，直接影响保卫细胞中水分和离子的迁移，使植物呼吸作用受阻。彭明等人在研究镉离子对玉米幼苗伤害时观察到质体基粒解体或肿胀的现象。为了降低植物体对重金属的利用，一般有下述几种方法：

土壤中重金属的生物利用效率取决于这种重金属是否易于被植物吸收。生物利用效率很大程度上由植物根际微生物决定。根际微生物能够通过改变pH值来改变金属的溶解性、移动性、利用性和专一性。根菌的存在（专一的土壤真菌与大多数植物导管的根部存在互利共生关系）能够促进植物对重金属的解毒和增强植物对重金属的忍耐力。铜绿假单胞菌（P. Aeruginosa）通过提高对土壤中Cd²⁺的利用率，来降低南瓜和芥末对Cd²⁺的吸收。为了阻止Cd流入它们的宿主体内Cd²⁺还会被结合到富含硫基的化合物中，如谷胱甘肽和γ-谷氨酰半胱氨酸等，以此来降低植物对镉的利用率。

细胞壁是植物接触重金属的第一个结构，包含木栓质和低聚果糖。木栓质在大量存在根内皮层细胞壁中，它可作为一道屏障来控制细胞体对水和矿物质的吸收，并且影响营养矿物质的积累和转运。低聚果糖包含多糖，能够结合二价和三价的重金属离子。绝大多数的必需元素和非必需元素以二价离子的形式进入植物体内，比如Zn²⁺、Cd²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺和Cu²⁺。因此，植物体通过改变细胞壁的成分来促进重金属阳离子结合至细胞壁，能够减少自身对有毒金属的吸收。在镉胁迫条件下，发现拟南芥中木质素生物合成基因和细胞增大基因数量变多，然而在遏蓝菜中却一直维持高水平表达。由此可知，对Cd²⁺敏感的物种比如拟南芥等植物体可利用木质素作为一道物理屏障来阻止Cd²⁺进入植物体。