降低黄瓜中镉积累的组合物、制剂及方法

admin管理员组

文章数量:866648

本发明提供了一种降低黄瓜中镉积累的组合物、制剂及方法，属于农产品领域。该组合物中包括活性成分亚硒酸盐和N-乙酰半胱氨酸，且亚硒酸盐和乙酰半胱氨酸的重量比为1/5～3/7。由该组合物制作而成的制剂可以显著降低黄瓜体内镉元素的积累，并且该制剂安全、无毒副作用，制作和使用较简单，适用于黄瓜低镉产品的生产。

1.一种降低黄瓜中镉积累的组合物，其特征在于，包括活性成分亚硒酸盐和N-乙酰半胱氨酸，所述亚硒酸盐和乙酰半胱氨酸的重量比为1/5～3/7。 2.根据权利要求1所述的降低黄瓜中镉积累的组合物，其特征在于，所述亚硒酸盐和乙酰半胱氨酸的重量比为2～3:10。 3.根据权利要求1或2所述的降低黄瓜中镉积累的组合物，其特征在于，所述亚硒酸盐包括亚硒酸钠。 4.一种降低黄瓜中镉积累的制剂，其特征在于，主要包括由水和权利要求1至3任一项所述的降低黄瓜中镉积累的组合物组成的水剂。 5.根据权利要求4所述的制剂，其特征在于，所述水剂中硒元素的浓度为0.12～0.17mmoL/L。 6.根据权利要求4所述的制剂，其特征在于，所述水剂中硒元素的浓度为优选0.13～0.15mmoL/L。 7.根据权利要求4所述的制剂，其特征在于，所述水剂中N-乙酰半胱氨酸的浓度为0.43～0.62mmoL/L。 8.一种降低黄瓜中镉积累的方法，其特征在于，将权利要求5至7之一所述的制剂喷施于黄瓜叶片表面。 9.根据权利要求8所述的降低黄瓜中镉积累的方法，其特征在于，所述喷施的方法为：当所述黄瓜为水培时，在黄瓜的两叶一心期将所述制剂喷施于黄瓜的叶片至均匀润湿状态。 10.根据权利要求8所述的降低黄瓜中镉积累的方法，其特征在于，所述喷施的方法为：当所述黄瓜为土培时，在黄瓜的苗期、初花期、结瓜初期以及盛瓜期将所述制剂喷施于黄瓜的叶片至润湿状态，喷施时间控制在早上九点以前或傍晚四点以后。

技术领域

本发明涉及农产品领域，具体而言，涉及一种降低黄瓜中镉积 累的组合物、制剂及方法。

背景技术

黄瓜属葫芦科一年生草本蔬菜作物，膨大的子房为食用器官， 是一种世界性的重要蔬菜，同时具有多种医药功效。我国的黄瓜栽 培面积和总产量均居世界前列。近十年来，随着设施园艺技术的发 展，黄瓜栽培发展势头更加迅猛。

城市食用黄瓜的产地多邻近城市固体废弃物的容纳场所—城市 近郊。含重金属的农药、化肥的大量使用，使得我国食用黄瓜的质 量问题越来越严重，尤其是镉污染。资料显示，汕头韩江三角洲蔬 菜产地的铅、镉元素含量100％超标(马瑾等，2008)；温州地区 一级蔬菜基地的土壤重金属污染较为普遍(刘恩玲等，2010)。程炯 等(1994)对福建省沿海地区4种用地类型的8种重金属元素进 行分析，发现在多项综合指数评价中菜园土重金属污染最为严重。 可见，我国蔬菜产地土壤及作物已普遍受到一定程度的重金属污染。

黄瓜作为我国设施园艺栽培的第一大蔬菜作物，栽培面积大， 适应性较强，在蔬菜产业中的地位十分重要。黄瓜种子萌发期和幼 苗期对镉较敏感。在镉胁迫下生长，会导致黄瓜生长受到抑制，进 而造成黄瓜产量和品质明显下降，同时还给人类健康带来潜在危害。 随着人们生活质量的提高，市场上对“无公害黄瓜”的要求日益强 烈，因此，治理土壤镉污染，深入探讨黄瓜的镉毒害及耐性机制， 研究缓解镉毒害、降低黄瓜镉吸收与积累的农艺与化学调接措施并 将其应用于生产实践已成为当务之急。

目前，在黄瓜的实际生产中还没有切实可行的能够缓解镉毒害 的方法。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种降低黄瓜中镉积累的组合物， 其对镉元素在农作物体内的积累具有较好的抑制作用，有利于农作 物在中轻度镉环境中的健康生长。

本发明的第二目的在于提供一种降低黄瓜中镉积累的制剂，该 制剂制作简单、使用方便，便于进行治理黄瓜的镉积累问题。

本发明的第三目的在于提供一种降低黄瓜中镉积累的方法，通 过该方法可降低种植于镉污染环境中的黄瓜体内的镉积累量。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种降低镉在黄瓜中积累的组合物，包括活性成分亚硒酸盐和 N-乙酰半胱氨酸，所述亚硒酸盐和N-乙酰半胱氨酸的重量比为 1/5～3/7。

黄瓜在镉环境条件下生长，由于镉的胁迫作用，其会诱导叶片 内超氧阴离子自由基和羟基自由基、质膜过氧化产物累积，并导致 细胞中叶绿体等细胞器结构的损坏。此外，镉胁迫还会影响黄瓜根 系分生组织细胞核膜的稳定性和完整性。

硒(Se)是人类和动物体必需的微量营养元素，能够提高黄瓜 生长速率、抑制膜脂过氧化和增加抗氧化能力。此外，硒与镉之间 具有拮抗作用，当外源添加较低浓度的硒时，可降低黄瓜对镉元素 的吸收，且在一定浓度范围内，随着外源硒浓度的升高，黄瓜对镉 的吸收下降。硒酸盐可以降低镉积累量、缓解镉毒害。亚硒酸盐易 溶于水，且溶解后黄瓜更容易吸收，对黄瓜体内的镉积累的降低作 用更明显。此外，基于安全的考虑，黄瓜作为食品，其中的硒源对 人体的安全有较大影响，亚硒酸钠则具有更高的安全性，并且亚硒 酸钠价格低廉，使用成本低。

针对N-乙酰半胱氨酸(NAC)，其是一种氨基酸衍生物，其也 是一种含巯基的抗氧化剂。一方面，N-乙酰半胱氨酸可直接清除黄 瓜体内活性氧；另一方面，N-乙酰半胱氨酸在黄瓜体内代谢过程中 可以提供半胱氨酸，从而调节黄瓜细胞内谷胱甘肽含量，进而缓解 氧化胁迫对黄瓜造成的伤害。另外，N-乙酰半胱氨酸富含巯基的抗 氧化剂，易进入细胞，脱乙酰基后成为谷胱甘肽合成前体，能促进 还原型谷胱甘肽的合成。谷胱甘肽的氧化-还原循环对黄瓜组织的抗 氧化损伤起到内源性防御作用，并且还可以螯合游离的重金属离子， 使黄瓜体内多余的镉等重金属排除。

综上，两个组分共同作用，减轻镉胁迫对黄瓜生长造成的影响， 降低黄瓜体内的镉元素的积累。

该组合物适用于降低黄瓜中镉积累，使黄瓜果实中的镉含量至 少下降16.7％，黄瓜叶片中的镉含量下降20.6％-25.1％和 19.7％-23.8％。

优选地，所述亚硒酸盐和乙酰半胱氨酸的重量比为2～3:10。

优选地，所述亚硒酸盐包括亚硒酸钠。亚硒酸钠是一种来源广 泛、价格低廉的亚硒酸盐，利用亚硒酸钠可以降低使用成本。此外， 由于亚硒酸钠具有较好的水溶性，因此，更易于配制为水溶液。

本发明还提供了一种降低黄瓜中镉积累的制剂，包括主要由水 和上述用于降低黄瓜中镉积累的组合物组成的水剂。

该制剂用于防治黄瓜体内的镉积累问题，通过上述组合物和不 同的辅料可制作为各种剂型。优选地，利用水与组合物混合，制作 为水剂。水剂直接喷洒于黄瓜叶面。上述组合物中的各种组分在水 中易于溶解，且制作的水剂方便喷洒。此外，由于不使用有毒、有 害的有机溶剂，可减少对人体、植物以及环境的伤害和影响，提高 使用安全性。另外，水剂还可以与植物营养液一起配合根部使用， 提高水剂中的组合物的使用范围、利于黄瓜吸收，进而提高对黄瓜 根系中的镉积累的抑制效果。

优选地，所述水剂中硒元素的浓度为0.12～0.17mmoL/L，更优 选地，所述水剂中硒元素的浓度为0.13～0.15mmoL/L。

硒的浓度过低，则其药效差，对黄瓜体内镉积累的缓解作用弱。 硒的浓度过高则会导致黄瓜产生硒中毒的症状，从而抑制黄瓜的健 康生长和发育。硒浓度在上述范围内，则硒对镉积累的抑制效果更 佳，且利用率更高，从而可减少浪费。

优选地，所述水剂中N-乙酰半胱氨酸的浓度为 0.43～0.62mmoL/L。N-乙酰半胱氨酸的含量过低，则对镉积累的降 低作用大大降低，过高则造成N-乙酰半胱氨酸的浪费。

上述水剂使用时，可以采用喷洒整体黄瓜植株，还可以采用灌 根等方式，优选地，喷施黄瓜叶面表面，可根据黄瓜生长特性和栽 培方式进行选择。

针对黄瓜施用该水剂时，需要根据黄瓜的栽培方式和生长周期， 选择水剂的使用方式和使用时间。

优选地，当黄瓜为水培时，在黄瓜的两叶一心期将所述制剂喷 施于黄瓜的叶片至均匀润湿状态。

由于当镉污染物混溶于溶液体系中，溶解于溶液中的镉元素可 被黄瓜快速吸收，从而导致大量的聚集。而黄瓜在处于两叶一心期 时，其生长旺盛对各种成分的吸收量较大，因此，在此时期的黄瓜 开始吸收生长介质中的镉元素。将水剂直接喷洒于黄瓜叶面，黄瓜 叶面可以快速吸收药效成分，从而降低黄瓜植株体内的聚集的镉。

优选地，当黄瓜为土培时，在黄瓜的苗期、初花期、结瓜初期 以及盛瓜期将所述制剂喷施于黄瓜的叶片至润湿状态，喷施时间控 制在早上九点以前或傍晚四点以后。

含镉污染物在土壤中的溶解度低、运动速度慢，进而导致黄瓜 对土壤中的镉污染物的吸收作用也相对缓慢。因此，基于土培种植 的黄瓜，其植株体内的镉元素处于一个逐渐且缓慢的积累过程，不 同时间阶段，植株体内的镉元素的含量差异较大。基于上述原因， 土培黄瓜在其生长的各个关键阶段进行使用上述水剂，避免短时间 内药物用量大而植物体内的镉污染物少造成药剂的浪费和水剂对植 株的产生毒副作用，提高水剂的利用率。黄瓜各个生长阶段体内的 镉积累量不同，针对不同生长时期施用药剂可以提高植物对药剂的 吸收。

本发明的有益效果：

本发明提供的组合物原料成本低廉，可显著降低黄瓜体内的镉 含量。利用该组合物与水混合制备水剂，具有使用方便、无毒副作 用等优点，并且其制备方法简单，可以降低使用制作和使用成本。 水剂可以直接对黄瓜的叶面进行喷施，有利于对大面积黄瓜进行作 业。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本 领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视 为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件 或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均 为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

本实施例提供了一种降低镉在黄瓜中积累的组合物，包括亚硒 酸钠和乙酰半胱氨酸，亚硒酸钠和乙酰半胱氨酸的重量比为2:7。

利用该组合物制作的水剂的组成如下：

亚硒酸钠20mg；

N-乙酰半胱氨酸70mg；

水1L。

该水剂的制作方法为：按上述称取各组分，然后亚硒酸钠和乙 酰半胱氨酸于水中搅拌混匀，即得。

本实施例中黄瓜采用水培法进行种植。将黄瓜于光照培养箱中 播种在沙子里进行育苗，长至两叶时移栽至日本园试营养液中进行 水培，缓苗5-7天左右，即黄瓜长至两叶一心期时，设置对照(CK， 正常营养液)、NAC+Se(喷施水剂一次)、Cd(正常营养液+50μM CdCl22.5H2O)和CNS(Cd+NAC+Se)四种处理。

上述水剂的使用方法如下：

在黄瓜生长的两叶一心期，向黄瓜叶面喷施水剂至湿润为止， 每5天喷一次，共喷2次。第一次喷施后10天取样，每个处理重复 9次。

不同处理条件下，黄瓜生长状况和黄瓜镉含量见如表1、表2。

表1叶面喷施水剂对镉胁迫下黄瓜幼苗生长的影响

注：不同字母表示各处理间差异显著(p<0.05)，DW为干重。

表1中CK表示空白对照组，营养液中无污染物，表示采用营 养液以水培法培育黄瓜试验；NAC+Se表示以不含各污染物的营养 液水培黄瓜，并采用实施例1提供的水剂喷洒黄瓜试验；Cd表示采 用含有50μM的CdCl2的营养液培育黄瓜试验，且不需要喷施本实 施例中制备的水剂；CNS(Cd+NAC+Se)表示采用含有50μM的 CdCl2的营养液培育黄瓜，并采用上述水剂喷洒黄瓜试验。从表1 中可知，通过采用本实施例提供的水剂喷施后，使得镉胁迫生长条 件下的黄瓜的生长状况优于没有采用上述水剂喷施的单独镉胁迫生 长条件下的黄瓜的生长状况。

表2叶面喷施水剂对镉胁迫下黄瓜幼苗镉含量的影响

注：*表示处理组与单独Cd处理组相比下降百分比；不同字母表示各处理间差异显著

(p<0.05)，DW表示为干重。

由表2可知，在含有同样的镉污染物的水培环境中，与Cd处 理组相比，叶面喷施使上述水剂后的黄瓜地上部分和根系、镉积累 量均显著下降。

实施例1提供的水剂对黄瓜的光合作用的影响见表3所示。

表3水剂对黄瓜的光合作用的影响

注：不同字母表示各处理间差异显著(p<0.05)。

由表3可知，本实施例提供的水剂可以提高镉毒害下黄瓜的光 合作用，缓解镉毒害对黄瓜光合作用的影响。

实施例1提供的水剂对黄瓜中碳水化合物含量的影响如表4所 示。

表4水剂对黄瓜中碳水化合物含量的影响

注：不同字母表示各处理间差异显著(p<0.05)，DW为干重。

喷施本例提供的水剂后，镉胁迫诱导的碳水化合物含量的不正 常变化均得到了有效的缓解，表明这种水剂能够显著恢复镉胁迫导 致的碳代谢的紊乱。

实施例1提供的水剂对黄瓜氧化胁迫的影响如表5所示。

表5水剂对黄瓜氧化胁迫的影响

注：不同字母表示各处理间差异显著(p<0.05)。

表5中，MDA表示植物丙二醛，单位为nmol·g-1FW；H2O2表示过氧化氢，单位为μM·g-1FW；·OH表示羟自由基，单位为 U·mg-1FW，FW为鲜重。由表5可知，镉污染物会大幅增强黄瓜 的氧化胁迫作用，而施用实施例1提供的水剂后，黄瓜的氧化胁迫 显著降低。

实施例2

本实施例提供了一种降低镉在黄瓜体内积累的组合物，包括亚 硒酸钠和乙酰半胱氨酸，亚硒酸钠和乙酰半胱氨酸的重量比为2:7。

利用该组合物制作的水剂的组成如下：

亚硒酸钠20mg；

乙酰半胱氨酸70mg；

水1L。

该水剂的制作方法为：按上述组成称取各组分，然后亚硒酸钠 和乙酰半胱氨酸于水中搅拌混合，即得。

本实施例中黄瓜采用土培法进行全生育期种植，土壤中的镉浓 度为20mg·kg-1。

上述水剂的使用方法如下：

将黄瓜土培于上述镉含量为20mg·kg-1土壤中，将黄瓜分为对 照组和处理组两个实验组。

对照组在黄瓜的苗期、初花间、结瓜初期以及盛瓜期向黄瓜叶 面只喷施自来水。

处理组在黄瓜的苗期、初花间、结瓜初期以及盛瓜期向黄瓜叶 面喷施本实施例中的上述混合水剂，另在黄瓜的结瓜初期另加喷施 20mg·L-1Na2SeO3水剂。

喷施时间控制在早上九点以前或傍晚四点以后，喷施于黄瓜叶片至 润湿状态。

盛瓜期取黄瓜果实测定重金属镉含量，结果见表6。

表6处理组与对照组黄瓜各组织中镉含量(mg·kg-1DW)

注：*表示处理组与对照组相比高镉含量下降百分比；不同字母表示各处理

间差异显著(p<0.05)。

从表6中可知，喷施含乙酰半胱氨酸和亚硒酸钠的水溶液可显 著降低黄瓜叶片、根系和果实中的镉含量。

表7本发明实施例3至实施例6提供的水剂的组成

注：DW为干重。

实施例3至实施例6提供的水剂的制作、使用方法与实施例1 提供的水剂的制作、使用方法相同。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。

本文标签： 组合制剂黄瓜方法