一种富含花青素的水稻降镉叶面阻控剂及其施用方法技术

本发明专利技术公开了一种富含花青素的水稻降镉叶面阻控剂及其施用方法，是通过对蓝莓进行超声浸提，获得富含花青素的蓝莓提取物，用作水稻降镉叶面阻控剂。本发明专利技术通过一种工艺简单、成本低、效率高的方式提取富含花青素的蓝莓提取物作为水稻降镉叶面阻控剂，通过叶面喷施即可有效调节水稻叶片抗氧化系统并抑制镉的吸收和转运，达到降低低镉污染土壤环境下水稻籽粒镉含量的效果，实现安全生产；且本发明专利技术的叶面阻控剂直接兑水即可叶面喷施，操作方便、易于接受、便于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种富含花青素的水稻降镉叶面阻控剂及其施用方法
本专利技术涉及降低水稻籽粒Cd含量的方法，尤其涉及一种富含花青素的水稻降镉叶面阻控剂及其施用方法。
技术介绍
镉(Cd)是土壤中流动性强、生物利用度高的重金属元素，它可以被植物吸收进入食物链中，进而危害食品安全和人体健康。对中国长江三角洲土壤-植物-人类系统重金属污染的研究表明，土壤中Cd的含量明显高于其他重金属。水稻作为世界上主要的谷类作物，对Cd的生物积累因子较高。在对湖南省四个典型的水稻生产乡镇的研究表明，所有的水稻籽粒样品Cd含量均高于国家水稻籽粒Cd含量标准(GB2762-2017，Cd<0.2mg/kg)。近些年，“镉大米”得到了社会广泛关注，如何降低水稻籽粒Cd含量是农田土壤重金属污染领域一直有待解决的技术难题。Cd作为植物生长非必需元素，会导致水稻体内活性氧累积和脂质过氧化的产生，高活性自由基(O2-、·OH)和过氧化氢(H2O2)与细胞损伤具有显著相关性。为了减轻过量活性氧累积造成的氧化损伤，植物的抗性机制一般涉及到的主要抗氧化物有：超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)以及非酶抗氧化物，如黄酮类、花青素、谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)。在植物抗氧化系统中，SOD首先将O2-转化为H2O2，而POD、CAT和APX具有将H2O2转化为H2O的能力。此外，APX和POD能够催化H2O2直接氧化酚类或胺类化合物，这些化合物参与了GSH-AsA循环。对于植物而言，GSH-AsA系统在调节细胞氧化还原平衡方面起着重要作用。AsA还能通过APX的活性参与到H2O2转化为H2O的过程；GSH与抗氢坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)具有清除H2O2、·OH和1O2的能力。另外，植物地上部Cd主要分布于细胞壁和可溶性部分，Cd对植物亚细胞定位的毒性作用会扰乱植物的正常生理代谢，最终导致植物生长缓慢。地上部植物主要通过细胞壁固定和细胞可溶性部分螯合等作用降低Cd在植物体内的转移进而缓解Cd毒害。研究表明，硫醇化合物在螯合和固定Cd方面具有重要的作用，如非蛋白硫醇(NPT)和螯合素(PCs)。NPT是合成PCs的必要物质，而PCs可以通过在液泡中与重金属形成配体复合物来降低Cd在植物体内的移动性。花青素作为一种植物自身产生的黄酮类化合物，是目前已知的缓解植物重金属毒害的主要色素物质。自然界存在的花青素主要有矢车菊色素、飞燕草色素、矮牵牛色素、天竺葵色素、芍药色素、锦葵色素，化学结构式见图1。已有研究表明，富含花青素的水果或蔬菜提取物具有一定的抗氧化潜力，如金银花、甘蓝、蓝莓、蔓越莓等；并通过谷胱甘肽S转移酶或囊泡运输网络在亚细胞中实现转移。另外，重金属胁迫会刺激植物产生更多的花青素且易被吸收转移到液泡中。蓝莓(VacciniumSpp.)是现在已知的花青素含量最高的水果，所含的花青素主要为矢车菊色素。已有研究表明，在外源花青素处理下，Cd和Mn胁迫下Brazilianelodea体内CAT、APX及非酶抗氧化物含量有所提升、呼吸作用增强。外源花青素对洋葱根尖细胞的研究表明，花青素不会改变根组织细胞的有丝分裂，而是将Cd转运固定到液泡。基于外源花青素对洋葱根尖细胞的研究，外源花青素对洋葱Pb吸收的研究表明，花青素能与重金属形成强配体配合物。花青素作为一黄酮类化合物，能够将Pb螯合于液泡中，降低Pb对洋葱的毒性。目前，关于富含花青素的外源提取物、水稻和Cd之间的相互作用尚无研究。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种富含花青素的水稻降Cd叶面阻控剂及其施用方法，目的在于采用一种工艺简单、成本低、效率高的方式获得富含花青素的蓝莓提取物作为水稻降Cd叶面阻控剂，用来降低不同Cd污染土壤水稻籽粒Cd含量。本专利技术推测喷施富含花青素的叶面阻控剂可以通过调节抗氧化系统减轻Cd对水稻的氧化损伤，并将Cd隔离于水稻叶片细胞器和液泡中，达到降低水稻籽粒Cd含量的目的。本专利技术可为低Cd污染土壤减少水稻籽粒Cd累积提供理论依据。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种富含花青素的水稻降镉叶面阻控剂，其特点在于：通过对蓝莓进行超声浸提，获得富含花青素的蓝莓提取物，用作水稻降镉叶面阻控剂。所述富含花青素的水稻降镉叶面阻控剂的制备方法，包括以下步骤：(1)在蓝莓鲜果中加入纯水研磨成蓝莓浆汁，然后加入浸提剂进行超声浸提，过滤，得到花青素一次浸提液和残余果渣；(2)在步骤1的残余果渣中加入浸提剂进行二次超声浸提，过滤，得到花青素二次浸提液；合并两次浸提液，离心，所得上清液即为高浓度花青素浸提液；(3)对步骤2得到的高浓度花青素浸提液减压浓缩、真空干燥，获得富含花青素的蓝莓提取物，即为水稻降镉叶面阻控剂。进一步地，步骤(1)中，所述浸提剂为75％(体积浓度，下同)乙醇水溶液，蓝莓鲜果、纯水与浸提剂的质量比为2:2:1，所述超声浸提的浸提温度为50℃、浸提时间为60min、超声功率为3000-5000W，所述过滤为过100目筛。进一步地，步骤(2)中，所述浸提剂与残余果渣的质量比为1:1，所述超声浸提的浸提温度为50℃、浸提时间为30min、超声功率为3000-5000W，所述过滤为过100目筛。进一步地，步骤(3)中，所述减压浓缩的压力为0.1-0.3Mpa、温度为25℃、时间为60min，所述真空干燥的真空度为0.05-0.08Mpa、干燥温度为50℃、时间为90min。本专利技术经上述方法所获得的富含花青素的蓝莓提取物中花青素提取率为70-80％、花青素纯度为25-30％，以矢车菊色素为主；其主要官能团为-OH、-NH、C＝O、C-O-C，可见光区最大吸收波长为530nm，同时含有生物碱、酚类化合物等次生代谢产物。上述富含花青素的蓝莓提取物可作为水稻降Cd叶面阻控剂用于降低水稻籽粒Cd含量，具体的施用方法为：将2.5～12.5g所述富含花青素的水稻降镉叶面阻控剂溶解在1000mL纯水中，获得备用叶面阻控剂溶液；然后将所述叶面阻控剂溶液均匀喷施到水稻叶片表面。进一步地，所述叶面阻控剂溶液喷施的有效时期是从水稻分蘖期的第5天和抽穗期的第5天开始，各喷施4次，每次间隔7天，每次喷施量为200mL/m2，喷施时间为下午17:00-19:00。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术采用一种工艺简单、成本低、效率高的方式获得富含花青素的蓝莓提取物，安全高效，无毒无害。2.本专利技术使用的叶面阻控剂直接兑水即可叶面喷施，操作方便、易于接受、便于推广。3.本专利技术使用的叶面阻控剂与水稻叶片中的叶绿素作用显著，可有效增强叶绿素含量，提高水稻的光合作用，促进水稻生长。4.本专利技术使用的叶面阻控剂具有一定的氧化潜力，能有效减轻Cd对水稻的氧化胁迫。5.本专利技术使用的叶面阻控剂是一种天然水溶性黄酮类化合物，喷施于叶面上可被水稻吸收并有效螯合Cd于细胞器和液泡中，降低水稻中Cd由茎叶向籽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富含花青素的水稻降镉叶面阻控剂，其特征在于：通过对蓝莓进行超声浸提，获得富含花青素的蓝莓提取物，用于作为水稻降镉叶面阻控剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种富含花青素的水稻降镉叶面阻控剂，其特征在于：通过对蓝莓进行超声浸提，获得富含花青素的蓝莓提取物，用于作为水稻降镉叶面阻控剂。


2.一种权利要求1所述富含花青素的水稻降镉叶面阻控剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在蓝莓鲜果中加入纯水研磨成蓝莓浆汁，然后加入浸提剂进行超声浸提，过滤，得到花青素一次浸提液和残余果渣；
(2)在步骤1的残余果渣中加入浸提剂进行二次超声浸提，过滤，得到花青素二次浸提液；合并两次浸提液，离心，所得上清液即为高浓度花青素浸提液；
(3)对步骤2得到的高浓度花青素浸提液减压浓缩、真空干燥，获得富含花青素的蓝莓提取物，即为水稻降镉叶面阻控剂。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述浸提剂为75％乙醇水溶液，蓝莓鲜果、纯水与浸提剂的质量比为2:2:1，所述超声浸提的浸提温度为50℃、浸提时间为60min、超声功率为3000-5000W，所述过滤为过100目筛。


4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：司友斌，米雅竹，司雄元，刘小红，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34