一种十字花科超富集植物的水培育苗方法与流程

1.本发明属于超富集植物育苗的技术领域，具体涉及一种十字花科超富集植物的水培育苗方法。

背景技术：

2.根据《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤总的超标率达16.1％，污染类型以无机型重金属污染为主，重金属超标点位数占全部超标点位的82.8％，其具有潜在的环境风险而亟待修复。
3.1983年植物修复领域的奠基人-美国农业部研究员rufus chaney基于超富集植物等的发现，首次提出了植物提取修复以及植物采矿的概念。植物提取技术是一种新兴的土壤重金属污染的修复方法，即利用超富集植物来提取土壤中的重金属，具有成本低廉、易于操作、无二次污染、对土壤结构破坏小等优点。通过进一步将收获的植物地上部进行灰化和冶炼，提取其中富含的重金属的方法则称为植物采矿。然而，目前由于对超富集植物的重金属机制缺乏深入了解，植物提取及植物采矿的效率一直无法得到有效提高。
4.为此，前任也开展了大量的超富集植物生理机制的实验室研究工作，其中涉及了大量的植物水培工作，但在种子萌发及水培过程中遇到了一些困难，主要包括：普通的育苗基质中的种子萌发效率低，现阶段使用较多的种子萌发及育苗基质包括普通土壤、泥炭土、蛭石、石英砂、ms培养基等，在这些基质上，noccaea caerulescens(天蓝遏蓝菜)、odontarrhena chalcidica(齿丝荠)和arabidospis hellari(鼠耳芥)等超富集植物在上述培养基中的种子萌发率只有10-40％，且萌发的幼苗苗势较弱；普通育苗基质中萌发的植物幼苗不易转移，一般而言，超富集植物在萌发7-10天后即需要转移到水培营养液中进行培养，但萌发的幼苗不容易从普通育苗基质中分离，分离过程中也容易伤根，造成移苗后的成活率偏低；普通育苗基质培养的植物幼苗根部沾染的杂质较多，也无法做到无菌化培养，在普通土壤、泥炭土等基质中生长的植物，其根系均会沾染到基质，无法做到有效的清洗，进而影响后继的根系指标的检测。

技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种十字花科超富集植物的水培育苗方法，用于提高十字花科超富集植物的发芽率以及成活率。
6.本发明的技术内容如下：
7.本发明提供了一种十字花科超富集植物的水培育苗方法，包括如下步骤：
8.1)水培装置制作：取两端开口的塑料管，其中一端用封口膜封住，得到水培管，置于有孔的装置上，即得水培装置；
9.2)种子萌发基质配置：配置含氮磷钾以及芸苔素甾醇的琼脂基质；
10.具体配置方法如下：取琼脂粉与水混合，加入硝酸钾、磷酸二氢钾和硝酸钙，将所得溶液煮沸至琼脂溶解，灭菌，高压灭菌之后，加入过氧化氢，待琼脂溶液降温至50℃左右
时，加入芸苔素甾醇和二氧化锰，搅拌均匀后，将所得到的液体基质分装至水培管中，降温凝固后即得种子萌发基质；
11.琼脂基质中加入过氧化氢有利于形成含氧多孔基质，有利于种子根部的快速生长，以及二氧化锰的加入可以加速过氧化氢的分解，增加基质的含氧量及孔隙度，并确保基质中过氧化氢的完全去除，减少其对种子根部的损伤；
12.所述液体基质中，琼脂的用量占基质的5～8wt％，硝酸钾的浓度为20～60mm、磷酸二氢钾的浓度为2～6mm、硝酸钙的浓度为10～30mm、过氧化氢的浓度为0.1～0.3％、芸苔素甾醇的用量为0.3～1.0mg/kg(l)、二氧化锰投加量为80-120mg/kg(l)；
13.优选地，硝酸钾的浓度为50mm、磷酸二氢钾的浓度为5mm、硝酸钙的浓度为25mm、过氧化氢的浓度为0.2％、芸苔素甾醇的用量0.5mg/kg，二氧化锰的用量为100mg/kg；
14.3)种子的萌发：将植物种子在冰箱中冷藏30天后，用2％的次氯酸钠溶液消毒30min，洗净后将其浸泡在赤霉素溶液(0.02-0.04％，以0.03％为最佳)中浸泡24h，随后洗净放入种子萌发基质中，将种子压入基质内，深度约3～5mm，将水培装置置于湿润的环境中，避光发芽7～10天；
15.所述植物包括十字花科超富集植物种子，包括noccaea caerulescens(天蓝遏蓝菜)、odontarrhena chalcidica(齿丝荠)和arabidospis hellari(鼠耳芥)；
16.4)幼苗的水培：待种子发芽、幼苗长至2～3cm后，开始预培养，将水培管底部的封口膜去掉，将水培装置置于装有营养液的水培盒进行培养，先采用25％的营养液培养6～7天，再采用50％的营养液培养6～7天，最后采用100％的营养液培养，通过这种培养方式可以让幼苗逐渐适应水培环境，从而有利于幼苗的生长；
17.所述营养液的组分包括h3bo3、mncl2、cuso4、na2moo4、fe(iii)-eddha、kno3、kcl、kh2po4、mgso4、ca(no3)2、mg(no3)2、mes，ph5～6；
18.进一步地，所述营养液中，各成分的含量为h3bo
3 20μm、mncl22μm、cuso
4 0.4μm、na2moo
4 0.4μm、fe(iii)-eddha 20μm、kno32000μm、kcl 100μm、kh2po
4 200μm、mgso
4 1000μm、ca(no3)21000μm、mg(no3)
2 500μm、mes 2000μm，所述营养液中各成分用量在上述含量的基础上
±
20％。
19.本发明的有益效果如下：
20.本发明的十字花科超富集植物的水培育苗方法，所述方法用于十字花科超富集植物的种子育苗，通过配置含有氮磷钾等营养元素以及芸苔素甾醇的含氧多孔琼脂基质，可以有效促进种子的萌发以及根的生长，提高种子的萌发率，使得十字花科超富集植物的种子的萌发率从10～40％提高到70％；所配置的水培装置，易于移栽幼苗，且不伤根，有利于提高幼苗的成活率，从30～60％提高到80％以上，所培养的植物根系黏附于琼脂基质，易于清洗，保持幼苗根系的高洁净度，不会对后续的培养产生影响；以及所采用的营养液，降低了磷的含量，有助于十字花科超富集植物的幼苗培育。
附图说明
21.图1为实施例1所示水培装置的示意图；
22.图2为实施例1所示水培盒的示意图。
具体实施方式
23.以下通过具体的实施案例以及附图说明对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定。
24.若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。
25.实施例1
26.一种十字花科超富集植物的水培育苗方法
27.1)水培装置制作：将1ml移液头下部1/4及上部1/3截掉，即得到两端开口的塑料管(最好是上粗下细的，下管口角小，防止琼脂遗漏)，将得到的中间部分的下口用parafilm封口膜封住，如图1中的左图所示，得到水培管，随后按照需求选择合适尺寸的黑kt板，按照5cm左右的间距用1ml移液器头钻孔，如图1中的右图所示，将水培管置于kt板的孔洞中，即得水培装置；
28.2)种子萌发基质配置：取5g琼脂粉与1l水混合，加入5.055g硝酸钾、0.68g磷酸二氢钾和4.1g硝酸钙，将所得溶液煮沸至琼脂溶解，灭菌，通过高压锅121℃高压灭菌15min，加入0.2％过氧化氢，待琼脂溶液降温至50℃左右时，加入0.5mg芸苔素甾醇和100mg二氧化锰，搅拌均匀后，将所得到的液体基质分装至水培管中，降温凝固后即得种子萌发基质；
29.3)种子的萌发：将noccaea caerulescens植物种子在冰箱中冷藏30天后，用2％的次氯酸钠溶液消毒30min，洗净后将其浸泡在赤霉素溶液(0.02～0.04％，以0.03％为最佳)中浸泡24h，随后洗净放入种子萌发基质中，放1～2粒种子，将种子压入基质内，深度约3～5mm，将水培装置置于湿润的环境中，避光发芽7～10天；
30.4)幼苗的水培：待种子发芽、幼苗长至2～3cm后，开始预培养，将水培管底部的parafilm封口膜去掉，将水培装置置于装有营养液的水培盒(如图2所示)进行培养，先采用25％的营养液培养7天，再采用50％的营养液培养7天，最后采用100％的营养液培养7天，即完成幼苗培育；
31.所述营养液的组分为h3bo
3 20μm、mncl
2 2μm、cuso
4 0.4μm、na2moo
4 0.4μm、fe(iii)-eddha 20μm、kno
3 2000μm、kcl 100μm、kh2po
4 200μm、mgso
4 1000μm、ca(no3)
2 1000μm、mg(no3)
2 500μm、mes 2000μm，ph为5.6。
32.实施例2
33.一种十字花科超富集植物的水培育苗方法
34.1)水培装置制作：同实施例1；
35.2)种子萌发基质配置：取6g琼脂粉与1l水混合，加入6.066g硝酸钾、0.816g磷酸二氢钾和4.92g硝酸钙，将所得溶液煮沸至琼脂溶解，灭菌，通过高压锅121℃高压灭菌15min，加入0.3％过氧化氢，待琼脂溶液降温至50℃左右时，加入1.0mg芸苔素甾醇和120mg二氧化锰，搅拌均匀后，将所得到的液体基质分装至水培管中，降温凝固后即得种子萌发基质；
36.3)种子的萌发：将odontarrhena chalcidica植物种子在冰箱中冷藏30天后，用2％的次氯酸钠溶液消毒30min，洗净后将其浸泡在0.04％赤霉素溶液中浸泡24h，随后洗净放入种子萌发基质中，放1～2粒种子，将种子压入基质内，深度约3～5mm，将水培装置置于湿润的环境中，避光发芽7～10天；
37.4)幼苗的水培：待种子发芽、幼苗长至2～3cm后，开始预培养，将水培管底部的
parafilm封口膜去掉，将水培装置置于装有营养液的水培盒进行培养，先采用25％的营养液培养7天，再采用50％的营养液培养7天，最后采用100％的营养液培养7天，即完成幼苗培育；
38.所述营养液的组分为h3bo
3 24μm、mncl
2 2.4μm、cuso
4 0.48μm、na2moo
4 0.48μm、fe(iii)-eddha 24μm、kno
3 2400μm、kcl120μm、kh2po
4 240μm、mgso
4 1200μm、ca(no3)
2 600μm、mg(no3)
2 600μm、mes 2400μm，ph为5.6。
39.实施例3
40.一种十字花科超富集植物的水培育苗方法
41.1)水培装置制作：同实施例1；
42.2)种子萌发基质配置：取8g琼脂粉与1l水混合，加入2.022g硝酸钾、0.272g磷酸二氢钾和1.64g硝酸钙，将所得溶液煮沸至琼脂溶解，灭菌，通过高压锅121℃高压灭菌15min，加入0.1％过氧化氢，待琼脂溶液降温至50℃左右时，加入0.3 mg芸苔素甾醇和80 mg二氧化锰，搅拌均匀后，将所得到的液体基质分装至水培管中，降温凝固后即得种子萌发基质；
43.3)种子的萌发：将arabidospis hellari植物种子在冰箱中冷藏30天后，用2％的次氯酸钠溶液消毒30 min，洗净后将其浸泡在0.02％赤霉素溶液中浸泡24 h，随后洗净放入种子萌发基质中，放1～2粒种子，将种子压入基质内，深度约3～5mm，将水培装置置于湿润的环境中，避光发芽7～10天；
44.4)幼苗的水培：待种子发芽、幼苗长至2～3cm后，开始预培养，将水培管底部的parafilm封口膜去掉，将水培装置置于装有营养液的水培盒进行培养，先采用25％的营养液培养6天，再采用50％的营养液培养6天，最后采用100％的营养液培养7天，即完成幼苗培育；
45.所述营养液的组分为h3bo
3 16 μm、mncl
2 1.6 μm、cuso
4 0.32μm、na2moo
4 0.32 μm、fe(iii)-eddha 16 μm、kno
3 1600 μm、kcl80 μm、kh2po
4 160 μm、mgso
4 800 μm、ca(no3)
2 800 μm、mg(no3)2400 μm、mes 1600 μm，ph为5.6。
46.对比例1
47.一种十字花科超富集植物的土壤育苗方法
48.1)采用广州华南农业大学水稻土壤，其主要理化性质如下表；
49.表1 土壤理化性质
[0050][0051]
2)将土壤过10目筛后混匀装入育苗盒，土壤深度约4-6 cm，浇
[0052]
水使其田间持水率达到100％；
[0053]
3)将n.caerulescens植物种子用2％的次氯酸钠溶液浸泡30min后，洗净后将其浸泡在0.03％赤霉素溶液24h后取出洗净，均匀播入育苗盒后，覆盖1层1-2mm左右的泥土，将种子放在暗处发芽5-10天；
[0054]
4)幼苗的培养：待种子发芽、幼苗长至2～3cm后，将其移至光照培养室中进行预培养，21天后将幼苗从土壤中取出，洗净根后开始进行水培。
[0055]
对比例2
[0056]
一种十字花科超富集植物的育苗方法
[0057]
1)采用人工育苗基质，其主要成分为90％苔藓泥炭和10％蛭石，ph为5.5-6.5，并含有2.30％氮、0.5％磷和0.3％钾的营养元素，能够保证种子萌发及幼苗前期的生长需要；
[0058]
2)将育苗基质装入育苗盒，基质深度约4-6cm，浇水使其湿润；
[0059]
3)将n.caerulescens植物种子用2％的次氯酸钠溶液浸泡30min后，洗净后将其浸泡在0.03％赤霉素溶液24h后取出洗净，均匀播入育苗盒后，覆盖1层1-2mm左右的基质，将种子放在暗处发芽5-10天；
[0060]
4)幼苗的培养：待种子发芽、幼苗长至2～3cm后，将其移至光照培养室中进行预培养，21天后将幼苗从基质中取出，洗净根后开始进行水培。
[0061]
对比例3
[0062]
odontarrhena chalcidica，育苗方法同对比例2。
[0063]
对实施例1～3以及对比例1～3对十字花科超富集植物的育苗方法过程中的种子萌发情况以及幼苗生长情况进行记录，结果如下所示。
[0064]
表2十字花科超富集植物的种子萌发以及幼苗生长情况
[0065][0066]
由表2可见，经过本发明实施例所处理的十字花科超富集植物的种子萌发以及幼苗生长情况相比对比例较为优异，其中，实施例1～3不同十字花科超富集植物的种子发芽率本身具有差异。相比对比例1～3，通过配置含有氮磷钾等营养元素以及芸苔素甾醇的含氧多孔琼脂基质，可以有效促进种子的萌发以及根的生长，提高种子的萌发率，使得十字花科超富集植物的种子的萌发率从10～40％提高到70％；所配置的水培装置，易于移栽幼苗，且不伤根，有利于提高幼苗的成活率，从30～60％提高到80％以上，所培养的植物根系黏附于琼脂基质，易于清洗，保持幼苗根系的高洁净度，不会对后续的培养产生影响；以及所采用的营养液，降低了磷的含量，有助于十字花科超富集植物的幼苗培育。

技术特征：

1.一种十字花科超富集植物的水培育苗方法，其特征在于，包括如下步骤：1)水培装置制作：取两端开口的塑料管，其中一端用封口膜封住，得到水培管，置于有孔的装置上，即得水培装置；2)种子萌发基质配置：配置含氮磷钾以及芸苔素甾醇的多孔琼脂基质；3)种子的萌发：将植物种子用2％的次氯酸钠溶液消毒，洗净后将其浸泡于赤霉素溶液中，洗净后放入种子萌发基质中，将种子压入基质内，深度约3～5mm，将水培装置置于湿润的环境中，避光发芽7～10天；4)幼苗的水培：待种子发芽、幼苗长至2～3cm后，开始预培养，将水培管底部的封口膜去掉，将水培装置置于装有营养液的水培盒进行培养，先采用25％的营养液培养，再采用50％的营养液培养，最后采用100％的营养液培养。2.根据权利要求1所述的十字花科超富集植物的水培育苗方法，其特征在于，步骤2)所述种子萌发基质的具体配置方法如下：取琼脂粉与水混合，加入硝酸钾、磷酸二氢钾和硝酸钙，将所得溶液煮沸至琼脂溶解，灭菌，高压灭菌之后，加入过氧化氢；待琼脂溶液降温至50℃左右时，加入芸苔素甾醇和二氧化锰，搅拌均匀后，将所得到的液体基质分装至水培管中，降温凝固后即得种子萌发基质。3.根据权利要求2所述的十字花科超富集植物的水培育苗方法，其特征在于，所述液体基质中，琼脂的用量占基质的5～8wt％，硝酸钾的浓度为20～60mm、磷酸二氢钾的浓度为2～6mm、硝酸钙的浓度为10～30mm、过氧化氢的浓度为0.1～0.3％、芸苔素甾醇的用量为0.3～1.0mg/kg(l)、二氧化锰投加量为80-120mg/kg(l)。4.根据权利要求2所述的十字花科超富集植物的水培育苗方法，其特征在于，所述液体基质中，琼脂的用量占基质的5wt％，硝酸钾的浓度为50mm、磷酸二氢钾的浓度为5mm、硝酸钙的浓度为25mm、过氧化氢的浓度为0.2％、芸苔素甾醇的用量0.5mg/kg，二氧化锰的用量为100mg/kg。5.根据权利要求1所述的十字花科超富集植物的水培育苗方法，其特征在于，步骤3)所述植物包括十字花科超富集植物种子，包括noccaea caerulescens、odontarrhena chalcidica和arabidospishellari。6.根据权利要求1所述的十字花科超富集植物的水培育苗方法，其特征在于，步骤3)所述赤霉素溶液的浓度为0.02～0.04％。7.根据权利要求1所述的十字花科超富集植物的水培育苗方法，其特征在于，步骤4)所述营养液的组分包括h3bo3、mncl2、cuso4、na2moo4、fe(iii)-eddha、kno3、kcl、kh2po4、mgso4、ca(no3)2、mg(no3)2、mes，ph5～6。8.根据权利要求7所述的十字花科超富集植物的水培育苗方法，其特征在于，所述营养液中，各成分的含量为h3bo
3 20μm、mncl
2 2μm、cuso
4 0.4μm、na2moo
4 0.4μm、fe(iii)-eddha 20μm、kno
3 2000μm、kcl 100μm、kh2po
4 200μm、mgso
4 1000μm、ca(no3)
2 1000μm、mg(no3)
2 500μm、mes 2000μm，所述营养液中各成分用量在上述含量的基础上
±
20％。

技术总结

本发明属于超富集植物育苗的技术领域，具体涉及一种十字花科超富集植物的水培育苗方法，通过配置含有氮磷钾等营养元素以及赤霉素等激素的琼脂基质，可以有效促进种子的萌发以及根的生长，提高种子的萌发率，使得十字花科超富集植物的种子的萌发率从10～40％提高到70％；所配置的水培装置，易于移栽幼苗，且不伤根，有利于提高幼苗的成活率，从30～60％提高到80％以上，所培养的植物根系黏附于琼脂基质，易于清洗，保持幼苗根系的高洁净度，不会对后续的培养产生影响；以及所采用的营养液，降低了磷的含量，有助于十字花科超富集植物的幼苗培育。苗培育。苗培育。