2,4-表油菜素内酯降低植物中邻苯二甲酸酯累积的方法及应用

1.本发明属于农业风险管控技术领域，具体涉及一种利用2,4-表油菜素内酯降低植物中邻苯二甲酸酯累积的方法及应用。


背景技术：

2.邻苯二甲酸酯(phthalic acid ester，paes)是一种在环境中持久存在的有机污染物，作为增塑剂被广泛应用于人类生活中，使塑料制品更具柔韧性和耐用性。预计到2024年，塑料年产量将达到7亿吨，而paes约占聚乙烯增塑剂用量的90％。到目前为止，增塑剂受到越来越多的负面关注，由于paes不会不可逆的与聚合物基质结合，它很容易释放到环境中，并已在各种环境基质中检测到，例如空气、水、土壤和沉积物。paes在全球各种环境分区中被广泛和频繁的检测到，已有研究表明，通过吸入或皮肤吸收/暴露，paes会对人体的神经，心血管和生殖系统造成重大伤害。usepa已将邻苯二甲酸二乙酯(dep)、邻苯二甲酸二丁酯(dnbp)、其中邻苯二甲酸二甲酯(dmp)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(dehp)、邻苯二甲酸二正辛酯(dnop)和邻苯二甲酸丁苄酯(bbp)列为重点环境污染物，我国也将dmp、dep和dnop确定为环境优先控制污染物。
3.近年来，由于塑料薄膜和温室的广泛使用，以及污水灌溉和大气沉降的输入，在世界各地的农田土壤样品中发现了大量的paes。paes进入环境中后，植物会通过多种形式吸收积累paes。越来越多的研究表明，在可食用的农作物也检测出高浓度水平的paes，据报道，中国长三角蔬菜中paes浓度在0.01-16.4mg/kg，paes通过食物链被人类摄入，最终对人体健康造成危害。
4.2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,ebr)又称芸苔素内酯或芸苔素，是一种新型植物内源激素，可以调节植物的生长发育，提高植物的解毒能力，且油菜素内酯类化合物已被证明可以抑制人类癌细胞系的生长，不会影响正常细胞的生长。现已研究证明，ebr可以通过上调包括p450单加氧酶，羧酸酯酶(cxe)等解毒酶的基因表达来促进植物中污染物的代谢，减少污染物在植物体内的残留。目前，尚未见外源ebr干预植物中paes积累的报道，因此本发明提出了一种利用ebr降低植物中paes累积的方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明设计的一个目的在于提供一种利用2,4-表油菜素内酯降低植物中邻苯二甲酸酯累积的方法，该方法操作简单，成本低，不会对植物和土壤造成二次污染，见效快，在降低植物中paes累积方面具有有重要意义，且当植物被摄入时，不会对人体健康造成危害。
6.具体通过以下技术方案加以实现：2，4-表油菜素内酯降低植物中邻苯二甲酸酯累积的方法，该方法采用外源2,4-表油菜素内酯干预植物中邻苯二甲酸酯的积累，具体为，向受邻苯二甲酸酯污染土壤培养的植物幼苗喷洒2,4-表油菜素内酯的水溶液。
7.进一步地，所述2,4-表油菜素内酯的水溶液浓度为0.05-0.1μm。
8.进一步地，所述邻苯二甲酸酯包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二正辛酯中的至少一种。
9.进一步地，喷洒方式为叶面喷洒，喷洒至叶面滴水为止。
10.进一步地，邻苯二甲酸酯污染土壤中各种邻苯二甲酸污染浓度为1-10mg/kg。
11.进一步地，所述植物为农作物，包括但不限于生长期的生菜、胡萝卜、番茄及小麦。
12.本发明的另一个目的在于提供2,4-表油菜素内酯在降低植物中邻苯二甲酸酯累积上的应用。
13.本发明通过外源喷施植物激素ebr的方式降低植物中paes的残留，发现不仅对短链paes的代谢有促进作用，对于一些生物利用性低的长链paes的代谢也有很好的促进作用，且操作简单，效率高，作用范围广。处理过程对植物的生长有调节作用，不会造成二次污染，环境友好。
附图说明
14.图1为ebr对生菜中paes累积的影响；
15.图2为ebr对生菜中mpaes累积的影响；
16.图3为ebr对生菜中p450酶基因表达的影响；
17.图4为ebr对生菜中cxe基因表达的影响。
具体实施方式
18.以下结合具体实施例对本发明做进一步详细描述，以便更好地理解本技术方案。
19.本发明实施例中，ebr(cas号为78821-43-9)购自国药集团化学有限公司(中国江苏南京)，将固体粉末先溶于无水乙醇中，后加水稀释到浓度为0.05-0.1μm。
20.本发明所述室温为20-25℃
21.本发明实施例中paes污染土壤中，paes的污染浓度为5mg/kg，即dmp、dep、dibp、dnbp、dehp、dnop浓度均为5mg/kg。
22.实施例1
23.样品培养：将生长期的生菜移栽至装有700g paes污染土壤的陶瓷花盆(外径
×
高，14
×
12cm)中培养，土壤含水率为最大田间容量的60％，在室温下每天光照12h。该实验由三种处理组成：对照组，pae组，和pae+ebr组。对于ebr处理组，移栽24h后喷洒0.1μm ebr溶液至叶面滴水为止，其他实验组用蒸馏水代替，每五天喷洒一次。移栽后24h记为0d，在ebr处理0、4、8、12、16和20d时，分别进行采样。将培养结束的植物样品放入-80℃冰箱内冷冻，终止实验，随后将植物样品放置在冷冻干燥机内，-55℃干燥48h进行除水干燥。
24.样品中paes的提取及净化：取0.2g各植物样品于玻璃离心管中，加入10ml乙腈用作paes提取，涡旋震荡10min，超声30min，将样品于3000rpm下离心10min。上清液转移至有40mg石墨化炭黑的玻璃离心管中，漩涡震荡1min后用0.45μm滤膜过滤。旋蒸氮吹换相，使样品溶于1ml正己烷中，保存于2ml棕色进样小瓶中，于-20℃保存待gc-ms进样分析。采用气相色谱质谱联用仪(gc-ms)测定植物样品中各paes的峰面积，根据各个paes的标准曲线(表
1)，计算培养过程中各paes的浓度值，结果如图1所示。在上述条件下，培养过程中，ebr作用下生菜体内各paes浓度总是低于pae组。ebr处理20d后，经ebr处理的生菜体内dmp、dep、dibp、dnbp、dehp和dnop残留量分别比pae组的生菜低20.8％、30.9％、3.2％、5.5％、34.3％和8.3％。说明ebr处理可以减少paes在植物体内的积累。
25.表1、paes标线方程
26.paes标准曲线方程相关系数(r2)dmpy＝90.986x-378.94r2＝0.9997depy＝1159.4x-19611r2＝0.9993dibpy＝51.098x-777.88r2＝0.9994dnbpy＝11.855x-268.93r2＝0.9974dehpy＝11.855x-268.93r2＝0.9986dnopy＝134.67x-1737.7r2＝0.9994
27.实施例2
28.根据实施例1的培养方法，本发明通过检测dnbp和dehp对应的代谢产物邻苯二甲酸邻苯二甲酸单丁酯(mnbp)和邻苯二甲酸单乙基己基酯(mehp)的含量以及植物中代谢酶(p450酶和cxe)的基因表达，从科学的角度验证ebr对植物中paes累积的影响。生菜中mpaes的浓度变化如图2所示，培养前期，相对pae组来说，经ebr处理的生菜体内mpaes浓度增长更快，而paes积累较慢，且培养过程中，经ebr处理的生菜体内代谢产物浓度更高，说明ebr可以加快paes在植物体内的代谢，进而降低植物中paes的残留。
29.培养过程中生菜体内代谢酶基因的相对表达量如图3(p450酶)和图4(cxe)所示。在上述条件中，paes进入植物后，随着培养时间的增加p450酶的基因表达相对量逐渐上升，处理8d时达到最大，在paes代谢前期起主要作用。而ebr处理能提高各时间点paes胁迫下的p450基因表达(较pae组提高了16％-35％)，说明ebr可以通过提高p450酶的基因表达增加paes的水溶性。相比对照组来说，培养初期paes干扰了cxe的生成，导致在生菜体内cxe的基因表达降低，培养4d后，cxe的基因表达量随培养时间逐渐升高，而植物自身对抗胁迫的能力有限，ebr的施用提高了各时间点paes胁迫下的cxe基因表达(较pae组提高了33％-42％)，说明ebr可以通过提高羧酸酯酶的基因表达加快植物中paes的水解。培养4-8d时生菜体内代谢酶基因表达量发生改变，此时生菜体内paes积累量降低，说明p450酶和cxe对植物中paes的代谢有积极作用，而ebr的施用增加了p450酶和cxe的基因表达，从而促进了植物对paes的代谢，减少paes在植物中的累积。

技术特征：
1. 2，4-表油菜素内酯降低植物中邻苯二甲酸酯累积的方法，其特征在于该方法采用外源2,4-表油菜素内酯干预植物中邻苯二甲酸酯的积累，具体为，向受邻苯二甲酸酯污染土壤培养的植物幼苗喷洒2,4-表油菜素内酯的水溶液。2.如权利要求1所述的2,4-表油菜素内酯降低植物中邻苯二甲酸酯累积的方法，其特征在于所述2,4-表油菜素内酯的水溶液浓度为0.05-0.1μm。3.如权利要求1所述的2,4-表油菜素内酯降低植物中邻苯二甲酸酯累积的方法，其特征在于所述邻苯二甲酸酯包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二正辛酯中的至少一种。4.如权利要求1所述的2,4-表油菜素内酯降低植物中邻苯二甲酸酯累积的方法，其特征在于喷洒方式为叶面喷洒，喷洒至叶面滴水为止。5.如权利要求1所述的2,4-表油菜素内酯降低植物中邻苯二甲酸酯累积的方法，其特征在于邻苯二甲酸酯污染土壤中各种邻苯二甲酸污染浓度为1-10mg/kg。6.如权利要求1所述的2,4-表油菜素内酯降低植物中邻苯二甲酸酯累积的方法，其特征在于所述植物为农作物，包括但不限于生长期的生菜、胡萝卜、番茄及小麦。7.2,4-表油菜素内酯在降低植物中邻苯二甲酸酯累积上的应用。

技术总结
本发明公开了2，4-表油菜素内酯降低植物中邻苯二甲酸酯累积的方法及应用，该方法采用外源2,4-表油菜素内酯干预植物中邻苯二甲酸酯的积累，具体为，向受邻苯二甲酸酯污染土壤培养的植物幼苗喷洒2,4-表油菜素内酯的水溶液。本发明通过外源喷施植物激素EBR的方式降低植物中PAEs的残留，发现不仅对短链PAEs的代谢有促进作用，对于一些生物利用性低的长链PAEs的代谢也有很好的促进作用，且操作简单，效率高，作用范围广。处理过程对植物的生长有调节作用，不会造成二次污染，环境友好。环境友好。环境友好。


技术研发人员：孙建强 鲁钰 周庆华 张安平 吴娟
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/8/1