Köszönjük, hogy felkereste a Nature.com weboldalt. Az Ön által használt böngészőverzió korlátozott CSS-támogatással rendelkezik. A legjobb eredmény elérése érdekében javasoljuk a böngésző újabb verziójának használatát (vagy a kompatibilitási mód kikapcsolását az Internet Explorerben). Időközben a folyamatos támogatás biztosítása érdekében a webhelyet stílus és JavaScript nélkül jelenítjük meg.
A kadmium (Cd) szennyezés potenciális veszélyt jelent a Panax notoginseng gyógynövény termesztésének biztonságára Jünnanban. Exogén kadmiumstressz alatt terepi kísérleteket végeztek a mészkijuttatás (0, 750, 2250 és 3750 kg/h/m2) és az oxálsavas lombpermetezés (0, 0,1 és 0,2 mol/l) hatásának megértése a kadmium és az antioxidáns felhalmozódására. A Panax notoginseng szisztémás és gyógyászati ​​komponensei. Az eredmények azt mutatták, hogy kadmiumstressz alatt a mész és az oxálsavas lombpermetezés növelheti a Panax notoginseng Ca2+-tartalmát és csökkentheti a Cd2+ toxicitását. A mész és az oxálsav hozzáadása növelte az antioxidáns enzimek aktivitását és megváltoztatta az ozmotikus szabályozók anyagcseréjét. A legjelentősebb a CAT-aktivitás 2,77-szeres növekedése. Az oxálsav hatására az SOD aktivitása 1,78-szorosára nőtt. Az MDA-tartalom 58,38%-kal csökkent. Nagyon szignifikáns összefüggés mutatható ki az oldható cukor, a szabad aminosavak, a prolin és az oldható fehérje között. A mész és az oxálsav növelheti a Panax notoginseng kalciumion (Ca2+) tartalmát, csökkentheti a kadmiumtartalmat, javíthatja a Panax notoginseng stressztűrő képességét, valamint növelheti az összes szaponin és flavonoid termelését. A kadmiumtartalom a legalacsonyabb, 68,57%-kal alacsonyabb a kontrollnál, és megfelel a standard értéknek (Cd≤0,5 mg kg-1, GB/T 19086-2008). Az SPN aránya 7,73% volt, ami az összes kezelés közül a legmagasabb szintet érte el, a flavonoidtartalom pedig szignifikánsan, 21,74%-kal nőtt, elérve a standard gyógyászati ​​értékeket és az optimális terméshozamot.
A kadmium (Cd) gyakori szennyező anyag a megművelt talajokban, könnyen migrál és jelentős biológiai toxicitással rendelkezik. El-Shafei és munkatársai2 arról számoltak be, hogy a kadmium-toxicitás befolyásolja a felhasznált növények minőségét és termelékenységét. A délnyugat-kínai megművelt talajokban az elmúlt években súlyossá vált a kadmium túlzott szintje. Jünnan tartomány Kína biológiai sokféleségének királysága, ahol a gyógynövényfajok tekintetében az első helyen áll az országban. Jünnan tartomány azonban gazdag ásványkincsekben, és a bányászati ​​folyamat elkerülhetetlenül nehézfém-szennyezéshez vezet a talajban, ami befolyásolja a helyi gyógynövények termesztését.
A Panax notoginseng (Burkill) Chen3) egy nagyon értékes évelő lágyszárú gyógynövény, amely az Araliaceae család Panax nemzetségébe tartozik. A Panax notoginseng javítja a vérkeringést, megszünteti a vérpangást és enyhíti a fájdalmat. A fő termőterület a Wenshan prefektúra, Yunnan tartomány5. A helyi Panax notoginseng ginzeng termesztési területeken a talaj több mint 75%-a kadmiummal szennyezett, amelynek szintje a különböző területeken 81%-tól 100% felettiig terjed6. A kadmium toxikus hatása jelentősen csökkenti a Panax notoginseng gyógyászati ​​összetevőinek, különösen a szaponinok és flavonoidok termelését is. A szaponinok egyfajta glikozidos vegyület, amelynek aglikonjai triterpenoidok vagy spirosztánok. Számos hagyományos kínai gyógyszer fő hatóanyagai, és szaponinokat tartalmaznak. Egyes szaponinok antibakteriális aktivitással vagy értékes biológiai aktivitással is rendelkeznek, például lázcsillapító, nyugtató és rákellenes hatással7. A flavonoidok általában olyan vegyületek sorozatára utalnak, amelyekben két fenolos hidroxilcsoporttal rendelkező benzolgyűrű három központi szénatomon keresztül kapcsolódik. A fő mag a 2-fenilkromanon 8. Ez egy erős antioxidáns, amely hatékonyan képes megkötni a növényekben található oxigén szabadgyököket. Gátolhatja a gyulladáskeltő biológiai enzimek behatolását, elősegítheti a sebgyógyulást és a fájdalomcsillapítást, valamint csökkentheti a koleszterinszintet. Ez a Panax notoginseng egyik fő hatóanyaga. Sürgősen foglalkozni kell a kadmiumszennyezés problémájával a Panax ginseng termőterületein található talajokban, és biztosítani kell az alapvető gyógyászati ​​összetevők előállítását.
A mész az egyik széles körben használt passzivátor a talaj kadmiumszennyeződéstől való stacionárius tisztítására10. Befolyásolja a kadmium adszorpcióját és lerakódását a talajban azáltal, hogy csökkenti a kadmium biohasznosulását a talajban a pH-érték növelésével és a talaj kationcsere-kapacitásának (CEC), a talaj sótelítettségének (BS) és a talaj redoxpotenciáljának (Eh) megváltoztatásával3, 11. Ezenkívül a mész nagy mennyiségű Ca2+-t biztosít, ionos antagonizmust képez a Cd2+-nal, verseng az adszorpciós helyekért a gyökerekben, megakadályozza a kadmium talajba jutását, és alacsony biológiai toxicitású. Amikor 50 mmol L-1 Ca-t adtak a növényekhez kadmiumstressz alatt, a kadmiumtranszport a szezámlevélben gátolt, a kadmium felhalmozódása pedig 80%-kal csökkent. Számos hasonló vizsgálatról számoltak be rizs (Oryza sativa L.) és más növények esetében12,13.
A nehézfémek felhalmozódásának szabályozására szolgáló lombtrágyázás az utóbbi években új módszer a nehézfémek szabályozására. Elve főként a növényi sejtekben lejátszódó kelátképződési reakcióval kapcsolatos, ami a nehézfémek lerakódását eredményezi a sejtfalon, és gátolja a nehézfémek felvételét a növények által14,15. Stabil disavak kelátképző szerként az oxálsav közvetlenül képes kelátot képezni a növények nehézfémionjaival, ezáltal csökkentve a toxicitást. Kutatások kimutatták, hogy a szójababban található oxálsav kelátot képezhet a Cd2+-nal, és Cd-tartalmú kristályokat szabadíthat fel a felső trichóma sejteken keresztül, csökkentve a Cd2+ szintet a szervezetben16. Az oxálsav szabályozhatja a talaj pH-értékét, fokozhatja a szuperoxid-diszmutáz (SOD), a peroxidáz (POD) és a kataláz (CAT) aktivitását, valamint szabályozhatja az oldható cukrok, az oldható fehérjék, a szabad aminosavak és a prolin behatolását. Anyagcsere-szabályozók17,18. A sav és a feleslegben lévő Ca2+ a növényben kalcium-oxalát csapadékot képez a nukleáló fehérjék hatására. A növények Ca2+-koncentrációjának szabályozása hatékonyan elérheti az oldott oxálsav és Ca2+ szintjének szabályozását a növényekben, és elkerülheti az oxálsav és a Ca2+ túlzott felhalmozódását19,20.
A kijuttatott mész mennyisége az egyik kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a helyreállító hatást. Megállapították, hogy a mész dózisa 750 és 6000 kg/m2 között mozgott. Savas, 5,0~5,5 pH-értékű talaj esetén a 3000~6000 kg/h/m2 dózisú mész alkalmazása szignifikánsan nagyobb, mint a 750 kg/h/m221 dózisé. A mész túlzott alkalmazása azonban negatív hatásokat eredményez a talajra, például jelentős változásokat okozhat a talaj pH-értékében és tömörödhet. Ezért a CaO kezelési szinteket 0, 750, 2250 és 3750 kg hm-2-nek határoztuk meg. Amikor oxálsavat alkalmaztunk az Arabidopsis thaliana esetében, azt tapasztalták, hogy a Ca2+ szignifikánsan csökkent 10 mmol L-1 koncentrációban, és a CRT géncsalád, amely befolyásolja a Ca2+ jelátvitelt, erősen reagált20. Néhány korábbi tanulmány felhalmozódása lehetővé tette számunkra, hogy meghatározzuk a teszt koncentrációját, és tovább vizsgáljuk az exogén kiegészítők Ca2+ és Cd2+23,24,25 kölcsönhatásának hatását. Ezért ez a tanulmány célja az exogén mész- és oxálsavas levélpermet szabályozási mechanizmusának feltárása a Panax notoginseng kadmiumtartalmára és stressztűrésére vonatkozóan kadmiummal szennyezett talajban, valamint a gyógyászati ​​minőség és hatékonyság jobb biztosításának módjainak további feltárása. Panax notoginseng termelés. Értékes útmutatást nyújt a lágyszárú növények termesztésének mértékének növeléséhez kadmiummal szennyezett talajokban, valamint a gyógyszerpiac által megkövetelt kiváló minőségű, fenntartható termelés eléréséhez.
A helyi ginzengfajta, a Wenshan Panax notoginseng felhasználásával szabadföldi kísérletet végeztek Lannizhaiban, Qiubei megyében, Wenshan prefektúrában, Yunnan tartományban (É. sz. 24°11′, K. sz. 104°3′, tengerszint feletti magasság 1446 m). Az átlagos éves hőmérséklet 17°C, az átlagos éves csapadékmennyiség pedig 1250 mm. A vizsgált talaj háttérértékei a következők voltak: TN 0,57 g kg-1, TP 1,64 g kg-1, TC 16,31 g kg-1, OM 31,86 g kg-1, lúgos hidrolizált nitrogén 88,82 mg kg-1, foszformentes 18,55 mg kg-1, szabad kálium 100,37 mg kg-1, összes kadmium 0,3 mg kg-1, pH 5,4.
2017. december 10-én 6 mg/kg Cd2+ (CdCl2·2,5H2O) oldatot és meszes kezelést (0, 750, 2250 és 3750 kg/h/m2) kevertek össze, és minden parcellán 0~10 cm vastagságban vitték fel a talaj felszínére. Minden kezelést háromszor megismételtek. A tesztparcellák véletlenszerűen vannak elhelyezve, minden parcella 3 m2 területet fed le. Az egyéves Panax notoginseng palántákat 15 napos talajművelés után ültették át. Árnyékoló háló használata esetén a Panax notoginseng fényintenzitása a hálón belül a normál természetes fényintenzitás körülbelül 18%-a. A termesztést a helyi hagyományos termesztési módszerek szerint végezték. A Panax notoginseng 2019-es érési szakasza előtt oxálsavat nátrium-oxalát formájában permeteztek. Az oxálsav koncentrációja rendre 0, 0,1 és 0,2 mol L-1 volt, és NaOH-dal állították be a pH-t 5,16-ra, hogy szimulálják az alom kilúgozási oldat átlagos pH-ját. A levelek felső és alsó felületét hetente egyszer, reggel 8:00 órakor permetezték. Az 5. héten négyszer permetezték, majd 3 éves Panax notoginseng növényeket takarítottak be.
2019 novemberében hároméves Panax notoginseng növényeket gyűjtöttek a szántóföldről, és oxálsavval permeteztek be. A fiziológiai anyagcserét és enzimaktivitást mérni kívánt hároméves Panax notoginseng növényekből néhány mintát fagyasztási kémcsövekbe helyeztek, folyékony nitrogénnel gyorsan lefagyasztottak, majd -80°C-os hűtőszekrénybe helyezték. Az érettségi állapotban a kadmium- és hatóanyag-tartalom mérésére szánt gyökérmintákat csapvízzel mosták, 105°C-on 30 percig szárították, állandó tömegen 75°C-on, majd mozsárban őrölték tárolás céljából.
Mérjen ki 0,2 g száraz növényi mintát, helyezze Erlenmeyer-lombikba, adjon hozzá 8 ml HNO3-at és 2 ml HClO4-et, majd fedje le egy éjszakára. Másnap egy Erlenmeyer-lombikba helyezett ívelt tölcsért használjon elektrotermikus emésztéshez, amíg fehér füst nem jelenik meg, és az emésztőnedvek kitisztulnak. Szobahőmérsékletre hűtve az elegyet egy 10 ml-es mérőlombikba vitte át. A kadmiumtartalmat atomabszorpciós spektrométerrel (Thermo ICE™ 3300 AAS, USA) határozta meg. (GB/T 23739-2009).
Mérjünk ki 0,2 g száraz növényi mintát, helyezzük egy 50 ml-es műanyag palackba, adjunk hozzá 1 mol L-1 HCl-t 10 ml-hez, zárjuk le, rázzuk jól 15 órán át, majd szűrjük le. Pipettával pipettázzuk ki a szükséges mennyiségű szűrletet, hígítsuk fel megfelelően, és adjunk hozzá SrCl2 oldatot, hogy az Sr2+ koncentráció 1 g L-1 legyen. A Ca-tartalmat atomabszorpciós spektrométerrel (Thermo ICE™ 3300 AAS, USA) mértük.
Malondialdehid (MDA), szuperoxid-diszmutáz (SOD), peroxidáz (POD) és kataláz (CAT) referenciakészlet módszerrel (DNM-9602, Beijing Prong New Technology Co., Ltd., termékengedély), használja a megfelelő mérőkészletet. Szám: Pekingi Gyógyszerkönyv (pontos) 2013 No. 2400147).
Mérjünk ki körülbelül 0,05 g Panax notoginseng mintát, és adjunk antron-kénsav reagenst a cső oldalaihoz. Rázza fel a csövet 2-3 másodpercig, hogy a folyadék alaposan összekeveredjen. Helyezze a csövet egy csőtartóra 15 percre a színfejlesztéshez. Az oldható cukortartalmat ultraibolya-látható spektrofotometriával (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kína) határoztuk meg 620 nm hullámhosszon.
Mérjünk ki 0,5 g friss Panax notoginseng mintát, őröljük homogenizátummá 5 ml desztillált vízzel, majd centrifugáljuk 10 000 g-vel 10 percig. A felülúszót fix térfogatra hígítottuk. A Coomassie Brilliant Blue módszert alkalmaztuk. Az oldható fehérjetartalmat ultraibolya-látható spektrofotometriával (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kína) mértük 595 nm hullámhosszon, és a szarvasmarha szérumalbumin standard görbéje alapján számítottuk ki.
Mérjünk ki 0,5 g friss mintát, adjunk hozzá 5 ml 10%-os ecetsavat, őröljük homogenizátummá, szűrjük le, és állandó térfogatra hígítsuk. A színfejlesztési módszert ninhidrin oldattal alkalmaztuk. A szabad aminosav-tartalmat UV-látható spektrofotometriával (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kína) határoztuk meg 570 nm-en, és a leucin standard görbe28 alapján számítottuk ki.
Mérjünk ki 0,5 g friss mintát, adjunk hozzá 5 ml 3%-os szulfoszalicilsav-oldatot, melegítsük vízfürdőben, és rázzuk 10 percig. Lehűlés után az oldatot szűrjük, és állandó térfogatra állítjuk be. Kolorimetriás módszert alkalmaztunk savas ninhidrinnel. A prolintartalmat ultraibolya-látható spektrofotometriával (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kína) határoztuk meg 520 nm hullámhosszon, és a prolin standard görbe29 alapján számítottuk ki.
A szaponintartalmat nagy teljesítményű folyadékkromatográfiával határoztuk meg, a Kínai Népköztársaság 2015-ös kiadása alapján. A nagy teljesítményű folyadékkromatográfia alapelve, hogy nagynyomású folyadékot használ mozgófázisként, és az állófázisra a nagy teljesítményű oszlopkromatográfia ultrafinom részecskeelválasztási technológiáját alkalmazzuk. A működési technika a következő:
HPLC körülmények és rendszeralkalmassági teszt (1. táblázat): Töltőanyagként oktadecilszilánhoz kötött szilikagélt, A mozgófázisként acetonitrilt, B mozgófázisként pedig vizet használjunk. A gradiens elúciót az alábbi táblázat szerint végezzük. A detektálási hullámhossz 203 nm. A Panax notoginseng összes szaponinjának R1 csúcsa alapján az elméleti tányérok számának legalább 4000-nek kell lennie.
Standardoldat elkészítése: Pontosan mérje ki a ginzenozid Rg1-et, a ginzenozid Rb1-et és a notoginzenozid R1-et, majd metanol hozzáadásával 0,4 mg ginzenozid Rg1-et, 0,4 mg ginzenozid Rb1-et és 0,1 mg notoginzenozid R1-et tartalmazó keveréket készítsen 1 ml oldatban.
A tesztoldat elkészítése: Mérjünk ki 0,6 g Panax ginseng port, és adjunk hozzá 50 ml metanolt. A kevert oldatot lemérjük (W1), és egy éjszakán át hagyjuk állni. A kevert oldatot ezután 80°C-os vízfürdőben 2 órán át óvatosan forraljuk. Lehűlés után mérjük le a kevert oldatot, és adjuk hozzá az elkészített metanolt az első W1 tömeghez. Ezután jól összerázzuk és szűrjük. A szűrletet elemzésre hagyjuk.
Pontosan gyűjtsön össze 10 μL standardoldatot és 10 μL szűrletet, majd injektálja azokat nagy teljesítményű folyadékkromatográfba (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.) a szaponin 24 tartalom meghatározásához.
Standard görbe: Rg1, Rb1 és R1 kevert standard oldatának mérése. A kromatográfiás körülmények megegyeznek a fentiekkel. A standard görbe kiszámításához a mért csúcsterületet az y tengelyen, a standard oldat szaponinkoncentrációját pedig az x tengelyen ábrázoljuk. A szaponinkoncentrációt a minta mért csúcsterületének a standard görbébe való behelyettesítésével számíthatjuk ki.
Mérjünk ki 0,1 g P. notogensings mintát, és adjunk hozzá 50 ml 70%-os CH3OH oldatot. Az ultrahangos extrakciót 2 órán át végezzük, majd 4000 fordulat/perc sebességgel 10 percig centrifugáljuk. Vegyünk 1 ml felülúszót, és hígítsuk 12-szeresére. A flavonoidtartalmat ultraibolya-látható spektrofotometriával (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kína) határozzuk meg 249 nm hullámhosszon. A kvercetin az egyik standard elterjedt anyag8.
Az adatokat Excel 2010 szoftverrel rendszereztük. Az adatok varianciaanalíziséhez SPSS 20 statisztikai szoftvert használtunk. Az ábrákat Origin Pro 9.1 programmal készítettük. A számított statisztikai értékek az átlagot ± SD-t tartalmazzák. A statisztikai szignifikancia megállapításai P < 0,05 mellett történtek.
Ugyanazon oxálsavkoncentráció mellett a levelekre permetezve a Panax notoginseng gyökereiben a Ca-tartalom szignifikánsan nőtt a kijuttatott mész mennyiségének növekedésével (2. táblázat). A mész hiányához képest a Ca-tartalom 212%-kal nőtt, amikor 3750 kg/h/m2 mészt adtunk hozzá oxálsav permetezése nélkül. Ugyanazon mészmennyiség mellett a Ca-tartalom kismértékben nőtt az oxálsav permet koncentrációjának növekedésével.
A gyökerek kadmiumtartalma 0,22 és 0,70 mg kg-1 között mozog. Azonos oxálsavkoncentráció mellett, a hozzáadott mész mennyiségének növekedésével a 2250 kg/h kadmiumtartalom jelentősen csökken. A kontrollhoz képest a gyökerek kadmiumtartalma 68,57%-kal csökkent 2250 kg hm-2 mésszel és 0,1 mol l-1 oxálsavval történő permetezés után. Meszmentes és 750 kg/h mész kijuttatása esetén a Panax notoginseng gyökereinek kadmiumtartalma szignifikánsan csökkent az oxálsav permetkoncentrációjának növekedésével. 2250 kg/m2 és 3750 kg/m2 mész kijuttatása esetén a gyökér kadmiumtartalma először csökkent, majd az oxálsavkoncentráció növekedésével nőtt. Ezenkívül a kétváltozós elemzés kimutatta, hogy a mész jelentős hatással volt a Panax notoginseng gyökereinek Ca-tartalmára (F = 82,84**), a mésznek a Panax notoginseng gyökereinek Cd-tartalmára (F = 74,99**), és az oxálsavnak (F=7,72*) volt jelentős hatása.
A hozzáadott mész mennyiségének és a permetezett oxálsav koncentrációjának növekedésével az MDA-tartalom jelentősen csökkent. A Panax notoginseng gyökereinek MDA-tartalmában nem volt szignifikáns különbség mész hozzáadása nélkül és 3750 kg/m2 mész hozzáadása esetén. 750 kg/h/m2 és 2250 kg/h/m2 kijuttatási sebesség esetén a 0,2 mol/l oxálsavas permetezés mésztartalma 58,38%-kal, illetve 40,21%-kal csökkent az oxálsavas permetezés nélküli kezeléshez képest. A legalacsonyabb MDA-tartalmat (7,57 nmol g-1) 750 kg hm-2 mész és 0,2 mol l-1 oxálsav permetezésekor figyelték meg (1. ábra).
Oxálsavas lombtrágyázás hatása a Panax notoginseng gyökereinek malondialdehid-tartalmára kadmiumstressz alatt. Megjegyzés: Az ábrán látható felirat az oxálsav koncentrációját jelzi a permetezéskor (mol L-1), az eltérő kisbetűk az azonos mészkijuttatású kezelések közötti szignifikáns különbségeket jelzik. szám (P < 0,05). Ugyanez vonatkozik alább.
A 3750 kg/h mész kijuttatásán kívül nem volt szignifikáns különbség a Panax notoginseng gyökereiben az SOD-aktivitásban. 0, 750 és 2250 kg/h/m2 mész hozzáadásakor az SOD-aktivitás 0,2 mol/l koncentrációjú oxálsavval történő permetezés esetén szignifikánsan magasabb volt, mint oxálsav használata nélkül, 177,89%-kal, 61,62%-kal és 45,08%-kal növekedve. A gyökerekben az SOD-aktivitás (598,18 U g-1) mész kijuttatás nélkül és 0,2 mol/l koncentrációjú oxálsavval történő permetezés esetén volt a legmagasabb. Amikor az oxálsavat ugyanekkora koncentrációban, vagy 0,1 mol L-1 koncentrációban permetezték, az SOD-aktivitás a hozzáadott mész mennyiségének növekedésével nőtt. 0,2 mol/l oxálsavval történő permetezés után az SOD-aktivitás szignifikánsan csökkent (2. ábra).
Oxálsavval történő levélpermetezés hatása a szuperoxid-diszmutáz, peroxidáz és kataláz aktivitására a Panax notoginseng gyökereiben kadmiumstressz alatt
A gyökerekben mért SOD-aktivitáshoz hasonlóan a mész nélkül kezelt és 0,2 mol L-1 oxálsavval permetezett gyökerekben is a POD-aktivitás volt a legmagasabb (63,33 µmol g-1), ami 148,35%-kal magasabb a kontrollhoz képest (25,50 µmol g-1). Az oxálsav permetkoncentrációjának növekedésével és a 3750 kg/m2 mészkezeléssel a POD-aktivitás először nőtt, majd csökkent. A 0,1 mol L-1 oxálsavval végzett kezeléshez képest a 0,2 mol L-1 oxálsavval kezelt POD-aktivitás 36,31%-kal csökkent (2. ábra).
A 0,2 mol/l oxálsav permetezése és a 2250 kg/h/m2, illetve 3750 kg/h/m2 mész hozzáadása kivételével a CAT-aktivitás szignifikánsan magasabb volt a kontrollhoz képest. 0,1 mol/l oxálsav permetezésekor és 0,2250 kg/m2, illetve 3750 kg/h/m2 mész hozzáadásakor a CAT-aktivitás 276,08%-kal, 276,69%-kal és 33,05%-kal nőtt az oxálsav permetezés nélküli kezeléshez képest. A gyökerekben a CAT-aktivitás a legmagasabb (803,52 μmol/g) a mészmentes és a 0,2 mol/l oxálsavas kezelésben volt. A CAT-aktivitás a legalacsonyabb (172,88 μmol/g) a 3750 kg/h/m2 mésszel és 0,2 mol/l oxálsavval kezelt növényeknél volt (2. ábra).
A kétváltozós elemzés kimutatta, hogy a Panax notoginseng gyökereinek CAT-aktivitása és MDA-aktivitása szignifikánsan összefüggött az oxálsav vagy mész permetezett mennyiségével és a két kezeléssel (3. táblázat). A gyökerekben az SOD-aktivitás szignifikánsan összefüggött a mész- és oxálsavkezeléssel, illetve az oxálsav permetkoncentrációjával. A gyökér POD-aktivitása szignifikánsan függött az alkalmazott mész mennyiségétől, illetve a mész- és oxálsavkezeléstől.
A gyökerekben található oldható cukrok tartalma a mész kijuttatásának mennyiségével és az oxálsav permet koncentrációjának növekedésével csökkent. A Panax notoginseng gyökereiben nem volt szignifikáns különbség az oldható cukrok tartalmában mész kijuttatása nélkül és 750 kg/h/m² mész kijuttatása esetén. 2250 kg/m² mész kijuttatása esetén a 0,2 mol/l oxálsavval kezelt gyökerek oldható cukortartalma szignifikánsan magasabb volt, mint az oxálsav permetezése nélküli kezelés esetén, 22,81%-kal nőtt. 3750 kg h/m² mész kijuttatása esetén az oldható cukortartalom szignifikánsan csökkent a permetezett oxálsav koncentrációjának növekedésével. A 0,2 mol·L-1 oxálsavval kezelt növények oldható cukortartalma 38,77%-kal csökkent az oxálsav permetezése nélküli kezeléshez képest. Ezenkívül a 0,2 mol·L-1 oxálsavas permetezéssel végzett kezelés rendelkezett a legalacsonyabb oldható cukortartalommal, amely 205,80 mg·g-1 volt (3. ábra).
Az oxálsavas lombtrágyázás hatása a Panax notoginseng gyökereinek oldható összes cukor- és oldható fehérjetartalmára kadmiumstressz alatt
A gyökerek oldható fehérjetartalma csökkent a mészkijuttatás és az oxálsavas permetezés mennyiségének növekedésével. Mész hozzáadása nélkül az oldható fehérjetartalom 0,2 mol L-1 koncentrációjú oxálsavas permetezés esetén szignifikánsan, 16,20%-kal csökkent a kontrollhoz képest. A Panax notoginseng gyökereinek oldható fehérjetartalmában nem volt szignifikáns különbség 750 kg/h mész kijuttatása esetén. 2250 kg/h/m2 mész kijuttatási körülmények között a 0,2 mol/l oxálsavas permetezés oldható fehérjetartalma szignifikánsan magasabb volt, mint az oxálsav nélküli permetezésé (35,11%). 3750 kg·h/m2 mész kijuttatása esetén az oldható fehérjetartalom szignifikánsan csökkent az oxálsavas permetezés koncentrációjának növekedésével, a legalacsonyabb oldható fehérjetartalom (269,84 μg·g-1) 0,2 mol·L-1 oxálsavas permetezés esetén volt (3. ábra).
A Panax notoginseng gyökerének szabad aminosav-tartalmában nem volt szignifikáns különbség mész kijuttatása nélkül. Az oxálsav permetkoncentrációjának növelésével és 750 kg/h/m2 mész hozzáadásával a szabad aminosav-tartalom először csökkent, majd emelkedett. Az oxálsav permetezés nélküli kezeléshez képest a szabad aminosav-tartalom szignifikánsan, 33,58%-kal nőtt 2250 kg hm-2 mész és 0,2 mol l-1 oxálsav permetezése esetén. A szabad aminosav-tartalom szignifikánsan csökkent az oxálsav permetkoncentrációjának növelésével és 3750 kg/m2 mész hozzáadásával. A 0,2 mol L-1 oxálsavas permetezés szabad aminosav-tartalma 49,76%-kal csökkent az oxálsav nélküli permetezéshez képest. A szabad aminosav-tartalom oxálsav permetezés nélkül volt a legmagasabb, 2,09 mg g-1 volt. A 0,2 mol/l oxálsavas permetezéssel történő kezelésnél volt a legalacsonyabb a szabad aminosav-tartalom (1,05 mg/g) (4. ábra).
Oxálsavval történő permetezés hatása a szabad aminosavak és prolin tartalmára a Panax notoginseng gyökereiben kadmiumstressz körülmények között
A gyökerek prolintartalma csökkent a kijuttatott mész és az oxálsavval permetezett mennyiség növekedésével. A Panax ginseng gyökér prolintartalmában nem volt szignifikáns különbség, ha mész nem került kijuttatásra. A permetezett oxálsav koncentrációjának növekedésével és a 750, illetve 2250 kg/m2 mész kijuttatásának növekedésével a prolintartalom először csökkent, majd emelkedett. A 0,2 mol L-1 oxálsavas permetezéses kezelés prolintartalma szignifikánsan magasabb volt, mint a 0,1 mol L-1 oxálsavas permetezéses kezelésé, 19,52%-kal, illetve 44,33%-kal nőtt. 3750 kg/m2 mész hozzáadásakor a prolintartalom szignifikánsan csökkent a permetezett oxálsav koncentrációjának növekedésével. 0,2 mol L-1 oxálsav permetezése után a prolintartalom 54,68%-kal csökkent az oxálsav permetezés nélküli kezeléshez képest. A legalacsonyabb prolintartalom 0,2 mol/l oxálsavval kezelve volt megfigyelhető, 11,37 μg/g értékkel (4. ábra).
A Panax notoginseng teljes szaponintartalma Rg1>Rb1>R1. A három szaponin tartalmában nem volt szignifikáns különbség az oxálsavas permetezés növekvő koncentrációjával és a mészmentes koncentrációval (4. táblázat).
0,2 mol L-1 oxálsav permetezése után az R1-tartalom szignifikánsan alacsonyabb volt, mint oxálsav permetezése nélkül, 750 vagy 3750 kg/m2 mészadag alkalmazása esetén. 0 vagy 0,1 mol/l permetezett oxálsavkoncentráció esetén nem volt szignifikáns különbség az R1-tartalomban a hozzáadott mész mennyiségének növekedésével. 0,2 mol/l oxálsavkoncentráció esetén a 3750 kg/h/m2 mészmennyiség R1-tartalma szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a mész hozzáadása nélküli 43,84% (4. táblázat).
Ahogy az oxálsav koncentrációja nőtt és 750 kg/m2 mész került hozzáadásra, az Rg1-tartalom először nőtt, majd csökkent. 2250 és 3750 kg/h mészkijuttatási sebességnél az Rg1-tartalom az oxálsav permetkoncentrációjának növekedésével csökkent. Ugyanezen permetezett oxálsavkoncentráció mellett, a mész mennyiségének növekedésével az Rg1-tartalom először nőtt, majd csökkent. A kontrollhoz képest, kivéve a három oxálsavkoncentráció és a 750 kg/m2 mészkezelés Rg1-tartalmát, amely magasabb volt a kontrollnál, a Panax notoginseng gyökereinek Rg1-tartalma a többi kezelésben alacsonyabb volt, mint a kontrollnál. Az Rg1 maximális tartalma 750 kg/h/m2 mész és 0,1 mol/l oxálsav permetezésekor volt megfigyelhető, ami 11,54%-kal magasabb volt a kontrollnál (4. táblázat).
Ahogy az oxálsav permetkoncentrációja és a kijuttatott mész mennyisége 2250 kg/h áramlási sebesség mellett nőtt, az Rb1-tartalom először nőtt, majd csökkent. 0,1 mol L-1 oxálsav permetezése után az Rb1-tartalom elérte a maximális 3,46%-os értéket, ami 74,75%-kal magasabb volt, mint az oxálsav permetezése nélkül. Más mészkezelések esetében nem volt szignifikáns különbség a különböző oxálsav-permetkoncentrációk között. 0,1 és 0,2 mol L-1 oxálsavval történő permetezés után a mész mennyiségének növekedésével az Rb1-tartalom először csökkent, majd csökkent (4. táblázat).
Ugyanazon oxálsavkoncentráció mellett, a hozzáadott mész mennyiségének növekedésével a flavonoidok tartalma először nőtt, majd csökkent. Különböző oxálsavkoncentrációk mészmentes és 3750 kg/m2 mészmennyiségű permetezéskor nem észleltek szignifikáns különbséget a flavonoidtartalomban. 750 és 2250 kg/m2 mész hozzáadásakor, a permetezett oxálsav koncentrációjának növekedésével a flavonoidok tartalma először nőtt, majd csökkent. 750 kg/m2 kijuttatása és 0,1 mol/l koncentrációjú oxálsav permetezése esetén a flavonoidok tartalma maximális volt – 4,38 mg/g, ami 18,38%-kal magasabb, mint azonos mennyiségű mész hozzáadása esetén, és nem volt szükség oxálsav permetezésére. A flavonoidok tartalma 0,1 mol L-1 oxálsav permetezéssel kezelve 21,74%-kal nőtt az oxálsav nélküli kezeléshez és a 2250 kg/m2 dózisú mésszel történő kezeléshez képest (5. ábra).
Oxaláttal történő permetezés hatása a Panax notoginseng gyökerének flavonoidtartalmára kadmiumstressz alatt
A kétváltozós elemzés kimutatta, hogy a Panax notoginseng gyökereinek oldható cukortartalma szignifikánsan függött a kijuttatott mész mennyiségétől és a permetezett oxálsav koncentrációjától. A gyökerekben található oldható fehérje tartalma szignifikánsan korrelált a mész és az oxálsav dózisával. A gyökerekben található szabad aminosavak és prolin tartalma szignifikánsan korrelált a kijuttatott mész mennyiségével, a permetezett oxálsav koncentrációjával, a mész és az oxálsav koncentrációjával (5. táblázat).
A Panax notoginseng gyökereiben az R1-tartalom szignifikánsan függött a permetezett oxálsav koncentrációjától, a kijuttatott mész, mész és oxálsav mennyiségétől. A flavonoidok tartalma szignifikánsan függött az oxálsav permet koncentrációjától és a hozzáadott mész mennyiségétől.
Számos adalékanyagot alkalmaztak a növények kadmiumszintjének csökkentésére a kadmium talajban történő megkötésével, például meszet és oxálsavat30. A meszet széles körben használják talajjavítóként a növények kadmiumszintjének csökkentésére31. Liang és munkatársai32 arról számoltak be, hogy az oxálsav a nehézfémekkel szennyezett talaj remediálására is használható. Miután különböző koncentrációjú oxálsavat adtak a szennyezett talajhoz, a talaj szervesanyag-tartalma megnőtt, a kationcserélő kapacitás csökkent, és a pH-érték megnőtt33. Az oxálsav reakcióba léphet a talajban lévő fémionokkal is. Kadmiumstressz esetén a Panax notoginseng kadmiumtartalma jelentősen megnőtt a kontrollhoz képest. Meszet használva azonban jelentősen csökkent. Amikor ebben a vizsgálatban 750 kg/h/m² meszet alkalmaztak, a gyökerek kadmiumtartalma elérte a nemzeti szabványt (a kadmiumhatárérték Cd≤0,5 mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834), és a hatás jó volt. A legjobb hatást 2250 kg/m2 mész hozzáadásával érik el. A mész hozzáadása nagyszámú versengési helyet hoz létre a Ca2+ és Cd2+ ionok számára a talajban, az oxálsav hozzáadása pedig csökkenti a Panax notoginseng gyökereinek kadmiumtartalmát. A mész és az oxálsav összekeverése után a Panax ginseng gyökér kadmiumtartalma jelentősen csökkent, és elérte a nemzeti szabványt. A talajban lévő Ca2+ tömegáramlási folyamaton keresztül adszorbeálódik a gyökér felszínéhez, és kalciumcsatornákon (Ca2+ csatornák), ​​kalciumpumpákon (Ca2+-AT-Páz) és Ca2+/H+ antiportereken keresztül felszívódhat a gyökérsejtekbe, majd vízszintesen a gyökerekhez szállítódik. Xylem23. Szignifikáns negatív korreláció volt megfigyelhető a Ca és a gyökerek kadmiumtartalma között (P < 0,05). A kadmiumtartalom a Ca-tartalom növekedésével csökkent, ami összhangban van a Ca és a Cd közötti antagonizmus elképzelésével. Az ANOVA kimutatta, hogy a mész mennyisége szignifikáns hatással volt a Panax notoginseng gyökerének Ca-tartalmára. Pongrack és munkatársai35 arról számoltak be, hogy a Cd a kalcium-oxalát kristályokban az oxaláthoz kötődik, és verseng a Ca-val. Az oxálsav Ca-ra gyakorolt ​​szabályozó hatása azonban jelentéktelen volt. Ez azt mutatja, hogy a kalcium-oxalát oxálsavból és Ca2+-ból történő kicsapódása nem egyszerű kicsapódás, és a koprecipitációs folyamatot számos metabolikus útvonal szabályozhatja.
Kadmiumstressz alatt a növényekben nagy mennyiségű reaktív oxigénfaj (ROS) képződik, károsítva a sejtmembránok szerkezetét36. A malondialdehid (MDA) tartalom indikátorként használható a ROS szintjének és a növények plazmamembránjának károsodásának mértékének megítélésére37. Az antioxidáns rendszer fontos védőmechanizmus a reaktív oxigénfajták megkötésében38. Az antioxidáns enzimek (beleértve a POD-t, SOD-t és CAT-ot) aktivitását jellemzően megváltoztatja a kadmiumstressz. Az eredmények azt mutatták, hogy az MDA-tartalom pozitív korrelációt mutatott a kadmiumkoncentrációval, ami azt jelzi, hogy a növényi membrán lipidperoxidációjának mértéke a növekvő kadmiumkoncentrációval mélyült37. Ez összhangban van Ouyang és munkatársai tanulmányának eredményeivel39. Ez a tanulmány kimutatta, hogy az MDA-tartalmat jelentősen befolyásolja a mész, az oxálsav, a mész és az oxálsav. 0,1 mol L-1 oxálsav porlasztása után a Panax notoginseng MDA-tartalma csökkent, ami arra utal, hogy az oxálsav csökkentheti a kadmium biohasznosulását és a ROS-szintet a Panax notoginsengben. Az antioxidáns enzimrendszer az, ahol a növény méregtelenítő funkciója végbemegy. Az SOD eltávolítja a növényi sejtekben található O2-t, és nem toxikus O2-t, valamint alacsony toxikus H2O2-t termel. A POD és a CAT eltávolítja a H2O2-t a növényi szövetekből, és katalizálja a H2O2 lebomlását H2O-vá. Az iTRAQ proteomanalízis alapján megállapították, hogy a SOD és a PAL fehérjeexpressziós szintje csökkent, a POD expressziós szintje pedig megnőtt a Cd40 stressz alatti mészkijuttatás után. A Panax notoginseng gyökerében a CAT, SOD és POD aktivitását jelentősen befolyásolta az oxálsav és a mész dózisa. A 0,1 mol L-1 oxálsavval történő permetezés szignifikánsan növelte a SOD és a CAT aktivitását, de a POD aktivitására gyakorolt ​​szabályozó hatás nem volt nyilvánvaló. Ez azt mutatja, hogy az oxálsav felgyorsítja a ROS lebomlását Cd-stressz alatt, és főként a H2O2 eltávolítását fejezi be a CAT aktivitásának szabályozásával, ami hasonló Guo és munkatársai41 a Pseudospermum sibiricum antioxidáns enzimjeivel kapcsolatos kutatási eredményeihez. Kos. ). A 750 kg/h/m2 mész hozzáadásának hatása az antioxidáns rendszer enzimjeinek aktivitására és a malondialdehid-tartalomra hasonló az oxálsavval történő permetezés hatásához. Az eredmények azt mutatták, hogy az oxálsavas permetezés hatékonyabban fokozhatja a SOD és a CAT aktivitását a Panax notoginsengben, és növelheti a Panax notoginseng stresszállóságát. A SOD és a POD aktivitását csökkentette a 0,2 mol L-1 oxálsavval és 3750 kg hm-2 mésszel történő kezelés, ami arra utal, hogy a magas oxálsav- és Ca2+-koncentrációk túlzott permetezése növényi stresszt okozhat, ami összhangban van Luo és munkatársai tanulmányával. Wait 42.