Kiitos, että kävit Nature.com-sivustolla. Käyttämäsi selainversio tukee CSS:ää rajoitetusti. Parhaan tuloksen saavuttamiseksi suosittelemme uudemman selainversion käyttöä (tai Internet Explorerin yhteensopivuustilan poistamista käytöstä). Sillä välin näytämme sivuston ilman tyylittelyä tai JavaScriptiä jatkuvan tuen varmistamiseksi.
Kadmiumin (Cd) saastuminen on mahdollinen uhka lääkekasvin Panax notoginseng viljelyn turvallisuudelle Yunnanissa. Kenttäkokeita tehtiin ulkoisen kadmium-stressin alaisena, jotta ymmärrettäisiin kalkin levityksen (0, 750, 2250 ja 3750 kg/h/m2) ja oksaalihapolla ruiskuttamisen (0, 0,1 ja 0,2 mol/l) vaikutuksia kadmiumin ja antioksidantin kertymiseen. Panax notoginsengin systeemiset ja lääkinnälliset komponentit. Tulokset osoittivat, että kadmium-stressin alaisena kalkki ja oksaalihapolla ruiskutettu lehtisumute saattoivat lisätä Panax notoginsengin Ca2+-pitoisuutta ja vähentää Cd2+:n myrkyllisyyttä. Kalkin ja oksaalihapon lisääminen lisäsi antioksidanttientsyymien aktiivisuutta ja muutti osmoottisten säätelijöiden aineenvaihduntaa. Merkittävin muutos on CAT-aktiivisuuden 2,77-kertainen kasvu. Oksaalihapon vaikutuksesta SOD:n aktiivisuus lisääntyi 1,78-kertaisesti. MDA-pitoisuus laski 58,38 %. Liukoisen sokerin, vapaiden aminohappojen, proliinin ja liukoisen proteiinin välillä on erittäin merkittävä korrelaatio. Kalkki ja oksaalihappo voivat lisätä Panax notoginsengin kalsiumioni (Ca2+) -pitoisuutta, vähentää kadmiumpitoisuutta, parantaa Panax notoginsengin stressinkestävyyttä ja lisätä saponiinien ja flavonoidien kokonaistuotantoa. Kadmiumpitoisuus on alhaisin, 68,57 % pienempi kuin kontrollissa, ja vastaa standardiarvoa (Cd≤0,5 mg kg-1, GB/T 19086-2008). SPN:n osuus oli 7,73 %, mikä oli korkein taso kaikista käsittelyistä, ja flavonoidipitoisuus nousi merkittävästi 21,74 %, mikä saavutti lääketieteellisten standardiarvojen ja optimaalisen sadon.
Kadmium (Cd) on yleinen viljelymaiden epäpuhtaus, joka kulkeutuu helposti ja jolla on merkittävää biologista myrkyllisyyttä. El-Shafei ym.2 raportoivat, että kadmiummyrkyllisyys vaikuttaa käytettyjen kasvien laatuun ja tuottavuuteen. Liialliset kadmiumpitoisuudet viljelymaassa Lounais-Kiinassa ovat nousseet vakaviksi viime vuosina. Yunnanin maakunta on Kiinan biologisen monimuotoisuuden kuningaskunta, ja lääkekasvilajit ovat maan ensimmäisiä. Yunnanin maakunta on kuitenkin rikas mineraalivaroiltaan, ja kaivostoiminta johtaa väistämättä maaperän raskasmetallisaasteeseen, mikä vaikuttaa paikallisten lääkekasvien tuotantoon.
Panax notoginseng (Burkill) Chen3) on erittäin arvokas monivuotinen rohdoskasvi, joka kuuluu Araliaceae-heimon Panax-sukuun. Panax notoginseng parantaa verenkiertoa, poistaa veren tukoksia ja lievittää kipua. Pääasiallinen tuotantoalue on Wenshanin prefektuuri, Yunnanin maakunta5. Yli 75 % paikallisten Panax notoginseng -ginsengin viljelyalueiden maaperästä on kadmiumin saastuttamaa, ja pitoisuudet vaihtelevat 81 prosentista yli 100 prosenttiin eri alueilla6. Kadmiumin myrkyllinen vaikutus vähentää myös merkittävästi Panax notoginsengin lääkinnällisten komponenttien, erityisesti saponiinien ja flavonoidien, tuotantoa. Saponiinit ovat eräänlainen glykosidiyhdiste, jonka aglykonit ovat triterpenoideja eli spirostaneja. Ne ovat monien perinteisten kiinalaisten lääkkeiden tärkeimmät vaikuttavat aineosat ja sisältävät saponiineja. Joillakin saponiineilla on myös antibakteerista vaikutusta tai arvokkaita biologisia vaikutuksia, kuten kuumetta alentavia, rauhoittavia ja syöpää estäviä vaikutuksia7. Flavonoidit viittaavat yleensä yhdistesarjaan, jossa kaksi bentseenirengasta, joissa on fenolisia hydroksyyliryhmiä, on yhdistetty kolmen keskeisen hiiliatomin kautta. Pääainesosa on 2-fenyylikromanoni 8. Se on vahva antioksidantti, joka voi tehokkaasti siepata kasveissa olevia vapaita happiradikaaleja. Se voi myös estää tulehdusta edistävien biologisten entsyymien tunkeutumista, edistää haavan paranemista ja kivunlievitystä sekä alentaa kolesterolitasoja. Se on yksi Panax notoginsengin tärkeimmistä vaikuttavista aineista. Panax notoginsengin tuotantoalueiden maaperän kadmiumissaatunteen ongelmaan on kiireellisesti puututtava ja varmistettava sen tärkeiden lääkinnällisten ainesosien tuotanto.
Kalkki on yksi laajalti käytetyistä passivaattoreista maaperän puhdistuksessa kadmiumissaasteesta10. Se vaikuttaa kadmiumin adsorptioon ja laskeumaan maaperässä vähentämällä kadmiumin biologista hyötyosuutta maaperässä nostamalla pH-arvoa ja muuttamalla maaperän kationinvaihtokapasiteettia (CEC), maaperän suolapitoisuutta (BS) ja maaperän redox-potentiaalia (Eh)3, 11. Lisäksi kalkki tarjoaa suuren määrän Ca2+:aa, muodostaa ionisidoksen Cd2+:n kanssa, kilpailee adsorptiokohdista juurissa, estää kadmiumin kulkeutumisen maaperään ja sillä on alhainen biologinen myrkyllisyys. Kun 50 mmol L-1 Ca:ta lisättiin kadmium-stressin aikana, kadmiumin kulkeutuminen seesaminlehdissä estyi ja kadmiumin kertyminen väheni 80 %. Useita vastaavia tutkimuksia on raportoitu riisistä (Oryza sativa L.) ja muista viljelykasveista12,13.
Kasvien lehtien ruiskuttaminen raskasmetallien kertymisen hillitsemiseksi on viime vuosina tullut uusi menetelmä raskasmetallien torjumiseksi. Sen periaate liittyy pääasiassa kasvisolujen kelaatioreaktioon, joka johtaa raskasmetallien kerrostumiseen soluseinään ja estää raskasmetallien ottoa kasveihin14,15. Stabiilina dihappokelaatioaineena oksaalihappo voi kelatoida raskasmetalli-ioneja suoraan kasveissa, mikä vähentää myrkyllisyyttä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että soijapapujen oksaalihappo voi kelatoida Cd2+:aa ja vapauttaa Cd-pitoisia kiteitä ylempien trikomisolujen läpi, mikä vähentää Cd2+-pitoisuuksia kehossa16. Oksaalihappo voi säädellä maaperän pH:ta, tehostaa superoksididismutaasin (SOD), peroksidaasin (POD) ja katalaasin (CAT) aktiivisuutta sekä säädellä liukoisen sokerin, liukoisen proteiinin, vapaiden aminohappojen ja proliinin tunkeutumista. Aineenvaihduntaa säätelevät aineet17,18. Happo ja ylimääräinen Ca2+ kasvissa muodostavat kalsiumoksalaattisakan ydintymisproteiinien vaikutuksesta. Kasvien Ca2+-pitoisuuden säätelyllä voidaan tehokkaasti saavuttaa liuenneen oksaalihapon ja Ca2+:n säätely kasveissa ja välttää oksaalihapon ja Ca2+:n liiallinen kertyminen19,20.
Käytetyn kalkin määrä on yksi korjausvaikutukseen vaikuttavista keskeisistä tekijöistä. Kalkin annostus vaihteli 750–6000 kg/m²:n välillä. Happamassa maaperässä, jonka pH on 5,0–5,5, kalkin levittämisen vaikutus annoksella 3000–6000 kg/h/m² on merkittävästi suurempi kuin annoksella 750 kg/h/m². Kalkin liikakäyttö aiheuttaa kuitenkin joitakin negatiivisia vaikutuksia maaperään, kuten merkittäviä muutoksia maaperän pH-arvossa ja maaperän tiivistymistä. Siksi määrittelimme CaO-käsittelytasot tasoille 0, 750, 2250 ja 3750 kg hm⁻². Kun oksaalihappoa levitettiin Arabidopsis thalianalle, havaittiin, että Ca2+ väheni merkittävästi 10 mmol L⁻¹:n pitoisuudella, ja CRT-geeniperhe, joka vaikuttaa Ca2+-signalointiin, reagoi voimakkaasti. Joidenkin aiempien tutkimusten kerääminen mahdollisti tämän testin pitoisuuden määrittämisen ja eksogeenisten lisäravinteiden vuorovaikutuksen vaikutuksen Ca2+- ja Cd2+-pitoisuuksiin23,24,25. Siksi tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää eksogeenisen kalkin ja oksaalihapon lehtisumutteen säätelymekanismia Panax notoginsengin kadmiumpitoisuudelle ja stressinsietokyvylle kadmium-saastuneessa maaperässä ja tutkia edelleen tapoja varmistaa paremmin lääkkeiden laatu ja teho. Panax notoginsengin tuotanto. Hän antaa arvokasta ohjausta ruohokasvien viljelyn laajentamiseksi kadmiumilla saastuneessa maaperässä ja lääkemarkkinoiden vaatiman korkealaatuisen ja kestävän tuotannon saavuttamiseksi.
Kenttäkoe suoritettiin Lannizhaissa, Qiubein piirikunnassa, Wenshanin prefektuurissa, Yunnanin maakunnassa (24°11′N, 104°3′E, korkeus merenpinnasta 1446 m) käyttäen paikallista ginseng-lajiketta, Wenshan Panax notoginsengia. Vuoden keskilämpötila on 17 °C ja keskimääräinen vuotuinen sademäärä on 1250 mm. Tutkitun maaperän tausta-arvot olivat TN 0,57 g kg-1, TP 1,64 g kg-1, TC 16,31 g kg-1, OM 31,86 g kg-1, alkalihydrolysoitu N 88,82 mg kg-1, fosforiton 18,55 mg kg-1, vapaa kalium 100,37 mg kg-1, kadmium kokonaismäärä 0,3 mg kg-1 ja pH 5,4.
10. joulukuuta 2017 sekoitettiin 6 mg/kg Cd2+ (CdCl2·2,5H2O) -liuosta ja kalkkikäsittelyä (0, 750, 2250 ja 3750 kg/h/m2) ja levitettiin maan pinnalle 0–10 cm:n kerrokseksi jokaiselle koealalle. Jokainen käsittely toistettiin 3 kertaa. Koealat sijoitettiin satunnaisesti, jokainen koeala peitti 3 m2:n alueen. Yksivuotiaat Panax notoginsengin taimet istutettiin uudelleen 15 päivän muokkauskerran jälkeen. Aurinkosuojaverkkoa käytettäessä Panax notoginsengin valonvoimakkuus aurinkosuojaverkon sisällä on noin 18 % normaalista luonnonvalosta. Viljely suoritetaan paikallisten perinteisten viljelymenetelmien mukaisesti. Ennen Panax notoginsengin kypsymisvaihetta vuonna 2019 ruiskuta oksaalihappoa natriumoksalaatin muodossa. Oksaalihappopitoisuudet olivat vastaavasti 0, 0,1 ja 0,2 mol L-1, ja pH säädettiin NaOH:lla arvoon 5,16 simuloimaan karikkeen uuttoliuoksen keskimääräistä pH:ta. Lehtien ylä- ja alapinta ruiskutettiin kerran viikossa klo 8.00. Neljän ruiskutuksen jälkeen 5. viikolla 3-vuotiaita Panax notoginseng -kasveja korjattiin.
Marraskuussa 2019 pellolta kerättiin kolmevuotiaita Panax notoginseng -kasveja ja ruiskutettiin oksaalihapolla. Joitakin kolmevuotiaiden Panax notoginseng -kasvien näytteitä, joiden fysiologinen aineenvaihdunta ja entsyymiaktiivisuus oli mitattava, laitettiin pakastusputkiin, pakastettiin nopeasti nestemäisellä typellä ja siirrettiin sitten jääkaappiin -80 °C:seen. Joitakin kypsyysvaiheessa kadmiumin ja vaikuttavan aineen pitoisuuden mittaamiseksi tarkoitettuja juurinäytteitä pestiin vesijohtovedellä, kuivattiin 105 °C:ssa 30 minuuttia vakiopainossa 75 °C:ssa ja jauhettiin morttelissa varastointia varten.
Punnitse 0,2 g kuivaa kasvinäytettä, aseta se erlenmeyerpulloon, lisää 8 ml HNO3:a ja 2 ml HClO4:a ja peitä yön yli. Seuraavana päivänä käytä erlenmeyerpulloon asetettua kaarevaa suppiloa elektrotermiseen hajotukseen, kunnes valkoista savua ilmestyy ja ruoansulatusneste kirkastuu. Jäähdytyksen jälkeen huoneenlämpötilaan seos siirrettiin 10 ml:n mittapulloon. Kadmiumpitoisuus määritettiin atomiabsorptiospektrometrillä (Thermo ICE™ 3300 AAS, USA). (GB/T 23739-2009).
Punnitse 0,2 g kuivaa kasvinäytettä, laita se 50 ml:n muovipulloon, lisää 1 mol L-1 HCl:a 10 ml:aan, sulje korkki ja ravista hyvin 15 tuntia. Suodata. Pipetoi tarvittava määrä suodosta pipetilla, laimenna se vastaavasti ja lisää SrCl2-liuosta, kunnes Sr2+-pitoisuus on 1 g L-1. Ca-pitoisuus mitattiin atomiabsorptiospektrometrillä (Thermo ICE™ 3300 AAS, USA).
Malondialdehydi (MDA), superoksididismutaasi (SOD), peroksidaasi (POD) ja katalaasi (CAT) -referenssipakkausmenetelmä (DNM-9602, Beijing Prong New Technology Co., Ltd., tuoterekisteröinti), käytä vastaavaa mittauspakkausta. Nro: Pekingin farmakopea (tarkka) 2013 nro 2400147).
Punnitse noin 0,05 g Panax notoginseng -näytettä ja lisää antroni-rikkihapporeagenssia putken reunoille. Ravista putkea 2–3 sekuntia nesteen sekoittamiseksi perusteellisesti. Aseta putki putkitelineeseen värin kehittämiseksi 15 minuutiksi. Liukoisen sokerin pitoisuus määritettiin ultravioletti-vis-spektrofotometrialla (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kiina) aallonpituudella 620 nm.
Punnitse 0,5 g tuoretta Panax notoginseng -näytettä, jauheta se homogenaatiksi 5 ml:n tislatun veden kanssa ja sentriföi sitten 10 000 g:n voimalla 10 minuuttia. Supernatantti laimennettiin kiinteään tilavuuteen. Käytettiin Coomassie Brilliant Blue -menetelmää. Liukoisen proteiinin pitoisuus mitattiin ultravioletti-visuaalisen spektrofotometrian avulla (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kiina) aallonpituudella 595 nm ja laskettiin naudan seerumialbumiinin standardikäyrän perusteella.
Punnitse 0,5 g tuoretta näytettä, lisää 5 ml 10-prosenttista etikkahappoa, jauhetaan homogenaatiksi, suodatetaan ja laimennetaan vakiotilavuuteen. Värinkehitysmenetelmää käytettiin ninhydriiniliuoksella. Vapaiden aminohappojen pitoisuus määritettiin UV-Vis-spektrofotometrialla (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kiina) aallonpituudella 570 nm ja laskettiin leusiinistandardikäyrän28 perusteella.
Punnitse 0,5 g tuoretta näytettä, lisää 5 ml 3-prosenttista sulfosalisyylihappoliuosta, kuumenna vesihauteessa ja ravista 10 minuuttia. Jäähdytyksen jälkeen liuos suodatettiin ja saatettiin vakiotilavuuteen. Käytettiin kolorimetristä menetelmää happaman ninhydriinin kanssa. Proliinipitoisuus määritettiin ultravioletti-visuaalisen spektrofotometrisesti (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kiina) aallonpituudella 520 nm ja laskettiin proliinin standardikäyrän29 perusteella.
Saponiinipitoisuus määritettiin korkean suorituskyvyn nestekromatografialla Kiinan kansantasavallan farmakopean (vuoden 2015 painos) mukaisesti. Korkean suorituskyvyn nestekromatografian perusperiaate on käyttää korkeapainenestettä liikkuvana faasina ja soveltaa stationäärifaasiin korkean suorituskyvyn pylväskromatografian ultrapienten hiukkasten erotustekniikkaa. Toimintatekniikka on seuraava:
HPLC-olosuhteet ja järjestelmän soveltuvuustesti (taulukko 1): Käytä täyteaineena oktadekyylisilaaniin sidottua silikageeliä, liikkuvana faasina A asetonitriiliä ja liikkuvana faasina B vettä. Suorita gradienttieluointi alla olevan taulukon mukaisesti. Detektioaallonpituus on 203 nm. Panax notoginsengin kokonaissaponiinien R1-piikin mukaan teoreettisten pohjalevyjen lukumäärän tulisi olla vähintään 4000.
Standardiliuoksen valmistus: Punnitse tarkasti ginsenosidi Rg1, ginsenosidi Rb1 ja notoginsenosidi R1 ja lisää metanolia seoksen valmistamiseksi, joka sisältää 0,4 mg ginsenosidi Rg1:tä, 0,4 mg ginsenosidi Rb1:tä ja 0,1 mg notoginsenosidi R1:tä per 1 ml liuosta.
Testiliuoksen valmistus: Punnitse 0,6 g Panax-ginsengjauhetta ja lisää 50 ml metanolia. Sekoitettu liuos punnittiin (W1) ja annettiin seistä yön yli. Sekoitettua liuosta keitettiin sitten varovasti vesihauteessa 80 °C:ssa 2 tuntia. Jäähdytyksen jälkeen punnitaan sekoitettu liuos ja lisätään valmistettu metanoli ensimmäiseen massaan W1. Ravista sitten hyvin ja suodata. Suodos jätetään analyysia varten.
Kerää tarkasti 10 μl standardiliuosta ja 10 μl suodosta ja injektoi ne korkean suorituskyvyn nestekromatografiin (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.) saponiini 24 -pitoisuuden määrittämiseksi.
Standardikäyrä: Rg1:n, Rb1:n ja R1:n sekoitetun standardiliuoksen mittaus. Kromatografiaolosuhteet ovat samat kuin yllä. Laske standardikäyrä piirtämällä mitattu piikin pinta-ala y-akselille ja saponiinin pitoisuus standardiliuoksessa x-akselille. Saponiinin pitoisuus voidaan laskea sijoittamalla näytteen mitattu piikin pinta-ala standardikäyrään.
Punnitse 0,1 g P. notogensings -näytettä ja lisää 50 ml 70-prosenttista CH3OH-liuosta. Ultraääniuuttoa suoritettiin 2 tunnin ajan, minkä jälkeen se sentrifugoitiin nopeudella 4000 rpm 10 minuutin ajan. Ota 1 ml supernatanttia ja laimenna se 12-kertaisesti. Flavonoidipitoisuus määritettiin ultraviolettisäteilyspektrofotometrialla (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kiina) aallonpituudella 249 nm. Kversetiini on yksi yleisistä standardiaineista8.
Tiedot järjestettiin Excel 2010 -ohjelmistolla. Varianssianalyysi tehtiin SPSS 20 -tilasto-ohjelmistolla. Kuvat piirrettiin Origin Pro 9.1 -ohjelmalla. Lasketut tilastolliset arvot sisältävät keskiarvon ± keskihajontaa. Tilastollinen merkitsevyys perustuu P < 0,05:een.
Samalla oksaalihappopitoisuudella lehtiin ruiskutetun Panax notoginsengin juurien kalsiumpitoisuus nousi merkittävästi käytetyn kalkin määrän kasvaessa (taulukko 2). Verrattuna kalkin puuttumiseen kalsiumpitoisuus nousi 212 %, kun kalkkia lisättiin 3750 kg/h/m2 ilman oksaalihapporuiskutusta. Samalla kalkkimäärällä kalsiumpitoisuus nousi hieman oksaalihapporuiskutuksen pitoisuuden kasvaessa.
Juurien kadmiumpitoisuus vaihtelee 0,22:n ja 0,70 mg kg-1:n välillä. Samalla oksaalihappopitoisuudella ja lisätyn kalkin määrän kasvaessa kadmiumpitoisuus 2250 kg/h laskee merkittävästi. Kontrolliin verrattuna juurien kadmiumpitoisuus laski 68,57 % 2250 kg hm-2 kalkilla ja 0,1 mol l-1 oksaalihapolla ruiskuttamisen jälkeen. Kun käytettiin kalkitonta kalkkia ja 750 kg/h kalkkia, Panax notoginsengin juurien kadmiumpitoisuus laski merkittävästi oksaalihappopitoisuuden kasvaessa. Kun käytettiin 2250 kg/m2 ja 3750 kg/m2 kalkkia, juurien kadmiumpitoisuus ensin laski ja sitten nousi oksaalihappopitoisuuden kasvaessa. Lisäksi kaksimuuttuja-analyysi osoitti, että kalkilla oli merkittävä vaikutus Panax notoginseng -juurien kalsiumpitoisuuteen (F = 82,84**), kalkilla oli merkittävä vaikutus Panax notoginseng -juurien kadmiumpitoisuuteen (F = 74,99**) ja oksaalihapolla (F = 7,72*).
Kun lisätyn kalkin määrä ja ruiskutetun oksaalihapon pitoisuus kasvoivat, MDA-pitoisuus laski merkittävästi. Panax notoginsengin juurien MDA-pitoisuudessa ei ollut merkittävää eroa ilman kalkinlisäystä ja 3750 kg/m2 kalkin lisäyksellä. 750 kg/h/m2 ja 2250 kg/h/m2 käyttömäärillä 0,2 mol/l oksaalihapporuiskutuksen kalkkipitoisuus laski 58,38 % ja 40,21 % verrattuna tilanteeseen, jossa oksaalihapporuiskutusta ei tehty. Pienin MDA-pitoisuus (7,57 nmol g-1) havaittiin ruiskutettaessa 750 kg hm-2 kalkkia ja 0,2 mol l-1 oksaalihappoa (kuva 1).
Oksaalihapolla ruiskuttamisen vaikutus malondialdehydipitoisuuteen Panax notoginseng -juurissa kadmiumrasituksen alaisena. Huom: Kuvan selitteet osoittavat oksaalihapon pitoisuuden ruiskutushetkellä (mol L-1), eri pienet kirjaimet osoittavat merkittäviä eroja saman kalkkikäsittelyn välillä. luku (P < 0,05). Sama alla.
Lukuun ottamatta 3750 kg/h kalkin levittämistä, SOD-aktiivisuudessa ei ollut merkittävää eroa Panax notoginseng -juurissa. Kun kalkkia lisättiin 0, 750 ja 2250 kg/h/m2, SOD-aktiivisuus oli 0,2 mol/l oksaalihapolla ruiskutettaessa merkittävästi korkeampi kuin ilman oksaalihappoa, nousten vastaavasti 177,89 %, 61,62 % ja 45,08 %. Juurien SOD-aktiivisuus (598,18 U g-1) oli korkein ilman kalkin levittämistä ja 0,2 mol/l oksaalihapolla ruiskutettaessa. Kun oksaalihappoa ruiskutettiin samalla pitoisuudella eli 0,1 mol L-1, SOD-aktiivisuus kasvoi lisätyn kalkin määrän kasvaessa. 0,2 mol/l oksaalihapolla ruiskuttamisen jälkeen SOD-aktiivisuus laski merkittävästi (kuva 2).
Oksaalihapolla ruiskuttamisen vaikutus superoksididismutaasin, peroksidaasin ja katalaasin aktiivisuuteen kadmiumstressa kärsivillä Panax notogingen -kasvin juurilla
Kuten SOD-aktiivisuus juurissa, myös POD-aktiivisuus oli korkein ilman kalkkia käsitellyissä ja 0,2 mol L-1 oksaalihapolla ruiskutetuissa juurissa (63,33 µmol g-1), mikä on 148,35 % korkeampi kuin kontrollissa (25,50 µmol g-1). Oksaalihappopitoisuuden kasvaessa ja 3750 kg/m2 kalkkikäsittelyn jälkeen POD-aktiivisuus ensin lisääntyi ja sitten laski. Verrattuna 0,1 mol L-1 oksaalihapolla käsiteltyyn käsittelyyn, POD-aktiivisuus 0,2 mol L-1 oksaalihapolla käsitellyssä käsittelyssä laski 36,31 % (kuva 2).
Lukuun ottamatta 0,2 mol/l oksaalihapon ruiskuttamista ja 2250 kg/h/m2 tai 3750 kg/h/m2 kalkin lisäämistä, CAT-aktiivisuus oli merkittävästi korkeampi kuin kontrollissa. Kun ruiskutettiin 0,1 mol/l oksaalihappoa ja lisättiin 0,2250 kg/m2 tai 3750 kg/h/m2 kalkkia, CAT-aktiivisuus kasvoi 276,08 %, 276,69 % ja 33,05 % verrattuna käsittelyyn ilman oksaalihapporuiskutusta. CAT-aktiivisuus juurissa oli korkein (803,52 μmol/g) kalkittomassa käsittelyssä ja 0,2 mol/l oksaalihappokäsittelyssä. CAT-aktiivisuus oli pienin (172,88 μmol/g), kun käsiteltiin 3750 kg/h/m kalkilla ja 0,2 mol/l oksaalihapolla (kuva 2).
Kaksimuuttuja-analyysi osoitti, että Panax notoginseng -juurien CAT-aktiivisuus ja MDA-aktiivisuus liittyivät merkitsevästi ruiskutetun oksaalihapon tai kalkin määrään ja kahteen käsittelyyn (taulukko 3). Juurien SOD-aktiivisuus liittyi merkitsevästi kalkki- ja oksaalihappokäsittelyyn tai oksaalihapposuihkutuksen pitoisuuteen. Juurien POD-aktiivisuus riippui merkitsevästi käytetyn kalkin määrästä tai kalkki- ja oksaalihappokäsittelystä.
Liukoisten sokereiden pitoisuus juurissa väheni kalkin levitysmäärän ja oksaalihapposumutteen pitoisuuden kasvaessa. Liukoisten sokereiden pitoisuudessa ei ollut merkittävää eroa Panax notoginseng -juurissa ilman kalkitusta ja 750 kg/h/m² kalkkia käytettäessä. Kun kalkkia käytettiin 2250 kg/m², liukoisten sokerien pitoisuus 0,2 mol/l oksaalihapolla käsiteltynä oli merkittävästi korkeampi kuin ilman oksaalihapposumutusta käsiteltynä, nousten 22,81 %. Kun kalkkia käytettiin 3750 kg h/m², liukoisten sokerien pitoisuus laski merkittävästi ruiskutetun oksaalihapon pitoisuuden kasvaessa. Liukoisten sokerien pitoisuus 0,2 mol L-1 oksaalihapolla käsiteltynä laski 38,77 % verrattuna oksaalihapposumutteettomaan käsittelyyn. Lisäksi 0,2 mol·L-1 oksaalihapposumutteella oli alhaisin liukoisten sokerien pitoisuus, 205,80 mg·g-1 (kuva 3).
Oksaalihapolla ruiskutetun lehtien ruiskutuksen vaikutus liukoisen kokonaissokerin ja liukoisen proteiinin pitoisuuksiin kadmiumrasituksen alaisena Panax notoginseng -juurissa
Liukoisen proteiinin pitoisuus juurissa väheni kalkin ja oksaalihapporuiskutuksen määrän kasvaessa. Ilman kalkin lisäystä liukoisen proteiinin pitoisuus 0,2 mol L-1 oksaalihapporuiskutuksella käsiteltynä väheni merkittävästi 16,20 % kontrolliin verrattuna. Panax notoginseng -juurien liukoisen proteiinin pitoisuudessa ei ollut merkittäviä eroja, kun kalkkia levitettiin 750 kg/h. 2250 kg/h/m² kalkkia käytettäessä 0,2 mol/l oksaalihapporuiskutuksen liukoinen proteiinipitoisuus oli merkittävästi korkeampi kuin ei-oksaalihapporuiskutuksen (35,11 %). Kun kalkkia levitettiin 3750 kg·h/m², liukoisen proteiinin pitoisuus väheni merkittävästi oksaalihapporuiskutuksen pitoisuuden kasvaessa. Alhaisin liukoisen proteiinin pitoisuus (269,84 μg·g-1) oli 0,2 mol·l-1 oksaalihapporuiskutuksen yhteydessä (kuva 3).
Ilman kalkin levittämistä ei havaittu merkittäviä eroja Panax notoginsengin juuren vapaiden aminohappojen pitoisuuksissa. Kun oksaalihapon ruiskutuspitoisuus kasvoi ja kalkkia lisättiin 750 kg/h/m2, vapaiden aminohappojen pitoisuus ensin laski ja sitten nousi. Verrattuna käsittelyyn ilman oksaalihapporuiskutusta, vapaiden aminohappojen pitoisuus kasvoi merkittävästi 33,58 % ruiskutettaessa 2250 kg hm-2 kalkkia ja 0,2 mol l-1 oksaalihappoa. Vapaiden aminohappojen pitoisuus laski merkittävästi oksaalihappopitoisuuden kasvaessa ja kalkkia lisättäessä 3750 kg/m2. 0,2 mol l-1 oksaalihapporuiskutuksen vapaiden aminohappojen pitoisuus laski 49,76 % verrattuna käsittelyyn ilman oksaalihappoa. Vapaiden aminohappojen pitoisuus oli korkein ilman oksaalihapporuiskutusta ja oli 2,09 mg g-1. 0,2 mol/l oksaalihapposumutuksella oli pienin vapaiden aminohappojen pitoisuus (1,05 mg/g) (kuva 4).
Oksaalihapolla ruiskuttamisen vaikutus vapaiden aminohappojen ja proliinin pitoisuuksiin Panax notogingen -kasvin juurissa kadmiumstressa
Juurien proliinipitoisuus laski käytetyn kalkin ja oksaalihapon ruiskutuksen määrän kasvaessa. Panax-ginsengin juuren proliinipitoisuudessa ei ollut merkittäviä eroja, kun kalkkia ei käytetty. Kun oksaalihapon ruiskutuspitoisuus kasvoi ja kalkin levitysmäärät 750 tai 2250 kg/m2 kasvoivat, proliinipitoisuus ensin laski ja sitten nousi. 0,2 mol L-1 oksaalihapporuiskutuksen proliinipitoisuus oli merkittävästi korkeampi kuin 0,1 mol L-1 oksaalihapporuiskutuksen, nousten vastaavasti 19,52 % ja 44,33 %. Kun kalkkia lisättiin 3750 kg/m2, proliinipitoisuus laski merkittävästi ruiskutetun oksaalihapon pitoisuuden kasvaessa. 0,2 mol L-1 oksaalihapporuiskutuksen jälkeen proliinipitoisuus laski 54,68 % verrattuna tilanteeseen, jossa oksaalihappoa ei ruiskutettu. Alhaisin proliinipitoisuus oli 0,2 mol/l oksaalihapolla käsiteltynä, ja se oli 11,37 μg/g (kuva 4).
Panax notoginsengin saponiinien kokonaispitoisuus on Rg1>Rb1>R1. Kolmen saponiinin pitoisuuksissa ei ollut merkittävää eroa oksaalihapposumutteen pitoisuuden kasvaessa verrattuna pitoisuuteen ilman kalkin levittämistä (taulukko 4).
R1-pitoisuus 0,2 mol L-1 oksaalihapon ruiskutuksen jälkeen oli merkittävästi alhaisempi kuin ilman oksaalihappoa ruiskutettuna ja 750 tai 3750 kg/m2 kalkkiannoksella. Ruiskutetulla oksaalihappopitoisuudella 0 tai 0,1 mol/l ei ollut merkittävää eroa R1-pitoisuudessa lisätyn kalkkimäärän kasvaessa. Ruiskutetulla oksaalihappopitoisuudella 0,2 mol/l R1-pitoisuus 3750 kg/h/m2 kalkkiannoksella oli merkittävästi alhaisempi kuin 43,84 % ilman kalkin lisäämistä (taulukko 4).
Kun oksaalihapon ruiskutuspitoisuus nousi ja kalkkia lisättiin 750 kg/m2, Rg1-pitoisuus ensin nousi ja sitten laski. Kalkin levitysmäärillä 2250 ja 3750 kg/h Rg1-pitoisuus laski oksaalihapporuiskutuspitoisuuden kasvaessa. Samalla ruiskutetun oksaalihappopitoisuudella Rg1-pitoisuus ensin nousi ja sitten laski kalkin määrän kasvaessa. Kontrolliin verrattuna, lukuun ottamatta Rg1-pitoisuutta kolmessa oksaalihappopitoisuudessa ja 750 kg/m2 kalkkikäsittelyssä, joka oli korkeampi kuin kontrollissa, Panax notoginseng -juurien Rg1-pitoisuus muissa käsittelyissä oli alhaisempi kuin kontrollissa. Rg1:n maksimipitoisuus oli ruiskutettaessa 750 kg/h/m2 kalkkia ja 0,1 mol/l oksaalihappoa, mikä oli 11,54 % korkeampi kuin kontrollissa (taulukko 4).
Kun oksaalihapon ruiskutuspitoisuus ja käytetyn kalkin määrä kasvoivat 2250 kg/h virtausnopeudella, Rb1-pitoisuus ensin nousi ja sitten laski. 0,1 mol L-1 -oksaalihapon ruiskutuksen jälkeen Rb1-pitoisuus saavutti maksimiarvon 3,46 %, joka oli 74,75 % korkeampi kuin ilman oksaalihapporuiskutusta. Muissa kalkkikäsittelyissä ei ollut merkittäviä eroja eri oksaalihappopitoisuuksien välillä. 0,1 ja 0,2 mol L-1 -oksaalihapolla ruiskutuksen jälkeen kalkin määrän kasvaessa Rb1-pitoisuus ensin laski ja sitten laski (taulukko 4).
Samalla oksaalihappopitoisuudella flavonoidien pitoisuus nousi kalkin määrän kasvaessa ensin ja sitten laski. Flavonoidipitoisuuksissa ei havaittu merkittävää eroa ruiskutettaessa eri oksaalihappopitoisuuksia ilman kalkkia ja 3750 kg/m2 kalkkia. Kun kalkkia lisättiin 750 ja 2250 kg/m2, flavonoidien pitoisuus nousi ensin ja sitten laski ruiskutetun oksaalihapon pitoisuuden kasvaessa. Kun oksaalihappoa käytettiin 750 kg/m2 ja ruiskutettiin 0,1 mol/l pitoisuudella, flavonoidien pitoisuus oli suurimmillaan – 4,38 mg/g, mikä on 18,38 % korkeampi kuin samalla kalkkimäärällä, eikä oksaalihappoa tarvinnut ruiskuttaa. Flavonoidien pitoisuus 0,1 mol L-1 oksaalihapporuiskutuksella kasvoi 21,74 % verrattuna käsittelyyn ilman oksaalihappoa ja kalkkikäsittelyyn annoksella 2250 kg/m2 (kuva 5).
Oksalaattiruiskutuksen vaikutus kadmiumrasituksen alaisena latvakasvin (Panax notoginseng) juuren flavonoidien pitoisuuteen
Kaksimuuttuja-analyysi osoitti, että Panax notoginseng -juurien liukoisen sokerin pitoisuus riippui merkittävästi käytetyn kalkin määrästä ja ruiskutetun oksaalihapon pitoisuudesta. Juurien liukoisen proteiinin pitoisuus korreloi merkittävästi kalkin ja oksaalihapon annostuksen kanssa. Juurien vapaiden aminohappojen ja proliinin pitoisuus korreloi merkittävästi käytetyn kalkin määrän, ruiskutetun oksaalihapon, kalkin ja oksaalihapon pitoisuuksien kanssa (taulukko 5).
Panax notoginseng -juurien R1-pitoisuus riippui merkittävästi ruiskutetun oksaalihapon pitoisuudesta, käytetyn kalkin, kalkin ja oksaalihapon määrästä. Flavonoidien pitoisuus riippui merkittävästi ruiskutetun oksaalihapon pitoisuudesta ja lisätyn kalkin määrästä.
Kadmiumpitoisuuksien vähentämiseksi kasveissa on käytetty monia maaperänparannusaineita, kuten kalkkia ja oksaalihappoa30. Kalkkia käytetään laajalti maanparannusaineena kadmiumpitoisuuksien vähentämiseksi viljelykasveissa31. Liang ym.32 raportoivat, että oksaalihappoa voidaan käyttää myös raskasmetalleilla saastuneen maaperän kunnostukseen. Kun saastuneeseen maaperään lisättiin vaihtelevia pitoisuuksia oksaalihappoa, maaperän orgaanisen aineksen pitoisuus kasvoi, kationinvaihtokapasiteetti laski ja pH nousi33. Oksaalihappo voi myös reagoida maaperän metalli-ionien kanssa. Kadmium-stressin aikana Panax notoginsengin kadmiumpitoisuus nousi merkittävästi kontrolliin verrattuna. Jos kuitenkin käytetään kalkkia, se laskee merkittävästi. Kun tässä tutkimuksessa käytettiin 750 kg/h/m² kalkkia, juurien kadmiumpitoisuus saavutti kansallisen standardin (Cd-raja-arvo on Cd≤0,5 mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834), ja vaikutus oli hyvä. Paras vaikutus saavutetaan lisäämällä 2250 kg/m2 kalkkia. Kalkin lisäys luo suuren määrän kilpailupaikkoja Ca2+- ja Cd2+-ioneille maaperässä, ja oksaalihapon lisäys vähentää Panax notoginsengin juurien kadmiumpitoisuutta. Kalkin ja oksaalihapon sekoittamisen jälkeen Panax ginsengin juuren kadmiumpitoisuus laski merkittävästi ja saavutti kansallisen standardin. Maaperän kalsium adsorboituu juurien pintaan massavirtausprosessin kautta ja voi imeytyä juurisoluihin kalsiumkanavien (Ca2+-kanavat), kalsiumpumppujen (Ca2+-AT-Paasi) ja Ca2+/H+-antiportereiden kautta ja kulkeutua sitten vaakasuunnassa juuriin. Ksyleemi 23. Juurien kalsiumin ja kadmiumpitoisuuden välillä oli merkittävä negatiivinen korrelaatio (P < 0,05). Kadmiumpitoisuus laski kalsiumpitoisuuden kasvaessa, mikä on yhdenmukaista kalsiumin ja kadmiumin välisen antagonismin ajatuksen kanssa. ANOVA osoitti, että kalkin määrällä oli merkittävä vaikutus Panax notoginsengin juuren kalsiumpitoisuuteen. Pongrack ym. 35 raportoivat, että kadmium sitoutuu kalsiumoksalaattikiteiden oksalaattiin ja kilpailee kalsiumin kanssa. Oksaalihapon säätelyvaikutus kalsiumiin oli kuitenkin merkityksetön. Tämä osoittaa, että kalsiumoksalaatin saostuminen oksaalihaposta ja Ca2+:sta ei ole yksinkertaista saostumista, ja yhteissaostumisprosessia voivat säädellä useat aineenvaihduntareitit.
Kadmiumstressin aikana kasveissa muodostuu suuri määrä reaktiivisia happilajeja (ROS), jotka vahingoittavat solukalvojen rakennetta36. Malondialdehydipitoisuutta (MDA) voidaan käyttää indikaattorina ROS:n tason ja kasvien solukalvon vaurioasteen arvioimiseksi37. Antioksidanttijärjestelmä on tärkeä suojamekanismi reaktiivisten happilajien sieppaamisessa38. Kadmiumstressin vaikutuksesta antioksidanttientsyymien (mukaan lukien POD, SOD ja CAT) aktiivisuus muuttuu tyypillisesti. Tulokset osoittivat, että MDA-pitoisuus korreloi positiivisesti kadmiumpitoisuuden kanssa, mikä osoittaa, että kasvikalvon lipidiperoksidaation laajuus syveni kadmiumpitoisuuden kasvaessa37. Tämä on yhdenmukaista Ouyang et al.:n tutkimuksen tulosten kanssa39. Tämä tutkimus osoittaa, että kalkki, oksaalihappo ja oksaalihappo vaikuttavat merkittävästi MDA-pitoisuuteen. 0,1 mol L-1 oksaalihapon sumutuksen jälkeen Panax notoginsengin MDA-pitoisuus laski, mikä viittaa siihen, että oksaalihappo voi vähentää kadmiumin biologista hyötyosuutta ja ROS-tasoja Panax notoginsengissä. Antioksidanttientsyymijärjestelmä on paikka, jossa kasvin detoksifikaatiotoiminto tapahtuu. SOD poistaa kasvisoluissa olevaa O2-:ta ja tuottaa myrkytöntä O2:ta ja myrkyttömän H2O2:n. POD ja CAT poistavat H2O2:ta kasvikudoksista ja katalysoivat H2O2:n hajoamista H2O:ksi. iTRAQ-proteomianalyysin perusteella havaittiin, että SOD:n ja PAL:n proteiinien ilmentymistasot laskivat ja POD:n ilmentymistaso nousi kalkin levittämisen jälkeen Cd40-stressin alaisena. Oksaalihapon ja kalkin annostelu vaikutti merkittävästi CAT:n, SOD:n ja POD:n aktiivisuuteen Panax notoginsengin juuressa. 0,1 mol L-1 oksaalihapolla ruiskutettu käsittely lisäsi merkittävästi SOD:n ja CAT:n aktiivisuutta, mutta säätelyvaikutus POD:n aktiivisuuteen ei ollut ilmeinen. Tämä osoittaa, että oksaalihappo kiihdyttää ROS:n hajoamista Cd-stressin alaisena ja pääasiassa täydentää H2O2:n poistoa säätelemällä CAT:n aktiivisuutta, mikä on samanlaista kuin Guo et al.41:n tutkimustulokset Pseudospermum sibiricumin antioksidanttientsyymeistä. Kos. ). 750 kg/h/m2 kalkin lisäämisen vaikutus antioksidanttijärjestelmän entsyymien aktiivisuuteen ja malondialdehydipitoisuuteen on samanlainen kuin oksaalihapolla ruiskuttamisen vaikutus. Tulokset osoittivat, että oksaalihapporuiskutuskäsittely pystyi tehokkaammin tehostamaan SOD:n ja CAT:n aktiivisuutta Panax notoginsengissä ja parantamaan Panax notoginsengin stressinkestävyyttä. SOD:n ja POD:n aktiivisuudet vähenivät käsittelyllä 0,2 mol L-1 oksaalihapolla ja 3750 kg hm-2 kalkilla, mikä osoittaa, että liiallinen ruiskutus suurilla oksaalihappo- ja Ca2+-pitoisuuksilla voi aiheuttaa kasvien stressiä, mikä on yhdenmukaista Luo et al.:n tutkimuksen kanssa. Wait 42.