Hvala vam što ste posjetili Nature.com. Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu podršku za CSS. Za najbolje rezultate preporučujemo korištenje novije verzije preglednika (ili isključivanje načina kompatibilnosti u Internet Exploreru). U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazujemo stranicu bez stiliziranja ili JavaScripta.
Kontaminacija kadmijem (Cd) predstavlja potencijalnu prijetnju sigurnosti uzgoja ljekovite biljke Panax notoginseng u Yunnanu. Pod utjecajem egzogenog Cd stresa provedeni su poljski pokusi kako bi se razumjeli učinci primjene vapna (0, 750, 2250 i 3750 kg/h/m2) i folijarnog prskanja oksalnom kiselinom (0, 0,1 i 0,2 mol/L) na akumulaciju Cd i antioksidansa. Sistemske i ljekovite komponente Panax notoginseng. Rezultati su pokazali da pod stresom Cd, vapno i folijarno prskanje oksalnom kiselinom mogu povećati sadržaj Ca2+ u Panax notoginsengu i smanjiti toksičnost Cd2+. Dodatak vapna i oksalne kiseline povećao je aktivnost antioksidativnih enzima i promijenio metabolizam osmotskih regulatora. Najznačajnije je povećanje aktivnosti CAT za 2,77 puta. Pod utjecajem oksalne kiseline, aktivnost SOD povećala se za 1,78 puta. Sadržaj MDA smanjio se za 58,38%. Postoji vrlo značajna korelacija s topljivim šećerom, slobodnim aminokiselinama, prolinom i topljivim proteinima. Vapno i oksalna kiselina mogu povećati sadržaj kalcijevih iona (Ca2+) u Panax notoginsengu, smanjiti sadržaj Cd, poboljšati otpornost Panax notoginsengu na stres te povećati proizvodnju ukupnih saponina i flavonoida. Sadržaj Cd je najniži, 68,57% niži od kontrole, i odgovara standardnoj vrijednosti (Cd≤0,5 mg kg-1, GB/T 19086-2008). Udio SPN-a bio je 7,73%, dosegnuvši najvišu razinu među svim tretmanima, a sadržaj flavonoida značajno se povećao za 21,74%, dosegnuvši standardne medicinske vrijednosti i optimalni prinos.
Kadmij (Cd) je česti onečišćivač obrađenog tla, lako migrira i ima značajnu biološku toksičnost. El-Shafei i sur. izvijestili su da toksičnost kadmija utječe na kvalitetu i produktivnost korištenih biljaka. Prekomjerne razine kadmija u obrađenom tlu na jugozapadu Kine postale su ozbiljne posljednjih godina. Provincija Yunnan je kraljevstvo bioraznolikosti Kine, s ljekovitim biljnim vrstama koje su na prvom mjestu u zemlji. Međutim, provincija Yunnan bogata je mineralnim resursima, a proces rudarenja neizbježno dovodi do onečišćenja tla teškim metalima, što utječe na proizvodnju lokalnog ljekovitog bilja.
Panax notoginseng (Burkill) Chen3) je vrlo vrijedna višegodišnja zeljasta ljekovita biljka koja pripada rodu Panax iz porodice Araliaceae. Panax notoginseng poboljšava cirkulaciju krvi, uklanja zastoj krvi i ublažava bol. Glavno područje proizvodnje je prefektura Wenshan, provincija Yunnan5. Više od 75% tla u lokalnim područjima uzgoja ginsenga Panax notoginseng kontaminirano je kadmijem, s razinama koje variraju od 81% do preko 100% u različitim područjima6. Toksični učinak Cd također značajno smanjuje proizvodnju ljekovitih komponenti Panax notoginseng, posebno saponina i flavonoida. Saponini su vrsta glikozidnog spoja čiji su aglikoni triterpenoidi ili spirostani. Oni su glavni aktivni sastojci mnogih tradicionalnih kineskih lijekova i sadrže saponine. Neki saponini također imaju antibakterijsko djelovanje ili vrijedne biološke aktivnosti poput antipiretičkih, sedativnih i antikancerogenih učinaka7. Flavonoidi se općenito odnose na niz spojeva u kojima su dva benzenska prstena s fenolnim hidroksilnim skupinama povezana preko tri središnja atoma ugljika. Glavna jezgra je 2-fenilkromanon 8. To je snažan antioksidans koji može učinkovito ukloniti slobodne radikale kisika u biljkama. Također može inhibirati prodiranje upalnih bioloških enzima, potaknuti zacjeljivanje rana i ublažavanje boli te sniziti razinu kolesterola. Jedan je od glavnih aktivnih sastojaka Panax notoginseng. Postoji hitna potreba za rješavanjem problema kontaminacije kadmijem u tlu u područjima proizvodnje Panax ginsenga i osiguranjem proizvodnje njegovih esencijalnih ljekovitih sastojaka.
Vapno je jedan od široko korištenih pasivatora za stacionarno pročišćavanje tla od onečišćenja kadmijem10. Utječe na adsorpciju i taloženje Cd u tlu smanjenjem bioraspoloživosti Cd u tlu povećanjem pH vrijednosti i promjenom kapaciteta izmjene kationa u tlu (CEC), zasićenosti tla solima (BS) i redoks potencijala tla (Eh)3,11. Osim toga, vapno osigurava veliku količinu Ca2+, stvara ionski antagonizam s Cd2+, natječe se za mjesta adsorpcije u korijenju, sprječava transport Cd u tlo i ima nisku biološku toksičnost. Kada je dodano 50 mmol L-1 Ca pod stresom Cd, transport Cd u listovima sezama je inhibiran, a akumulacija Cd smanjena je za 80%. Brojne slične studije provedene su na riži (Oryza sativa L.) i drugim usjevima12,13.
Folijarno prskanje usjeva za kontrolu nakupljanja teških metala nova je metoda za kontrolu teških metala posljednjih godina. Njezin princip uglavnom se odnosi na reakciju kelacije u biljnim stanicama, što rezultira taloženjem teških metala na staničnu stijenku i inhibira unos teških metala u biljke14,15. Kao stabilno dikiselinsko kelirajuće sredstvo, oksalna kiselina može izravno kelirati ione teških metala u biljkama, čime se smanjuje toksičnost. Istraživanja su pokazala da oksalna kiselina u soji može kelirati Cd2+ i oslobađati kristale koji sadrže Cd kroz gornje trihome stanice, smanjujući razinu Cd2+ u tijelu16. Oksalna kiselina može regulirati pH tla, pojačati aktivnost superoksid dismutaze (SOD), peroksidaze (POD) i katalaze (CAT) te regulirati prodiranje topljivog šećera, topljivog proteina, slobodnih aminokiselina i prolina. Metabolički regulatori17,18. Kiselina i višak Ca2+ u biljci tvore talog kalcijevog oksalata pod djelovanjem nukleacijskih proteina. Reguliranjem koncentracije Ca2+ u biljkama može se učinkovito postići regulacija otopljene oksalne kiseline i Ca2+ u biljkama te izbjeći prekomjerno nakupljanje oksalne kiseline i Ca2+19,20.
Količina primijenjenog vapna jedan je od ključnih čimbenika koji utječu na učinak popravka. Utvrđeno je da se doza vapna kretala od 750 do 6000 kg/m2. Za kiselo tlo s pH od 5,0~5,5, učinak primjene vapna u dozi od 3000~6000 kg/h/m2 znatno je veći nego pri dozi od 750 kg/h/m221. Međutim, prekomjerna primjena vapna rezultirat će nekim negativnim učincima na tlo, poput značajnih promjena pH vrijednosti tla i zbijenosti tla22. Stoga smo definirali razine tretmana CaO kao 0, 750, 2250 i 3750 kg hm-2. Kada je oksalna kiselina primijenjena na Arabidopsis thaliana, utvrđeno je da je Ca2+ značajno smanjen pri koncentraciji od 10 mmol L-1, a obitelj gena CRT, koja utječe na signalizaciju Ca2+, snažno je reagirala20. Akumulacija nekih prethodnih studija omogućila nam je određivanje koncentracije ovog testa i daljnje proučavanje učinka interakcije egzogenih dodataka na Ca2+ i Cd2+23,24,25. Stoga je cilj ove studije istražiti regulatorni mehanizam egzogenog vapna i oksalne kiseline u spreju lišća na sadržaj Cd i toleranciju na stres Panax notoginseng u tlu kontaminiranom kadmijem te dalje istražiti načine za bolje osiguranje ljekovite kvalitete i učinkovitosti. Proizvodnja Panax notoginseng. On pruža vrijedne smjernice o povećanju opsega uzgoja zeljastih biljaka u tlima kontaminiranim kadmijem i postizanju visokokvalitetne, održive proizvodnje koju zahtijeva farmaceutsko tržište.
Korištenjem lokalne sorte ginsenga Wenshan Panax notoginseng kao materijala, proveden je poljski pokus u Lannizhaiju, okrug Qiubei, prefektura Wenshan, provincija Yunnan (24°11′N, 104°3′E, nadmorska visina 1446 m). Prosječna godišnja temperatura je 17°C, a prosječna godišnja količina oborina 1250 mm. Vrijednosti pozadine proučavanog tla bile su: TN 0,57 g kg-1, TP 1,64 g kg-1, TC 16,31 g kg-1, OM 31,86 g kg-1, alkalno hidrolizirani N 88,82 mg kg-1, bez fosfora 18,55 mg kg-1, slobodni kalij 100,37 mg kg-1, ukupni kadmij 0,3 mg kg-1, pH 5,4.
Dana 10. prosinca 2017. pomiješano je 6 mg/kg Cd2+ (CdCl2·2.5H2O) i tretman vapnom (0, 750, 2250 i 3750 kg/h/m2) te naneseno na površinu tla u sloju od 0~10 cm po parceli. Svaki tretman ponovljen je 3 puta. Pokusne parcele su nasumično raspoređene, a svaka parcela pokriva površinu od 3 m2. Jednogodišnje sadnice Panax notoginseng presađene su nakon 15 dana obrade tla. Pri korištenju mreže za zaštitu od sunca, intenzitet svjetlosti Panax notoginseng unutar mreže za zaštitu od sunca iznosi oko 18% normalnog intenziteta prirodne svjetlosti. Uzgoj se provodi prema lokalnim tradicionalnim metodama uzgoja. Prije faze zrenja Panax notoginseng 2019. godine, prska se oksalnom kiselinom u obliku natrijevog oksalata. Koncentracije oksalne kiseline bile su 0, 0,1 i 0,2 mol L-1, a NaOH je korišten za podešavanje pH vrijednosti na 5,16 kako bi se simulirao prosječni pH otopine za ispiranje stelje. Gornju i donju površinu listova prskati jednom tjedno u 8:00 sati. Nakon prskanja 4 puta u 5. tjednu, ubrane su 3 godine stare biljke Panax notoginseng.
U studenom 2019. godine, trogodišnje biljke Panax notoginseng prikupljene su s polja i poprskane oksalnom kiselinom. Neki uzorci trogodišnjih biljaka Panax notoginseng kojima je trebalo izmjeriti fiziološki metabolizam i aktivnost enzima stavljeni su u epruvete za zamrzavanje, brzo zamrznuti tekućim dušikom, a zatim prebačeni u hladnjak na -80°C. Neki uzorci korijena kod kojih je trebalo izmjeriti Cd i sadržaj aktivnih sastojaka u fazi zrelosti isprani su vodom iz slavine, sušeni na 105°C tijekom 30 minuta, pri konstantnoj težini na 75°C, te samljeveni u mužaru za skladištenje.
Izvažite 0,2 g suhog uzorka biljke, stavite ga u Erlenmeyerovu tikvicu, dodajte 8 ml HNO3 i 2 ml HClO4 te pokrijte preko noći. Sljedećeg dana upotrijebite zakrivljeni lijevak smješten u Erlenmeyerovu tikvicu za elektrotermalnu digestiju dok se ne pojavi bijeli dim i probavni sokovi ne postanu bistri. Nakon hlađenja na sobnu temperaturu, smjesa je prebačena u odmjernu tikvicu od 10 ml. Sadržaj Cd određen je atomskim apsorpcijskim spektrometrom (Thermo ICE™ 3300 AAS, SAD). (GB/T 23739-2009).
Izvažite 0,2 g suhog biljnog uzorka, stavite ga u plastičnu bocu od 50 ml, dodajte 1 mol L-1 HCl u 10 ml, zatvorite čepom i dobro protresite 15 sati te filtrirajte. Pipetom pipetirajte potrebnu količinu filtrata, razrijedite ga prema potrebi i dodajte otopinu SrCl2 dok koncentracija Sr2+ ne dostigne 1 g L-1. Sadržaj Ca mjeren je atomskim apsorpcijskim spektrometrom (Thermo ICE™ 3300 AAS, SAD).
Malondialdehid (MDA), superoksid dismutaza (SOD), peroksidaza (POD) i katalaza (CAT) - metoda referentnog kompleta (DNM-9602, Beijing Prong New Technology Co., Ltd., registracija proizvoda), koristite odgovarajući komplet za mjerenje. Br.: Pekinška farmakopeja (točno) 2013 br. 2400147).
Izvažite oko 0,05 g uzorka Panax notoginseng i dodajte antronsko-sumpornu kiselinu kao reagens uz stranice epruvete. Protresite epruvetu 2-3 sekunde kako biste dobro promiješali tekućinu. Stavite epruvetu na stalak za epruvete 15 minuta da se razvije boja. Sadržaj topljivog šećera određen je ultraljubičasto-vidljivom spektrofotometrijom (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kina) na valnoj duljini od 620 nm.
Izvažite 0,5 g svježeg uzorka Panax notoginseng, sameljite ga u homogenat s 5 ml destilirane vode, a zatim centrifugirajte na 10 000 g tijekom 10 minuta. Supernatant je razrijeđen na fiksni volumen. Korištena je metoda Coomassie Brilliant Blue. Sadržaj topljivih proteina mjeren je ultraljubičasto-vidljivom spektrofotometrijom (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kina) na valnoj duljini od 595 nm i izračunat na temelju standardne krivulje goveđeg serumskog albumina.
Izvažite 0,5 g svježeg uzorka, dodajte 5 ml 10%-tne octene kiseline, sameljite do homogenata, filtrirajte i razrijedite do konstantnog volumena. Metoda razvoja boje korištena je s otopinom ninhidrina. Sadržaj slobodnih aminokiselina određen je UV-vidljivom spektrofotometrijom (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kina) na 570 nm i izračunat na temelju standardne krivulje leucina28.
Izvažite 0,5 g svježeg uzorka, dodajte 5 ml 3%-tne otopine sulfosalicilne kiseline, zagrijavajte u vodenoj kupelji i tresite 10 minuta. Nakon hlađenja, otopina je filtrirana i dovedena do konstantnog volumena. Korištena je kolorimetrijska metoda s kiselim ninhidrinom. Sadržaj prolina određen je ultraljubičasto-vidljivom spektrofotometrijom (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kina) na valnoj duljini od 520 nm i izračunat na temelju standardne krivulje prolina29.
Sadržaj saponina određen je visokoučinkovitom tekućinskom kromatografijom prema Farmakopeji Narodne Republike Kine (izdanje iz 2015.). Osnovni princip visokoučinkovite tekućinske kromatografije je korištenje tekućine pod visokim tlakom kao mobilne faze i primjena tehnologije odvajanja ultrafinih čestica visokoučinkovite kolonske kromatografije na stacionarnu fazu. Tehnika rada je sljedeća:
HPLC uvjeti i test prikladnosti sustava (Tablica 1): Kao punilo upotrijebite silikagel vezan na oktadecilsilan, acetonitril kao mobilnu fazu A i vodu kao mobilnu fazu B. Provedite gradijentnu eluciju kako je prikazano u donjoj tablici. Valna duljina detekcije je 203 nm. Prema R1 vrhu ukupnih saponina Panax notoginseng, broj teorijskih ploča trebao bi biti najmanje 4000.
Priprema standardne otopine: Točno izvažite ginsenozid Rg1, ginsenozid Rb1 i notoginsenozid R1 te dodajte metanol kako biste pripremili smjesu koja sadrži 0,4 mg ginsenozida Rg1, 0,4 mg ginsenozida Rb1 i 0,1 mg notoginsenozida R1 na 1 ml otopine.
Priprema ispitne otopine: Izvažite 0,6 g praha Panax ginsenga i dodajte 50 ml metanola. Pomiješana otopina je izvagana (W1) i ostavljena preko noći. Pomiješana otopina je zatim lagano kuhana u vodenoj kupelji na 80°C tijekom 2 sata. Nakon hlađenja, izvažite pomiješanu otopinu i dodajte pripremljeni metanol prvoj masi W1. Zatim dobro protresite i filtrirajte. Filtrat se ostavlja za analizu.
Točno prikupite 10 μL standardne otopine i 10 μL filtrata te ih ubrizgajte u visokoučinkoviti tekućinski kromatograf (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.) kako biste odredili sadržaj saponina 24.
Standardna krivulja: mjerenje miješane standardne otopine Rg1, Rb1 i R1. Uvjeti kromatografije su isti kao gore. Izračunajte standardnu ​​krivulju tako da na y-os prikažite izmjerenu površinu vrha, a koncentraciju saponina u standardnoj otopini na x-os. Koncentracija saponina može se izračunati zamjenom izmjerene površine vrha uzorka u standardnu ​​krivulju.
Izvažite 0,1 g uzorka P. notogensings i dodajte 50 ml 70%-tne otopine CH3OH. Ultrazvučna ekstrakcija provedena je 2 sata, nakon čega slijedi centrifugiranje pri 4000 okretaja u minuti tijekom 10 minuta. Uzmite 1 ml supernatanta i razrijedite ga 12 puta. Sadržaj flavonoida određen je ultraljubičasto-vidljivom spektrofotometrijom (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kina) na valnoj duljini od 249 nm. Kvercetin je jedna od standardnih uobičajenih tvari8.
Podaci su organizirani pomoću programa Excel 2010. Za analizu varijance podataka korišten je statistički program SPSS 20. Slike su nacrtane pomoću programa Origin Pro 9.1. Izračunate statističke vrijednosti uključuju srednju vrijednost ± SD. Izjave o statističkoj značajnosti temelje se na P < 0,05.
Pri istoj koncentraciji oksalne kiseline raspršene po lišću, sadržaj Ca u korijenu Panax notoginseng značajno se povećao s povećanjem količine primijenjenog vapna (Tablica 2). U usporedbi s odsutnošću vapna, sadržaj Ca povećao se za 212% pri dodavanju 3750 kg/h/m2 vapna bez prskanja oksalne kiseline. Za istu količinu primijenjenog vapna, sadržaj Ca neznatno se povećao s povećanjem koncentracije oksalne kiseline u spreju.
Sadržaj Cd u korijenu kreće se od 0,22 do 0,70 mg kg-1. Pri istoj koncentraciji oksalne kiseline u prskanju, kako se povećava količina dodanog vapna, sadržaj Cd od 2250 kg/h značajno se smanjuje. U usporedbi s kontrolom, sadržaj Cd u korijenu smanjio se za 68,57% nakon prskanja s 2250 kg hm-2 vapna i 0,1 mol l-1 oksalne kiseline. Kada je primijenjeno bez vapna i 750 kg/h vapna, sadržaj Cd u korijenu Panax notoginseng značajno se smanjio s povećanjem koncentracije oksalne kiseline u prskanju. Kada je primijenjeno 2250 kg/m2 vapna i 3750 kg/m2 vapna, sadržaj Cd u korijenu prvo se smanjio, a zatim povećao s povećanjem koncentracije oksalne kiseline. Osim toga, bivarijatna analiza pokazala je da vapno ima značajan utjecaj na sadržaj Ca u korijenu Panax notoginseng (F = 82,84**), vapno je imalo značajan utjecaj na sadržaj Cd u korijenu Panax notoginseng (F = 74,99**) i oksalnu kiselinu (F = 7,72*).
Kako se količina dodanog vapna i koncentracija raspršene oksalne kiseline povećavala, sadržaj MDA značajno se smanjivao. Nije bilo značajne razlike u sadržaju MDA u korijenu Panax notoginseng bez dodatka vapna i s dodatkom 3750 kg/m2 vapna. Pri količinama primjene od 750 kg/h/m2 i 2250 kg/h/m2, sadržaj vapna kod tretmana prskanjem s 0,2 mol/L oksalne kiseline smanjio se za 58,38% odnosno 40,21% u usporedbi s tretmanom prskanjem bez oksalne kiseline. Najniži sadržaj MDA (7,57 nmol g-1) uočen je kod prskanja 750 kg hm-2 vapna i 0,2 mol l-1 oksalne kiseline (slika 1).
Učinak folijarnog prskanja oksalnom kiselinom na sadržaj malondialdehida u korijenju Panax notoginseng pod stresom kadmija. Napomena: Legenda na slici označava koncentraciju oksalne kiseline prilikom prskanja (mol L-1), različita mala slova označavaju značajne razlike između tretmana iste primjene vapna. broj (P < 0,05). Isto dolje.
Osim primjene 3750 kg/h vapna, nije bilo značajne razlike u aktivnosti SOD-a u korijenju Panax notoginseng. Pri dodavanju 0, 750 i 2250 kg/h/m2 vapna, aktivnost SOD-a tretirana prskanjem oksalnom kiselinom u koncentraciji od 0,2 mol/l bila je značajno veća nego bez upotrebe oksalne kiseline, povećavajući se za 177,89%, 61,62% odnosno 45,08%. Aktivnost SOD-a u korijenju (598,18 U g-1) bila je najveća u odsutnosti primjene vapna i kada je tretirana prskanjem oksalnom kiselinom u koncentraciji od 0,2 mol/l. Kada je oksalna kiselina prskana istom koncentracijom ili 0,1 mol L-1, aktivnost SOD-a se povećavala s povećanjem dodane količine vapna. Nakon prskanja s 0,2 mol/L oksalne kiseline, aktivnost SOD-a se značajno smanjila (slika 2).
Učinak prskanja lišća oksalnom kiselinom na aktivnost superoksid dismutaze, peroksidaze i katalaze u korijenu Panax notoginseng pod stresom kadmija
Poput aktivnosti SOD-a u korijenju, aktivnost POD-a u korijenju tretiranom bez vapna i poprskanom s 0,2 mol L-1 oksalne kiseline bila je najviša (63,33 µmol g-1), što je 148,35% više od kontrole (25,50 µmol g-1). S povećanjem koncentracije oksalne kiseline u prskanju i tretmanom vapnom od 3750 kg/m2, aktivnost POD-a se prvo povećala, a zatim smanjila. U usporedbi s tretmanom s 0,1 mol L-1 oksalne kiseline, aktivnost POD-a pri tretmanu s 0,2 mol L-1 oksalne kiseline smanjila se za 36,31% (slika 2).
Uz iznimku prskanja s 0,2 mol/l oksalne kiseline i dodavanja 2250 kg/h/m2 ili 3750 kg/h/m2 vapna, aktivnost CAT-a bila je značajno veća nego u kontrolnoj skupini. Prilikom prskanja s 0,1 mol/l oksalne kiseline i dodavanja 0,2250 kg/m2 ili 3750 kg/h/m2 vapna, aktivnost CAT-a povećala se za 276,08%, 276,69% ​​odnosno 33,05% u usporedbi s tretmanom bez prskanja oksalne kiseline. Aktivnost CAT-a u korijenju bila je najveća (803,52 μmol/g) u tretmanu bez vapna i u tretmanu s 0,2 mol/L oksalne kiseline. Aktivnost CAT-a bila je najniža (172,88 μmol/g) kada je tretirana s 3750 kg/h/m2 vapna i 0,2 mol/L oksalne kiseline (slika 2).
Bivarijatna analiza pokazala je da su CAT aktivnost i MDA aktivnost korijena Panax notoginseng značajno povezane s količinom oksalne kiseline ili vapna poprskane i dvama tretmanima (Tablica 3). SOD aktivnost u korijenu bila je značajno povezana s tretmanom vapnom i oksalnom kiselinom ili koncentracijom oksalne kiseline u spreju. POD aktivnost korijena bila je značajno ovisna o količini primijenjenog vapna ili tretmanu vapnom i oksalnom kiselinom.
Sadržaj topljivih šećera u korijenu smanjivao se s povećanjem količine primjene vapna i koncentracije oksalne kiseline u spreju. Nije bilo značajne razlike u sadržaju topljivih šećera u korijenu Panax notoginseng bez primjene vapna i kada je primijenjeno 750 kg/h/m2 vapna. Kada je primijenjeno 2250 kg/m2 vapna, sadržaj topljivog šećera pri tretmanu s 0,2 mol/L oksalne kiseline bio je značajno veći nego pri tretmanu bez prskanja oksalne kiseline, povećavajući se za 22,81%. Kada je primijenjeno 3750 kg h/m2 vapna, sadržaj topljivog šećera značajno se smanjio s povećanjem koncentracije prskane oksalne kiseline. Sadržaj topljivog šećera pri tretmanu s 0,2 mol L-1 oksalne kiseline smanjio se za 38,77% u usporedbi s onim bez prskanja oksalne kiseline. Osim toga, tretman prskanjem oksalne kiseline s 0,2 mol·L-1 imao je najniži sadržaj topljivog šećera, koji je iznosio 205,80 mg·g-1 (slika 3).
Učinak folijarnog prskanja oksalnom kiselinom na sadržaj topljivog ukupnog šećera i topljivih proteina u korijenu Panax notoginseng pod stresom kadmija
Sadržaj topljivih proteina u korijenu smanjivao se s povećanjem količine primjene vapna i tretmana prskanjem oksalnom kiselinom. Bez dodatka vapna, sadržaj topljivih proteina pri tretiranju prskanjem oksalnom kiselinom u koncentraciji od 0,2 mol L-1 značajno se smanjio za 16,20% u usporedbi s kontrolom. Nije bilo značajnih razlika u sadržaju topljivih proteina u korijenu Panax notoginseng kada je primijenjeno 750 kg/h vapna. Pod uvjetima primjene od 2250 kg/h/m² vapna, sadržaj topljivih proteina tretmanom prskanjem s 0,2 mol/L oksalne kiseline bio je značajno veći od tretmana prskanjem bez oksalne kiseline (35,11%). Kada je primijenjeno 3750 kg·h/m² vapna, sadržaj topljivih proteina značajno se smanjivao s povećanjem koncentracije prskanja oksalnom kiselinom, s najnižim sadržajem topljivih proteina (269,84 μg·g-1) kada je prskanje oksalnom kiselinom bilo 0,2 mol·L-1 (slika 3).
Nije bilo značajnih razlika u sadržaju slobodnih aminokiselina u korijenu biljke Panax notoginseng u odsutnosti primjene vapna. Kako se koncentracija oksalne kiseline povećavala i dodavalo 750 kg/h/m2 vapna, sadržaj slobodnih aminokiselina prvo se smanjivao, a zatim povećavao. U usporedbi s tretmanom bez prskanja oksalne kiseline, sadržaj slobodnih aminokiselina značajno se povećao za 33,58% pri prskanju s 2250 kg hm-2 vapna i 0,2 mol l-1 oksalne kiseline. Sadržaj slobodnih aminokiselina značajno se smanjio s povećanjem koncentracije oksalne kiseline u prskanju i dodavanjem 3750 kg/m2 vapna. Sadržaj slobodnih aminokiselina u tretmanu prskanjem s 0,2 mol L-1 oksalne kiseline smanjen je za 49,76% u usporedbi s tretmanom prskanjem bez oksalne kiseline. Sadržaj slobodnih aminokiselina bio je najveći bez prskanja oksalnom kiselinom i iznosio je 2,09 mg g-1. Tretman sprejom s 0,2 mol/L oksalne kiseline imao je najniži sadržaj slobodnih aminokiselina (1,05 mg/g) (slika 4).
Učinak prskanja lišća oksalnom kiselinom na sadržaj slobodnih aminokiselina i prolina u korijenu Panax notoginseng u uvjetima stresa kadmija
Sadržaj prolina u korijenu smanjivao se s povećanjem količine primijenjenog vapna i količine prskanja oksalnom kiselinom. Nije bilo značajnih razlika u sadržaju prolina u korijenu Panax ginsenga kada vapno nije primijenjeno. Kako se koncentracija oksalne kiseline povećavala i primjena 750 ili 2250 kg/m2 vapna povećavala, sadržaj prolina se prvo smanjivao, a zatim povećavao. Sadržaj prolina u tretmanu prskanjem s 0,2 mol L-1 oksalne kiseline bio je značajno veći od tretmana prskanjem s 0,1 mol L-1 oksalne kiseline, povećavajući se za 19,52% odnosno 44,33%. Kada je dodano 3750 kg/m2 vapna, sadržaj prolina značajno se smanjivao s povećanjem koncentracije prskane oksalne kiseline. Nakon prskanja s 0,2 mol L-1 oksalne kiseline, sadržaj prolina smanjio se za 54,68% u usporedbi s onim bez prskanja oksalne kiseline. Najniži sadržaj prolina bio je pri tretmanu s 0,2 mol/l oksalne kiseline i iznosio je 11,37 μg/g (slika 4).
Ukupni sadržaj saponina u Panax notoginseng je Rg1>Rb1>R1. Nije bilo značajne razlike u sadržaju triju saponina s povećanjem koncentracije oksalne kiseline u spreju i koncentracije bez primjene vapna (Tablica 4).
Sadržaj R1 nakon prskanja oksalne kiseline u koncentraciji od 0,2 mol L-1 bio je značajno niži nego bez prskanja oksalne kiseline i primjene doze vapna od 750 ili 3750 kg/m2. Pri koncentraciji oksalne kiseline u prskanju od 0 ili 0,1 mol/L nije bilo značajne razlike u sadržaju R1 s povećanjem količine dodanog vapna. Pri koncentraciji oksalne kiseline u prskanju od 0,2 mol/L, sadržaj R1 u vapnu od 3750 kg/h/m2 bio je značajno niži od 43,84% bez dodavanja vapna (Tablica 4).
Kako se koncentracija oksalne kiseline u prskanju povećavala i kako se dodavalo 750 kg/m2 vapna, sadržaj Rg1 se prvo povećavao, a zatim smanjivao. Pri brzinama primjene vapna od 2250 i 3750 kg/h, sadržaj Rg1 se smanjivao s povećanjem koncentracije oksalne kiseline u prskanju. Pri istoj koncentraciji prskane oksalne kiseline, kako se količina vapna povećava, sadržaj Rg1 se prvo povećava, a zatim smanjuje. U usporedbi s kontrolom, osim sadržaja Rg1 u tri koncentracije oksalne kiseline i tretmanima vapnom od 750 kg/m2, koji je bio veći od kontrole, sadržaj Rg1 u korijenu Panax notoginseng u ostalim tretmanima bio je niži od kontrole. Maksimalni sadržaj Rg1 bio je pri prskanju sa 750 kg/h/m2 vapna i 0,1 mol/l oksalne kiseline, što je bilo 11,54% više od kontrole (Tablica 4).
Kako se koncentracija oksalne kiseline u prskanju i količina primijenjenog vapna povećavala pri protoku od 2250 kg/h, sadržaj Rb1 se prvo povećavao, a zatim smanjivao. Nakon prskanja s 0,1 mol L-1 oksalne kiseline, sadržaj Rb1 dosegao je maksimalnu vrijednost od 3,46%, što je bilo 74,75% više nego bez prskanja oksalne kiseline. Kod ostalih tretmana vapnom nije bilo značajnih razlika između različitih koncentracija oksalne kiseline u prskanju. Nakon prskanja s 0,1 i 0,2 mol L-1 oksalne kiseline, kako se količina vapna povećavala, sadržaj Rb1 se prvo smanjivao, a zatim smanjivao (Tablica 4).
Pri istoj koncentraciji prskanja oksalnom kiselinom, kako se povećavala količina dodanog vapna, sadržaj flavonoida se prvo povećavao, a zatim smanjivao. Nije uočena značajna razlika u sadržaju flavonoida pri prskanju različitim koncentracijama oksalne kiseline bez vapna i 3750 kg/m2 vapna. Pri dodavanju 750 i 2250 kg/m2 vapna, kako se povećavala koncentracija prskane oksalne kiseline, sadržaj flavonoida se prvo povećavao, a zatim smanjivao. Pri primjeni 750 kg/m2 i prskanju oksalnom kiselinom u koncentraciji od 0,1 mol/l, sadržaj flavonoida bio je maksimalan - 4,38 mg/g, što je 18,38% više nego pri dodavanju iste količine vapna, te nije bilo potrebe za prskanjem oksalnom kiselinom. Sadržaj flavonoida pri tretiranju s 0,1 mol L-1 prskanja oksalnom kiselinom povećao se za 21,74% u usporedbi s tretmanom bez oksalne kiseline i tretmanom vapnom u dozi od 2250 kg/m2 (slika 5).
Učinak prskanja lišća oksalatom na sadržaj flavonoida u korijenu Panax notoginseng pod stresom kadmija
Bivarijatna analiza pokazala je da je sadržaj topljivog šećera u korijenu Panax notoginseng značajno ovisan o količini primijenjenog vapna i koncentraciji oksalne kiseline kojom se prska. Sadržaj topljivog proteina u korijenu bio je značajno koreliran s dozom vapna i oksalne kiseline. Sadržaj slobodnih aminokiselina i prolina u korijenu bio je značajno koreliran s količinom primijenjenog vapna, koncentracijom oksalne kiseline kojom se prska, vapnom i oksalnom kiselinom (Tablica 5).
Sadržaj R1 u korijenu Panax notoginseng značajno je ovisio o koncentraciji prskane oksalne kiseline, količini primijenjenog vapna, vapna i oksalne kiseline. Sadržaj flavonoida značajno je ovisio o koncentraciji prskane oksalne kiseline i količini dodanog vapna.
Mnogi aditivi korišteni su za smanjenje razine kadmija u biljkama fiksiranjem kadmija u tlu, poput vapna i oksalne kiseline30. Vapno se široko koristi kao aditiv za tlo za smanjenje razine kadmija u usjevima31. Liang i sur.32 izvijestili su da se oksalna kiselina može koristiti i za sanaciju tla onečišćenog teškim metalima. Nakon što su u onečišćeno tlo dodane različite koncentracije oksalne kiseline, sadržaj organske tvari u tlu se povećao, kapacitet izmjene kationa se smanjio, a pH se povećao33. Oksalna kiselina također može reagirati s metalnim ionima u tlu. U uvjetima stresa Cd, sadržaj Cd u Panax notoginseng značajno se povećao u usporedbi s kontrolom. Međutim, ako se koristi vapno, značajno se smanjuje. Kada je u ovoj studiji primijenjeno 750 kg/h/m² vapna, sadržaj Cd u korijenu dosegao je nacionalni standard (granica Cd je Cd≤0,5 mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834), a učinak je bio dobar. Najbolji učinak postiže se dodavanjem 2250 kg/m2 vapna. Dodatak vapna stvara veliki broj mjesta konkurencije za Ca2+ i Cd2+ u tlu, a dodatak oksalne kiseline smanjuje sadržaj Cd u korijenu Panax notoginseng. Nakon miješanja vapna i oksalne kiseline, sadržaj Cd u korijenu Panax ginseng značajno se smanjio i dosegao nacionalni standard. Ca2+ u tlu se adsorbira na površinu korijena procesom masenog protoka i može se apsorbirati u stanice korijena putem kalcijevih kanala (Ca2+ kanali), kalcijevih pumpi (Ca2+-AT-Paza) i Ca2+/H+ antiportera, a zatim se horizontalno transportira do korijena. Xylem23. Postojala je značajna negativna korelacija između sadržaja Ca i Cd u korijenu (P < 0,05). Sadržaj Cd smanjivao se s povećanjem sadržaja Ca, što je u skladu s idejom antagonizma između Ca i Cd. ANOVA je pokazala da količina vapna ima značajan utjecaj na sadržaj Ca u korijenu Panax notoginseng. Pongrack i sur. 35 je izvijestio da se Cd veže na oksalat u kristalima kalcijevog oksalata i natječe se s Ca. Međutim, regulatorni učinak oksalne kiseline na Ca bio je neznatan. To pokazuje da taloženje kalcijevog oksalata iz oksalne kiseline i Ca2+ nije jednostavno taloženje i da proces koprecipitacije može biti kontroliran s nekoliko metaboličkih putova.
Pod stresom kadmija, u biljkama se stvara velika količina reaktivnih kisikovih vrsta (ROS), oštećujući strukturu staničnih membrana36. Sadržaj malondialdehida (MDA) može se koristiti kao pokazatelj za procjenu razine ROS-a i stupnja oštećenja plazma membrane biljaka37. Antioksidativni sustav važan je zaštitni mehanizam za uklanjanje reaktivnih kisikovih vrsta38. Aktivnosti antioksidativnih enzima (uključujući POD, SOD i CAT) obično se mijenjaju stresom kadmija. Rezultati su pokazali da je sadržaj MDA pozitivno koreliran s koncentracijom Cd, što ukazuje na to da se stupanj lipidne peroksidacije biljne membrane produbljuje s povećanjem koncentracije Cd37. To je u skladu s rezultatima studije Ouyanga i suradnika39. Ova studija pokazuje da na sadržaj MDA značajno utječu vapno, oksalna kiselina, vapno i oksalna kiselina. Nakon raspršivanja 0,1 mol L-1 oksalne kiseline, sadržaj MDA u Panax notoginsengu se smanjio, što ukazuje na to da bi oksalna kiselina mogla smanjiti bioraspoloživost razine Cd i ROS-a u Panax notoginsengu. Detoksikacijska funkcija biljke odvija se u antioksidativnom enzimskom sustavu. SOD uklanja O2- koji se nalazi u biljnim stanicama i proizvodi netoksični O2 i niskotoksični H2O2. POD i CAT uklanjaju H2O2 iz biljnih tkiva i kataliziraju razgradnju H2O2 u H2O. Na temelju iTRAQ proteomske analize utvrđeno je da su razine ekspresije proteina SOD i PAL smanjene, a razina ekspresije POD povećana nakon primjene vapna pod stresom Cd40. Aktivnosti CAT, SOD i POD u korijenu Panax notoginseng bile su značajno pogođene dozom oksalne kiseline i vapna. Tretman prskanjem s 0,1 mol L-1 oksalne kiseline značajno je povećao aktivnost SOD i CAT, ali regulatorni učinak na aktivnost POD nije bio očit. To pokazuje da oksalna kiselina ubrzava razgradnju ROS-a pod stresom Cd i uglavnom dovršava uklanjanje H2O2 reguliranjem aktivnosti CAT-a, što je slično rezultatima istraživanja Guoa i suradnika41 o antioksidativnim enzimima Pseudospermum sibiricum. Kos.). Učinak dodavanja 750 kg/h/m2 vapna na aktivnost enzima antioksidativnog sustava i sadržaj malondialdehida sličan je učinku prskanja oksalnom kiselinom. Rezultati su pokazali da tretman prskanjem oksalnom kiselinom može učinkovitije pojačati aktivnost SOD-a i CAT-a u Panax notoginsengu i poboljšati otpornost Panax notoginsengu na stres. Aktivnost SOD-a i POD-a smanjena je tretmanom s 0,2 mol L-1 oksalne kiseline i 3750 kg hm-2 vapna, što ukazuje na to da pretjerano prskanje visokim koncentracijama oksalne kiseline i Ca2+ može uzrokovati stres biljaka, što je u skladu sa studijom Luoa i suradnika. Wait 42.