Hvala, ker ste obiskali Nature.com. Različica brskalnika, ki jo uporabljate, ima omejeno podporo za CSS. Za najboljše rezultate priporočamo uporabo novejše različice brskalnika (ali izklop načina združljivosti v Internet Explorerju). Medtem, da bi zagotovili stalno podporo, spletno mesto prikazujemo brez stilov ali JavaScripta.
Kontaminacija s kadmijem (Cd) predstavlja potencialno grožnjo za varnost gojenja zdravilne rastline Panax notoginseng v Yunnanu. Ob eksogenem stresu s Cd so bili izvedeni terenski poskusi za razumevanje učinkov uporabe apna (0, 750, 2250 in 3750 kg/h/m2) in listnega škropljenja z oksalno kislino (0, 0,1 in 0,2 mol/L) na kopičenje Cd in antioksidanta. Sistemske in zdravilne komponente Panax notoginseng. Rezultati so pokazali, da lahko ob stresu s Cd apno in listno škropljenje z oksalno kislino povečata vsebnost Ca2+ v Panax notoginseng in zmanjšata toksičnost Cd2+. Dodatek apna in oksalne kisline je povečal aktivnost antioksidativnih encimov in spremenil presnovo osmotskih regulatorjev. Najpomembnejše je povečanje aktivnosti CAT za 2,77-krat. Pod vplivom oksalne kisline se je aktivnost SOD povečala za 1,78-krat. Vsebnost MDA se je zmanjšala za 58,38 %. Obstaja zelo pomembna korelacija s topnim sladkorjem, prostimi aminokislinami, prolinom in topnimi beljakovinami. Apno in oksalna kislina lahko povečata vsebnost kalcijevih ionov (Ca2+) v Panax notoginseng, zmanjšata vsebnost Cd, izboljšata odpornost Panax notoginseng na stres ter povečata proizvodnjo skupnih saponinov in flavonoidov. Vsebnost Cd je najnižja, 68,57 % nižja od kontrole, in ustreza standardni vrednosti (Cd ≤ 0,5 mg kg-1, GB/T 19086-2008). Delež SPN je bil 7,73 %, kar je najvišja raven med vsemi tretiranji, vsebnost flavonoidov pa se je znatno povečala za 21,74 %, kar je doseglo standardne medicinske vrednosti in optimalen pridelek.
Kadmij (Cd) je pogost onesnaževalec obdelanih tal, se zlahka seli in ima znatno biološko toksičnost. El-Shafei in sodelavci2 so poročali, da toksičnost kadmija vpliva na kakovost in produktivnost uporabljenih rastlin. Prekomerne ravni kadmija v obdelanih tleh na jugozahodu Kitajske so v zadnjih letih postale resne. Provinca Yunnan je kraljestvo biotske raznovrstnosti na Kitajskem, kjer so zdravilne rastline na prvem mestu v državi. Vendar pa je provinca Yunnan bogata z mineralnimi viri, rudarski proces pa neizogibno vodi do onesnaženja tal s težkimi kovinami, kar vpliva na pridelavo lokalnih zdravilnih rastlin.
Panax notoginseng (Burkill) Chen3) je zelo dragocena trajnica zelnata zdravilna rastlina iz rodu Panax iz družine Araliaceae. Panax notoginseng izboljšuje krvni obtok, odpravlja zastoj krvi in ​​lajša bolečine. Glavno območje pridelave je prefektura Wenshan v provinci Yunnan5. Več kot 75 % tal na lokalnih območjih gojenja ginsenga Panax notoginseng je onesnaženih s kadmijem, pri čemer se ravni na različnih območjih gibljejo od 81 % do več kot 100 %6. Strupeni učinek Cd prav tako znatno zmanjša proizvodnjo zdravilnih sestavin Panax notoginseng, zlasti saponinov in flavonoidov. Saponini so vrsta glikozidne spojine, katere aglikoni so triterpenoidi ali spirostati. So glavne aktivne sestavine mnogih tradicionalnih kitajskih zdravil in vsebujejo saponine. Nekateri saponini imajo tudi antibakterijsko delovanje ali dragocene biološke aktivnosti, kot so antipiretični, pomirjujoči in protirakavi učinki7. Flavonoidi se na splošno nanašajo na vrsto spojin, v katerih sta dva benzenska obroča s fenolnimi hidroksilnimi skupinami povezana preko treh osrednjih atomov ogljika. Glavno jedro je 2-fenilkromanon 8. Je močan antioksidant, ki lahko učinkovito lovi proste kisikove radikale v rastlinah. Lahko tudi zavira prodiranje vnetnih bioloških encimov, spodbuja celjenje ran in lajšanje bolečin ter znižuje raven holesterola. Je ena glavnih aktivnih sestavin Panax notoginseng. Nujno je treba obravnavati problem onesnaženja tal s kadmijem na območjih pridelave Panax ginseng in zagotoviti proizvodnjo njegovih bistvenih zdravilnih sestavin.
Apno je eden od pogosto uporabljenih pasivizatorjev za stacionarno čiščenje tal pred onesnaženjem s kadmijem10. Vpliva na adsorpcijo in odlaganje Cd v tleh tako, da zmanjša biološko uporabnost Cd v tleh z zvišanjem pH vrednosti in spreminjanjem kapacitete izmenjave kationov v tleh (CEC), nasičenosti tal s soljo (BS) in redoks potenciala tal (Eh)3, 11. Poleg tega apno zagotavlja veliko količino Ca2+, tvori ionski antagonizem s Cd2+, tekmuje za adsorpcijska mesta v koreninah, preprečuje transport Cd v tla in ima nizko biološko toksičnost. Ko je bilo pod stresom zaradi Cd dodanih 50 mmol L-1 Ca, je bil transport Cd v sezamovih listih zavrt, kopičenje Cd pa se je zmanjšalo za 80 %. Številne podobne študije so bile opravljene pri rižu (Oryza sativa L.) in drugih poljščinah12,13.
Foliarno škropljenje poljščin za nadzor kopičenja težkih kovin je v zadnjih letih nova metoda za nadzor težkih kovin. Njeno načelo je povezano predvsem s kelacijsko reakcijo v rastlinskih celicah, ki povzroči odlaganje težkih kovin na celično steno in zavira privzem težkih kovin v rastline14,15. Kot stabilno dikislinsko kelirajoče sredstvo lahko oksalna kislina neposredno kelira ione težkih kovin v rastlinah in s tem zmanjša toksičnost. Raziskave so pokazale, da lahko oksalna kislina v soji kelira Cd2+ in sprošča kristale, ki vsebujejo Cd, skozi zgornje trihomske celice, kar zmanjša raven Cd2+ v telesu16. Oksalna kislina lahko uravnava pH tal, povečuje aktivnost superoksid dismutaze (SOD), peroksidaze (POD) in katalaze (CAT) ter uravnava prodiranje topnega sladkorja, topnih beljakovin, prostih aminokislin in prolina. Presnovni regulatorji17,18. Kislina in presežek Ca2+ v rastlini pod delovanjem nukleacijskih beljakovin tvorita oborino kalcijevega oksalata. Z uravnavanjem koncentracije Ca2+ v rastlinah lahko učinkovito dosežemo uravnavanje raztopljene oksalne kisline in Ca2+ v rastlinah ter preprečimo prekomerno kopičenje oksalne kisline in Ca2+19,20.
Količina uporabljenega apna je eden ključnih dejavnikov, ki vplivajo na učinek popravila. Ugotovljeno je bilo, da se je odmerek apna gibal od 750 do 6000 kg/m2. Pri kislih tleh s pH 5,0~5,5 je učinek uporabe apna v odmerku 3000~6000 kg/h/m2 bistveno večji kot pri odmerku 750 kg/h/m221. Vendar pa bo prekomerna uporaba apna povzročila nekatere negativne učinke na tla, kot so znatne spremembe pH tal in zbitost tal22. Zato smo ravni obdelave s CaO opredelili kot 0, 750, 2250 in 3750 kg hm-2. Ko je bila oksalna kislina uporabljena na Arabidopsis thaliana, je bilo ugotovljeno, da se je Ca2+ znatno zmanjšal pri koncentraciji 10 mmol L-1, in da se je močno odzvala tudi družina genov CRT, ki vpliva na signalizacijo Ca2+20. Zbiranje nekaterih prejšnjih študij nam je omogočilo določitev koncentracije tega testa in nadaljnjo preučitev vpliva interakcije eksogenih dodatkov na Ca2+ in Cd2+23,24,25. Zato je cilj te študije raziskati regulativni mehanizem eksogenega škropljenja listov z apnom in oksalno kislino na vsebnost Cd in toleranco na stres pri Panax notoginseng v tleh, onesnaženih s kadmijem, ter nadalje raziskati načine za boljše zagotavljanje medicinske kakovosti in učinkovitosti. Proizvodnja Panax notoginseng. Ponuja dragocene smernice za povečanje obsega gojenja zelnatih rastlin v tleh, onesnaženih s kadmijem, in doseganje visokokakovostne, trajnostne proizvodnje, ki jo zahteva farmacevtski trg.
V Lannizhaiju, okrožje Qiubei, prefektura Wenshan, provinca Yunnan (24°11′N, 104°3′E, nadmorska višina 1446 m), je bil izveden poljski poskus z uporabo lokalne sorte ginsenga Wenshan Panax notoginseng kot materiala. Povprečna letna temperatura je 17 °C, povprečna letna količina padavin pa 1250 mm. Osnovne vrednosti preučevanih tal so bile: 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 hidroliziran N 88,82 mg kg-1, brez fosforja 18,55 mg kg-1, prosti kalij 100,37 mg kg-1, skupni kadmij 0,3 mg kg-1, pH 5,4.
10. decembra 2017 je bilo zmešanih 6 mg/kg Cd2+ (CdCl2·2,5H2O) in apna (0, 750, 2250 in 3750 kg/h/m2) ter nanesenih na površino tal v plasti 0~10 cm na vsako parcelo. Vsako tretiranje je bilo ponovljeno 3-krat. Testne parcele so bile naključno razporejene, vsaka parcela je pokrivala površino 3 m2. Enoletne sadike Panax notoginseng so bile presajene po 15 dneh obdelave tal. Pri uporabi mreže za senčenje je bila intenzivnost svetlobe Panax notoginseng znotraj mreže približno 18 % normalne naravne intenzivnosti svetlobe. Gojenje se izvaja v skladu z lokalnimi tradicionalnimi metodami gojenja. Pred fazo zorenja Panax notoginseng leta 2019 je bilo treba oksalno kislino poškropiti v obliki natrijevega oksalata. Koncentracije oksalne kisline so bile 0, 0,1 oziroma 0,2 mol L-1, za uravnavanje pH na 5,16 pa je bil uporabljen NaOH, da se simulira povprečni pH raztopine za izpiranje stelje. Zgornjo in spodnjo površino listov poškropite enkrat tedensko ob 8.00 zjutraj. Po 4-kratnem škropljenju v 5. tednu so pobrali 3-letne rastline Panax notoginseng.
Novembra 2019 so bile na polju zbrane triletne rastline Panax notoginseng in poškropljene z oksalno kislino. Nekaj ​​vzorcev triletnih rastlin Panax notoginseng, pri katerih je bilo treba izmeriti fiziološki metabolizem in encimsko aktivnost, so dali v epruvete za zamrzovanje, jih hitro zamrznili s tekočim dušikom in nato prenesli v hladilnik pri -80 °C. Nekaj ​​vzorcev korenin, pri katerih je bilo treba izmeriti vsebnost Cd in aktivnih sestavin v fazi zrelosti, so sprali z vodo iz pipe, sušili pri 105 °C 30 minut pri konstantni teži pri 75 °C in zmleli v terilniku za shranjevanje.
Odtehtajte 0,2 g suhega rastlinskega vzorca, ga dajte v erlenmajerico, dodajte 8 ml HNO3 in 2 ml HClO4 ter pokrijte čez noč. Naslednji dan uporabite ukrivljen lij, nameščen v erlenmajerico, za elektrotermično razgradnjo, dokler se ne pojavi bel dim in prebavni sokovi ne postanejo bistri. Po ohladitvi na sobno temperaturo zmes prenesete v 10 ml merilno bučko. Vsebnost Cd določite z atomskim absorpcijskim spektrometrom (Thermo ICE™ 3300 AAS, ZDA). (GB/T 23739-2009).
Odtehtajte 0,2 g suhega rastlinskega vzorca, ga dajte v 50 ml plastenko, dodajte 1 mol L-1 HCl v 10 ml, zaprite pokrovček in dobro stresajte 15 ur ter filtrirajte. S pipeto odpipetirajte potrebno količino filtrata, ga ustrezno razredčite in dodajte raztopino SrCl2, da dosežete koncentracijo Sr2+ 1 g L-1. Vsebnost Ca je bila izmerjena z atomskim absorpcijskim spektrometrom (Thermo ICE™ 3300 AAS, ZDA).
Za metodo z referenčnim kompletom za malondialdehid (MDA), superoksid dismutazo (SOD), peroksidazo (POD) in katalazo (CAT) (DNM-9602, Beijing Prong New Technology Co., Ltd., registracija izdelka) uporabite ustrezni merilni komplet. Št.: Pekinška farmakopeja (natančna) 2013 št. 2400147).
Odtehtajte približno 0,05 g vzorca Panax notoginseng in ob straneh epruvete dodajte reagent antron-žveplove kisline. Epruveto stresajte 2–3 sekunde, da se tekočina dobro premeša. Epruveto postavite na stojalo za epruvete, da se razvije barva, za 15 minut. Vsebnost topnega sladkorja je bila določena z ultravijolično-vidno spektrofotometrijo (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kitajska) pri valovni dolžini 620 nm.
Odtehtajte 0,5 g svežega vzorca Panax notoginseng, ga zmeljite v homogenat s 5 ml destilirane vode in nato centrifugirajte pri 10.000 g 10 minut. Supernatant razredčite na fiksno prostornino. Uporabljena je bila metoda Coomassie Brilliant Blue. Vsebnost topnih beljakovin je bila izmerjena z ultravijolično-vidno spektrofotometrijo (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kitajska) pri valovni dolžini 595 nm in izračunana na podlagi standardne krivulje govejega serumskega albumina.
Odtehtajte 0,5 g svežega vzorca, dodajte 5 ml 10 % ocetne kisline, zmeljite do homogenata, filtrirajte in razredčite do konstantne prostornine. Uporabljena je bila metoda razvoja barve z raztopino ninhidrina. Vsebnost prostih aminokislin je bila določena z UV-vidno spektrofotometrijo (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kitajska) pri 570 nm in izračunana na podlagi standardne krivulje levcina28.
Odtehtajte 0,5 g svežega vzorca, dodajte 5 ml 3 % raztopine sulfosalicilne kisline, segrevajte v vodni kopeli in stresajte 10 minut. Po ohladitvi raztopino filtrirajte in dovedite do konstantne prostornine. Uporabljena je bila kolorimetrična metoda s kislim ninhidrinom. Vsebnost prolina je bila določena z ultravijolično-vidno spektrofotometrijo (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kitajska) pri valovni dolžini 520 nm in izračunana na podlagi standardne krivulje prolina29.
Vsebnost saponina je bila določena z visokozmogljivo tekočinsko kromatografijo v skladu s Farmakopejo Ljudske republike Kitajske (izdaja 2015). Osnovno načelo visokozmogljive tekočinske kromatografije je uporaba visokotlačne tekočine kot mobilne faze in uporaba tehnologije ločevanja ultrafinih delcev visokozmogljive kolonske kromatografije na stacionarni fazi. Tehnika delovanja je naslednja:
Pogoji HPLC in preizkus primernosti sistema (tabela 1): Kot polnilo uporabite silikagel, vezan na oktadecilsilan, kot mobilno fazo A acetonitril in kot mobilno fazo B vodo. Izvedite gradientno eluacijo, kot je prikazano v spodnji tabeli. Valovna dolžina detekcije je 203 nm. Glede na vrh R1 celotnih saponinov Panax notoginseng mora biti število teoretičnih plošč vsaj 4000.
Priprava standardne raztopine: Natančno stehtajte ginsenozid Rg1, ginsenozid Rb1 in notoginsenozid R1 ter dodajte metanol, da pripravite mešanico, ki vsebuje 0,4 mg ginsenozida Rg1, 0,4 mg ginsenozida Rb1 in 0,1 mg notoginsenozida R1 na 1 ml raztopine.
Priprava testne raztopine: Odtehtajte 0,6 g prahu Panax ginsenga in dodajte 50 ml metanola. Mešano raztopino stehtajte (W1) in pustite stati čez noč. Mešano raztopino nato nežno kuhajte v vodni kopeli pri 80 °C 2 uri. Po ohladitvi stehtajte mešano raztopino in dodajte pripravljen metanol prvi masi W1. Nato dobro pretresite in filtrirajte. Filtrat pustite za analizo.
Natančno zberite 10 μL standardne raztopine in 10 μL filtrata ter ju vbrizgajte v visokozmogljiv tekočinski kromatograf (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.), da določite vsebnost saponina 24.
Standardna krivulja: meritev mešane standardne raztopine Rg1, Rb1 in R1. Pogoji kromatografije so enaki kot zgoraj. Standardno krivuljo izračunamo tako, da na os y nanesemo izmerjeno površino vrha, na os x pa koncentracijo saponina v standardni raztopini. Koncentracijo saponina lahko izračunamo tako, da v standardno krivuljo vnesemo izmerjeno površino vrha vzorca.
Odtehtajte 0,1 g vzorca P. notogensings in dodajte 50 ml 70 % raztopine CH3OH. Ultrazvočna ekstrakcija je potekala 2 uri, nato pa je sledilo centrifugiranje pri 4000 vrt/min 10 minut. Vzemite 1 ml supernatanta in ga 12-krat razredčite. Vsebnost flavonoidov je bila določena z ultravijolično-vidno spektrofotometrijo (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kitajska) pri valovni dolžini 249 nm. Kvercetin je ena od standardnih običajnih snovi8.
Podatki so bili organizirani z uporabo programske opreme Excel 2010. Za analizo variance podatkov je bila uporabljena statistična programska oprema SPSS 20. Slike so bile narisane z uporabo programa Origin Pro 9.1. Izračunane statistične vrednosti vključujejo povprečje ± SD. Izjave o statistični pomembnosti temeljijo na P < 0,05.
Pri enaki koncentraciji oksalne kisline, ki je bila popršena po listih, se je vsebnost Ca v koreninah Panax notoginseng znatno povečala z naraščajočo količino uporabljenega apna (tabela 2). V primerjavi z odsotnostjo apna se je vsebnost Ca povečala za 212 % pri dodajanju 3750 kg/h/m2 apna brez škropljenja z oksalno kislino. Pri enaki količini uporabljenega apna se je vsebnost Ca nekoliko povečala z naraščajočo koncentracijo škropiva z oksalno kislino.
Vsebnost Cd v koreninah se giblje od 0,22 do 0,70 mg kg-1. Pri enaki koncentraciji škropiva z oksalno kislino se z naraščanjem količine dodanega apna vsebnost Cd pri 2250 kg/h znatno zmanjša. V primerjavi s kontrolo se je vsebnost Cd v koreninah po škropljenju z 2250 kg hm-2 apna in 0,1 mol l-1 oksalne kisline zmanjšala za 68,57 %. Pri škropljenju z brezapnenim apnom in apnom s 750 kg/h se je vsebnost Cd v koreninah Panax notoginseng znatno zmanjšala z naraščajočo koncentracijo škropiva z oksalno kislino. Pri škropljenju z 2250 kg/m2 apna in 3750 kg/m2 apna se je vsebnost Cd v koreninah najprej zmanjšala, nato pa povečala z naraščajočo koncentracijo oksalne kisline. Poleg tega je bivariatna analiza pokazala, da je apno imelo pomemben vpliv na vsebnost Ca v koreninah Panax notoginseng (F = 82,84**), apno je imelo pomemben vpliv na vsebnost Cd v koreninah Panax notoginseng (F = 74,99**) in oksalne kisline (F = 7,72*).
Z naraščanjem količine dodanega apna in koncentracije škropljene oksalne kisline se je vsebnost MDA znatno zmanjšala. V vsebnosti MDA v koreninah Panax notoginseng brez dodatka apna in z dodatkom 3750 kg/m2 apna ni bilo pomembne razlike. Pri odmerkih 750 kg/h/m2 in 2250 kg/h/m2 se je vsebnost apna pri škropljenju z 0,2 mol/l oksalne kisline zmanjšala za 58,38 % oziroma 40,21 % v primerjavi z obdelavo brez škropljenja z oksalno kislino. Najnižja vsebnost MDA (7,57 nmol g-1) je bila opažena pri škropljenju s 750 kg hm-2 apna in 0,2 mol l-1 oksalne kisline (slika 1).
Vpliv foliarnega škropljenja z oksalno kislino na vsebnost malondialdehida v koreninah Panax notoginseng pod stresom zaradi kadmija. Opomba: Legenda na sliki označuje koncentracijo oksalne kisline pri škropljenju (mol L-1), različne male črke označujejo pomembne razlike med tretiranji z isto količino apna. Enako spodaj.
Razen pri uporabi 3750 kg/h apna ni bilo pomembne razlike v aktivnosti SOD v koreninah Panax notoginseng. Pri dodatku 0, 750 in 2250 kg/h/m2 apna je bila aktivnost SOD pri tretiranju s škropljenjem z oksalno kislino v koncentraciji 0,2 mol/l bistveno višja kot brez uporabe oksalne kisline, in sicer se je povečala za 177,89 %, 61,62 % oziroma 45,08 %. Aktivnost SOD v koreninah (598,18 U g-1) je bila najvišja brez nanašanja apna in pri tretiranju s škropljenjem z oksalno kislino v koncentraciji 0,2 mol/l. Pri tretiranju z oksalno kislino v enaki koncentraciji oziroma 0,1 mol L-1 se je aktivnost SOD povečevala z naraščajočo količino dodanega apna. Po škropljenju z 0,2 mol/L oksalne kisline se je aktivnost SOD znatno zmanjšala (slika 2).
Vpliv škropljenja listov z oksalno kislino na aktivnost superoksid dismutaze, peroksidaze in katalaze v koreninah Panax notoginseng ob kadmijevem stresu
Tako kot aktivnost SOD v koreninah je bila tudi aktivnost POD v koreninah, tretiranih brez apna in poškropljenih z 0,2 mol L-1 oksalne kisline, najvišja (63,33 µmol g-1), kar je 148,35 % več kot v kontrolni skupini (25,50 µmol g-1). Z naraščajočo koncentracijo škropljenja z oksalno kislino in tretiranjem z apnom 3750 kg/m2 se je aktivnost POD najprej povečala, nato pa zmanjšala. V primerjavi z tretiranjem z 0,1 mol L-1 oksalne kisline se je aktivnost POD pri tretiranju z 0,2 mol L-1 oksalne kisline zmanjšala za 36,31 % (slika 2).
Z izjemo škropljenja z 0,2 mol/l oksalne kisline in dodajanja 2250 kg/h/m2 ali 3750 kg/h/m2 apna je bila aktivnost CAT bistveno višja kot v kontrolni skupini. Pri škropljenju z 0,1 mol/l oksalne kisline in dodajanju 0,2250 kg/m2 ali 3750 kg/h/m2 apna se je aktivnost CAT povečala za 276,08 %, 276,69 % oziroma 33,05 % v primerjavi z obdelavo brez škropljenja z oksalno kislino. Aktivnost CAT v koreninah je bila najvišja (803,52 μmol/g) pri obdelavi brez apna in pri obdelavi z 0,2 mol/l oksalne kisline. Aktivnost CAT je bila najnižja (172,88 μmol/g) pri obdelavi s 3750 kg/h/m2 apna in 0,2 mol/l oksalne kisline (slika 2).
Bivariatna analiza je pokazala, da sta bili aktivnost CAT in aktivnost MDA v koreninah Panax notoginseng pomembno povezani s količino oksalne kisline ali apna, ki smo ga poškropili, in z obema tretmajema (tabela 3). Aktivnost SOD v koreninah je bila pomembno povezana z tretmajem z apnom in oksalno kislino oziroma koncentracijo pršila z oksalno kislino. Aktivnost POD v koreninah je bila pomembno odvisna od količine uporabljenega apna oziroma tretmaja z apnom in oksalno kislino.
Vsebnost topnih sladkorjev v koreninah se je zmanjševala z naraščajočo količino apna in koncentracijo škropljenja z oksalno kislino. V vsebnosti topnih sladkorjev v koreninah Panax notoginseng brez apna in pri uporabi 750 kg/h/m² apna ni bilo pomembne razlike. Pri uporabi 2250 kg/m² apna je bila vsebnost topnega sladkorja pri obdelavi z 0,2 mol/L oksalne kisline bistveno višja kot pri obdelavi brez škropljenja z oksalno kislino, in sicer se je povečala za 22,81 %. Pri uporabi 3750 kg/h/m² apna se je vsebnost topnega sladkorja znatno zmanjšala z naraščajočo koncentracijo škropljenja z oksalno kislino. Vsebnost topnega sladkorja pri obdelavi z 0,2 mol L-1 oksalne kisline se je zmanjšala za 38,77 % v primerjavi s obdelavo brez škropljenja z oksalno kislino. Poleg tega je imela obdelava s škropljenjem z 0,2 mol·L-1 oksalne kisline najnižjo vsebnost topnega sladkorja, ki je znašala 205,80 mg·g-1 (slika 3).
Vpliv foliarnega škropljenja z oksalno kislino na vsebnost topnega skupnega sladkorja in topnih beljakovin v koreninah Panax notoginseng ob kadmijevem stresu
Vsebnost topnih beljakovin v koreninah se je zmanjševala z naraščajočo količino apna in tretiranja z oksalno kislino. Brez dodatka apna se je vsebnost topnih beljakovin pri tretiranju z oksalno kislino v koncentraciji 0,2 mol L-1 znatno zmanjšala za 16,20 % v primerjavi s kontrolo. Pri tretiranju 750 kg/h apna ni bilo pomembnih razlik v vsebnosti topnih beljakovin v koreninah Panax notoginseng. Pri uporabi 2250 kg/h/m² apna je bila vsebnost topnih beljakovin pri tretiranju z 0,2 mol/l oksalne kisline bistveno višja kot pri tretiranju z ne-oksalno kislino (35,11 %). Pri uporabi 3750 kg·h/m² apna se je vsebnost topnih beljakovin znatno zmanjšala z naraščajočo koncentracijo oksalne kisline, pri čemer je bila najnižja vsebnost topnih beljakovin (269,84 μg·g-1) dosežena pri tretiranju z 0,2 mol·L-1 oksalne kisline (slika 3).
V vsebnosti prostih aminokislin v korenini Panax notoginseng ni bilo bistvenih razlik brez apna. Z naraščanjem koncentracije oksalne kisline v škropilnici in dodatkom 750 kg/h/m2 apna se je vsebnost prostih aminokislin najprej zmanjšala, nato pa povečala. V primerjavi z obdelavo brez škropljenja z oksalno kislino se je vsebnost prostih aminokislin znatno povečala za 33,58 % pri škropljenju z 2250 kg hm-2 apna in 0,2 mol l-1 oksalne kisline. Vsebnost prostih aminokislin se je znatno zmanjšala z naraščajočo koncentracijo oksalne kisline v škropilnici in dodatkom 3750 kg/m2 apna. Vsebnost prostih aminokislin pri obdelavi z 0,2 mol l-1 oksalne kisline se je v primerjavi z obdelavo brez oksalne kisline zmanjšala za 49,76 %. Vsebnost prostih aminokislin je bila najvišja brez škropljenja z oksalno kislino in je znašala 2,09 mg g-1. Najnižjo vsebnost prostih aminokislin (1,05 mg/g) je imela obdelava z razpršilom oksalne kisline s koncentracijo 0,2 mol/L (slika 4).
Vpliv škropljenja listov z oksalno kislino na vsebnost prostih aminokislin in prolina v koreninah Panax notoginseng v stresnih pogojih zaradi kadmija
Vsebnost prolina v koreninah se je zmanjševala s povečanjem količine uporabljenega apna in količine škropljenja z oksalno kislino. V vsebnosti prolina v korenini Panax ginseng ni bilo bistvenih razlik, če apna ni bilo uporabljenega. Z naraščanjem koncentracije oksalne kisline v škropilnici in povečanjem nanosa 750 ali 2250 kg/m2 apna se je vsebnost prolina najprej zmanjšala, nato pa povečala. Vsebnost prolina pri škropljenju z 0,2 mol L-1 oksalne kisline je bila bistveno višja kot pri škropljenju z 0,1 mol L-1 oksalne kisline, in sicer se je povečala za 19,52 % oziroma 44,33 %. Ko je bilo dodanih 3750 kg/m2 apna, se je vsebnost prolina znatno zmanjšala z naraščanjem koncentracije škropljene oksalne kisline. Po škropljenju z 0,2 mol L-1 oksalne kisline se je vsebnost prolina zmanjšala za 54,68 % v primerjavi s škropljenjem brez škropljenja z oksalno kislino. Najnižja vsebnost prolina je bila pri obdelavi z 0,2 mol/l oksalne kisline in je znašala 11,37 μg/g (slika 4).
Skupna vsebnost saponinov v Panax notoginseng je Rg1>Rb1>R1. Ni bilo pomembne razlike v vsebnosti treh saponinov z naraščajočo koncentracijo pršila z oksalno kislino in koncentracijo brez nanašanja apna (tabela 4).
Vsebnost R1 po škropljenju z 0,2 mol L-1 oksalne kisline je bila bistveno nižja kot brez škropljenja z oksalno kislino in z nanosom apna v odmerku 750 ali 3750 kg/m2. Pri koncentraciji škropljene oksalne kisline 0 ali 0,1 mol/L ni bilo pomembne razlike v vsebnosti R1 z naraščajočo količino dodanega apna. Pri koncentraciji škropljene oksalne kisline 0,2 mol/L je bila vsebnost R1 v 3750 kg/h/m2 apna bistveno nižja od 43,84 % brez dodajanja apna (tabela 4).
Z naraščanjem koncentracije oksalne kisline v škropilnici in dodajanjem 750 kg/m2 apna se je vsebnost Rg1 najprej povečala, nato pa zmanjšala. Pri hitrostih nanašanja apna 2250 in 3750 kg/h se je vsebnost Rg1 z naraščajočo koncentracijo oksalne kisline v škropilnici zmanjševala. Pri enaki koncentraciji škropljene oksalne kisline se z naraščanjem količine apna vsebnost Rg1 najprej poveča, nato pa zmanjša. V primerjavi s kontrolo je bila vsebnost Rg1 v koreninah Panax notoginseng pri drugih tretiranjih nižja kot pri kontroli, razen vsebnosti Rg1 v treh koncentracijah oksalne kisline in 750 kg/m2 apna, ki je bila višja kot pri kontroli. Največja vsebnost Rg1 je bila dosežena pri škropljenju s 750 kg/h/m2 apna in 0,1 mol/l oksalne kisline, kar je bilo za 11,54 % več kot pri kontroli (tabela 4).
Ko se je koncentracija oksalne kisline v škropilni raztopini in količina nanesenega apna povečevala pri pretoku 2250 kg/h, se je vsebnost Rb1 najprej povečevala, nato pa zmanjševala. Po škropljenju z 0,1 mol L-1 oksalne kisline je vsebnost Rb1 dosegla najvišjo vrednost 3,46 %, kar je 74,75 % več kot brez škropljenja z oksalno kislino. Pri drugih obdelavah z apnom ni bilo bistvenih razlik med različnimi koncentracijami škropljenja z oksalno kislino. Po škropljenju z 0,1 in 0,2 mol L-1 oksalne kisline se je z naraščanjem količine apna vsebnost Rb1 najprej zmanjševala, nato pa še zmanjševala (tabela 4).
Pri enaki koncentraciji škropiva z oksalno kislino se je z naraščanjem količine dodanega apna vsebnost flavonoidov najprej povečala in nato zmanjšala. Pri škropljenju z različnimi koncentracijami oksalne kisline brez apna in 3750 kg/m2 apna ni bilo zaznati pomembne razlike v vsebnosti flavonoidov. Pri dodajanju 750 in 2250 kg/m2 apna se je z naraščanjem koncentracije škropljene oksalne kisline vsebnost flavonoidov najprej povečala in nato zmanjšala. Pri uporabi 750 kg/m2 in škropljenju z oksalno kislino v koncentraciji 0,1 mol/l je bila vsebnost flavonoidov največja – 4,38 mg/g, kar je 18,38 % več kot pri dodajanju enake količine apna, in škropljenje z oksalno kislino ni bilo potrebno. Vsebnost flavonoidov se je pri tretiranju s škropivom z 0,1 mol L-1 oksalne kisline povečala za 21,74 % v primerjavi z tretiranjem brez oksalne kisline in tretiranjem z apnom v odmerku 2250 kg/m2 (slika 5).
Vpliv škropljenja listov z oksalatom na vsebnost flavonoidov v korenini Panax notoginseng ob kadmijevem stresu
Bivariatna analiza je pokazala, da je bila vsebnost topnega sladkorja v koreninah Panax notoginseng pomembno odvisna od količine uporabljenega apna in koncentracije škropljene oksalne kisline. Vsebnost topnih beljakovin v koreninah je bila pomembno povezana z odmerkom apna in oksalne kisline. Vsebnost prostih aminokislin in prolina v koreninah je bila pomembno povezana s količino uporabljenega apna, koncentracijo škropljene oksalne kisline, apnom in oksalno kislino (tabela 5).
Vsebnost R1 v koreninah Panax notoginseng je bila pomembno odvisna od koncentracije škropljene oksalne kisline, količine apna, uporabljenega apna in oksalne kisline. Vsebnost flavonoidov je bila pomembno odvisna od koncentracije škropiva z oksalno kislino in količine dodanega apna.
Za zmanjšanje ravni kadmija v rastlinah z vezavo kadmija v tleh je bilo uporabljenih veliko dodatkov, kot sta apno in oksalna kislina30. Apno se pogosto uporablja kot dodatek k tlem za zmanjšanje ravni kadmija v pridelkih31. Liang in sod.32 so poročali, da se oksalna kislina lahko uporablja tudi za sanacijo tal, onesnaženih s težkimi kovinami. Po dodajanju različnih koncentracij oksalne kisline v onesnažena tla se je vsebnost organskih snovi v tleh povečala, kapaciteta izmenjave kationov se je zmanjšala, pH pa se je povečal33. Oksalna kislina lahko reagira tudi s kovinskimi ioni v tleh. V stresnih pogojih zaradi kadmija se je vsebnost kadmija v Panax notoginseng znatno povečala v primerjavi s kontrolno skupino. Če pa se uporabi apno, se znatno zmanjša. Ko je bilo v tej študiji uporabljenih 750 kg/h/m² apna, je vsebnost kadmija v koreninah dosegla nacionalni standard (mejna vrednost kadmija je Cd ≤ 0,5 mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834) in učinek je bil dober. Najboljši učinek se doseže z dodatkom 2250 kg/m2 apna. Dodatek apna ustvari veliko število konkurenčnih mest za Ca2+ in Cd2+ v tleh, dodatek oksalne kisline pa zmanjša vsebnost Cd v koreninah Panax notoginseng. Po mešanju apna in oksalne kisline se je vsebnost Cd v korenini Panax ginseng znatno zmanjšala in dosegla nacionalni standard. Ca2+ v tleh se adsorbira na površino korenin s procesom masnega pretoka in se lahko absorbira v koreninske celice preko kalcijevih kanalov (Ca2+ kanali), kalcijevih črpalk (Ca2+-AT-Paza) in Ca2+/H+ antiporterjev, nato pa se horizontalno transportira do korenin. Ksilem23. Med vsebnostjo Ca in Cd v koreninah je bila ugotovljena pomembna negativna korelacija (P < 0,05). Vsebnost Cd se je z naraščajočo vsebnostjo Ca zmanjševala, kar je skladno z idejo antagonizma med Ca in Cd. ANOVA je pokazala, da je količina apna pomembno vplivala na vsebnost Ca v korenini Panax notoginseng. Pongrack et al. 35 je poročal, da se Cd veže na oksalat v kristalih kalcijevega oksalata in tekmuje s Ca. Vendar pa je bil regulatorni učinek oksalne kisline na Ca zanemarljiv. To kaže, da obarjanje kalcijevega oksalata iz oksalne kisline in Ca2+ ni preprosto obarjanje in da lahko proces soobarjanja nadzira več presnovnih poti.
Pod kadmijevim stresom se v rastlinah tvori velika količina reaktivnih kisikovih spojin (ROS), ki poškodujejo strukturo celičnih membran36. Vsebnost malondialdehida (MDA) se lahko uporabi kot indikator za presojo ravni ROS in stopnje poškodbe plazemske membrane rastlin37. Antioksidativni sistem je pomemben zaščitni mehanizem za lovljenje reaktivnih kisikovih spojin38. Kadmijev stres običajno spremeni aktivnost antioksidativnih encimov (vključno s POD, SOD in CAT). Rezultati so pokazali, da je bila vsebnost MDA pozitivno korelirana s koncentracijo Cd, kar kaže, da se je obseg lipidne peroksidacije rastlinske membrane poglabljal z naraščajočo koncentracijo Cd37. To je skladno z rezultati študije Ouyanga in sodelavcev39. Ta študija kaže, da na vsebnost MDA pomembno vplivajo apno, oksalna kislina, apno in oksalna kislina. Po razprševanju 0,1 mol L-1 oksalne kisline se je vsebnost MDA v Panax notoginseng zmanjšala, kar kaže, da bi oksalna kislina lahko zmanjšala biološko uporabnost Cd in ravni ROS v Panax notoginseng. Razstrupljevalna funkcija rastline se odvija v antioksidativnem encimskem sistemu. SOD odstranjuje O2-, ki ga vsebujejo rastlinske celice, in proizvaja netoksičen O2 ter nizko toksičen H2O2. POD in CAT odstranjujeta H2O2 iz rastlinskih tkiv in katalizirata razgradnjo H2O2 v H2O. Na podlagi proteomske analize iTRAQ je bilo ugotovljeno, da so se ravni izražanja beljakovin SOD in PAL zmanjšale, raven izražanja POD pa povečala po nanosu apna pod stresom s Cd40. Na aktivnost CAT, SOD in POD v korenini Panax notoginseng je pomembno vplival odmerek oksalne kisline in apna. Škropljenje z 0,1 mol L-1 oksalne kisline je znatno povečalo aktivnost SOD in CAT, vendar regulatorni učinek na aktivnost POD ni bil očiten. To kaže, da oksalna kislina pospešuje razgradnjo ROS pod stresom s Cd in v glavnem dokonča odstranitev H2O2 z uravnavanjem aktivnosti CAT, kar je podobno rezultatom raziskav Guo et al.41 o antioksidativnih encimih Pseudospermum sibiricum. Kos.). Učinek dodajanja 750 kg/h/m2 apna na aktivnost encimov antioksidativnega sistema in vsebnost malondialdehida je podoben učinku škropljenja z oksalno kislino. Rezultati so pokazali, da lahko obdelava s škropljenjem z oksalno kislino učinkoviteje poveča aktivnost SOD in CAT pri Panax notoginseng ter poveča odpornost Panax notoginseng na stres. Aktivnost SOD in POD se je zmanjšala z obdelavo z 0,2 mol L-1 oksalne kisline in 3750 kg hm-2 apna, kar kaže, da lahko prekomerno škropljenje visokih koncentracij oksalne kisline in Ca2+ povzroči stres rastlin, kar je skladno s študijo Luo et al. Wait 42.