Hvala vam što ste posjetili Nature.com. Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu CSS podršku. Za najbolje rezultate, preporučujemo korištenje novije verzije vašeg preglednika (ili isključivanje načina kompatibilnosti u Internet Exploreru). U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazujemo stranicu bez stiliziranja ili JavaScripta.
Kontaminacija kadmijumom (Cd) predstavlja potencijalnu prijetnju sigurnosti uzgoja ljekovite biljke Panax notoginseng u Yunnanu. Pod utjecajem egzogenog Cd stresa, provedeni su terenski eksperimenti kako bi se razumjeli efekti primjene kreča (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, kreč i folijarno prskanje oksalnom kiselinom mogu povećati sadržaj Ca2+ u Panax notoginsengu i smanjiti toksičnost Cd2+. Dodavanje kreča i oksalne kiseline povećalo je aktivnost antioksidativnih enzima i promijenilo metabolizam osmotskih regulatora. Najznačajnije je povećanje aktivnosti CAT za 2,77 puta. Pod utjecajem oksalne kiseline, aktivnost SOD se povećala za 1,78 puta. Sadržaj MDA se smanjio za 58,38%. Postoji vrlo značajna korelacija sa rastvorljivim šećerom, slobodnim aminokiselinama, prolinom i rastvorljivim proteinima. Kreč i oksalna kiselina mogu povećati sadržaj kalcijumskih iona (Ca2+) u Panax notoginsengu, smanjiti sadržaj Cd, poboljšati otpornost na stres kod Panax notoginseng-a i 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%, dostigavši ​​najviši nivo među svim tretmanima, a sadržaj flavonoida značajno se povećao za 21,74%, dostigavši ​​standardne medicinske vrijednosti i optimalni prinos.
Kadmij (Cd) je čest zagađivač kultiviranog tla, lako migrira i ima značajnu biološku toksičnost. El-Shafei i saradnici2 izvijestili su da toksičnost kadmija utiče na kvalitet i produktivnost biljaka koje se koriste. Prekomjerni nivoi kadmija u kultiviranom tlu na jugozapadu Kine postali su ozbiljni posljednjih godina. Provincija Yunnan je kraljevstvo biodiverziteta Kine, s ljekovitim biljnim vrstama koje su na prvom mjestu u zemlji. Međutim, provincija Yunnan bogata je mineralnim resursima, a proces rudarstva neizbježno dovodi do zagađenja teškim metalima u tlu, što utiče 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, eliminira stagnaciju 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 kadmijumom, s nivoima koji 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 kao što su antipiretički, sedativni i antikancerogeni efekti7. Flavonoidi se uglavnom odnose na niz spojeva u kojima su dva benzenska prstena sa fenolnim hidroksilnim grupama povezana preko tri centralna atoma ugljika. Glavno jezgro je 2-fenilhromanon 8. To je snažan antioksidans koji može efikasno ukloniti slobodne radikale kisika u biljkama. Također može inhibirati prodiranje upalnih bioloških enzima, pospješiti zacjeljivanje rana i ublažavanje boli, te sniziti nivo holesterola. Jedan je od glavnih aktivnih sastojaka Panax notoginseng. Postoji hitna potreba za rješavanjem problema kontaminacije kadmijumom u tlu u područjima proizvodnje Panax ginsenga i osiguranjem proizvodnje njegovih esencijalnih ljekovitih sastojaka.
Kreč je jedan od široko korištenih pasivatora za stacionarno prečišćavanje tla od kontaminacije kadmijem10. Utiče 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, kreč osigurava veliku količinu Ca2+, formira ionski antagonizam sa Cd2+, konkurira 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 je smanjena za 80%. Brojne slične studije su objavljene na riži (Oryza sativa L.) i drugim usjevima12,13.
Folijarno prskanje usjeva radi kontrole akumulacije teških metala nova je metoda za kontrolu teških metala posljednjih godina. Njen princip se uglavnom odnosi na reakciju helacije u biljnim ćelijama, što rezultira taloženjem teških metala na ćelijskom zidu i inhibira unos teških metala od strane biljaka14,15. Kao stabilno diacidno helirajuće sredstvo, oksalna kiselina može direktno helirati ione teških metala u biljkama, čime se smanjuje toksičnost. Istraživanja su pokazala da oksalna kiselina u soji može helirati Cd2+ i oslobađati kristale koji sadrže Cd kroz gornje trihome ćelije, smanjujući nivoe Cd2+ u tijelu16. Oksalna kiselina može regulirati pH tla, pojačati aktivnost superoksid dismutaze (SOD), peroksidaze (POD) i katalaze (CAT), te regulirati prodiranje rastvorljivog šećera, rastvorljivih proteina, slobodnih aminokiselina i prolina. Metabolički regulatori17,18. Kiselina i višak Ca2+ u biljci formiraju talog kalcijum oksalata pod djelovanjem nukleirajućih proteina. Regulisanjem koncentracije Ca2+ u biljkama može se efikasno postići regulacija rastvorene oksalne kiseline i Ca2+ u biljkama i izbjeći prekomjerno nakupljanje oksalne kiseline i Ca2+19,20.
Količina primijenjenog kreča jedan je od ključnih faktora koji utiču na efekat popravke. Utvrđeno je da se doza kreča kretala od 750 do 6000 kg/m2. Za kiselo tlo sa pH od 5,0~5,5, efekat primjene kreča u dozi od 3000~6000 kg/h/m2 je značajno veći nego pri dozi od 750 kg/h/m221. Međutim, prekomjerna primjena kreča rezultirat će nekim negativnim efektima na tlo, kao što su značajne promjene pH vrijednosti tla i zbijenost tla22. Stoga smo definirali nivoe 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 porodica gena CRT, koja utiče na signalizaciju Ca2+, snažno je reagovala20. Akumulacija nekih prethodnih studija omogućila nam je da odredimo koncentraciju ovog testa i dalje proučimo učinak interakcije egzogenih dodataka na Ca2+ i Cd2+23,24,25. Stoga je cilj ove studije istražiti regulatorni mehanizam egzogenog spreja lišća vapnom i oksalnom kiselinom na sadržaj Cd i toleranciju na stres Panax notoginseng u tlu kontaminiranom Cd-om te dalje istražiti načine za bolje osiguranje ljekovite kvalitete i učinkovitosti. Proizvodnja Panax notoginseng. On pruža vrijedne smjernice o povećanju obima uzgoja zeljastih biljaka u tlu kontaminiranom kadmijumom i postizanju visokokvalitetne, održive proizvodnje koju zahtijeva farmaceutsko tržište.
Koristeći lokalnu sortu ginsenga Wenshan Panax notoginseng kao materijal, proveden je poljski eksperiment 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 padavina je 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. decembra 2017. godine, 6 mg/kg Cd2+ (CdCl2·2.5H2O) i tretman krečom (0, 750, 2250 i 3750 kg/h/m2) su pomiješani i naneseni na površinu tla u sloju od 0~10 cm za svaku parcelu. Svaki tretman je ponovljen 3 puta. Testne parcele su nasumično raspoređene, svaka parcela pokriva površinu od 3 m2. Jednogodišnje sadnice Panax notoginseng su presađene nakon 15 dana obrade tla. Prilikom korištenja mreže za zaštitu od sunca, intenzitet svjetlosti Panax notoginseng unutar mreže za zaštitu od sunca je oko 18% normalnog intenziteta prirodne svjetlosti. Uzgoj se provodi prema lokalnim tradicionalnim metodama uzgoja. Prije faze sazrijevanja Panax notoginseng 2019. godine, prska se oksalna kiselina u obliku natrijum oksalata. Koncentracije oksalne kiseline bile su 0, 0,1 i 0,2 mol L-1, respektivno, a NaOH je korišten za podešavanje pH vrijednosti na 5,16 kako bi se simulirao prosječni pH rastvora za ispiranje otpada. Gornje i donje površine listova prskati jednom sedmično u 8:00 sati ujutro. Nakon prskanja 4 puta u petoj sedmici, ubrane su trogodišnje biljke Panax notoginseng.
U novembru 2019. godine, trogodišnje biljke Panax notoginseng su sakupljene sa 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 tokom 30 minuta, pri konstantnoj težini na 75°C, i samljeveni u mužaru za skladištenje.
Izvagati 0,2 g suhog uzorka biljke, staviti ga u Erlenmeyerovu tikvicu, dodati 8 ml HNO3 i 2 ml HClO4 i pokriti preko noći. Sljedećeg dana, koristiti zakrivljeni lijevak smješten u Erlenmeyerovu tikvicu za elektrotermičku 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 je određen atomskim apsorpcijskim spektrometrom (Thermo ICE™ 3300 AAS, SAD). (GB/T 23739-2009).
Izvagati 0,2 g suhog biljnog uzorka, staviti ga u plastičnu bocu od 50 ml, dodati 1 mol L-1 HCl u 10 ml, zatvoriti i dobro protresti 15 sati, a zatim filtrirati. Pipetom odnijeti potrebnu količinu filtrata, razrijediti ga na odgovarajući način i dodati rastvor SrCl2 da se koncentracija Sr2+ dovede do 1 g L-1. Sadržaj Ca je mjeren 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 (tačno) 2013 br. 2400147).
Izvažite oko 0,05 g uzorka Panax notoginseng i dodajte antronsko-sumpornu kiselinu kao reagens duž stranica epruvete. Protresite epruvetu 2-3 sekunde da biste dobro promiješali tekućinu. Stavite epruvetu na stalak za epruvete 15 minuta da se razvije boja. Sadržaj rastvorljivog šećera određen je ultraljubičasto-vidljivom spektrofotometrijom (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kina) na talasnoj dužini od 620 nm.
Izvagati 0,5 g svježeg uzorka Panax notoginseng, samljeti ga u homogenat sa 5 ml destilovane vode, a zatim centrifugirati na 10.000 g tokom 10 minuta. Supernatant je razrijeđen do fiksne zapremine. Korištena je Coomassie Brilliant Blue metoda. Sadržaj rastvorljivih proteina mjeren je korištenjem ultraljubičasto-vidljive spektrofotometrije (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kina) na talasnoj dužini od 595 nm i izračunat na osnovu standardne krive goveđeg serumskog albumina.
Izvagati 0,5 g svježeg uzorka, dodati 5 ml 10% sirćetne kiseline, samljeti do homogenata, filtrirati i razrijediti do konstantne zapremine. Metoda razvijanja 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 osnovu standardne krive leucina28.
Izvagati 0,5 g svježeg uzorka, dodati 5 ml 3% rastvora sulfosalicilne kiseline, zagrijati u vodenom kupatilu i mućkati 10 minuta. Nakon hlađenja, rastvor je filtriran i doveden do konstantne zapremine. Korištena je kolorimetrijska metoda sa kiselim ninhidrinom. Sadržaj prolina je određen ultraljubičasto-vidljivom spektrofotometrijom (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kina) na talasnoj dužini od 520 nm i izračunat na osnovu standardne krive prolina29.
Sadržaj saponina određen je visokoefikasnom tečnom hromatografijom u skladu s Farmakopejom Narodne Republike Kine (izdanje iz 2015. godine). Osnovni princip visokoefikasne tečne hromatografije je korištenje tečnosti pod visokim pritiskom kao mobilne faze i primjena tehnologije odvajanja ultrafinih čestica, koja se koristi u visokoefikasnoj kolonskoj hromatografiji, na stacionarnu fazu. Tehnika rada je sljedeća:
HPLC uslovi i test prikladnosti sistema (Tabela 1): Koristiti silika gel vezan za oktadecilsilan kao punilo, acetonitril kao mobilnu fazu A i vodu kao mobilnu fazu B. Izvršiti gradijentnu eluciju kao što je prikazano u tabeli ispod. Talasna dužina detekcije je 203 nm. Prema R1 vrhu ukupnih saponina Panax notoginseng, broj teorijskih ploča treba da bude najmanje 4000.
Priprema standardnog rastvora: Precizno izvagati ginsenozid Rg1, ginsenozid Rb1 i notoginsenozid R1 i dodati metanol da se pripremi smjesa koja sadrži 0,4 mg ginsenozida Rg1, 0,4 mg ginsenozida Rb1 i 0,1 mg notoginsenozida R1 na 1 ml rastvora.
Priprema testnog rastvora: Izvagati 0,6 g praha Panax ginsenga i dodati 50 ml metanola. Pomiješani rastvor je izvagan (W1) i ostavljen preko noći. Pomiješani rastvor je zatim lagano kuhan u vodenom kupatilu na 80°C tokom 2 sata. Nakon hlađenja, izvagati pomiješani rastvor i dodati pripremljeni metanol prvoj masi W1. Zatim dobro protresti i filtrirati. Filtrat se ostavlja za analizu.
Precizno sakupite 10 μL standardnog rastvora i 10 μL filtrata i ubrizgajte ih u visokoefikasni tečni hromatograf (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.) kako biste odredili sadržaj saponina 24.
Standardna krivulja: mjerenje mješovite standardne otopine Rg1, Rb1 i R1. Uslovi hromatografije su isti kao gore. Izračunajte standardnu ​​krivulju tako što ćete izmjerenu površinu vrha nanijeti na y-osu i koncentraciju saponina u standardnoj otopini na x-osu. Koncentracija saponina može se izračunati zamjenom izmjerene površine vrha uzorka u standardnu ​​krivulju.
Izvagati 0,1 g uzorka P. notogensings i dodati 50 ml 70% rastvora CH3OH. Ultrazvučna ekstrakcija je provedena tokom 2 sata, nakon čega je slijedilo centrifugiranje na 4000 rpm tokom 10 minuta. Uzeti 1 ml supernatanta i razrijediti ga 12 puta. Sadržaj flavonoida je određen korištenjem ultraljubičasto-vidljive spektrofotometrije (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Kina) na talasnoj dužini od 249 nm. Kvercetin je jedna od standardnih uobičajenih supstanci8.
Podaci su organizirani korištenjem Excel 2010 softvera. Za analizu varijanse podataka korišten je SPSS 20 statistički softver. Slike su nacrtane korištenjem Origin Pro 9.1. Izračunate statističke vrijednosti uključuju srednju vrijednost ± SD. Izjave o statističkoj značajnosti zasnovane su na P < 0,05.
Pri istoj koncentraciji oksalne kiseline prskane po listovima, sadržaj Ca u korijenu Panax notoginseng značajno se povećao s povećanjem količine primijenjenog kreča (Tabela 2). U poređenju sa odsustvom kreča, sadržaj Ca se povećao za 212% pri dodavanju 3750 kg/h/m2 kreča bez prskanja oksalne kiseline. Za istu količinu primijenjenog kreča, sadržaj Ca se neznatno 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 spreju, kako se povećava količina dodanog kreča, sadržaj Cd od 2250 kg/h značajno se smanjuje. U poređenju s kontrolom, sadržaj Cd u korijenu smanjio se za 68,57% nakon prskanja sa 2250 kg hm-2 kreča i 0,1 mol l-1 oksalne kiseline. Kada je primijenjeno bezkrečno i 750 kg/h kreča, sadržaj Cd u korijenu Panax notoginseng značajno se smanjio s povećanjem koncentracije oksalne kiseline u spreju. Kada je primijenjeno 2250 kg/m2 kreča i 3750 kg/m2 kreča, sadržaj Cd u korijenu se prvo smanjio, a zatim povećao s povećanjem koncentracije oksalne kiseline. Osim toga, bivarijantna analiza je pokazala da je kreč imao značajan uticaj na sadržaj Ca u korijenu Panax notoginseng (F = 82,84**), kreč je imao značajan uticaj na sadržaj Cd u korijenu Panax notoginseng (F = 74,99**) i oksalnu kiselinu (F = 7,72*).
Kako se količina dodanog kreča i koncentracija prskane oksalne kiseline povećavala, sadržaj MDA se značajno smanjivao. Nije bilo značajne razlike u sadržaju MDA u korijenu Panax notoginseng bez dodatka kreča i sa dodatkom 3750 kg/m2 kreča. Pri stopama primjene od 750 kg/h/m2 i 2250 kg/h/m2, sadržaj kreča pri tretmanu prskanjem sa 0,2 mol/L oksalne kiseline smanjio se za 58,38% odnosno 40,21% u poređenju sa tretmanom prskanjem bez oksalne kiseline. Najniži sadržaj MDA (7,57 nmol g-1) uočen je pri prskanju sa 750 kg hm-2 kreča i 0,2 mol l-1 oksalne kiseline (Slika 1).
Učinak folijarnog prskanja oksalnom kiselinom na sadržaj malondialdehida u korijenu 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 kreča. Isto ispod (P < 0,05).
Osim primjene 3750 kg/h kreča, nije bilo značajne razlike u aktivnosti SOD u korijenu Panax notoginseng. Pri dodavanju 0, 750 i 2250 kg/h/m2 kreča, aktivnost SOD pri tretiranju 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% i 45,08% respektivno. Aktivnost SOD u korijenu (598,18 U g-1) bila je najveća u odsustvu primjene kreča 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 se povećavala sa povećanjem dodane količine kreča. Nakon prskanja sa 0,2 mol/L oksalne kiseline, aktivnost SOD se značajno smanjila (Slika 2).
Učinak prskanja lišća oksalnom kiselinom na aktivnost superoksid dismutaze, peroksidaze i katalaze u korijenu Panax notoginseng pod stresom kadmija
Kao i aktivnost SOD-a u korijenu, aktivnost POD-a u korijenu tretiranom bez kreča i poprskanom sa 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). Sa povećanjem koncentracije oksalne kiseline u spreju i tretmanom kreča od 3750 kg/m2, aktivnost POD-a se prvo povećala, a zatim smanjila. U poređenju sa tretmanom sa 0,1 mol L-1 oksalne kiseline, aktivnost POD-a pri tretmanu sa 0,2 mol L-1 oksalne kiseline smanjila se za 36,31% (Slika 2).
Sa izuzetkom prskanja sa 0,2 mol/l oksalne kiseline i dodavanja 2250 kg/h/m2 ili 3750 kg/h/m2 kreča, aktivnost CAT-a je bila značajno veća nego u kontrolnoj grupi. Prilikom prskanja sa 0,1 mol/l oksalne kiseline i dodavanja 0,2250 kg/m2 ili 3750 kg/h/m2 kreča, aktivnost CAT-a se povećala za 276,08%, 276,69% ​​i 33,05% respektivno, u poređenju sa tretmanom bez prskanja oksalne kiseline. Aktivnost CAT-a u korijenu je bila najveća (803,52 μmol/g) u tretmanu bez kreča i u tretmanu sa 0,2 mol/L oksalne kiseline. Aktivnost CAT je bila najniža (172,88 μmol/g) kada je tretirana sa 3750 kg/h/m2 kreča i 0,2 mol/L oksalne kiseline (Slika 2).
Bivarijantna analiza pokazala je da su CAT aktivnost i MDA aktivnost korijena Panax notoginseng značajno povezane s količinom oksalne kiseline ili kreča koji je prskan i dva tretmana (Tabela 3). SOD aktivnost u korijenu bila je značajno povezana s tretmanom krečom i oksalnom kiselinom ili koncentracijom oksalne kiseline u spreju. POD aktivnost korijena značajno je ovisila o primijenjenoj količini kreča ili tretmanu krečom i oksalnom kiselinom.
Sadržaj rastvorljivih šećera u korijenu smanjivao se s povećanjem količine primjene kreča i koncentracije oksalne kiseline u spreju. Nije bilo značajne razlike u sadržaju rastvorljivih šećera u korijenu Panax notoginseng bez primjene kreča i kada je primijenjeno 750 kg/h/m2 kreča. Kada je primijenjeno 2250 kg/m2 kreča, sadržaj rastvorljivog šećera pri tretmanu sa 0,2 mol/L oksalne kiseline bio je značajno veći nego kada je tretiran bez prskanja oksalne kiseline, povećavajući se za 22,81%. Kada je primijenjeno 3750 kg h/m2 kreča, sadržaj rastvorljivog šećera značajno se smanjio s povećanjem koncentracije prskane oksalne kiseline. Sadržaj rastvorljivog šećera pri tretmanu sa 0,2 mol L-1 oksalne kiseline smanjio se za 38,77% u poređenju s tretmanom bez prskanja oksalne kiseline. Osim toga, tretman prskanjem oksalne kiseline sa 0,2 mol·L-1 imao je najniži sadržaj rastvorljivog šećera, koji je iznosio 205,80 mg·g-1 (Slika 3).
Učinak folijarnog prskanja oksalnom kiselinom na sadržaj rastvorljivog ukupnog šećera i rastvorljivih proteina u korijenu Panax notoginseng pod stresom kadmija
Sadržaj rastvorljivih proteina u korijenu smanjivao se sa povećanjem količine primjene kreča i tretmana prskanjem oksalnom kiselinom. Bez dodatka kreča, sadržaj rastvorljivih proteina pri tretmanu prskanjem oksalnom kiselinom u koncentraciji od 0,2 mol L-1 značajno je smanjen za 16,20% u poređenju sa kontrolom. Nije bilo značajnih razlika u sadržaju rastvorljivih proteina u korijenu Panax notoginseng kada je primijenjeno 750 kg/h kreča. Pod uslovima primjene od 2250 kg/h/m2 kreča, sadržaj rastvorljivih proteina tretmanom prskanjem oksalnom kiselinom od 0,2 mol/L bio je značajno veći od tretmana prskanjem bez oksalne kiseline (35,11%). Kada je primijenjeno 3750 kg·h/m2 kreča, sadržaj rastvorljivih proteina značajno se smanjivao sa povećanjem koncentracije prskanja oksalnom kiselinom, sa najnižim sadržajem rastvorljivih proteina (269,84 μg·g-1) kada je tretman prskanjem oksalnom kiselinom bio od 0,2 mol·L-1 (Slika 3).
Nije bilo značajnih razlika u sadržaju slobodnih aminokiselina u korijenu biljke Panax notoginseng u odsustvu primjene kreča. Kako se koncentracija oksalne kiseline povećavala i dodavalo 750 kg/h/m2 kreča, sadržaj slobodnih aminokiselina se prvo smanjivao, a zatim povećavao. U poređenju sa tretmanom bez prskanja oksalne kiseline, sadržaj slobodnih aminokiselina se značajno povećao za 33,58% pri prskanju sa 2250 kg hm-2 kreča i 0,2 mol l-1 oksalne kiseline. Sadržaj slobodnih aminokiselina se značajno smanjio sa povećanjem koncentracije oksalne kiseline i dodavanjem 3750 kg/m2 kreča. Sadržaj slobodnih aminokiselina u tretmanu prskanjem sa 0,2 mol L-1 oksalne kiseline smanjen je za 49,76% u poređenju sa 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 oksalne kiseline koncentracije 0,2 mol/L 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 uzrokovanog kadmijumom
Sadržaj prolina u korijenu se smanjivao s povećanjem količine primijenjenog kreča i količine prskanja oksalnom kiselinom. Nije bilo značajnih razlika u sadržaju prolina u korijenu Panax ginsenga kada kreč nije primijenjen. Kako se koncentracija oksalne kiseline povećavala i primjena 750 ili 2250 kg/m2 kreča povećavala, sadržaj prolina se prvo smanjivao, a zatim povećavao. Sadržaj prolina u tretmanu prskanjem sa 0,2 mol L-1 oksalne kiseline bio je značajno veći od tretmana prskanjem sa 0,1 mol L-1 oksalne kiseline, povećavajući se za 19,52% odnosno 44,33%. Kada je dodano 3750 kg/m2 kreča, sadržaj prolina se značajno smanjivao s povećanjem koncentracije prskane oksalne kiseline. Nakon prskanja sa 0,2 mol L-1 oksalne kiseline, sadržaj prolina se smanjio za 54,68% u poređenju sa tretmanom bez prskanja oksalne kiseline. Najniži sadržaj prolina zabilježen je pri tretmanu sa 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 tri saponina sa povećanjem koncentracije oksalne kiseline u spreju i koncentracije bez primjene kreča (Tabela 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 uz primjenu doze kreča 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 kreča. Pri koncentraciji oksalne kiseline u prskanju od 0,2 mol/L, sadržaj R1 u kreču od 3750 kg/h/m2 bio je značajno niži od 43,84% bez dodavanja kreča (Tabela 4).
Kako se koncentracija oksalne kiseline u spreju povećavala i dodavalo se 750 kg/m2 kreča, sadržaj Rg1 se prvo povećavao, a zatim smanjivao. Pri brzinama primjene kreča od 2250 i 3750 kg/h, sadržaj Rg1 se smanjivao s povećanjem koncentracije oksalne kiseline u spreju. Pri istoj koncentraciji prskane oksalne kiseline, kako se količina kreča povećava, sadržaj Rg1 se prvo povećava, a zatim smanjuje. U poređenju s kontrolom, osim sadržaja Rg1 u tri koncentracije oksalne kiseline i tretmana kreča 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 kreča i 0,1 mol/l oksalne kiseline, što je bilo 11,54% više od kontrole (Tabela 4).
Kako su se koncentracija oksalne kiseline u spreju i količina primijenjenog kreča povećavale pri protoku od 2250 kg/h, sadržaj Rb1 se prvo povećavao, a zatim smanjivao. Nakon prskanja sa 0,1 mol L-1 oksalne kiseline, sadržaj Rb1 je dostigao maksimalnu vrijednost od 3,46%, što je bilo 74,75% više nego bez prskanja oksalne kiseline. Kod ostalih tretmana krečem nije bilo značajnih razlika između različitih koncentracija oksalne kiseline u spreju. Nakon prskanja sa 0,1 i 0,2 mol L-1 oksalne kiseline, kako se količina kreča povećavala, sadržaj Rb1 se prvo smanjivao, a zatim smanjivao (Tabela 4).
Pri istoj koncentraciji prskanja oksalnom kiselinom, kako se povećavala količina dodanog kreča, sadržaj flavonoida se prvo povećavao, a zatim smanjivao. Nije uočena značajna razlika u sadržaju flavonoida pri prskanju različitim koncentracijama oksalne kiseline bez kreča i 3750 kg/m2 kreča. Pri dodavanju 750 i 2250 kg/m2 kreča, 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 je bio maksimalan - 4,38 mg/g, što je 18,38% više nego pri dodavanju iste količine kreča, te nije bilo potrebe za prskanjem oksalnom kiselinom. Sadržaj flavonoida pri tretiranju sa 0,1 mol L-1 oksalne kiseline u spreju povećao se za 21,74% u poređenju sa tretmanom bez oksalne kiseline i tretmanom krečom u dozi od 2250 kg/m2 (Slika 5).
Učinak prskanja lišća oksalatom na sadržaj flavonoida u korijenu Panax notoginseng pod stresom kadmija
Bivarijantna analiza pokazala je da je sadržaj rastvorljivog šećera u korijenu Panax notoginseng značajno zavisio od količine primijenjenog kreča i koncentracije oksalne kiseline kojom se prska. Sadržaj rastvorljivog proteina u korijenu bio je značajno koreliran sa dozom kreča i oksalne kiseline. Sadržaj slobodnih aminokiselina i prolina u korijenu bio je značajno koreliran sa količinom primijenjenog kreča, koncentracijom oksalne kiseline kojom se prska, krečem i oksalnom kiselinom (Tabela 5).
Sadržaj R1 u korijenu Panax notoginseng značajno je zavisio od koncentracije prskane oksalne kiseline, količine primijenjenog kreča, kreča i oksalne kiseline. Sadržaj flavonoida značajno je zavisio od koncentracije prskane oksalne kiseline i količine dodanog kreča.
Mnogi aditivi su korišteni za smanjenje nivoa kadmija u biljkama fiksiranjem kadmija u tlu, kao što su kreč i oksalna kiselina30. Kreč se široko koristi kao aditiv za tlo za smanjenje nivoa kadmija u usjevima31. Liang i saradnici32 izvijestili su da se oksalna kiselina može koristiti i za sanaciju tla kontaminiranog teškim metalima. Nakon što su različite koncentracije oksalne kiseline dodane u kontaminirano tlo, 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. Pod uvjetima stresa Cd, sadržaj Cd u Panax notoginseng značajno se povećao u usporedbi s kontrolom. Međutim, ako se koristi kreč, značajno se smanjuje. Kada je u ovoj studiji primijenjeno 750 kg/h/m kreča, sadržaj Cd u korijenu dostigao je nacionalni standard (granica Cd je Cd≤0,5 mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834), a učinak je bio dobar. Najbolji efekat se postiže dodavanjem 2250 kg/m2 kreča. Dodavanje kreča stvara veliki broj konkurentskih mjesta za Ca2+ i Cd2+ u tlu, a dodatak oksalne kiseline smanjuje sadržaj Cd u korijenu Panax notoginseng. Nakon miješanja kreča i oksalne kiseline, sadržaj Cd u korijenu Panax ginseng značajno se smanjio i dostigao nacionalni standard. Ca2+ u tlu se adsorbira na površinu korijena procesom masenog protoka i može se apsorbirati u ćelije korijena putem kalcijumskih kanala (Ca2+ kanali), kalcijumskih pumpi (Ca2+-AT-Paza) i Ca2+/H+ antiportera, a zatim se horizontalno transportuje do korijena. Ksilem23. Postojala je značajna negativna korelacija između sadržaja Ca i Cd u korijenu (P < 0,05). Sadržaj Cd se smanjivao sa povećanjem sadržaja Ca, što je u skladu sa idejom antagonizma između Ca i Cd. ANOVA je pokazala da količina kreča ima značajan uticaj na sadržaj Ca u korijenu Panax notoginseng. Pongrack i sar. U radu 35 navodi se da se Cd veže za oksalat u kristalima kalcijum oksalata i konkurira Ca. Međutim, regulatorni učinak oksalne kiseline na Ca bio je beznačajan. To pokazuje da taloženje kalcijum oksalata iz oksalne kiseline i Ca2+ nije jednostavno taloženje i da proces koprecipitacije može biti kontroliran putem nekoliko metaboličkih puteva.
Pod stresom kadmija, u biljkama se formira velika količina reaktivnih vrsta kisika (ROS), oštećujući strukturu ćelijskih membrana36. Sadržaj malondialdehida (MDA) može se koristiti kao indikator za procjenu nivoa ROS-a i stepena oštećenja plazma membrane biljaka37. Antioksidativni sistem je važan zaštitni mehanizam za uklanjanje reaktivnih vrsta kisika38. 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 stepen lipidne peroksidacije biljne membrane produbljuje s povećanjem koncentracije Cd37. Ovo je u skladu s rezultatima studije Ouyanga i suradnika39. Ova studija pokazuje da na sadržaj MDA značajno utječu kreč, oksalna kiselina, kreč i oksalna kiselina. Nakon raspršivanja 0,1 mol L-1 oksalne kiseline, sadržaj MDA u Panax notoginsengu se smanjio, što ukazuje na to da oksalna kiselina može smanjiti bioraspoloživost nivoa Cd i ROS-a u Panax notoginsengu. Detoksikacijska funkcija biljke odvija se u antioksidativnom enzimskom sistemu. SOD uklanja O2- koji se nalazi u biljnim ćelijama i proizvodi netoksični O2 i niskotoksični H2O2. POD i CAT uklanjaju H2O2 iz biljnih tkiva i kataliziraju razgradnju H2O2 u H2O. Na osnovu iTRAQ proteomske analize, utvrđeno je da su nivoi ekspresije proteina SOD i PAL smanjeni, a nivo ekspresije POD povećan nakon primjene kreča pod stresom Cd40. Aktivnosti CAT, SOD i POD u korijenu Panax notoginseng bile su značajno pogođene dozom oksalne kiseline i kreča. Tretman prskanjem sa 0,1 mol L-1 oksalne kiseline značajno je povećao aktivnost SOD i CAT, ali regulatorni efekat na aktivnost POD nije bio očigledan. Ovo pokazuje da oksalna kiselina ubrzava razgradnju ROS pod stresom Cd i uglavnom dovršava uklanjanje H2O2 regulisanjem aktivnosti CAT-a, što je slično rezultatima istraživanja Guo i sar.41 o antioksidativnim enzimima Pseudospermum sibiricum. Kos. ). Učinak dodavanja 750 kg/h/m2 kreča na aktivnost enzima antioksidativnog sistema i sadržaj malondialdehida sličan je učinku prskanja oksalnom kiselinom. Rezultati su pokazali da tretman prskanjem oksalnom kiselinom može efikasnije poboljšati aktivnost SOD i CAT kod Panax notoginseng i poboljšati otpornost Panax notoginseng na stres. Aktivnost SOD i POD smanjena je tretmanom sa 0,2 mol L-1 oksalne kiseline i 3750 kg hm-2 kreča, što ukazuje da prekomjerno prskanje visokim koncentracijama oksalne kiseline i Ca2+ može uzrokovati stres biljaka, što je u skladu sa studijom Luo i sar. Wait 42.