Благодарим ви, че посетихте Nature.com. Версията на браузъра, която използвате, има ограничена CSS поддръжка. За най-добри резултати препоръчваме да използвате по-нова версия на браузъра си (или да изключите режима на съвместимост в Internet Explorer). Междувременно, за да осигурим постоянна поддръжка, показваме сайта без стилизиране или JavaScript.
Замърсяването с кадмий (Cd) представлява потенциална заплаха за безопасността на отглеждането на лечебното растение Panax notoginseng в Юнан. При екзогенен Cd стрес бяха проведени полеви експерименти, за да се разбере влиянието на прилагането на вар (0, 750, 2250 и 3750 kg/h/m2) и листното пръскане с оксалова киселина (0, 0.1 и 0.2 mol/L) върху натрупването на Cd и антиоксидант. Системни и лечебни компоненти на Panax notoginseng. Резултатите показват, че при Cd стрес, варта и листното пръскане с оксалова киселина могат да увеличат съдържанието на Ca2+ в Panax notoginseng и да намалят токсичността на Cd2+. Добавянето на вар и оксалова киселина повишава активността на антиоксидантните ензими и променя метаболизма на осмотичните регулатори. Най-значимо е увеличението на CAT активността с 2.77 пъти. Под влияние на оксалова киселина активността на SOD се увеличава до 1.78 пъти. Съдържанието на MDA намалява с 58.38%. Съществува много значима корелация с разтворима захар, свободни аминокиселини, пролин и разтворим протеин. Лаймът и оксаловата киселина могат да увеличат съдържанието на калциеви йони (Ca2+) в Panax notoginseng, да намалят съдържанието на Cd, да подобрят устойчивостта на Panax notoginseng на стрес и да увеличат производството на общи сапонини и флавоноиди. Съдържанието на Cd е най-ниско, с 68,57% по-ниско от контролата, и съответства на стандартната стойност (Cd≤0,5 mg kg-1, GB/T 19086-2008). Делът на SPN е 7,73%, достигайки най-високото ниво сред всички третирания, а съдържанието на флавоноиди се е увеличило значително с 21,74%, достигайки стандартни медицински стойности и оптимален добив.
Кадмият (Cd) е често срещан замърсител на обработваемите почви, мигрира лесно и има значителна биологична токсичност. Ел-Шафей и др. съобщават, че токсичността на кадмия влияе върху качеството и производителността на използваните растения. Прекомерните нива на кадмий в обработваемата почва в югозападен Китай станаха сериозни през последните години. Провинция Юнан е царството на биоразнообразието в Китай, като лечебните растителни видове са на първо място в страната. Провинция Юнан обаче е богата на минерални ресурси и процесът на добив неизбежно води до замърсяване с тежки метали в почвата, което се отразява на производството на местни лечебни растения.
Panax notoginseng (Burkill) Chen3) е много ценно многогодишно тревисто лечебно растение, принадлежащо към рода Panax от семейство Araliaceae. Panax notoginseng подобрява кръвообращението, елиминира застоя на кръвта и облекчава болката. Основният район на производство е префектура Уеншан, провинция Юнан5. Повече от 75% от почвата в местните райони за отглеждане на женшен Panax notoginseng е замърсена с кадмий, като нивата варират от 81% до над 100% в различните райони6. Токсичният ефект на Cd също значително намалява производството на лечебни компоненти на Panax notoginseng, особено сапонини и флавоноиди. Сапонините са вид гликозидно съединение, чиито агликони са тритерпеноиди или спиростани. Те са основните активни съставки на много традиционни китайски лекарства и съдържат сапонини. Някои сапонини също имат антибактериална активност или ценни биологични активности като антипиретични, седативни и противоракови ефекти7. Флавоноидите обикновено се отнасят до серия от съединения, в които два бензенови пръстена с фенолни хидроксилни групи са свързани чрез три централни въглеродни атома. Основното ядро ​​е 2-фенилхроманон 8. Той е силен антиоксидант, който може ефективно да улавя свободните кислородни радикали в растенията. Той може също така да инхибира проникването на възпалителни биологични ензими, да насърчава заздравяването на рани и облекчаване на болката, както и да понижава нивата на холестерола. Той е една от основните активни съставки на Panax notoginseng. Съществува спешна необходимост от справяне с проблема със замърсяването с кадмий в почвите в районите за производство на Panax ginseng и да се осигури производството на неговите основни лечебни съставки.
Варта е един от широко използваните пасиватори за стационарно пречистване на почвата от замърсяване с кадмий10. Тя влияе върху адсорбцията и отлагането на Cd в почвата, като намалява бионаличността на Cd в почвата чрез повишаване на pH стойността и промяна на капацитета за катионен обмен на почвата (CEC), наситеността на почвата със соли (BS) и редокс потенциала на почвата (Eh)3,11. Освен това, варта осигурява голямо количество Ca2+, образува йонен антагонизъм с Cd2+, конкурира се за места на адсорбция в корените, предотвратява транспорта на Cd в почвата и има ниска биологична токсичност. Когато 50 mmol L-1 Ca бяха добавени под Cd стрес, транспортът на Cd в листата на сусама беше инхибиран и натрупването на Cd беше намалено с 80%. Редица подобни проучвания са докладвани при ориз (Oryza sativa L.) и други култури12,13.
Листното пръскане на култури за контрол на натрупването на тежки метали е нов метод за контрол на тежки метали през последните години. Принципът му е свързан главно с хелатната реакция в растителните клетки, която води до отлагане на тежки метали върху клетъчната стена и инхибира усвояването на тежки метали от растенията14,15. Като стабилен хелатиращ агент с диацилен състав, оксаловата киселина може директно да хелира йони на тежки метали в растенията, като по този начин намалява токсичността. Изследванията показват, че оксаловата киселина в соята може да хелира Cd2+ и да освобождава кристали, съдържащи Cd, през горните трихоми клетки, намалявайки нивата на Cd2+ в организма16. Оксаловата киселина може да регулира pH на почвата, да повиши активността на супероксид дисмутазата (SOD), пероксидазата (POD) и каталазата (CAT) и да регулира проникването на разтворима захар, разтворим протеин, свободни аминокиселини и пролин. Метаболитни регулатори17,18. Киселината и излишният Ca2+ в растението образуват утайка от калциев оксалат под действието на нуклеиращи протеини. Регулирането на концентрацията на Ca2+ в растенията може ефективно да постигне регулиране на разтворената оксалова киселина и Ca2+ в растенията и да избегне прекомерното натрупване на оксалова киселина и Ca2+19,20.
Количеството на приложената вар е един от ключовите фактори, влияещи върху ефекта на възстановяването. Установено е, че дозата на вар варира от 750 до 6000 kg/m2. За киселинна почва с pH 5,0~5,5, ефектът от прилагането на вар в доза 3000~6000 kg/h/m2 е значително по-висок, отколкото при доза 750 kg/h/m221. Прекомерното прилагане на вар обаче ще доведе до някои отрицателни ефекти върху почвата, като например значителни промени в pH на почвата и уплътняване на почвата22. Следователно, ние определихме нивата на третиране с CaO като 0, 750, 2250 и 3750 kg hm-2. Когато оксалова киселина беше приложена към Arabidopsis thaliana, беше установено, че Ca2+ е значително намален при концентрация от 10 mmol L-1, а семейството гени CRT, което влияе върху Ca2+ сигнализацията, реагира силно20. Натрупването на някои предишни изследвания ни позволи да определим концентрацията на този тест и да проучим допълнително ефекта от взаимодействието на екзогенни добавки върху Ca2+ и Cd2+23,24,25. Следователно, това проучване има за цел да изследва регулаторния механизъм на екзогенното пръскане на листа с вар и оксалова киселина върху съдържанието на Cd и стрес толерантността на Panax notoginseng в замърсена с Cd почва и да проучи допълнително начините за по-добро гарантиране на медицинското качество и ефикасност. Производство на Panax notoginseng. Той предоставя ценни насоки за увеличаване на мащаба на отглеждане на тревисти растения в замърсени с кадмий почви и постигане на висококачествено, устойчиво производство, изисквано от фармацевтичния пазар.
Използвайки местния сорт женшен Уеншан Panax notoginseng като материал, е проведен полеви експеримент в Ланиджай, окръг Цюбей, префектура Уеншан, провинция Юнан (24°11′N, 104°3′E, надморска височина 1446 m). Средната годишна температура е 17°C, а средногодишните валежи са 1250 mm. Фоновите стойности на изследваната почва са били: TN 0.57 g kg-1, TP 1.64 g kg-1, TC 16.31 g kg-1, OM 31.86 g kg-1, алкално хидролизиран N 88.82 mg kg-1, свободен фосфор 18.55 mg kg-1, свободен калий 100.37 mg kg-1, общ кадмий 0.3 mg kg-1, pH 5.4.
На 10 декември 2017 г. бяха смесени 6 mg/kg Cd2+ (CdCl2·2.5H2O) и третиране с вар (0, 750, 2250 и 3750 kg/h/m2) и приложени върху повърхността на почвата на слой от 0~10 cm за всеки участък. Всяко третиране беше повторено 3 пъти. Тестовите участъци са разположени на случаен принцип, като всеки участък покрива площ от 3 m2. Едногодишни разсади от Panax notoginseng бяха пресадени след 15 дни обработка на почвата. При използване на слънцезащитна мрежа, интензитетът на светлината на Panax notoginseng вътре в слънцезащитната мрежа е около 18% от нормалния интензитет на естествената светлина. Култивирането се извършва съгласно местните традиционни методи на отглеждане. Преди етапа на зреене на Panax notoginseng през 2019 г., напръскайте с оксалова киселина под формата на натриев оксалат. Концентрациите на оксалова киселина бяха съответно 0, 0,1 и 0,2 mol L-1, а NaOH беше използван за регулиране на pH до 5,16, за да се симулира средното pH на разтвора за излужване на постелята. Пръскайте горната и долната повърхност на листата веднъж седмично в 8:00 ч. След 4 пръскания през петата седмица, бяха събрани 3-годишни растения Panax notoginseng.
През ноември 2019 г. тригодишни растения Panax notoginseng бяха събрани от полето и напръскани с оксалова киселина. Някои проби от тригодишни растения Panax notoginseng, чиито физиологичен метаболизъм и ензимна активност трябваше да бъдат измерени, бяха поставени в епруветки за замразяване, бързо замразени с течен азот и след това прехвърлени в хладилник при -80°C. Някои проби от корени, чието съдържание на Cd и активни съставки трябваше да бъде измерено в стадий на зрялост, бяха измити с чешмяна вода, изсушени при 105°C в продължение на 30 минути при постоянно тегло при 75°C и смлени в хаванче за съхранение.
Претеглете 0,2 g суха растителна проба, поставете я в Ерленмайерова колба, добавете 8 ml HNO3 и 2 ml HClO4 и покрийте за една нощ. На следващия ден използвайте извита фуния, поставена в Ерленмайерова колба, за електротермично разграждане, докато се появи бял дим и храносмилателните сокове станат бистри. След охлаждане до стайна температура сместа се прехвърля в мерителна колба от 10 ml. Съдържанието на Cd се определя с помощта на атомно-абсорбционен спектрометър (Thermo ICE™ 3300 AAS, САЩ). (GB/T 23739-2009).
Претеглете 0,2 g суха растителна проба, поставете я в пластмасова бутилка от 50 ml, добавете 1 mol L-1 HCL в 10 ml, затворете капачката и разклатете добре в продължение на 15 часа и филтрирайте. С помощта на пипета отмерете необходимото количество филтрат, разредете го съответно и добавете разтвор на SrCl2, за да доведете концентрацията на Sr2+ до 1 g L-1. Съдържанието на Ca беше измерено с помощта на атомно-абсорбционен спектрометър (Thermo ICE™ 3300 AAS, САЩ).
Метод с референтен комплект за малонов диалдехид (MDA), супероксид дисмутаза (SOD), пероксидаза (POD) и каталаза (CAT) (DNM-9602, Beijing Prong New Technology Co., Ltd., регистрация на продукта), използвайте съответния комплект за измерване. №: Пекинска фармакопея (точна) 2013 № 2400147).
Претеглете около 0,05 g проба от Panax notoginseng и добавете реагент антрон-сярна киселина по стените на епруветката. Разклатете епруветката за 2-3 секунди, за да се смеси добре течността. Поставете епруветката върху стойка за епруветки, за да се развие цвят за 15 минути. Съдържанието на разтворима захар е определено чрез ултравиолетова-видима спектрофотометрия (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Китай) при дължина на вълната 620 nm.
Претеглят се 0,5 g прясна проба от Panax notoginseng, смила се до хомогенат с 5 ml дестилирана вода и след това се центрофугира при 10 000 g за 10 минути. Супернатантът се разрежда до фиксиран обем. Използван е методът Coomassie Brilliant Blue. Съдържанието на разтворим протеин е измерено с помощта на ултравиолетова-видима спектрофотометрия (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Китай) при дължина на вълната 595 nm и е изчислено въз основа на стандартната крива на говежди серумен албумин.
Претеглят се 0,5 g прясна проба, добавят се 5 ml 10% оцетна киселина, смила се до хомогенат, филтрира се и се разрежда до постоянен обем. Използван е методът за проявяване на цвят с разтвор на нинхидрин. Съдържанието на свободни аминокиселини е определено чрез UV-видима спектрофотометрия (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Китай) при 570 nm и е изчислено въз основа на стандартната крива за левцин28.
Претеглят се 0,5 g прясна проба, добавят се 5 ml 3% разтвор на сулфосалицилова киселина, загряват се на водна баня и се разклащат в продължение на 10 минути. След охлаждане разтворът се филтрира и се довежда до постоянен обем. Използван е колориметричен метод с киселинен нинхидрин. Съдържанието на пролин е определено чрез ултравиолетова-видима спектрофотометрия (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Китай) при дължина на вълната 520 nm и е изчислено въз основа на стандартната крива за пролин29.
Съдържанието на сапонини е определено чрез високоефективна течна хроматография, съгласно Фармакопеята на Китайската народна република (издание от 2015 г.). Основният принцип на високоефективната течна хроматография е да се използва течност под високо налягане като подвижна фаза и да се приложи технология за ултрафини разделяния на частици, използвана за високоефективна колонна хроматография, към стационарната фаза. Техниката на работа е следната:
HPLC условия и тест за пригодност на системата (Таблица 1): Използвайте силикагел, свързан с октадецилсилан, като пълнител, ацетонитрил като подвижна фаза А и вода като подвижна фаза Б. Извършете градиентно елуиране, както е показано в таблицата по-долу. Дължината на вълната за детекция е 203 nm. Според пика R1 на общите сапонини на Panax notoginseng, броят на теоретичните плаки трябва да бъде най-малко 4000.
Приготвяне на стандартен разтвор: Претеглете точно гинзенозид Rg1, гинзенозид Rb1 и нотогинзенозид R1 и добавете метанол, за да приготвите смес, съдържаща 0,4 mg гинзенозид Rg1, 0,4 mg гинзенозид Rb1 и 0,1 mg нотогинзенозид R1 на 1 ml разтвор.
Приготвяне на тестовия разтвор: Претеглете 0,6 g прах от Panax ginseng и добавете 50 ml метанол. Смесеният разтвор се претегля (W1) и се оставя за една нощ. След това смесеният разтвор се вари внимателно на водна баня при 80°C в продължение на 2 часа. След охлаждане, претеглете смесения разтвор и добавете приготвения метанол към първата маса W1. След това разклатете добре и филтрирайте. Филтратът се оставя за анализ.
Съберете точно 10 μL от стандартния разтвор и 10 μL от филтрата и ги инжектирайте във високоефективен течен хроматограф (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.), за да определите съдържанието на сапонин 24.
Стандартна крива: измерване на смесен стандартен разтвор на Rg1, Rb1 и R1. Условията на хроматографията са същите като по-горе. Изчислете стандартната крива, като нанесете измерената площ на пика на оста y и концентрацията на сапонин в стандартния разтвор на оста x. Концентрацията на сапонин може да се изчисли чрез заместване на измерената площ на пика на пробата в стандартната крива.
Претеглят се 0,1 g проба от P. notogensings и се добавят 50 ml 70% разтвор на CH3OH. Ултразвуковата екстракция се провежда в продължение на 2 часа, последвано от центрофугиране при 4000 rpm за 10 минути. Взема се 1 ml супернатант и се разрежда 12 пъти. Съдържанието на флавоноиди се определя с помощта на ултравиолетова-видима спектрофотометрия (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Китай) при дължина на вълната 249 nm. Кверцетинът е едно от стандартните често срещани вещества8.
Данните бяха организирани с помощта на софтуера Excel 2010. За провеждане на дисперсионен анализ на данните беше използван статистическият софтуер SPSS 20. Изображенията бяха изготвени с помощта на Origin Pro 9.1. Изчислените статистически стойности включват средна стойност ± SD. Твърденията за статистическа значимост се основават на P < 0,05.
При същата концентрация на оксалова киселина, пръскана върху листата, съдържанието на Ca в корените на Panax notoginseng се е увеличило значително с увеличаване на количеството на приложената вар (Таблица 2). В сравнение с липсата на вар, съдържанието на Ca се е увеличило с 212% при добавяне на 3750 kg/h/m2 вар без пръскане с оксалова киселина. При същото количество приложена вар, съдържанието на Ca се е увеличило леко с увеличаване на концентрацията на оксалова киселина при пръскане.
Съдържанието на Cd в корените варира от 0,22 до 0,70 mg kg-1. При същата концентрация на оксалова киселина при пръскане, с увеличаване на количеството добавена вар, съдържанието на Cd от 2250 kg/h намалява значително. В сравнение с контролата, съдържанието на Cd в корените намалява с 68,57% след пръскане с 2250 kg hm-2 вар и 0,1 mol l-1 оксалова киселина. При прилагане на безварова вар и вар с количество 750 kg/h, съдържанието на Cd в корените на Panax notoginseng намалява значително с увеличаване на концентрацията на оксалова киселина. При прилагане на вар с количество 2250 kg/m2 и вар с количество 3750 kg/m2, съдържанието на Cd в корените първо намалява, а след това се увеличава с увеличаване на концентрацията на оксалова киселина. Освен това, бивариантният анализ показа, че варта има значителен ефект върху съдържанието на Ca в корените на Panax notoginseng (F = 82,84**), варта има значителен ефект върху съдържанието на Cd в корените на Panax notoginseng (F = 74,99**) и оксалова киселина (F = 7,72*).
С увеличаване на количеството добавена вар и концентрацията на пръсканата оксалова киселина, съдържанието на MDA намалява значително. Няма съществена разлика в съдържанието на MDA в корените на Panax notoginseng без добавяне на вар и с добавяне на 3750 kg/m2 вар. При норми на приложение от 750 kg/h/m2 и 2250 kg/h/m2, съдържанието на вар при третиране с пръскане с 0,2 mol/L оксалова киселина намалява съответно с 58,38% и 40,21% в сравнение с третирането без пръскане с оксалова киселина. Най-ниското съдържание на MDA (7,57 nmol g-1) се наблюдава при пръскане със 750 kg hm-2 вар и 0,2 mol l-1 оксалова киселина (фиг. 1).
Ефект от листното пръскане с оксалова киселина върху съдържанието на малонов диалдехид в корените на Panax notoginseng при стрес от кадмий. Забележка: Легендата на фигурата показва концентрацията на оксалова киселина при пръскане (mol L-1), различните малки букви показват значителни разлики между третиранията с едно и също количество вар (P < 0,05). Същото е показано по-долу.
С изключение на прилагането на 3750 kg/h вар, не е наблюдавана съществена разлика в SOD активността в корените на Panax notoginseng. При добавяне на 0, 750 и 2250 kg/h/m2 вар, SOD активността при третиране чрез пръскане с оксалова киселина с концентрация 0,2 mol/l е значително по-висока, отколкото без използване на оксалова киселина, увеличавайки се съответно със 177,89%, 61,62% и 45,08%. SOD активността в корените (598,18 U g-1) е най-висока при липса на вар и при третиране чрез пръскане с оксалова киселина с концентрация 0,2 mol/l. Когато оксаловата киселина е пръскана със същата концентрация или 0,1 mol L-1, SOD активността се увеличава с увеличаване на количеството добавена вар. След пръскане с 0,2 mol/L оксалова киселина, SOD активността намалява значително (фиг. 2).
Ефект от пръскането на листа с оксалова киселина върху активността на супероксид дисмутаза, пероксидаза и каталаза в корените на Panax notoginseng при стрес от кадмий
Подобно на SOD активността в корените, POD активността в корените, третирани без вар и напръскани с 0.2 mol L-1 оксалова киселина, е била най-висока (63.33 µmol g-1), което е със 148.35% по-високо от контролната група (25.50 µmol g-1). С увеличаване на концентрацията на оксалова киселина при пръскане и третиране с вар от 3750 kg/m2, POD активността първо се е увеличила, а след това е намаляла. В сравнение с третирането с 0.1 mol L-1 оксалова киселина, POD активността при третиране с 0.2 mol L-1 оксалова киселина е намаляла с 36.31% (фиг. 2).
С изключение на пръскането с 0,2 mol/l оксалова киселина и добавянето на 2250 kg/h/m2 или 3750 kg/h/m2 вар, активността на CAT е била значително по-висока от контролната група. При пръскане с 0,1 mol/l оксалова киселина и добавяне на 0,2250 kg/m2 или 3750 kg/h/m2 вар, активността на CAT се е увеличила съответно с 276,08%, 276,69% ​​и 33,05% в сравнение с третирането без пръскане с оксалова киселина. Активността на CAT в корените е била най-висока (803,52 μmol/g) при третирането без вар и при третирането с 0,2 mol/L оксалова киселина. Активността на CAT е била най-ниска (172,88 μmol/g) при третиране с 3750 kg/h/m2 вар и 0,2 mol/L оксалова киселина (фиг. 2).
Двувариантният анализ показа, че CAT активността и MDA активността на корените на Panax notoginseng са значително свързани с количеството напръскана оксалова киселина или вар и двете третирания (Таблица 3). SOD активността в корените е значително свързана с третирането с вар и оксалова киселина или концентрацията на спрей с оксалова киселина. POD активността на корените е значително зависима от количеството нанесена вар или от третирането с вар и оксалова киселина.
Съдържанието на разтворими захари в корените намалява с увеличаване на количеството на вар и концентрацията на оксалова киселина при пръскане. Не се наблюдава съществена разлика в съдържанието на разтворими захари в корените на Panax notoginseng без вар и при прилагане на 750 kg/h/m² вар. При прилагане на 2250 kg/m² вар, съдържанието на разтворима захар при третиране с 0,2 mol/L оксалова киселина е значително по-високо от това при третиране без пръскане с оксалова киселина, увеличавайки се с 22,81%. При прилагане на 3750 kg/h/m² вар, съдържанието на разтворима захар намалява значително с увеличаване на концентрацията на пръскана оксалова киселина. Съдържанието на разтворима захар при третиране с 0,2 mol L-1 оксалова киселина намалява с 38,77% в сравнение с това без пръскане с оксалова киселина. Освен това, третирането с пръскане с 0,2 mol·L-1 оксалова киселина има най-ниското съдържание на разтворима захар, което е 205,80 mg·g-1 (фиг. 3).
Влияние на листното пръскане с оксалова киселина върху съдържанието на разтворима обща захар и разтворим протеин в корените на Panax notoginseng при стрес от кадмий
Съдържанието на разтворим протеин в корените намалява с увеличаване на количеството вар и третиране с оксалова киселина чрез пръскане. Без добавяне на вар, съдържанието на разтворим протеин при третиране с оксалова киселина чрез пръскане с концентрация 0,2 mol L-1 е значително намалено с 16,20% в сравнение с контролата. Няма съществени разлики в съдържанието на разтворим протеин в корените на Panax notoginseng при прилагане на 750 kg/h вар. При условия на прилагане на 2250 kg/h/m² вар, съдържанието на разтворим протеин при третиране с 0,2 mol/L оксалова киселина чрез пръскане е значително по-високо от това при третиране с не-оксалова киселина чрез пръскане (35,11%). При прилагане на 3750 kg·h/m² вар, съдържанието на разтворим протеин намалява значително с увеличаване на концентрацията на оксалова киселина чрез пръскане, като най-ниското съдържание на разтворим протеин (269,84 μg·g-1) е при третиране с 0,2 mol·L-1 чрез пръскане с оксалова киселина (фиг. 3).
Не са наблюдавани съществени разлики в съдържанието на свободни аминокиселини в корена на Panax notoginseng при липса на приложение на вар. С увеличаване на концентрацията на оксалова киселина при пръскане и добавянето на 750 kg/h/m2 вар, съдържанието на свободни аминокиселини първо намалява, а след това се увеличава. В сравнение с третирането без пръскане с оксалова киселина, съдържанието на свободни аминокиселини се увеличава значително с 33,58% при пръскане с 2250 kg hm-2 вар и 0,2 mol l-1 оксалова киселина. Съдържанието на свободни аминокиселини намалява значително с увеличаване на концентрацията на оксалова киселина при пръскане и добавяне на 3750 kg/m2 вар. Съдържанието на свободни аминокиселини при третиране с 0,2 mol L-1 оксалова киселина е намалено с 49,76% в сравнение с третирането с пръскане без оксалова киселина. Съдържанието на свободни аминокиселини е най-високо без пръскане с оксалова киселина и е 2,09 mg g-1. Третирането с 0,2 mol/L оксалова киселина с пръскане имаше най-ниско съдържание на свободни аминокиселини (1,05 mg/g) (фиг. 4).
Ефект от пръскането на листа с оксалова киселина върху съдържанието на свободни аминокиселини и пролин в корените на Panax notoginseng при условия на кадмиев стрес
Съдържанието на пролин в корените намалява с увеличаване на количеството на приложената вар и количеството на пръскане с оксалова киселина. Не са наблюдавани съществени разлики в съдържанието на пролин в корена на Panax ginseng, когато не е прилагана вар. С увеличаване на концентрацията на оксалова киселина при пръскане и увеличаване на приложението на 750 или 2250 kg/m2 вар, съдържанието на пролин първо намалява, а след това се увеличава. Съдържанието на пролин при третиране с пръскане с 0,2 mol L-1 оксалова киселина е значително по-високо от това при третиране с пръскане с 0,1 mol L-1 оксалова киселина, като се увеличава съответно с 19,52% и 44,33%. Когато са добавени 3750 kg/m2 вар, съдържанието на пролин намалява значително с увеличаване на концентрацията на пръсканата оксалова киселина. След пръскане с 0,2 mol L-1 оксалова киселина, съдържанието на пролин намалява с 54,68% в сравнение с това без пръскане с оксалова киселина. Най-ниското съдържание на пролин е било при третиране с 0,2 mol/l оксалова киселина и е възлизало на 11,37 μg/g (фиг. 4).
Общото съдържание на сапонини в Panax notoginseng е Rg1>Rb1>R1. Не е наблюдавана значителна разлика в съдържанието на трите сапонина с увеличаване на концентрацията на оксалова киселина при пръскане и концентрацията без прилагане на вар (Таблица 4).
Съдържанието на R1 след пръскане с 0,2 mol L-1 оксалова киселина е значително по-ниско, отколкото без пръскане с оксалова киселина и прилагане на доза вар от 750 или 3750 kg/m2. При концентрация на пръскана оксалова киселина от 0 или 0,1 mol/L не е имало значителна разлика в съдържанието на R1 с увеличаване на количеството добавена вар. При концентрация на пръскана оксалова киселина от 0,2 mol/L, съдържанието на R1 в 3750 kg/h/m2 вар е значително по-ниско от 43,84% без добавяне на вар (Таблица 4).
С увеличаване на концентрацията на оксалова киселина при пръскане и добавяне на 750 kg/m2 вар, съдържанието на Rg1 първо се увеличава, а след това намалява. При норми на приложение на вар от 2250 и 3750 kg/h, съдържанието на Rg1 намалява с увеличаване на концентрацията на оксалова киселина при пръскане. При същата концентрация на пръскана оксалова киселина, с увеличаване на количеството вар, съдържанието на Rg1 първо се увеличава, а след това намалява. В сравнение с контролата, с изключение на съдържанието на Rg1 при три концентрации на оксалова киселина и 750 kg/m2 вар, което е по-високо от контролата, съдържанието на Rg1 в корените на Panax notoginseng при други третирания е по-ниско от контролата. Максималното съдържание на Rg1 е регистрирано при пръскане със 750 kg/h/m2 вар и 0,1 mol/l оксалова киселина, което е с 11,54% по-високо от контролата (Таблица 4).
С увеличаване на концентрацията на оксалова киселина при пръскане и количеството на положената вар при дебит 2250 kg/h, съдържанието на Rb1 първо се е увеличило, а след това е намаляло. След пръскане с 0,1 mol L-1 оксалова киселина, съдържанието на Rb1 е достигнало максимална стойност от 3,46%, което е със 74,75% по-високо, отколкото без пръскане с оксалова киселина. При други обработки с вар не е имало съществени разлики между различните концентрации на оксалова киселина при пръскане. След пръскане с 0,1 и 0,2 mol L-1 оксалова киселина, с увеличаване на количеството вар, съдържанието на Rb1 първо е намаляло, а след това е намаляло (Таблица 4).
При същата концентрация на пръскане с оксалова киселина, с увеличаване на количеството добавена вар, съдържанието на флавоноиди първо се е увеличило, а след това е намаляло. Не е установена съществена разлика в съдържанието на флавоноиди при пръскане с различни концентрации на оксалова киселина без вар и 3750 kg/m2 вар. При добавяне на 750 и 2250 kg/m2 вар, с увеличаване на концентрацията на пръскана оксалова киселина, съдържанието на флавоноиди първо се е увеличило, а след това е намаляло. При прилагане на 750 kg/m2 и пръскане с оксалова киселина в концентрация 0,1 mol/l, съдържанието на флавоноиди е било максимално – 4,38 mg/g, което е с 18,38% по-високо, отколкото при добавяне на същото количество вар, и не е имало нужда от пръскане с оксалова киселина. Съдържанието на флавоноиди при третиране с 0,1 mol L-1 оксалова киселина се е увеличило с 21,74% в сравнение с третирането без оксалова киселина и третирането с вар в доза 2250 kg/m2 (фиг. 5).
Ефект от пръскането на листа с оксалат върху съдържанието на флавоноиди в корена на Panax notoginseng при стрес от кадмий
Двувариантният анализ показа, че съдържанието на разтворима захар в корените на Panax notoginseng е значително зависимо от количеството на приложената вар и концентрацията на пръскана оксалова киселина. Съдържанието на разтворим протеин в корените е значително корелирано с дозата на вар и оксалова киселина. Съдържанието на свободни аминокиселини и пролин в корените е значително корелирано с количеството на приложената вар, концентрацията на пръскана оксалова киселина, варта и оксаловата киселина (Таблица 5).
Съдържанието на R1 в корените на Panax notoginseng е било значително зависимо от концентрацията на пръсканата оксалова киселина, количеството на приложената вар, вар и оксалова киселина. Съдържанието на флавоноиди е зависело значително от концентрацията на пръсканата оксалова киселина и количеството на добавената вар.
Много добавки са използвани за намаляване на нивата на кадмий в растенията чрез фиксиране на кадмий в почвата, като например вар и оксалова киселина30. Варта се използва широко като добавка към почвата за намаляване на нивата на кадмий в културите31. Liang et al.32 съобщават, че оксаловата киселина може да се използва и за рекултивация на почва, замърсена с тежки метали. След добавяне на различни концентрации на оксалова киселина към замърсената почва, съдържанието на органични вещества в почвата се увеличава, капацитетът на катионния обмен намалява и pH се повишава33. Оксаловата киселина може също да реагира с метални йони в почвата. При условия на стрес от Cd, съдържанието на Cd в Panax notoginseng се увеличава значително в сравнение с контролата. Ако обаче се използва вар, то намалява значително. Когато в това проучване е приложено 750 kg/h/m² вар, съдържанието на Cd в корените достига националния стандарт (граница за Cd е Cd≤0,5 mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834) и ефектът е добър. Най-добър ефект се постига чрез добавяне на 2250 kg/m2 вар. Добавянето на вар създава голям брой конкурентни места за Ca2+ и Cd2+ в почвата, а добавянето на оксалова киселина намалява съдържанието на Cd в корените на Panax notoginseng. След смесване на вар и оксалова киселина, съдържанието на Cd в корена на Panax ginseng намалява значително и достига националния стандарт. Ca2+ в почвата се адсорбира върху повърхността на корена чрез процес на масов поток и може да се абсорбира в кореновите клетки чрез калциеви канали (Ca2+ канали), калциеви помпи (Ca2+-AT-Pase) и Ca2+/H+ антипортери, след което се транспортира хоризонтално до корените. Ксилема23. Наблюдавана е значителна отрицателна корелация между съдържанието на Ca и Cd в корените (P < 0,05). Съдържанието на Cd намалява с увеличаване на съдържанието на Ca, което е в съответствие с идеята за антагонизъм между Ca и Cd. ANOVA показва, че количеството вар има значителен ефект върху съдържанието на Ca в корена на Panax notoginseng. Pongrack et al. 35 съобщава, че Cd се свързва с оксалат в кристали на калциев оксалат и се конкурира с Ca. Регулаторният ефект на оксаловата киселина върху Ca обаче е незначителен. Това показва, че утаяването на калциев оксалат от оксалова киселина и Ca2+ не е просто утаяване и процесът на съвместно утаяване може да се контролира от няколко метаболитни пътя.
При стрес от кадмий в растенията се образува голямо количество реактивни кислородни видове (ROS), които увреждат структурата на клетъчните мембрани36. Съдържанието на малонов диалдехид (MDA) може да се използва като индикатор за оценка на нивото на ROS и степента на увреждане на плазмената мембрана на растенията37. Антиоксидантната система е важен защитен механизъм за улавяне на реактивни кислородни видове38. Активността на антиоксидантните ензими (включително POD, SOD и CAT) обикновено се променя от стрес от кадмий. Резултатите показват, че съдържанието на MDA е положително корелирано с концентрацията на Cd, което показва, че степента на липидна пероксидация на растителната мембрана се задълбочава с увеличаване на концентрацията на Cd37. Това е в съответствие с резултатите от проучването на Ouyang et al.39. Това проучване показва, че съдържанието на MDA е значително повлияно от вар, оксалова киселина, вар и оксалова киселина. След небулизация на 0,1 mol L-1 оксалова киселина, съдържанието на MDA в Panax notoginseng намалява, което показва, че оксаловата киселина може да намали бионаличността на нивата на Cd и ROS в Panax notoginseng. Антиоксидантната ензимна система е мястото, където се осъществява детоксикационната функция на растението. SOD премахва O2-, съдържащ се в растителните клетки, и произвежда нетоксичен O2 и нискотоксична H2O2. POD и CAT премахват H2O2 от растителните тъкани и катализират разграждането на H2O2 в H2O. Въз основа на iTRAQ протеомен анализ беше установено, че нивата на експресия на протеини на SOD и PAL са намалени, а нивото на експресия на POD е ​​повишено след прилагане на вар при стрес от Cd40. Активността на CAT, SOD и POD в корена на Panax notoginseng е значително повлияна от дозата оксалова киселина и вар. Пръскането с 0,1 mol L-1 оксалова киселина значително повишава активността на SOD и CAT, но регулаторният ефект върху активността на POD не е очевиден. Това показва, че оксаловата киселина ускорява разграждането на ROS под Cd стрес и главно завършва отстраняването на H2O2 чрез регулиране на активността на CAT, което е подобно на резултатите от изследването на Guo et al.41 върху антиоксидантните ензими на Pseudospermum sibiricum. Kos. ). Ефектът от добавяне на 750 kg/h/m2 вар върху активността на ензимите на антиоксидантната система и съдържанието на малонодиалдехид е подобен на ефекта от пръскането с оксалова киселина. Резултатите показват, че третирането с оксалова киселина с пръскане може по-ефективно да подобри активността на SOD и CAT в Panax notoginseng и да подобри устойчивостта на Panax notoginseng на стрес. Активността на SOD и POD е ​​намалена чрез третиране с 0.2 mol L-1 оксалова киселина и 3750 kg hm-2 вар, което показва, че прекомерното пръскане с високи концентрации на оксалова киселина и Ca2+ може да причини стрес на растенията, което е в съответствие с изследването на Luo et al. Wait 42.