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L'inquinamento da cadmio (Cd) rappresenta una minaccia per la coltivazione della pianta medicinale Panax notoginseng nella provincia dello Yunnan. In condizioni di stress esogeno da Cd, è stato condotto un esperimento sul campo per comprendere l'effetto dell'applicazione di calce (0,750, 2250 e 3750 kg bm-2) e dello spray di acido ossalico (0, 0,1 e 0,2 mol l-1) sull'accumulo di Cd e sull'azione antiossidante dei componenti sistemici e medicinali che influenzano il Panax notoginseng. I risultati hanno mostrato che la calce viva e lo spray fogliare con acido ossalico possono aumentare i livelli di Ca2+ nel Panax notoginseng in condizioni di stress da Cd e ridurre la tossicità del Cd2+. L'aggiunta di calce e acido ossalico ha aumentato l'attività degli enzimi antiossidanti e modificato il metabolismo degli osmoregolatori. L'attività della CAT è aumentata in modo più significativo, con un incremento di 2,77 volte. L'attività della SOD è aumentata di 1,78 volte con il trattamento con acido ossalico. Il contenuto di MDA è diminuito del 58,38%. Esiste una correlazione molto significativa con zuccheri solubili, aminoacidi liberi, prolina e proteine ​​solubili. La calce e l'acido ossalico possono aumentare gli ioni calcio (Ca2+), diminuire il Cd, migliorare la tolleranza allo stress nel Panax notoginseng e aumentare la produzione totale di saponine e flavonoidi. Il contenuto di Cd era il più basso, inferiore del 68,57% rispetto al controllo, che corrispondeva al valore standard (Cd≤0,5 mg/kg, GB/T 19086-2008). La proporzione di SPN era del 7,73%, che ha raggiunto il livello più alto di ogni trattamento, e il contenuto di flavonoidi è aumentato significativamente del 21,74%, raggiungendo il valore standard del farmaco e la resa migliore.
Il cadmio (Cd), un comune contaminante nei terreni coltivati, migra facilmente e presenta una significativa tossicità biologica¹. El Shafei et al.² hanno riportato che la tossicità del Cd influisce sulla qualità e sulla produttività delle piante utilizzate. Negli ultimi anni, il fenomeno dell'eccesso di cadmio nei terreni coltivati ​​nella Cina sud-occidentale è diventato molto grave. La provincia dello Yunnan è il Regno della Biodiversità della Cina, e tra le specie di piante medicinali si colloca al primo posto nel paese. Tuttavia, le ricche risorse minerarie della provincia dello Yunnan portano inevitabilmente alla contaminazione del suolo da metalli pesanti durante il processo di estrazione, il che influisce sulla produzione di piante medicinali locali.
Il Panax notoginseng (Burkill) Chen3 è una pianta medicinale perenne di grande valore appartenente al genere Araliaceae Panax ginseng. La radice di Panax notoginseng favorisce la circolazione sanguigna, elimina la stasi ematica e allevia il dolore. La principale area di produzione è la prefettura di Wenshan, nella provincia dello Yunnan. La contaminazione da cadmio (Cd) era presente su oltre il 75% della superficie del suolo nell'area di coltivazione del Panax notoginseng e superava l'81-100% in diverse località. L'effetto tossico del Cd riduce notevolmente anche la produzione di componenti medicinali del Panax notoginseng, in particolare saponine e flavonoidi. Le saponine sono una classe di agliconi, tra cui i triterpenoidi o spirosterani, che sono i principali principi attivi di molte erbe medicinali cinesi e contengono saponine. Alcune saponine hanno anche preziose attività biologiche come attività antibatterica, antipiretica, sedativa e antitumorale. I flavonoidi si riferiscono generalmente a una serie di composti in cui due anelli benzenici con gruppi idrossilici fenolici sono collegati attraverso tre atomi di carbonio centrali, e il nucleo principale è il 2-fenilcromanone 8. Si tratta di un potente antiossidante, in grado di rimuovere efficacemente i radicali liberi dell'ossigeno nelle piante, inibire la secrezione di enzimi biologici infiammatori, favorire la cicatrizzazione delle ferite e alleviare il dolore, oltre a ridurre i livelli di colesterolo. È uno dei principali principi attivi del Panax notoginseng. Risolvere il problema della contaminazione del suolo da cadmio nelle aree di produzione del Panax notoginseng è una condizione necessaria per garantire la produzione dei suoi principali componenti medicinali.
La calce è uno dei passivanti più comuni per la bonifica in situ della contaminazione del suolo da cadmio. Agisce sull'adsorbimento e sulla deposizione del Cd nel suolo e riduce l'attività biologica del Cd nel suolo aumentando il pH e modificando la capacità di scambio cationico (CSC), la saturazione salina (BS) e il potenziale redox (Eh)3,11. Inoltre, la calce fornisce una grande quantità di Ca2+, che forma un antagonismo ionico con il Cd2+, compete per i siti di adsorbimento radicale, impedisce il trasporto del Cd verso la parte aerea della pianta e presenta una bassa tossicità biologica. Con l'aggiunta di 50 mmol l-1 di Ca in condizioni di stress da Cd, il trasporto di Cd nelle foglie di sesamo è stato inibito e l'accumulo di Cd è stato ridotto dell'80%. Numerosi studi correlati sono stati riportati sul riso (Oryza sativa L.) e su altre colture12,13.
La nebulizzazione delle foglie delle colture per controllare l'accumulo di metalli pesanti è un nuovo metodo di gestione di questi composti, introdotto negli ultimi anni. Il principio si basa principalmente sulla reazione di chelazione nelle cellule vegetali, che provoca il deposito dei metalli pesanti sulla parete cellulare e ne inibisce l'assorbimento da parte delle piante14,15. L'acido ossalico, un acido dicarbossilico stabile, può chelare direttamente gli ioni di metalli pesanti nelle piante, riducendone la tossicità. Studi hanno dimostrato che l'acido ossalico presente nella soia può chelare il Cd2+ e rilasciare cristalli contenenti Cd attraverso le cellule apicali dei tricomi, riducendo i livelli di Cd2+ nell'organismo16. L'acido ossalico può regolare il pH del suolo, aumentare l'attività della superossido dismutasi (SOD), della perossidasi (POD) e della catalasi (CAT) e regolare l'infiltrazione di zuccheri solubili, proteine ​​solubili, aminoacidi liberi e prolina, agendo come modulatore metabolico17,18. Le sostanze acide e l'eccesso di Ca2+ nelle piante ossalate formano precipitati di ossalato di calcio sotto l'azione delle proteine ​​del germe. La regolazione della concentrazione di Ca2+ nelle piante può regolare efficacemente l'acido ossalico disciolto e il Ca2+ nelle piante ed evitare un eccessivo accumulo di acido ossalico e Ca2+19,20.
La quantità di calce applicata è uno dei fattori chiave che influenzano l'effetto del ripristino. È stato stabilito che il consumo di calce varia da 750 a 6000 kg·h·m−2. Per i terreni acidi con pH 5,0-5,5, l'effetto dell'applicazione di calce a una dose di 3000-6000 kg·h·m−2 è stato significativamente maggiore rispetto a una dose di 750 kg·h·m−221. Tuttavia, un'applicazione eccessiva di calce causerà alcuni effetti negativi sul terreno, come grandi cambiamenti nel pH del terreno e compattazione del terreno22. Pertanto, abbiamo impostato i livelli di trattamento con CaO a 0, 750, 2250 e 3750 kg·h·m−2. Quando l'acido ossalico è stato applicato all'Arabidopsis, si è riscontrato che il Ca2+ era significativamente ridotto a 10 mM L-1 e la famiglia di geni CRT che influenza la segnalazione del Ca2+ era fortemente responsiva20. L'accumulo di alcuni studi precedenti ci ha permesso di determinare la concentrazione di questo esperimento e di continuare a studiare l'interazione di additivi esogeni su Ca2+ e Cd2+23,24,25. Pertanto, questo studio mira a indagare il meccanismo di regolazione degli effetti dell'applicazione topica di calce e della nebulizzazione fogliare di acido ossalico sul contenuto di Cd e sulla tolleranza allo stress del Panax notoginseng in terreni contaminati da Cd, e ad esplorare ulteriormente i modi e i mezzi migliori per garantire la qualità medicinale del Panax notoginseng. Fornisce informazioni preziose per guidare l'espansione della coltivazione di erbe officinali in terreni contaminati da cadmio e la fornitura di una produzione sostenibile di alta qualità per soddisfare la domanda del mercato di medicinali.
Utilizzando la varietà locale di notoginseng Wenshan come materiale, è stato condotto un esperimento in campo a Lannizhai (24°11′N, 104°3′E, altitudine 1446 m), nella contea di Qiubei, prefettura di Wenshan, provincia dello Yunnan. La temperatura media annuale è di 17°C e le precipitazioni medie annuali sono di 1250 mm. I valori di base del suolo studiato sono: TN 0,57 g kg-1, TP 1,64 g kg-1, TC 16,31 g kg-1, RH 31,86 g kg-1, N idrolizzato alcalino 88,82 mg kg -1, P efficace 18,55 mg kg-1, K disponibile 100,37 mg kg-1, Cd totale 0,3 mg kg-1 e pH 5,4.
Il 10 dicembre 2017, sono stati applicati e miscelati con lo strato superficiale del terreno (0-10 cm) 6 mg/kg di Cd2+ (CdCl2 2.5H2O) e calce (0,750, 2250 e 3750 kg h m-2) in ciascuna parcella. Ogni trattamento è stato ripetuto 3 volte. Le parcelle sperimentali sono state posizionate in modo casuale, con un'area di 3 m2 per parcella. Le piantine di Panax notoginseng di un anno sono state trapiantate dopo 15 giorni di coltivazione nel terreno. Utilizzando reti ombreggianti, l'intensità luminosa del Panax notoginseng sotto la copertura ombreggiante è pari a circa il 18% dell'intensità luminosa naturale normale. La coltivazione avviene secondo i metodi tradizionali locali. Al raggiungimento della maturità del Panax notoginseng nel 2019, verrà spruzzato acido ossalico sotto forma di ossalato di sodio. La concentrazione di acido ossalico era rispettivamente di 0, 0,1 e 0,2 mol l-1, e il pH è stato regolato a 5,16 con NaOH per simulare il pH medio del filtrato dei detriti. Spruzzare la superficie superiore e inferiore delle foglie una volta alla settimana alle 8 del mattino. Dopo 4 spruzzature, le piante di Panax notoginseng di 3 anni sono state raccolte alla quinta settimana.
Nel novembre 2019, sono state raccolte in campo piante di Panax notoginseng di tre anni trattate con acido ossalico. Alcuni campioni di piante di Panax notoginseng di tre anni, destinati a essere analizzati per il metabolismo fisiologico e l'attività enzimatica, sono stati posti in provette da congelatore, congelati rapidamente in azoto liquido e poi trasferiti in un frigorifero a -80 °C. La parte matura deve essere analizzata nei campioni di radice per determinare il contenuto di Cd e il contenuto del principio attivo. Dopo il lavaggio con acqua di rubinetto, essiccare a 105 °C per 30 minuti, mantenere la massa a 75 °C e macinare i campioni in un mortaio.
Pesare 0,2 g di campioni vegetali essiccati in una beuta di Erlenmeyer, aggiungere 8 ml di HNO3 e 2 ml di HClO4 e chiudere con il tappo per una notte. Il giorno successivo, posizionare l'imbuto con il collo curvo in una beuta triangolare per la decomposizione elettrotermica fino alla comparsa di fumo bianco e al limpido della soluzione di decomposizione. Dopo il raffreddamento a temperatura ambiente, la miscela è stata trasferita in un matraccio volumetrico da 10 ml. Il contenuto di Cd è stato determinato mediante spettrometria di assorbimento atomico (Thermo ICE™ 3300 AAS, USA). (GB/T 23739-2009).
Pesare 0,2 g di campioni vegetali essiccati in una bottiglia di plastica da 50 ml, aggiungere 10 ml di HCl 1 mol l-1, chiudere e agitare per 15 ore, quindi filtrare. Utilizzando una pipetta, prelevare la quantità di filtrato necessaria per la diluizione appropriata e aggiungere la soluzione di SrCl2 per portare la concentrazione di Sr2+ a 1 g L–1. Il contenuto di Ca è stato determinato mediante spettrometria di assorbimento atomico (Thermo ICE™ 3300 AAS, USA).
Per la determinazione di malondialdeide (MDA), superossido dismutasi (SOD), perossidasi (POD) e catalasi (CAT) è necessario utilizzare il kit di riferimento (DNM-9602, Beijing Pulang New Technology Co., Ltd., numero di registrazione del prodotto), corrispondente al kit di misurazione n.: Jingyaodianji (quasi) word 2013 n. 2400147).
Pesare 0,05 g del campione di Panax notoginseng e aggiungere il reagente antrone-acido solforico lungo la parete della provetta. Agitare la provetta per 2-3 secondi per miscelare accuratamente il liquido. Posizionare la provetta sul supporto per provette per 15 minuti. Il contenuto di zuccheri solubili è stato determinato mediante spettrofotometria UV-visibile (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Cina) a una lunghezza d'onda di 620 nm.
Pesare 0,5 g di un campione fresco di Panax notoginseng, macinarlo fino a ottenere un omogeneizzato con 5 ml di acqua distillata e centrifugare a 10.000 g per 10 minuti. Diluire il surnatante fino a un volume fisso. È stato utilizzato il metodo del Coomassie Brilliant Blue. Il contenuto di proteine ​​solubili è stato determinato mediante spettrofotometria nelle regioni ultravioletta e visibile dello spettro (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Cina) a una lunghezza d'onda di 595 nm e calcolato dalla curva standard dell'albumina sierica bovina.
Pesare 0,5 g di campione fresco, aggiungere 5 ml di acido acetico al 10%, macinare e omogeneizzare, filtrare e diluire fino a volume costante. Metodo cromogenico con soluzione di ninidrina. Il contenuto di aminoacidi liberi è stato determinato mediante spettrofotometria ultravioletta-visibile (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Cina) a una lunghezza d'onda di 570 nm e calcolato dalla curva standard della leucina.
Pesare 0,5 g di un campione fresco, aggiungere 5 ml di una soluzione al 3% di acido solfosalicilico, riscaldare a bagnomaria e agitare per 10 minuti. Dopo il raffreddamento, la soluzione è stata filtrata e diluita fino a un volume costante. È stato utilizzato il metodo cromogenico acido-ninidrina. Il contenuto di prolina è stato determinato mediante spettrofotometria UV-visibile (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Cina) a una lunghezza d'onda di 520 nm e calcolato dalla curva standard della prolina.
Il contenuto di saponine è stato determinato mediante cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC) in conformità con la Farmacopea della Repubblica Popolare Cinese (edizione 2015). Il principio di base dell'HPLC consiste nell'utilizzare un liquido ad alta pressione come fase mobile e nell'applicare una tecnologia di separazione altamente efficiente su una colonna a fase stazionaria per particelle ultrafini. Le competenze operative sono le seguenti:
Condizioni HPLC e test di idoneità del sistema (Tabella 1): L'eluizione a gradiente è stata effettuata secondo la tabella seguente, utilizzando gel di silice legato con ottadecilsilano come riempitivo, acetonitrile come fase mobile A, acqua come fase mobile B e la lunghezza d'onda di rilevamento era di 203 nm. Il numero di tazze teoriche calcolato dal picco R1 delle saponine di Panax notoginseng dovrebbe essere almeno 4000.
Preparazione della soluzione di riferimento: pesare accuratamente i ginsenosidi Rg1, Rb1 e notoginsenosidi R1, aggiungere metanolo per ottenere una soluzione mista di 0,4 mg di ginsenoside Rg1, 0,4 mg di ginsenoside Rb1 e 0,1 mg di notoginsenoside R1 per ml.
Preparazione della soluzione di prova: pesare 0,6 g di polvere di Sanxin e aggiungere 50 ml di metanolo. La miscela è stata pesata (W1) e lasciata riposare per una notte. La soluzione risultante è stata quindi fatta bollire leggermente a bagnomaria a 80 °C per 2 ore. Dopo il raffreddamento, pesare nuovamente la soluzione e aggiungere il metanolo ottenuto alla prima massa di W1. Agitare bene e filtrare. Il filtrato è stato conservato per la determinazione.
Il contenuto di saponina è stato accuratamente assorbito da 10 µl della soluzione standard e 10 µl del filtrato e iniettato in HPLC (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.)24.
Curva standard: determinazione della soluzione standard mista Rg1, Rb1, R1, le condizioni cromatografiche sono le stesse di cui sopra. Calcolare la curva standard con l'area del picco misurata sull'asse y e la concentrazione di saponina nella soluzione standard sull'asse ascissa. Inserire l'area del picco misurata del campione nella curva standard per calcolare la concentrazione di saponina.
Pesare un campione di 0,1 g di P. notogensings e aggiungere 50 ml di soluzione di CH3OH al 70%. Sonicare per 2 ore, quindi centrifugare a 4000 rpm per 10 minuti. Prelevare 1 ml del surnatante e diluirlo 12 volte. Il contenuto di flavonoidi è stato determinato mediante spettrofotometria ultravioletta-visibile (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Cina) a una lunghezza d'onda di 249 nm. La quercetina è una sostanza abbondante standard8.
I dati sono stati organizzati utilizzando il software Excel 2010. L'analisi della varianza dei dati è stata valutata utilizzando il software SPSS Statistics 20. L'immagine è stata realizzata con Origin Pro 9.1. Le statistiche calcolate includono la media ± deviazione standard. Le dichiarazioni di significatività statistica si basano su P<0,05.
Nel caso di irrorazione fogliare con la stessa concentrazione di acido ossalico, il contenuto di Ca nelle radici di Panax notoginseng è aumentato significativamente con l'aumentare dell'applicazione di calce (Tabella 2). Rispetto alla mancata applicazione di calce, il contenuto di Ca è aumentato del 212% a 3750 kg ppm di calce senza irrorazione di acido ossalico. Alla stessa dose di calce applicata, il contenuto di calcio è leggermente aumentato con l'aumentare della concentrazione di acido ossalico irrorato.
Il contenuto di Cd nelle radici variava da 0,22 a 0,70 mg/kg. Alla stessa concentrazione di acido ossalico nebulizzato, il contenuto di 2250 kg hm-2 Cd diminuiva significativamente con l'aumentare del tasso di applicazione della calce. Rispetto al controllo, quando le radici venivano nebulizzate con 2250 kg gm-2 di calce e 0,1 mol l-1 di acido ossalico, il contenuto di Cd diminuiva del 68,57%. Quando applicato senza calce e con 750 kg hm-2 di calce, il contenuto di Cd nelle radici di Panax notoginseng diminuiva significativamente con l'aumentare della concentrazione di acido ossalico nebulizzato. Con l'introduzione di 2250 kg di calce gm-2 e 3750 kg di calce gm-2, il contenuto di Cd nella radice inizialmente diminuiva e poi aumentava con l'aumento della concentrazione di acido ossalico. Inoltre, l'analisi 2D ha mostrato che il contenuto di Ca nella radice di Panax notoginseng è stato influenzato significativamente dalla calce (F = 82,84**), il contenuto di Cd nella radice di Panax notoginseng è stato influenzato significativamente dalla calce (F = 74,99**) e dall'acido ossalico. (F = 74,99**). F = 7,72*).
Con l'aumento del tasso di applicazione della calce e della concentrazione di irrorazione con acido ossalico, il contenuto di MDA è diminuito significativamente. Non è stata riscontrata alcuna differenza significativa nel contenuto di MDA tra le radici di Panax notoginseng trattate con calce e con 3750 kg g/m2 di calce. A tassi di applicazione di 750 kg hm-2 e 2250 kg hm-2 di calce, il contenuto di MDA nell'acido ossalico 0,2 mol l-1 quando irrorato era rispettivamente inferiore del 58,38% e del 40,21% rispetto all'acido ossalico non irrorato. Il contenuto di MDA (7,57 nmol g-1) era il più basso quando venivano aggiunti 750 kg di calce hm-2 e 0,2 mol l-1 di acido ossalico (Fig. 1).
Effetto della nebulizzazione fogliare con acido ossalico sul contenuto di malondialdeide nelle radici di Panax notoginseng sotto stress da cadmio [J]. P<0,05). Lo stesso vale di seguito.
Ad eccezione dell'applicazione di 3750 kg h m-2 di calce, non è stata osservata alcuna differenza significativa nell'attività SOD del sistema radicale di Panax notoginseng. Quando si utilizzava calce a 0, 750 e 2250 kg hm-2, l'attività SOD quando si spruzzava acido ossalico 0,2 mol l-1 era significativamente più alta rispetto all'assenza di trattamento con acido ossalico, con un aumento rispettivamente del 177,89%, 61,62% e 45,08%. L'attività SOD (598,18 unità g-1) nelle radici era massima quando trattate senza calce e spruzzate con acido ossalico 0,2 mol l-1. Alla stessa concentrazione senza acido ossalico o spruzzate con acido ossalico 0,1 mol l-1, l'attività SOD aumentava con l'aumentare della quantità di calce applicata. L'attività SOD diminuiva significativamente dopo la spruzzatura con acido ossalico 0,2 mol L–1 (Fig. 2).
Effetto della nebulizzazione fogliare con acido ossalico sull'attività della superossido dismutasi, della perossidasi e della catalasi nelle radici di Panax notoginseng in condizioni di stress da cadmio [J].
Analogamente all'attività SOD nelle radici, l'attività POD nelle radici (63,33 µmol g-1) è risultata massima quando spruzzata senza calce e con acido ossalico 0,2 mol L-1, che era superiore del 148,35% rispetto al controllo (25,50 µmol g-1). L'attività POD è prima aumentata e poi diminuita con l'aumentare della concentrazione di acido ossalico spruzzato e con il trattamento con calce a 3750 kg hm −2. Rispetto al trattamento con acido ossalico 0,1 mol l-1, l'attività POD è diminuita del 36,31% quando trattata con acido ossalico 0,2 mol l-1 (Fig. 2).
Ad eccezione della nebulizzazione con acido ossalico 0,2 mol l-1 e dell'applicazione di calce 2250 kg hm-2 o 3750 kg hm-2, l'attività CAT è risultata significativamente superiore rispetto al controllo. L'attività CAT del trattamento con acido ossalico 0,1 mol l-1 e del trattamento con calce 0,2250 kg h m-2 o 3750 kg h m-2 è aumentata rispettivamente del 276,08%, 276,69% ​​e 33,05% rispetto al trattamento senza acido ossalico. L'attività CAT delle radici (803,52 µmol g-1) trattate con acido ossalico 0,2 mol l-1 è risultata la più elevata. L'attività CAT (172,88 µmol g-1) è risultata la più bassa nel trattamento con calce 3750 kg hm-2 e acido ossalico 0,2 mol l-1 (Fig. 2).
L'analisi bivariata ha mostrato che l'attività CAT e MDA del Panax notoginseng erano significativamente correlate con la quantità di acido ossalico o di calce spruzzata ed entrambi i trattamenti (Tabella 3). L'attività SOD nelle radici era altamente correlata con il trattamento con calce e acido ossalico o con la concentrazione di acido ossalico spruzzato. L'attività POD nelle radici era significativamente correlata con la quantità di calce applicata o con l'applicazione simultanea di calce e acido ossalico.
Il contenuto di zuccheri solubili nelle radici delle colture è diminuito con l'aumento del tasso di applicazione della calce e della concentrazione di irrorazione con acido ossalico. Non si sono riscontrate differenze significative nel contenuto di zuccheri solubili nelle radici di Panax notoginseng senza applicazione di calce e con l'applicazione di 750 kg·h·m−2 di calce. Con l'applicazione di 2250 kg hm-2 di calce, il contenuto di zuccheri solubili nel trattamento con acido ossalico 0,2 mol l-1 è risultato significativamente più elevato rispetto all'irrorazione con acido non ossalico, con un incremento del 22,81%. Con l'applicazione di calce in quantità pari a 3750 kg·h·m-2, il contenuto di zuccheri solubili è diminuito significativamente con l'aumento della concentrazione di irrorazione con acido ossalico. Il contenuto di zuccheri solubili nel trattamento con irrorazione di acido ossalico 0,2 mol L-1 è risultato inferiore del 38,77% rispetto al trattamento senza acido ossalico. Inoltre, il trattamento a spruzzo con acido ossalico 0,2 mol l-1 ha mostrato il contenuto di zuccheri solubili più basso, pari a 205,80 mg g-1 (Fig. 3).
Effetto della nebulizzazione fogliare con acido ossalico sul contenuto di zuccheri solubili totali e proteine ​​solubili nelle radici di Panax notoginseng in condizioni di stress da cadmio [J].
Il contenuto di proteine ​​solubili nelle radici è diminuito con l'aumento del tasso di applicazione di calce e acido ossalico. In assenza di calce, il contenuto di proteine ​​solubili nel trattamento a spruzzo con acido ossalico 0,2 mol l-1 era significativamente inferiore rispetto al controllo, del 16,20%. Quando si applicava calce a 750 kg h m-2, non si osservava alcuna differenza significativa nel contenuto di proteine ​​solubili nelle radici di Panax notoginseng. Ad un tasso di applicazione di calce di 2250 kg h m-2, il contenuto di proteine ​​solubili nel trattamento a spruzzo con acido ossalico 0,2 mol l-1 era significativamente più alto rispetto al trattamento a spruzzo senza acido ossalico (35,11%). Quando la calce veniva applicata a 3750 kg h m-2, il contenuto di proteine ​​solubili diminuiva significativamente con l'aumento della concentrazione di acido ossalico nello spruzzo, e il contenuto di proteine ​​solubili (269,84 µg g-1) era più basso quando trattato a 0,2 mol l-1. 1. Spruzzatura con acido ossalico (Fig. 3).
Non è stata riscontrata alcuna differenza significativa nel contenuto di aminoacidi liberi nelle radici di Panax notoginseng in assenza di calce. Con l'aumento della concentrazione di irrorazione con acido ossalico e un tasso di applicazione di calce di 750 kg hm-2, il contenuto di aminoacidi liberi è prima diminuito e poi aumentato. L'applicazione del trattamento con 2250 kg hm-2 di calce e 0,2 mol l-1 di acido ossalico ha aumentato significativamente il contenuto di aminoacidi liberi del 33,58% rispetto al non trattamento con acido ossalico. Con l'aumento della concentrazione di irrorazione con acido ossalico e l'introduzione di 3750 kg·hm-2 di calce, il contenuto di aminoacidi liberi è diminuito significativamente. Il contenuto di aminoacidi liberi nel trattamento di irrorazione con acido ossalico 0,2 mol L-1 era inferiore del 49,76% rispetto al trattamento senza acido ossalico. Il contenuto di aminoacidi liberi era massimo quando il trattamento non era trattato con acido ossalico e ammontava a 2,09 mg/g. Il contenuto di aminoacidi liberi (1,05 mg g-1) era più basso quando spruzzato con acido ossalico 0,2 mol l-1 (Fig. 4).
Effetto della nebulizzazione fogliare con acido ossalico sul contenuto di aminoacidi liberi e prolina nelle radici di Panax notoginseng in condizioni di stress da cadmio [J].
Il contenuto di prolina nelle radici è diminuito con l'aumento del dosaggio di calce e acido ossalico. Non si sono riscontrate differenze significative nel contenuto di prolina del Panax notoginseng in assenza di calce. Con l'aumento della concentrazione di irrorazione con acido ossalico e dei dosaggi di applicazione di calce pari a 750 e 2250 kg hm-2, il contenuto di prolina è prima diminuito e poi aumentato. Il contenuto di prolina nel trattamento con irrorazione di acido ossalico a 0,2 mol l-1 è risultato significativamente superiore al contenuto di prolina nel trattamento con irrorazione di acido ossalico a 0,1 mol l-1, con un aumento rispettivamente del 19,52% e del 44,33%. Con l'applicazione di 3750 kg·hm-2 di calce, il contenuto di prolina è diminuito significativamente con l'aumento della concentrazione di irrorazione con acido ossalico. Il contenuto di prolina dopo l'irrorazione con acido ossalico a 0,2 mol l-1 è risultato inferiore del 54,68% rispetto al trattamento senza acido ossalico. Il contenuto di prolina era il più basso e ammontava a 11,37 μg/g dopo il trattamento con acido ossalico 0,2 mol/l (Fig. 4).
Il contenuto di saponine totali nel Panax notoginseng era Rg1>Rb1>R1. Non c'era alcuna differenza significativa nel contenuto delle tre saponine con l'aumento della concentrazione di spray di acido ossalico e senza calce (Tabella 4).
Il contenuto di R1 quando si spruzza acido ossalico 0,2 mol l-1 era significativamente inferiore rispetto all'assenza di spruzzatura di acido ossalico e all'utilizzo di calce 750 o 3750 kg·h·m-2. Con una concentrazione di spray di acido ossalico di 0 o 0,1 mol l-1, non vi era alcuna differenza significativa nel contenuto di R1 con l'aumento del tasso di applicazione della calce. Ad una concentrazione di spray di acido ossalico di 0,2 mol l-1, il contenuto di R1 di 3750 kg hm-2 di calce era significativamente inferiore rispetto a quello del 43,84% senza calce (Tabella 4).
Il contenuto di Rg1 è inizialmente aumentato e poi diminuito con l'aumentare della concentrazione di irrorazione con acido ossalico e del tasso di applicazione di calce di 750 kg·h·m−2. A un tasso di applicazione di calce di 2250 o 3750 kg h m-2, il contenuto di Rg1 è diminuito con l'aumentare della concentrazione di irrorazione di acido ossalico. Alla stessa concentrazione di irrorazione di acido ossalico, il contenuto di Rg1 è inizialmente aumentato e poi diminuito con l'aumento del tasso di applicazione di calce. Rispetto al controllo, ad eccezione di tre concentrazioni di irrorazione di acido ossalico e 750 kg h m-2, il contenuto di Rg1 era superiore al controllo, mentre il contenuto di Rg1 nelle radici degli altri trattamenti era inferiore al controllo. Il contenuto di Rg1 era più alto quando irrorato con 750 kg gm-2 di calce e 0,1 mol l-1 di acido ossalico, che era superiore dell'11,54% rispetto al controllo (Tabella 4).
Il contenuto di Rb1 è inizialmente aumentato e poi diminuito con l'aumentare della concentrazione di irrorazione con acido ossalico e del tasso di applicazione di calce di 2250 kg hm-2. Dopo l'irrorazione con acido ossalico 0,1 mol l–1, il contenuto di Rb1 ha raggiunto un massimo del 3,46%, che è il 74,75% superiore rispetto al caso senza irrorazione di acido ossalico. Con altri trattamenti con calce, non c'era alcuna differenza significativa tra le diverse concentrazioni di irrorazione di acido ossalico. Quando irrorato con acido ossalico 0,1 e 0,2 mol l-1, il contenuto di Rb1 è inizialmente diminuito e poi è diminuito con l'aumentare della quantità di calce aggiunta (tabella 4).
Alla stessa concentrazione di acido ossalico spruzzato, il contenuto di flavonoidi è prima aumentato e poi diminuito con l'aumento del tasso di applicazione della calce. Senza calce o con 3750 kg hm-2 di calce spruzzata con varie concentrazioni di acido ossalico, si è osservata una differenza significativa nel contenuto di flavonoidi. Quando la calce è stata applicata a un tasso di 750 e 2250 kg h m-2, il contenuto di flavonoidi è prima aumentato e poi diminuito con l'aumento della concentrazione di irrorazione con acido ossalico. Quando trattata con un tasso di applicazione di 750 kg hm-2 e spruzzata con 0,1 mol l-1 di acido ossalico, il contenuto di flavonoidi è risultato il più elevato, pari a 4,38 mg g-1, ovvero il 18,38% in più rispetto alla calce alla stessa dose di applicazione senza irrorazione con acido ossalico. Il contenuto di flavonoidi durante la nebulizzazione con acido ossalico 0,1 mol l-1 è aumentato del 21,74% rispetto al trattamento senza nebulizzazione con acido ossalico e al trattamento con calce a 2250 kg hm-2 (Fig. 5).
Effetto della nebulizzazione fogliare con ossalato sul contenuto di flavonoidi nelle radici di Panax notoginseng in condizioni di stress da cadmio [J].
L'analisi bivariata ha mostrato che il contenuto di zuccheri solubili di Panax notoginseng era significativamente correlato alla quantità di calce applicata e alla concentrazione di acido ossalico spruzzato. Il contenuto di proteine ​​solubili nelle colture di radici era significativamente correlato al tasso di applicazione di calce, sia calce che acido ossalico. Il contenuto di aminoacidi liberi e prolina nelle radici era significativamente correlato al tasso di applicazione di calce, alla concentrazione di irrorazione con acido ossalico, calce e acido ossalico (Tabella 5).
Il contenuto di R1 nelle radici di Panax notoginseng è risultato significativamente correlato alla concentrazione di acido ossalico nebulizzato, alla quantità di calce applicata, alla calce e all'acido ossalico. Il contenuto di flavonoidi è risultato significativamente correlato alla concentrazione di acido ossalico nebulizzato e alla quantità di calce applicata.
Sono stati utilizzati molti ammendanti per ridurre il Cd nelle piante immobilizzando il Cd nel suolo, come la calce e l'acido ossalico30. La calce è ampiamente utilizzata come additivo del suolo per ridurre il contenuto di cadmio nelle colture31. Liang et al. 32 hanno riportato che l'acido ossalico può essere utilizzato anche per ripristinare i suoli contaminati da metalli pesanti. Dopo l'applicazione di varie concentrazioni di acido ossalico al suolo contaminato, la sostanza organica del suolo è aumentata, la capacità di scambio cationico è diminuita e il valore del pH è aumentato di 33. L'acido ossalico può anche reagire con gli ioni metallici nel suolo. In condizioni di stress da Cd, il contenuto di Cd nel Panax notoginseng è aumentato significativamente rispetto al controllo. Tuttavia, quando è stata utilizzata la calce, è diminuito significativamente. In questo studio, applicando 750 kg hm−2 di calce, il contenuto di Cd nelle radici ha raggiunto lo standard nazionale (limite di Cd: Cd≤0,5 mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834), e l'effetto è stato ottenuto applicando 2250 kg hm−2 di calce. L'applicazione di calce ha creato un gran numero di siti di competizione tra Ca2+ e Cd2+ nel terreno, e l'aggiunta di acido ossalico ha potuto ridurre il contenuto di Cd nelle radici di Panax notoginseng. Tuttavia, il contenuto di Cd nelle radici di Panax notoginseng è stato significativamente ridotto dalla combinazione di calce e acido ossalico, raggiungendo lo standard nazionale. Il Ca2+ nel suolo viene adsorbito sulla superficie della radice durante il flusso di massa e può essere assorbito dalle cellule della radice attraverso canali del calcio (canali Ca2+), pompe del calcio (Ca2+-AT-Pasi) e antiportatori Ca2+/H+, e quindi trasportato orizzontalmente allo xilema della radice 23. Il contenuto di Ca nelle radici era significativamente correlato negativamente con il contenuto di Cd (P<0,05). Il contenuto di Cd diminuiva con l'aumento del contenuto di Ca, il che è coerente con l'opinione sull'antagonismo di Ca e Cd. L'analisi della varianza ha mostrato che la quantità di calce ha influenzato significativamente il contenuto di Ca nelle radici di Panax notoginseng. Pongrac et al. 35 hanno riportato che il Cd si lega all'ossalato nei cristalli di ossalato di calcio e compete con il Ca. Tuttavia, la regolazione del Ca da parte dell'ossalato non era significativa. Ciò ha dimostrato che la precipitazione dell'ossalato di calcio formato dall'acido ossalico e dal Ca2+ non è una semplice precipitazione e che il processo di coprecipitazione può essere controllato da diverse vie metaboliche.