Bedankt voor uw bezoek aan Nature.com. U gebruikt een browserversie met beperkte CSS-ondersteuning. Voor de beste ervaring raden we u aan een bijgewerkte browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen). Om de ondersteuning te blijven garanderen, tonen we de site bovendien zonder stijlen en JavaScript.
Schuifregelaars tonen drie artikelen per dia. Gebruik de knoppen 'terug' en 'volgende' om door de dia's te bladeren, of de knoppen aan het eind om tussen de afzonderlijke dia's te navigeren.
Cadmiumverontreiniging (Cd) vormt een bedreiging voor de teelt van de medicinale plant Panax notoginseng in de provincie Yunnan. Onder omstandigheden van exogene Cd-stress werd een veldexperiment uitgevoerd om het effect te onderzoeken van kalktoepassing (0,750, 2250 en 3750 kg bm-2) en bespuiting met oxaalzuur (0, 0,1 en 0,2 mol l-1) op de Cd-accumulatie en de antioxiderende werking van systemische en medicinale componenten die Panax notoginseng beïnvloeden. De resultaten toonden aan dat ongebluste kalk en bladbespuiting met oxaalzuur de Ca2+-niveaus in Panax notoginseng onder Cd-stress konden verhogen en de Cd2+-toxiciteit konden verminderen. De toevoeging van kalk en oxaalzuur verhoogde de activiteit van antioxiderende enzymen en veranderde het metabolisme van osmoregulatoren. De CAT-activiteit nam het meest significant toe, met een factor 2,77. De hoogste SOD-activiteit nam toe met een factor 1,78 na behandeling met oxaalzuur. Het MDA-gehalte daalde met 58,38%. Er is een zeer significante correlatie met oplosbare suikers, vrije aminozuren, proline en oplosbare eiwitten. Kalk en oxaalzuur kunnen de calciumionen (Ca2+) verhogen, het Cd-gehalte verlagen, de stresstolerantie van Panax notoginseng verbeteren en de totale saponinen- en flavonoïdenproductie verhogen. Het Cd-gehalte was het laagst, 68,57% lager dan in de controlegroep, wat overeenkomt met de standaardwaarde (Cd≤0,5 mg/kg, GB/T 19086-2008). Het aandeel SPN bedroeg 7,73%, het hoogste niveau van elke behandeling, en het flavonoïdengehalte steeg significant met 21,74%, waarmee de standaardwaarde voor geneesmiddelen en de beste opbrengst werden bereikt.
Cadmium (Cd), een veelvoorkomende verontreiniging in landbouwgrond, migreert gemakkelijk en heeft een aanzienlijke biologische toxiciteit¹. El Shafei et al.² rapporteerden dat Cd-toxiciteit de kwaliteit en productiviteit van de gebruikte planten beïnvloedt. De laatste jaren is het probleem van een teveel aan cadmium in de landbouwgrond in Zuidwest-China zeer ernstig geworden. De provincie Yunnan is het biodiversiteitskoninkrijk van China, met een grote diversiteit aan medicinale plantensoorten. De rijke minerale grondstoffen van Yunnan leiden echter onvermijdelijk tot verontreiniging van de bodem met zware metalen tijdens de mijnbouw, wat de productie van lokale medicinale planten beïnvloedt.
Panax notoginseng (Burkill) Chen3 is een zeer waardevolle meerjarige medicinale plant die behoort tot het geslacht Araliaceae Panax ginseng. De wortel van Panax notoginseng bevordert de bloedsomloop, heft bloedstasis op en verlicht pijn. De belangrijkste productielocatie is de prefectuur Wenshan in de provincie Yunnan.5. Cd-verontreiniging werd aangetroffen in meer dan 75% van de bodem in het plantgebied van Panax notoginseng en overschreed op verschillende locaties 81-100%.6 Het toxische effect van Cd vermindert ook de productie van medicinale bestanddelen van Panax notoginseng aanzienlijk, met name saponinen en flavonoïden. Saponinen zijn een klasse van aglyconen, waaronder triterpenoïden of spirosteranen, die de belangrijkste actieve bestanddelen zijn van veel Chinese kruidengeneesmiddelen en saponinen bevatten. Sommige saponinen hebben ook waardevolle biologische eigenschappen, zoals antibacteriële, koortsverlagende, kalmerende en kankerbestrijdende eigenschappen.7 Flavonoïden verwijzen over het algemeen naar een reeks verbindingen waarin twee benzeenringen met fenolische hydroxylgroepen via drie centrale koolstofatomen met elkaar verbonden zijn, waarbij de kern bestaat uit 2-fenylchromanon 8. Het is een sterke antioxidant die effectief vrije zuurstofradicalen in planten kan neutraliseren, de afscheiding van ontstekingsbevorderende enzymen kan remmen, wondgenezing en pijnverlichting kan bevorderen en het cholesterolgehalte kan verlagen. Het is een van de belangrijkste actieve bestanddelen van Panax ginseng. Het oplossen van het probleem van bodemverontreiniging met cadmium in de productiegebieden van Panax ginseng is een noodzakelijke voorwaarde voor het garanderen van de productie van de belangrijkste medicinale bestanddelen.
Kalk is een van de meest gebruikte passiveringsmiddelen voor het in situ fixeren van cadmiumverontreiniging in de bodem. Het beïnvloedt de adsorptie en depositie van Cd in de bodem en vermindert de biologische activiteit van Cd in de bodem door de pH te verhogen en de kationuitwisselingscapaciteit (CEC), de zoutverzadiging (BS) en de redoxpotentiaal (Eh) van de bodem te veranderen.^3,11 Bovendien levert kalk een grote hoeveelheid Ca²⁺, dat ionisch antagonisme vormt met Cd²⁺, concurreert om adsorptieplaatsen in de wortels, voorkomt Cd-transport naar de scheut en heeft een lage biologische toxiciteit. Door toevoeging van 50 mmol l^-1 Ca²⁺ onder Cd-stress werd het Cd-transport in sesambladeren geremd en de Cd-accumulatie met 80% verminderd. Talrijke verwante studies zijn gepubliceerd over rijst (Oryza sativa L.) en andere gewassen^12,13.
Het besproeien van de bladeren van gewassen om de ophoping van zware metalen te beheersen is een nieuwe methode om de problematiek van zware metalen aan te pakken. Het principe is voornamelijk gebaseerd op de chelatiereactie in plantencellen, waardoor zware metalen zich afzetten op de celwand en de opname ervan door planten wordt geremd14,15. Als stabiel dicarbonzuur-chelerend middel kan oxaalzuur zware metaalionen in planten rechtstreeks cheleren, waardoor de toxiciteit wordt verminderd. Studies hebben aangetoond dat oxaalzuur in sojabonen Cd2+ kan cheleren en Cd-houdende kristallen kan vrijgeven via de apicale cellen van de trichomen, waardoor de Cd2+-niveaus in het lichaam worden verlaagd16. Oxaalzuur kan de pH van de bodem reguleren, de activiteit van superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) en catalase (CAT) verhogen en de infiltratie van oplosbare suikers, oplosbare eiwitten, vrije aminozuren en proline reguleren. Het is een metabolische modulator17,18. Zure stoffen en overtollig Ca2+ in oxalaatplanten vormen calciumoxalaatprecipitaten onder invloed van kiemproteïnen. Regulering van de Ca2+-concentratie in planten kan de hoeveelheid opgelost oxaalzuur en Ca2+ in planten effectief reguleren en overmatige ophoping van oxaalzuur en Ca2+ voorkomen19,20.
De hoeveelheid toegepaste kalk is een van de belangrijkste factoren die het effect van de bodemsanering beïnvloeden. Er is vastgesteld dat het kalkverbruik varieert van 750 tot 6000 kg·h·m−2. Voor zure bodems met een pH van 5,0-5,5 was het effect van kalktoepassing bij een dosis van 3000-6000 kg·h·m−2 significant groter dan bij een dosis van 750 kg·h·m−221. Overmatige kalktoepassing kan echter enkele negatieve effecten op de bodem veroorzaken, zoals grote veranderingen in de pH en bodemverdichting22. Daarom hebben we de CaO-behandelingsniveaus vastgesteld op 0, 750, 2250 en 3750 kg·h·m−2. Toen oxaalzuur werd toegepast op Arabidopsis, bleek de Ca2+-concentratie significant te zijn verlaagd bij 10 mM L-1, en de CRT-genfamilie, die de Ca2+-signalering beïnvloedt, reageerde sterk20. De accumulatie van eerdere studies stelde ons in staat de concentratie voor dit experiment te bepalen en de interactie van exogene additieven op Ca2+ en Cd2+ verder te onderzoeken23,24,25. Deze studie heeft daarom als doel het regulatiemechanisme te onderzoeken van de effecten van topische kalktoepassing en bladbespuiting met oxaalzuur op het Cd-gehalte en de stresstolerantie van Panax notoginseng in met Cd verontreinigde bodems, en om de beste manieren en middelen te onderzoeken om de medicinale kwaliteit van Panax notoginseng te garanderen. Dit levert waardevolle informatie op voor de uitbreiding van de teelt van kruiden in met cadmium verontreinigde bodems en voor het leveren van hoogwaardige, duurzame productie om te voldoen aan de marktvraag naar geneesmiddelen.
Met behulp van de lokale variëteit Wenshan notoginseng als materiaal werd een veldexperiment uitgevoerd in Lannizhai (24°11′N, 104°3′O, hoogte 1446 m), Qiubei County, Wenshan Prefecture, Yunnan Province. De gemiddelde jaarlijkse temperatuur is 17 °C en de gemiddelde jaarlijkse neerslag bedraagt ​​1250 mm. Achtergrondwaarden van de onderzochte bodem: TN 0,57 g kg⁻¹, TP 1,64 g kg⁻¹, TC 16,31 g kg⁻¹, RH 31,86 g kg⁻¹, alkalisch gehydrolyseerde N 88,82 mg kg⁻¹, effectief P 18,55 mg kg⁻¹, beschikbaar K 100,37 mg kg⁻¹, totaal Cd 0,3 mg kg⁻¹ en pH 5,4.
Op 10 december 2017 werden 6 mg/kg Cd2+ (CdCl2 2,5H2O) en kalk (0,750, 2250 en 3750 kg h m-2) toegevoegd en gemengd met de bovenste 0-10 cm van de bodem in elk proefveld. Elke behandeling werd 3 keer herhaald. De proefvelden waren willekeurig geplaatst en hadden een oppervlakte van 3 m2. Eenjarige Panax notoginseng-zaailingen werden na 15 dagen kweken in de grond uitgeplant. Bij gebruik van schaduwnetten bedroeg de lichtintensiteit voor Panax notoginseng onder de schaduw ongeveer 18% van de normale natuurlijke lichtintensiteit. De teelt vond plaats volgens lokale traditionele teeltmethoden. In 2019, toen de Panax notoginseng rijp was, werd oxaalzuur (natriumoxalaat) gespoten. De concentratie oxaalzuur was respectievelijk 0, 0,1 en 0,2 mol l-1, en de pH werd met NaOH aangepast tot 5,16 om de gemiddelde pH van het bezinksel na te bootsen. Besproei de boven- en onderkant van de bladeren eenmaal per week om 8 uur 's ochtends. Na vier bespuitingen werden de 3 jaar oude Panax notoginseng-planten in week 5 geoogst.
In november 2019 werden in het veld drie jaar oude Panax notoginseng-planten verzameld die behandeld waren met oxaalzuur. Enkele monsters van deze drie jaar oude planten, bestemd voor onderzoek naar fysiologisch metabolisme en enzymatische activiteit, werden in vriesbuizen geplaatst, snel ingevroren in vloeibare stikstof en vervolgens in een koelkast bewaard bij -80 °C. Het gehalte aan cadmium (Cd) en de werkzame stof in de wortelmonsters moest worden bepaald in het volwassen stadium. Na het wassen met leidingwater, 30 minuten drogen bij 105 °C, de massa op 75 °C houden en de monsters fijnmalen in een vijzel, werden ze bewaard.
Weeg 0,2 g gedroogde plantenmonsters af in een Erlenmeyerfles, voeg 8 ml HNO3 en 2 ml HClO4 toe en laat dit een nacht staan. De volgende dag wordt de trechter met gebogen hals in een driehoekige kolf geplaatst voor elektrothermische ontleding totdat er witte rook verschijnt en de ontledingsoplossing helder wordt. Na afkoeling tot kamertemperatuur wordt het mengsel overgebracht naar een maatkolf van 10 ml. Het Cd-gehalte wordt bepaald met een atoomabsorptiespectrometer (Thermo ICE™ 3300 AAS, VS). (GB/T 23739-2009).
Weeg 0,2 g gedroogde plantenmonsters af in een plastic flesje van 50 ml, voeg 10 ml 1 mol l-1 HCl toe, sluit het flesje af, schud gedurende 15 uur en filtreer. Zuig met een pipet de benodigde hoeveelheid filtraat op voor de juiste verdunning en voeg de SrCl2-oplossing toe om de Sr2+-concentratie op 1 g L–1 te brengen. Het Ca-gehalte werd bepaald met behulp van een atoomabsorptiespectrometer (Thermo ICE™ 3300 AAS, USA).
Malondialdehyde (MDA), superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) en catalase (CAT) referentiekitmethode (DNM-9602, Beijing Pulang New Technology Co., Ltd., productregistratienummer), gebruik de bijbehorende meetkit nr.: Jingyaodianji (quasi) word 2013 nr. 2400147).
Weeg 0,05 g van het Panax notoginseng-monster af en voeg het anthrone-zwavelzuur-reagens toe langs de rand van het buisje. Schud het buisje 2-3 seconden om de vloeistof goed te mengen. Plaats het buisje 15 minuten in het reageerbuisrek. Het gehalte aan oplosbare suikers werd bepaald met behulp van UV-vis-spectrofotometrie (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) bij een golflengte van 620 nm.
Weeg 0,5 g van een vers monster Panax notoginseng af, maal het fijn tot een homogenaat met 5 ml gedestilleerd water en centrifugeer gedurende 10 minuten bij 10.000 g. Verdun het supernatant tot een vast volume. De Coomassie Brilliant Blue-methode werd gebruikt. Het gehalte aan oplosbare eiwitten werd bepaald met behulp van spectrofotometrie in het ultraviolette en zichtbare deel van het spectrum (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) bij een golflengte van 595 nm en berekend aan de hand van de standaardcurve van runderserumalbumine.
Weeg 0,5 g vers monster af, voeg 5 ml 10% azijnzuur toe, maal en homogeniseer, filtreer en verdun tot een constant volume. Chromogene methode met ninhydrine-oplossing. Het gehalte aan vrije aminozuren werd bepaald met ultraviolet-zichtbare spectrofotometrie (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) bij een golflengte van 570 nm en berekend aan de hand van de standaard leucinecurve.
Weeg 0,5 g van een vers monster af, voeg 5 ml van een 3% oplossing van sulfosalicylzuur toe, verwarm in een waterbad en schud gedurende 10 minuten. Na afkoeling werd de oplossing gefilterd en verdund tot een constant volume. De zure ninhydrine-chromogene methode werd gebruikt. Het prolinegehalte werd bepaald met UV-vis-spectrofotometrie (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) bij een golflengte van 520 nm en berekend aan de hand van de proline-standaardcurve.
Het saponinegehalte werd bepaald met behulp van hogedruk-vloeistofchromatografie (HPLC) volgens de Farmacopee van de Volksrepubliek China (editie 2015). Het basisprincipe van HPLC is het gebruik van een vloeistof onder hoge druk als mobiele fase en het toepassen van een zeer efficiënte scheidingstechnologie op een stationaire fasekolom voor ultrafijne deeltjes. De bedieningsvaardigheden zijn als volgt:
HPLC-condities en systeemgeschiktheidstest (Tabel 1): Gradiëntelutie werd uitgevoerd volgens de volgende tabel, met silicagel gebonden met octadecylsilaan als vulstof, acetonitril als mobiele fase A, water als mobiele fase B en een detectiegolflengte van 203 nm. Het aantal theoretische cups berekend op basis van de R1-piek van Panax notoginseng-saponinen moet ten minste 4000 bedragen.
Bereiding van de referentieoplossing: Weeg de ginsenosiden Rg1, ginsenosiden Rb1 en notoginsenosiden R1 nauwkeurig af en voeg methanol toe om een ​​gemengde oplossing te verkrijgen van 0,4 mg ginsenoside Rg1, 0,4 mg ginsenoside Rb1 en 0,1 mg notoginsenoside R1 per ml.
Bereiding van de testoplossing: Weeg 0,6 g Sanxin-poeder af en voeg 50 ml methanol toe. Het mengsel werd gewogen (W1) en een nacht laten staan. De gemengde oplossing werd vervolgens gedurende 2 uur licht gekookt in een waterbad van 80 °C. Na afkoeling werd de gemengde oplossing gewogen en de verkregen methanol werd toegevoegd aan de eerste hoeveelheid W1. Vervolgens werd goed geschud en gefilterd. Het filtraat werd bewaard voor analyse.
Het saponinegehalte werd nauwkeurig bepaald door 10 µl van de standaardoplossing en 10 µl van het filtraat en vervolgens geïnjecteerd in een HPLC (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.)24.
Standaardcurve: bepaling van een gemengde standaardoplossing van Rg1, Rb1 en R1. De chromatografische omstandigheden zijn hetzelfde als hierboven. Bereken de standaardcurve met het gemeten piekoppervlak op de y-as en de saponineconcentratie in de standaardoplossing op de x-as. Vul het gemeten piekoppervlak van het monster in de standaardcurve in om de saponineconcentratie te berekenen.
Weeg een monster van 0,1 g P. notogensings af en voeg 50 ml 70% CH3OH-oplossing toe. Soniceer gedurende 2 uur en centrifugeer vervolgens 10 minuten bij 4000 tpm. Neem 1 ml van het supernatant en verdun dit 12 keer. Het gehalte aan flavonoïden werd bepaald met behulp van ultraviolet-zichtbare spectrofotometrie (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) bij een golflengte van 249 nm. Quercetine is een standaardstof die in overvloed aanwezig is.
De gegevens werden georganiseerd met behulp van Excel 2010. De variantieanalyse werd uitgevoerd met SPSS Statistics 20. De afbeelding is gemaakt met Origin Pro 9.1. De berekende statistieken omvatten het gemiddelde ± standaarddeviatie. Uitspraken over statistische significantie zijn gebaseerd op P<0,05.
Bij bladbespuiting met dezelfde concentratie oxaalzuur nam het calciumgehalte in de wortels van Panax notoginseng significant toe met een hogere kalktoepassing (Tabel 2). Vergeleken met geen kalktoepassing steeg het calciumgehalte met 212% bij 3750 kg ppm kalk zonder oxaalzuurbespuiting. Bij dezelfde kalktoepassingssnelheid nam het calciumgehalte licht toe met een hogere concentratie oxaalzuur.
Het cadmiumgehalte in de wortels varieerde van 0,22 tot 0,70 mg/kg. Bij dezelfde sproeiconcentratie van oxaalzuur nam het cadmiumgehalte in de wortels van Panax notoginseng significant af met een toenemende kalktoepassingshoeveelheid. Vergeleken met de controlegroep daalde het cadmiumgehalte met 68,57% bij besproeiing van de wortels met 2250 kg gm⁻² kalk en 0,1 mol l⁻¹ oxaalzuur. Bij toepassing zonder kalk en met 750 kg hm⁻² kalk nam het cadmiumgehalte in de wortels van Panax notoginseng significant af met een toenemende oxaalzuurconcentratie. Bij toepassing van 2250 kg kalk gm⁻² en 3750 kg kalk gm⁻² nam het cadmiumgehalte in de wortels eerst af en vervolgens toe met een verhoging van de oxaalzuurconcentratie. Bovendien toonde 2D-analyse aan dat het Ca-gehalte in de wortel van Panax notoginseng significant werd beïnvloed door kalk (F = 82,84**), het Cd-gehalte in de wortel van Panax notoginseng significant werd beïnvloed door kalk (F = 74,99**) en oxaalzuur (F = 74,99**). F = 7,72*).
Met een verhoging van de kalkdosering en de concentratie oxaalzuur nam het MDA-gehalte significant af. Er werd geen significant verschil gevonden in het MDA-gehalte tussen Panax notoginseng-wortels behandeld met kalk en wortels behandeld met 3750 kg g/m² kalk. Bij doseringen van 750 kg hm⁻² en 2250 kg hm⁻² kalk was het MDA-gehalte in 0,2 mol l⁻¹ oxaalzuur na bespuiting respectievelijk 58,38% en 40,21% lager dan in onbespoten oxaalzuur. Het MDA-gehalte (7,57 nmol g⁻¹) was het laagst bij toevoeging van 750 kg hm⁻² kalk en 0,2 mol l⁻¹ oxaalzuur (Fig. 1).
Effect van bladbespuiting met oxaalzuur op het malondialdehydegehalte in Panax notoginseng-wortels onder cadmiumstress [J]. P<0,05). Hetzelfde geldt hieronder.
Met uitzondering van de toepassing van 3750 kg h m-2 kalk, werd geen significant verschil waargenomen in de SOD-activiteit van het wortelstelsel van Panax notoginseng. Bij gebruik van 0, 750 en 2250 kg hm-2 kalk was de SOD-activiteit bij bespuiting met 0,2 mol l-1 oxaalzuur significant hoger dan in de situatie zonder behandeling met oxaalzuur, met respectievelijk 177,89%, 61,62% en 45,08%. De SOD-activiteit (598,18 eenheden g-1) in de wortels was het hoogst bij behandeling zonder kalk en bespuiting met 0,2 mol l-1 oxaalzuur. Bij dezelfde concentratie, zonder oxaalzuur of bespuiting met 0,1 mol l-1 oxaalzuur, nam de SOD-activiteit toe met een toenemende hoeveelheid kalk. De SOD-activiteit nam significant af na bespuiting met 0,2 mol l-1 oxaalzuur (Fig. 2).
Effect van bladbespuiting met oxaalzuur op de activiteit van superoxide dismutase, peroxidase en catalase in Panax notoginseng-wortels onder cadmiumstress [J].
Net als bij de SOD-activiteit in de wortels was de POD-activiteit in de wortels (63,33 µmol g⁻¹) het hoogst bij bespuiting zonder kalk en met 0,2 mol l⁻¹ oxaalzuur, wat 148,35% hoger was dan de controle (25,50 µmol g⁻¹). De POD-activiteit nam eerst toe en vervolgens af met toenemende concentratie oxaalzuur in de bespuiting en met een kalkbehandeling van 3750 kg hm⁻². Vergeleken met de behandeling met 0,1 mol l⁻¹ oxaalzuur nam de POD-activiteit met 36,31% af bij behandeling met 0,2 mol l⁻¹ oxaalzuur (Fig. 2).
Met uitzondering van het sproeien met 0,2 mol l-1 oxaalzuur en het toepassen van 2250 kg hm-2 of 3750 kg hm-2 kalk, was de CAT-activiteit significant hoger dan bij de controle. De CAT-activiteit van de behandeling met 0,1 mol l-1 oxaalzuur en de behandeling met 0,2250 kg h m-2 of 3750 kg h m-2 kalk nam respectievelijk toe met 276,08%, 276,69% ​​en 33,05% vergeleken met de behandeling zonder oxaalzuur. De CAT-activiteit van de wortels (803,52 µmol g-1) behandeld met 0,2 mol l-1 oxaalzuur was het hoogst. De CAT-activiteit (172,88 µmol g-1) was het laagst bij de behandeling met 3750 kg hm-2 kalk en 0,2 mol l-1 oxaalzuur (Fig. 2).
Uit bivariate analyse bleek dat de CAT-activiteit en MDA van Panax notoginseng significant correleerden met de hoeveelheid oxaalzuur of kalkbespuiting en met beide behandelingen (Tabel 3). De SOD-activiteit in de wortels correleerde sterk met de behandeling met kalk en oxaalzuur of met de concentratie van de oxaalzuurbespuiting. De POD-activiteit in de wortels correleerde significant met de hoeveelheid toegepaste kalk of met de gelijktijdige toepassing van kalk en oxaalzuur.
Het gehalte aan oplosbare suikers in wortelgewassen nam af met een toename van de kalkdosering en de concentratie van de oxaalzuurbespuiting. Er was geen significant verschil in het gehalte aan oplosbare suikers in de wortels van Panax notoginseng zonder kalkbespuiting en met een kalkdosering van 750 kg·h·m−2. Bij een kalkdosering van 2250 kg·h·m−2 was het gehalte aan oplosbare suikers na behandeling met 0,2 mol·l−1 oxaalzuur significant hoger dan na bespuiting met een niet-oxaalzuurbespuiting, namelijk met 22,81%. Bij een kalkdosering van 3750 kg·h·m−2 nam het gehalte aan oplosbare suikers significant af met een toename van de concentratie van de oxaalzuurbespuiting. Het gehalte aan oplosbare suikers na bespuiting met 0,2 mol·l−1 oxaalzuur was 38,77% lager dan na behandeling zonder oxaalzuur. Bovendien had de bespuiting met 0,2 mol l-1 oxaalzuur het laagste gehalte aan oplosbare suikers, namelijk 205,80 mg g-1 (Fig. 3).
Effect van bladbespuiting met oxaalzuur op het gehalte aan totale oplosbare suikers en oplosbare eiwitten in de wortels van Panax notoginseng onder cadmiumstress [J].
Het gehalte aan oplosbare eiwitten in de wortels nam af naarmate de toedieningssnelheid van kalk en oxaalzuur toenam. Zonder kalk was het gehalte aan oplosbare eiwitten in de bespuiting met 0,2 mol l⁻¹ oxaalzuur significant lager dan in de controlegroep, namelijk met 16,20%. Bij een kalktoediening van 750 kg h⁻² werd geen significant verschil in het gehalte aan oplosbare eiwitten in de wortels van Panax notoginseng waargenomen. Bij een kalktoedieningssnelheid van 2250 kg h⁻¹ m⁻² was het gehalte aan oplosbare eiwitten in de bespuiting met 0,2 mol l⁻¹ oxaalzuur significant hoger dan in de behandeling zonder oxaalzuur (35,11%). Bij een kalktoediening van 3750 kg h⁻¹ m⁻² nam het gehalte aan oplosbare eiwitten significant af met een toenemende concentratie oxaalzuur. Het gehalte aan oplosbare eiwitten (269,84 µg g⁻¹) was het laagst bij een concentratie van 0,2 mol l⁻¹. 1. Besproeien met oxaalzuur (Fig. 3).
Er werd geen significant verschil gevonden in het gehalte aan vrije aminozuren in de wortels van Panax notoginseng bij afwezigheid van kalk. Bij een verhoging van de concentratie oxaalzuur in combinatie met een kalkdosering van 750 kg hm⁻² nam het gehalte aan vrije aminozuren eerst af en vervolgens toe. Behandeling met 2250 kg hm⁻² kalk en 0,2 mol l⁻¹ oxaalzuur verhoogde het gehalte aan vrije aminozuren significant met 33,58% ten opzichte van de onbehandelde groep. Bij een verhoging van de concentratie oxaalzuur in combinatie met een kalkdosering van 3750 kg hm⁻² nam het gehalte aan vrije aminozuren significant af. Het gehalte aan vrije aminozuren bij de behandeling met 0,2 mol l⁻¹ oxaalzuur was 49,76% lager dan bij de onbehandelde groep. Het gehalte aan vrije aminozuren was het hoogst bij behandeling zonder oxaalzuur en bedroeg 2,09 mg/g. Het gehalte aan vrije aminozuren (1,05 mg g-1) was het laagst bij besproeiing met 0,2 mol l-1 oxaalzuur (Fig. 4).
Effect van bladbespuiting met oxaalzuur op het gehalte aan vrije aminozuren en proline in de wortels van Panax notoginseng onder omstandigheden van cadmiumstress [J].
Het prolinegehalte in de wortels nam af naarmate de hoeveelheid kalk en oxaalzuur die werd toegediend toenam. Er was geen significant verschil in het prolinegehalte van Panax notoginseng zonder kalk. Bij een hogere concentratie oxaalzuur en een hogere kalkdosering van 750 en 2250 kg·hm⁻² nam het prolinegehalte eerst af en vervolgens toe. Het prolinegehalte bij een bespuiting met 0,2 mol·l⁻¹ oxaalzuur was significant hoger dan bij een bespuiting met 0,1 mol·l⁻¹ oxaalzuur, met respectievelijk 19,52% en 44,33%. Bij een kalkdosering van 3750 kg·hm⁻² nam het prolinegehalte significant af naarmate de concentratie oxaalzuur toenam. Het prolinegehalte na bespuiting met 0,2 mol·l⁻¹ oxaalzuur was 54,68% lager dan zonder oxaalzuur. Het prolinegehalte was het laagst en bedroeg 11,37 μg/g na behandeling met 0,2 mol/l oxaalzuur (Fig. 4).
Het gehalte aan totale saponinen in Panax notoginseng was Rg1>Rb1>R1. Er was geen significant verschil in het gehalte van de drie saponinen bij toenemende concentratie oxaalzuurspray en zonder kalk (Tabel 4).
Het R1-gehalte bij bespuiting met 0,2 mol l⁻¹ oxaalzuur was significant lager dan in de situatie zonder bespuiting met oxaalzuur en met een kalkdosering van 750 of 3750 kg·h·m⁻². Bij een oxaalzuurconcentratie van 0 of 0,1 mol l⁻¹ was er geen significant verschil in het R1-gehalte bij een verhoging van de kalkdosering. Bij een oxaalzuurconcentratie van 0,2 mol l⁻¹ was het R1-gehalte van 3750 kg·hm⁻² kalk significant lager dan dat van 43,84% zonder kalk (Tabel 4).
Het Rg1-gehalte nam eerst toe en vervolgens af met een toenemende concentratie oxaalzuur en een kalktoepassingssnelheid van 750 kg·h·m−2. Bij een kalktoepassingssnelheid van 2250 of 3750 kg·h·m−2 nam het Rg1-gehalte af met een toenemende concentratie oxaalzuur. Bij dezelfde concentratie oxaalzuur nam het Rg1-gehalte eerst toe en vervolgens af met een toename van de kalktoepassingssnelheid. Vergeleken met de controlegroep was het Rg1-gehalte, met uitzondering van drie concentraties oxaalzuur en 750 kg·h·m−2, hoger dan in de controlegroep. Het Rg1-gehalte in de wortels van de overige behandelingen was lager dan in de controlegroep. Het hoogste Rg1-gehalte werd bereikt bij bespuiting met 750 kg·g·m−2 kalk en 0,1 mol·l−1 oxaalzuur, namelijk 11,54% hoger dan in de controlegroep (Tabel 4).
Het gehalte aan Rb1 nam eerst toe en vervolgens af met een toenemende concentratie oxaalzuur en een kalktoepassingssnelheid van 2250 kg hm⁻². Na bespuiting met 0,1 mol l⁻¹ oxaalzuur bereikte het Rb1-gehalte een maximum van 3,46%, wat 74,75% hoger is dan zonder bespuiting met oxaalzuur. Bij andere kalkbehandelingen was er geen significant verschil tussen de verschillende concentraties oxaalzuur. Bij bespuiting met 0,1 en 0,2 mol l⁻¹ oxaalzuur nam het gehalte aan Rb1 eerst af en vervolgens verder af met een toenemende hoeveelheid toegevoegde kalk (tabel 4).
Bij dezelfde concentratie gespoten oxaalzuur nam het flavonoïdengehalte eerst toe en vervolgens af met een hogere kalkdosering. Er was geen significant verschil in flavonoïdengehalte tussen kalk zonder kalkdosering en kalk met een dosering van 3750 kg h m⁻² in combinatie met verschillende concentraties oxaalzuur. Bij een kalkdosering van 750 en 2250 kg h m⁻² nam het flavonoïdengehalte eerst toe en vervolgens af met een hogere concentratie oxaalzuur. Bij een dosering van 750 kg hm⁻² en bespuiting met 0,1 mol l⁻¹ oxaalzuur was het flavonoïdengehalte het hoogst, namelijk 4,38 mg g⁻¹, wat 18,38% hoger is dan bij kalk zonder bespuiting met oxaalzuur bij dezelfde dosering. Het gehalte aan flavonoïden tijdens bespuiting met oxaalzuur 0,1 mol l-1 nam met 21,74% toe in vergelijking met de behandeling zonder bespuiting met oxaalzuur en kalkbehandeling met 2250 kg hm-2 (Fig. 5).
Effect van oxalaat-bladbespuiting op het flavonoïdegehalte in Panax notoginseng-wortels onder cadmiumstress [J].
Uit de bivariate analyse bleek dat het gehalte aan oplosbare suikers in Panax notoginseng significant correleerde met de hoeveelheid toegepaste kalk en de concentratie van het gespoten oxaalzuur. Het gehalte aan oplosbare eiwitten in de wortelgewassen correleerde significant met de hoeveelheid toegepaste kalk, zowel kalk als oxaalzuur. Het gehalte aan vrije aminozuren en proline in de wortels correleerde significant met de hoeveelheid toegepaste kalk, de concentratie van het gespoten oxaalzuur, kalk en oxaalzuur (Tabel 5).
Het gehalte aan R1 in de wortels van Panax notoginseng vertoonde een significante correlatie met de concentratie van het gespoten oxaalzuur, de hoeveelheid toegepaste kalk, en de verhouding tussen kalk en oxaalzuur. Het flavonoïdegehalte correleerde significant met de concentratie van het gespoten oxaalzuur en de hoeveelheid toegepaste kalk.
Er zijn veel bodemverbeteraars gebruikt om het cadmiumgehalte in planten te verlagen door cadmium in de bodem te immobiliseren, zoals kalk en oxaalzuur30. Kalk wordt veel gebruikt als bodemadditief om het cadmiumgehalte in gewassen te verlagen31. Liang et al.32 rapporteerden dat oxaalzuur ook gebruikt kan worden om bodems te herstellen die verontreinigd zijn met zware metalen. Na het toepassen van verschillende concentraties oxaalzuur op verontreinigde grond nam het organische stofgehalte toe, daalde de kationuitwisselingscapaciteit en steeg de pH-waarde met 33. Oxaalzuur kan ook reageren met metaalionen in de bodem. Onder cadmiumstress nam het cadmiumgehalte in Panax notoginseng significant toe in vergelijking met de controle. Bij gebruik van kalk nam het echter significant af. In deze studie bereikte het cadmiumgehalte in de wortels de nationale norm (Cd-limiet: Cd≤0,5 mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834) bij toepassing van 750 kg hm⁻² kalk. Het effect werd het best bereikt bij toepassing van 2250 kg hm⁻² kalk. De toepassing van kalk creëerde een groot aantal plaatsen waar Ca²⁺ en Cd²⁺ in de bodem concurreerden. De toevoeging van oxaalzuur kon het cadmiumgehalte in de wortels van Panax notoginseng verlagen. De combinatie van kalk en oxaalzuur verlaagde het cadmiumgehalte in de wortels van Panax notoginseng echter significant, tot het niveau van de nationale norm. Ca2+ in de bodem wordt tijdens de massastroom geadsorbeerd aan het worteloppervlak en kan door wortelcellen worden opgenomen via calciumkanalen (Ca2+-kanalen), calciumpompen (Ca2+-AT-Pase) en Ca2+/H+-antiporters, waarna het horizontaal naar het wortelxyleem wordt getransporteerd. 23. Het Ca-gehalte in de wortels vertoonde een significant negatieve correlatie met het Cd-gehalte (P<0,05). Het Cd-gehalte nam af naarmate het Ca-gehalte toenam, wat consistent is met de opvatting over de antagonistische werking van Ca en Cd. Variantieanalyse toonde aan dat de hoeveelheid kalk het Ca-gehalte in de wortels van Panax notoginseng significant beïnvloedde. Pongrac et al. 35 rapporteerden dat Cd zich bindt aan oxalaat in calciumoxalaatkristallen en concurreert met Ca. De regulering van Ca door oxalaat was echter niet significant. Dit toonde aan dat de neerslag van calciumoxalaat, gevormd door oxaalzuur en Ca2+, geen eenvoudige neerslag was, en dat het co-precipitatieproces door verschillende metabolische routes kan worden beheerst.