از بازدید شما از Nature.com متشکریم. نسخه مرورگری که استفاده می‌کنید پشتیبانی محدودی از CSS دارد. برای بهترین نتیجه، توصیه می‌کنیم از نسخه جدیدتر مرورگر خود استفاده کنید (یا حالت سازگاری را در Internet Explorer غیرفعال کنید). در عین حال، برای اطمینان از پشتیبانی مداوم، سایت را بدون استایل یا جاوا اسکریپت نمایش می‌دهیم.
آلودگی کادمیوم (Cd) تهدیدی بالقوه برای ایمنی کشت گیاه دارویی Panax notoginseng در یوننان محسوب می‌شود. تحت تنش کادمیوم برون‌زا، آزمایش‌های میدانی برای درک اثرات کاربرد آهک (0، 750، 2250 و 3750 کیلوگرم در ساعت در متر مربع) و محلول‌پاشی برگی با اسید اگزالیک (0، 0.1 و 0.2 مول در لیتر) بر تجمع کادمیوم و اجزای آنتی‌اکسیدانی انجام شد. ترکیبات سیستمیک و دارویی Panax notoginseng. نتایج نشان داد که تحت تنش کادمیوم، آهک و محلول‌پاشی برگی با اسید اگزالیک می‌تواند محتوای Ca2+ در Panax notoginseng را افزایش داده و سمیت Cd2+ را کاهش دهد. افزودن آهک و اسید اگزالیک فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان را افزایش داده و متابولیسم تنظیم‌کننده‌های اسمزی را تغییر داد. مهم‌ترین مورد، افزایش 2.77 برابری فعالیت CAT است. تحت تأثیر اسید اگزالیک، فعالیت SOD به 1.78 برابر افزایش یافت. محتوای MDA به میزان ۵۸.۳۸٪ کاهش یافت. همبستگی بسیار معنی‌داری با قند محلول، اسیدهای آمینه آزاد، پرولین و پروتئین محلول وجود دارد. آهک و اسید اگزالیک می‌توانند محتوای یون کلسیم (Ca2+) Panax notoginseng را افزایش دهند، محتوای کادمیوم را کاهش دهند، مقاومت Panax notoginseng را در برابر تنش بهبود بخشند و تولید کل ساپونین‌ها و فلاونوئیدها را افزایش دهند. محتوای کادمیوم کمترین مقدار، ۶۸.۵۷٪ کمتر از گروه کنترل است و با مقدار استاندارد (Cd≤0.5 میلی‌گرم در کیلوگرم، GB/T 19086-2008) مطابقت دارد. نسبت SPN 7.73٪ بود که به بالاترین سطح در بین تمام تیمارها رسید و محتوای فلاونوئید به طور قابل توجهی ۲۱.۷۴٪ افزایش یافت و به مقادیر استاندارد پزشکی و عملکرد بهینه رسید.
کادمیوم (Cd) یک آلاینده رایج خاک‌های زراعی است، به راحتی مهاجرت می‌کند و سمیت بیولوژیکی قابل توجهی دارد. الشافعی و همکارانش گزارش دادند که سمیت کادمیوم بر کیفیت و بهره‌وری گیاهان مورد استفاده تأثیر می‌گذارد. سطوح بیش از حد کادمیوم در خاک‌های زراعی در جنوب غربی چین در سال‌های اخیر جدی شده است. استان یوننان قلمرو تنوع زیستی چین است و گونه‌های گیاهان دارویی آن رتبه اول را در کشور دارند. با این حال، استان یوننان سرشار از منابع معدنی است و فرآیند استخراج معدن ناگزیر منجر به آلودگی فلزات سنگین در خاک می‌شود که بر تولید گیاهان دارویی محلی تأثیر می‌گذارد.
Panax notoginseng (Burkill) Chen3) یک گیاه دارویی علفی چند ساله بسیار ارزشمند متعلق به جنس Panax از خانواده Araliaceae است. Panax notoginseng گردش خون را بهبود می‌بخشد، رکود خون را از بین می‌برد و درد را تسکین می‌دهد. منطقه اصلی تولید، استان ونشان، استان یوننان5 است. بیش از 75٪ از خاک مناطق محلی کشت جینسینگ Panax notoginseng آلوده به کادمیوم است که میزان آن در مناطق مختلف از 81٪ تا بیش از 100٪ متغیر است6. اثر سمی کادمیوم همچنین تولید اجزای دارویی Panax notoginseng، به ویژه ساپونین‌ها و فلاونوئیدها را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. ساپونین‌ها نوعی ترکیب گلیکوزیدی هستند که آگلیکون‌های آنها تری‌ترپنوئیدها یا اسپیروستان‌ها هستند. آنها مواد اصلی فعال بسیاری از داروهای سنتی چینی هستند و حاوی ساپونین‌ها می‌باشند. برخی از ساپونین‌ها همچنین فعالیت ضد باکتریایی یا فعالیت‌های بیولوژیکی ارزشمندی مانند اثرات تب‌بر، آرام‌بخش و ضد سرطان7 دارند. فلاونوئیدها عموماً به مجموعه‌ای از ترکیبات اشاره دارند که در آنها دو حلقه بنزن با گروه‌های هیدروکسیل فنلی از طریق سه اتم کربن مرکزی به هم متصل شده‌اند. هسته اصلی آن ۲-فنیل‌کرومانون ۸ است. این یک آنتی‌اکسیدان قوی است که می‌تواند به طور مؤثر رادیکال‌های آزاد اکسیژن را در گیاهان از بین ببرد. همچنین ممکن است نفوذ آنزیم‌های بیولوژیکی التهابی را مهار کند، بهبود زخم و تسکین درد را بهبود بخشد و سطح کلسترول را کاهش دهد. این یکی از ترکیبات فعال اصلی Panax notoginseng است. نیاز مبرمی به رسیدگی به مشکل آلودگی کادمیوم در خاک‌های مناطق تولید جینسینگ Panax و اطمینان از تولید مواد دارویی ضروری آن وجود دارد.
آهک یکی از غیرفعال‌کننده‌های پرکاربرد برای تصفیه خاک‌های ساکن از آلودگی کادمیوم است10. این ماده با کاهش فراهمی زیستی کادمیوم در خاک، از طریق افزایش مقدار pH و تغییر ظرفیت تبادل کاتیونی خاک (CEC)، اشباع نمک خاک (BS) و پتانسیل اکسایش-کاهش خاک (Eh)3، 11، بر جذب و رسوب کادمیوم در خاک تأثیر می‌گذارد. علاوه بر این، آهک مقدار زیادی Ca2+ فراهم می‌کند، با Cd2+ آنتاگونیسم یونی تشکیل می‌دهد، برای مکان‌های جذب در ریشه‌ها رقابت می‌کند، از انتقال کادمیوم به خاک جلوگیری می‌کند و سمیت بیولوژیکی کمی دارد. هنگامی که 50 میلی‌مول در لیتر کلسیم تحت تنش کادمیوم اضافه شد، انتقال کادمیوم در برگ‌های کنجد مهار شد و تجمع کادمیوم 80 درصد کاهش یافت. تعدادی از مطالعات مشابه در برنج (Oryza sativa L.) و سایر محصولات گزارش شده است12،13.
محلول‌پاشی برگی محصولات کشاورزی برای کنترل تجمع فلزات سنگین، روشی جدید برای کنترل فلزات سنگین در سال‌های اخیر است. اصل آن عمدتاً مربوط به واکنش کلات‌سازی در سلول‌های گیاهی است که منجر به رسوب فلزات سنگین روی دیواره سلولی شده و جذب فلزات سنگین توسط گیاهان را مهار می‌کند14،15. اسید اگزالیک به عنوان یک عامل کلات‌کننده دی‌اسیدی پایدار، می‌تواند مستقیماً یون‌های فلزات سنگین را در گیاهان کلات کند و در نتیجه سمیت را کاهش دهد. تحقیقات نشان داده است که اسید اگزالیک موجود در سویا می‌تواند Cd2+ را کلات کرده و کریستال‌های حاوی Cd را از طریق سلول‌های تریکوم بالایی آزاد کند و سطح Cd2+ را در بدن کاهش دهد16. اسید اگزالیک می‌تواند pH خاک را تنظیم کند، فعالیت سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، پراکسیداز (POD) و کاتالاز (CAT) را افزایش دهد و نفوذ قند محلول، پروتئین محلول، اسیدهای آمینه آزاد و پرولین را تنظیم کند. تنظیم‌کننده‌های متابولیک17،18. اسید و کلسیم اضافی در گیاه تحت تأثیر پروتئین‌های هسته‌ساز، رسوب اگزالات کلسیم تشکیل می‌دهند. تنظیم غلظت کلسیم در گیاهان می‌تواند به طور مؤثر به تنظیم اسید اگزالیک محلول و کلسیم در گیاهان کمک کند و از تجمع بیش از حد اسید اگزالیک و کلسیم جلوگیری کند.
میزان آهک مصرفی یکی از عوامل کلیدی مؤثر بر اثر ترمیم است. مشخص شد که دوز آهک از 750 تا 6000 کیلوگرم بر متر مربع متغیر است. برای خاک اسیدی با pH 5.0 تا 5.5، اثر استفاده از آهک با دوز 3000 تا 6000 کیلوگرم بر ساعت بر متر مربع به طور قابل توجهی بیشتر از دوز 750 کیلوگرم بر ساعت بر متر مربع است. با این حال، استفاده بیش از حد از آهک منجر به برخی اثرات منفی بر خاک، مانند تغییرات قابل توجه در pH خاک و فشردگی خاک می‌شود. بنابراین، سطوح تیمار CaO ​​را به صورت 0، 750، 2250 و 3750 کیلوگرم بر ساعت بر متر مربع تعریف کردیم. هنگامی که اسید اگزالیک بر روی گیاه Arabidopsis thaliana اعمال شد، مشخص شد که Ca2+ در غلظت 10 میلی‌مول در لیتر به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و خانواده ژن CRT که بر سیگنالینگ Ca2+ تأثیر می‌گذارد، به شدت پاسخ دادند. تجمع برخی از مطالعات قبلی به ما این امکان را داد تا غلظت این آزمایش را تعیین کنیم و تأثیر برهمکنش مکمل‌های خارجی بر Ca2+ و Cd2+ را بیشتر بررسی کنیم. 23،24،25. بنابراین، این مطالعه با هدف بررسی مکانیسم تنظیمی اسپری برگ آهک و اسید اگزالیک خارجی بر میزان کادمیوم و تحمل تنش Panax notoginseng در خاک آلوده به کادمیوم و بررسی بیشتر راه‌هایی برای تضمین کیفیت و اثربخشی دارویی انجام شده است. تولید Panax notoginseng. او راهنمایی‌های ارزشمندی در مورد افزایش مقیاس کشت گیاهان علفی در خاک‌های آلوده به کادمیوم و دستیابی به تولید با کیفیت بالا و پایدار مورد نیاز بازار داروسازی ارائه می‌دهد.
با استفاده از گونه محلی جینسینگ Wenshan Panax notoginseng به عنوان ماده اولیه، یک آزمایش میدانی در Lannizhai، شهرستان Qiubei، استان Wenshan، استان یوننان (24°11′N، 104°3′E، ارتفاع 1446 متر) انجام شد. میانگین دمای سالانه 17 درجه سانتیگراد و میانگین بارندگی سالانه 1250 میلی‌متر است. مقادیر پس‌زمینه خاک مورد مطالعه عبارتند از: TN 0.57 گرم در کیلوگرم، TP 1.64 گرم در کیلوگرم، TC 16.31 گرم در کیلوگرم، OM 31.86 گرم در کیلوگرم، N هیدرولیز شده قلیایی 88.82 میلی‌گرم در کیلوگرم، فسفر آزاد 18.55 میلی‌گرم در کیلوگرم، پتاسیم آزاد 100.37 میلی‌گرم در کیلوگرم، کادمیوم کل 0.3 میلی‌گرم در کیلوگرم، pH 5.4.
در 10 دسامبر 2017، 6 میلی‌گرم بر کیلوگرم کادمیوم (CdCl2·2.5H2O) و تیمار آهک (0، 750، 2250 و 3750 کیلوگرم بر ساعت بر متر مربع) مخلوط شده و در لایه‌ای از 0 تا 10 سانتی‌متر از هر کرت به سطح خاک اعمال شدند. هر تیمار 3 بار تکرار شد. کرت‌های آزمایشی به صورت تصادفی قرار گرفته‌اند و هر کرت مساحتی معادل 3 متر مربع را پوشش می‌دهد. نهال‌های یک ساله Panax notoginseng پس از 15 روز شخم زدن، کاشته شدند. هنگام استفاده از توری آفتاب‌گیر، شدت نور Panax notoginseng در داخل توری آفتاب‌گیر حدود 18٪ از شدت نور طبیعی طبیعی است. کشت طبق روش‌های سنتی کشت محلی انجام می‌شود. قبل از مرحله رسیدن Panax notoginseng در سال 2019، اسید اگزالیک را به شکل اگزالات سدیم اسپری کنید. غلظت‌های اسید اگزالیک به ترتیب 0، 0.1 و 0.2 مول در لیتر بود و از NaOH برای تنظیم pH به 5.16 استفاده شد تا pH میانگین محلول شستشوی بستر شبیه‌سازی شود. سطوح بالایی و پایینی برگ‌ها را یک بار در هفته ساعت 8 صبح اسپری کنید. پس از 4 بار اسپری در هفته پنجم، گیاهان 3 ساله Panax notoginseng برداشت شدند.
در نوامبر ۲۰۱۹، گیاهان سه ساله Panax notoginseng از مزرعه جمع‌آوری و با اسید اگزالیک اسپری شدند. برخی از نمونه‌های گیاهان سه ساله Panax notoginseng که نیاز به اندازه‌گیری متابولیسم فیزیولوژیکی و فعالیت آنزیم داشتند، برای انجماد در لوله‌ها قرار داده شدند. به سرعت با نیتروژن مایع منجمد شده و سپس به یخچال با دمای ۸۰- درجه سانتیگراد منتقل شدند. برخی از نمونه‌های ریشه که قرار بود در مرحله بلوغ برای اندازه‌گیری کادمیوم و محتوای ماده مؤثر اندازه‌گیری شوند، با آب لوله‌کشی شسته شدند، به مدت ۳۰ دقیقه در دمای ۱۰۵ درجه سانتیگراد و در وزن ثابت در دمای ۷۵ درجه سانتیگراد خشک شدند و برای نگهداری در هاون کوبیده شدند.
0.2 گرم از نمونه گیاه خشک را وزن کنید، آن را در یک ارلن مایر قرار دهید، 8 میلی لیتر HNO3 و 2 میلی لیتر HClO4 اضافه کنید و یک شب روی آن را بپوشانید. روز بعد، از یک قیف خمیده که در ارلن مایر قرار داده شده است برای هضم الکتروترمال استفاده کنید تا دود سفید ظاهر شود و شیره‌های گوارشی شفاف شوند. پس از خنک شدن تا دمای اتاق، مخلوط به یک ارلن حجمی 10 میلی لیتری منتقل شد. میزان کادمیوم با استفاده از طیف‌سنج جذب اتمی (Thermo ICE™ 3300 AAS, USA) تعیین شد. (GB/T 23739-2009).
0.2 گرم از نمونه گیاه خشک را وزن کنید، آن را در یک بطری پلاستیکی 50 میلی‌لیتری قرار دهید، 1 مول HCL در 10 میلی‌لیتر اضافه کنید، درب آن را ببندید و به مدت 15 ساعت خوب تکان دهید و فیلتر کنید. با استفاده از پیپت، مقدار مورد نیاز از محلول صاف شده را با پیپت بردارید، آن را به طور مناسب رقیق کنید و محلول SrCl2 را اضافه کنید تا غلظت Sr2+ به 1 گرم در لیتر برسد. میزان کلسیم با استفاده از طیف‌سنج جذب اتمی (Thermo ICE™ 3300 AAS, USA) اندازه‌گیری شد.
روش کیت مرجع مالون دی آلدئید (MDA)، سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، پراکسیداز (POD) و کاتالاز (CAT) (DNM-9602، شرکت فناوری جدید پکن پرونگ، ثبت محصول)، از کیت اندازه‌گیری مربوطه استفاده کنید. شماره: فارماکوپه پکن (دقیق) 2013 شماره 2400147).
حدود 0.05 گرم از نمونه Panax notoginseng را وزن کنید و معرف آنترون-سولفوریک اسید را در امتداد دیواره‌های لوله اضافه کنید. لوله را به مدت 2-3 ثانیه تکان دهید تا مایع کاملاً مخلوط شود. لوله را روی یک توری لوله قرار دهید تا به مدت 15 دقیقه رنگ بگیرد. میزان قند محلول با استفاده از طیف‌سنجی فرابنفش-مرئی (UV-5800، شرکت ابزار دقیق شانگهای یوانکسی، چین) در طول موج 620 نانومتر تعیین شد.
0.5 گرم از نمونه تازه Panax notoginseng را وزن کنید، آن را با 5 میلی‌لیتر آب مقطر به صورت همگن خرد کنید و سپس به مدت 10 دقیقه با سرعت 10000 گرم سانتریفیوژ کنید. محلول رویی تا رسیدن به حجم ثابت رقیق شد. از روش Coomassie Brilliant Blue استفاده شد. محتوای پروتئین محلول با استفاده از طیف‌سنجی فرابنفش-مرئی (UV-5800، شرکت ابزار شانگهای یوانکسی، چین) در طول موج 595 نانومتر اندازه‌گیری و بر اساس منحنی استاندارد آلبومین سرم گاوی محاسبه شد.
0.5 گرم از نمونه تازه را وزن کنید، 5 میلی‌لیتر اسید استیک 10٪ اضافه کنید، آن را آسیاب کنید تا همگن شود، فیلتر کنید و تا حجم ثابت رقیق کنید. روش توسعه رنگ با محلول نینهیدرین استفاده شد. محتوای اسید آمینه آزاد با استفاده از طیف‌سنجی مرئی-فرابنفش (UV-5800، شرکت ابزار شانگهای یوانکسی، چین) در طول موج 570 نانومتر تعیین و بر اساس منحنی استاندارد لوسین محاسبه شد28.
0.5 گرم از نمونه تازه را وزن کنید، 5 میلی‌لیتر محلول 3٪ اسید سولفوسالیسیلیک اضافه کنید، در حمام آب گرم کنید و به مدت 10 دقیقه تکان دهید. پس از خنک شدن، محلول فیلتر شده و به حجم ثابت رسانده شد. از روش رنگ‌سنجی با اسید نینهیدرین استفاده شد. محتوای پرولین با استفاده از طیف‌سنجی فرابنفش-مرئی (UV-5800، شرکت ابزار دقیق شانگهای یوانکسی، چین) در طول موج 520 نانومتر تعیین و بر اساس منحنی استاندارد پرولین محاسبه شد29.
محتوای ساپونین با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) با ارجاع به فارماکوپه جمهوری خلق چین (ویرایش ۲۰۱۵) تعیین شد. اصل اساسی کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا، استفاده از مایع با فشار بالا به عنوان فاز متحرک و اعمال فناوری جداسازی ذرات فوق ریز کروماتوگرافی ستونی با کارایی بالا به فاز ساکن است. روش کار به شرح زیر است:
شرایط HPLC و آزمون مناسب بودن سیستم (جدول 1): از سیلیکاژل متصل به اکتادسیل سیلان به عنوان پرکننده، استونیتریل به عنوان فاز متحرک A و آب به عنوان فاز متحرک B استفاده کنید. شویش گرادیانی را مطابق جدول زیر انجام دهید. طول موج تشخیص 203 نانومتر است. با توجه به پیک R1 کل ساپونین‌های Panax notoginseng، تعداد صفحات نظری باید حداقل 4000 باشد.
تهیه محلول استاندارد: جینسنوزید Rg1، جینسنوزید Rb1 و نوتوگینسنوزید R1 را به طور دقیق وزن کنید و متانول را برای تهیه مخلوطی حاوی 0.4 میلی گرم جینسنوزید Rg1، 0.4 میلی گرم جینسنوزید Rb1 و 0.1 میلی گرم نوتوگینسنوزید R1 در هر 1 میلی لیتر محلول اضافه کنید.
تهیه محلول آزمایش: 0.6 گرم پودر جینسینگ پاناکس را وزن کرده و 50 میلی‌لیتر متانول به آن اضافه کنید. محلول مخلوط شده وزن شد (W1) و یک شب به حال خود رها شد. سپس محلول مخلوط شده به مدت 2 ساعت در حمام آب با دمای 80 درجه سانتیگراد به آرامی جوشانده شد. پس از خنک شدن، محلول مخلوط شده را وزن کرده و متانول آماده شده را به جرم اول W1 اضافه کنید. سپس خوب تکان دهید و صاف کنید. محلول صاف شده برای تجزیه و تحلیل باقی می‌ماند.
10 میکرولیتر از محلول استاندارد و 10 میکرولیتر از محلول صاف شده را به طور دقیق جمع‌آوری کرده و آنها را به یک کروماتوگراف مایع با کارایی بالا (Thermo HPLC-ultimate 3000، شرکت فناوری سیمور فیشر) تزریق کنید تا محتوای ساپونین 24 تعیین شود.
منحنی استاندارد: اندازه‌گیری محلول استاندارد مخلوط Rg1، Rb1 و R1. شرایط کروماتوگرافی مشابه موارد فوق است. منحنی استاندارد را با رسم مساحت پیک اندازه‌گیری شده روی محور y و غلظت ساپونین در محلول استاندارد روی محور x محاسبه کنید. غلظت ساپونین را می‌توان با جایگذاری مساحت پیک اندازه‌گیری شده نمونه در منحنی استاندارد محاسبه کرد.
0.1 گرم از نمونه P. notogensings را وزن کنید و 50 میلی‌لیتر محلول 70٪ CH3OH اضافه کنید. استخراج اولتراسونیک به مدت 2 ساعت انجام شد و سپس به مدت 10 دقیقه با سرعت 4000 دور در دقیقه سانتریفیوژ شد. 1 میلی‌لیتر از محلول رویی را برداشته و 12 بار رقیق کنید. محتوای فلاونوئید با استفاده از طیف‌سنجی فرابنفش-مرئی (UV-5800، شرکت ابزار شانگهای یوانکسی، چین) در طول موج 249 نانومتر تعیین شد. کوئرستین یکی از مواد استاندارد رایج است.
داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار اکسل ۲۰۱۰ سازماندهی شدند. از نرم‌افزار آماری SPSS 20 برای انجام تحلیل واریانس روی داده‌ها استفاده شد. تصاویر با استفاده از نرم‌افزار Origin Pro 9.1 رسم شدند. مقادیر آماری محاسبه‌شده شامل میانگین ± انحراف معیار است. بیانات مربوط به معناداری آماری بر اساس P < 0.05 است.
در غلظت یکسان اسید اگزالیک که روی برگ‌ها اسپری شد، محتوای کلسیم در ریشه‌های Panax notoginseng با افزایش مقدار آهک مصرفی به طور قابل توجهی افزایش یافت (جدول 2). در مقایسه با عدم وجود آهک، محتوای کلسیم هنگام افزودن 3750 کیلوگرم در ساعت در متر مربع آهک بدون اسپری کردن اسید اگزالیک، 212 درصد افزایش یافت. برای همان مقدار آهک مصرفی، محتوای کلسیم با افزایش غلظت اسپری اسید اگزالیک کمی افزایش یافت.
میزان کادمیوم در ریشه‌ها از 0.22 تا 0.70 میلی‌گرم در کیلوگرم متغیر است. در غلظت اسپری یکسان اسید اگزالیک، با افزایش مقدار آهک اضافه شده، میزان کادمیوم 2250 کیلوگرم در ساعت به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. در مقایسه با شاهد، میزان کادمیوم در ریشه‌ها پس از اسپری کردن با 2250 کیلوگرم آهک hm-2 و 0.1 مول در لیتر اسید اگزالیک، 68.57 درصد کاهش یافت. هنگامی که آهک بدون آهک و 750 کیلوگرم در ساعت آهک استفاده شد، میزان کادمیوم در ریشه‌های Panax notoginseng با افزایش غلظت اسپری اسید اگزالیک به طور قابل توجهی کاهش یافت. هنگامی که 2250 کیلوگرم در متر مربع آهک و 3750 کیلوگرم در متر مربع آهک استفاده شد، میزان کادمیوم ریشه ابتدا کاهش و سپس با افزایش غلظت اسید اگزالیک افزایش یافت. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل دو متغیره نشان داد که آهک تأثیر معنی‌داری بر محتوای کلسیم ریشه‌های Panax notoginseng (F = 82.84**)، آهک تأثیر معنی‌داری بر محتوای کادمیوم در ریشه‌های Panax notoginseng (F = 74.99**) و اسید اگزالیک (F ​​= 7.72*) داشت.
با افزایش مقدار آهک اضافه شده و غلظت اسید اگزالیک اسپری شده، محتوای MDA به طور قابل توجهی کاهش یافت. تفاوت معنی داری در محتوای MDA در ریشه های Panax notoginseng بدون افزودن آهک و با افزودن 3750 کیلوگرم در متر مربع آهک وجود نداشت. در نرخ های کاربرد 750 کیلوگرم در ساعت در متر مربع و 2250 کیلوگرم در ساعت در متر مربع، محتوای آهک تیمار اسپری اسید اگزالیک 0.2 مول در لیتر به ترتیب 58.38٪ و 40.21٪ کاهش یافت، در مقایسه با تیمار بدون اسپری اسید اگزالیک. کمترین محتوای MDA (7.57 نانومول در گرم) هنگام اسپری 750 کیلوگرم آهک hm-2 و 0.2 مول در لیتر اسید اگزالیک مشاهده شد (شکل 1).
اثر محلول‌پاشی برگی با اسید اگزالیک بر محتوای مالون دی آلدئید در ریشه‌های Panax notoginseng تحت تنش کادمیوم. توجه: علائم روی شکل نشان‌دهنده غلظت اسید اگزالیک در محلول‌پاشی (مول در لیتر) است، حروف کوچک متفاوت نشان‌دهنده تفاوت‌های معنی‌دار بین تیمارهای محلول‌پاشی شده با آهک یکسان هستند. عدد (P < 0.05). مشابه در زیر.
به جز کاربرد ۳۷۵۰ کیلوگرم در ساعت آهک، تفاوت معنی‌داری در فعالیت SOD در ریشه‌های Panax notoginseng مشاهده نشد. هنگام افزودن ۰، ۷۵۰ و ۲۲۵۰ کیلوگرم در ساعت در متر مربع آهک، فعالیت SOD هنگام تیمار با محلول‌پاشی با اسید اگزالیک با غلظت ۰.۲ مول در لیتر به طور معنی‌داری بیشتر از حالت بدون استفاده از اسید اگزالیک بود و به ترتیب ۱۷۷.۸۹٪، ۶۱.۶۲٪ و ۴۵.۰۸٪ افزایش یافت. فعالیت SOD در ریشه‌ها (۵۹۸.۱۸ واحد در گرم) در عدم استفاده از آهک و هنگام تیمار با محلول‌پاشی با اسید اگزالیک با غلظت ۰.۲ مول در لیتر بیشترین مقدار را داشت. هنگامی که اسید اگزالیک با غلظت مشابه یا ۰.۱ مول در لیتر اسپری شد، فعالیت SOD با افزایش مقدار آهک اضافه شده افزایش یافت. پس از اسپری با ۰.۲ مول در لیتر اسید اگزالیک، فعالیت SOD به طور معنی‌داری کاهش یافت (شکل ۲).
اثر محلول‌پاشی برگ‌ها با اسید اگزالیک بر فعالیت سوپراکسید دیسموتاز، پراکسیداز و کاتالاز در ریشه‌های Panax notoginseng تحت تنش کادمیوم
همانند فعالیت SOD در ریشه‌ها، فعالیت POD در ریشه‌های تیمار شده بدون آهک و محلول‌پاشی شده با 0.2 مول در لیتر اسید اگزالیک، بالاترین مقدار (63.33 میکرومول در گرم) را داشت که 148.35٪ بیشتر از شاهد (25.50 میکرومول در گرم) است. با افزایش غلظت محلول‌پاشی اسید اگزالیک و تیمار 3750 کیلوگرم بر متر مربع آهک، فعالیت POD ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. در مقایسه با تیمار با 0.1 مول در لیتر اسید اگزالیک، فعالیت POD هنگام تیمار با 0.2 مول در لیتر اسید اگزالیک 36.31٪ کاهش یافت (شکل 2).
به استثنای پاشش 0.2 مول بر لیتر اسید اگزالیک و افزودن 2250 کیلوگرم بر ساعت بر متر مربع یا 3750 کیلوگرم بر ساعت بر متر مربع آهک، فعالیت CAT به طور قابل توجهی بیشتر از شاهد بود. هنگام پاشش 0.1 مول بر لیتر اسید اگزالیک و افزودن 0.2250 کیلوگرم بر ساعت بر متر مربع یا 3750 کیلوگرم بر ساعت بر متر مربع آهک، فعالیت CAT به ترتیب 276.08٪، 276.69٪ و 33.05٪ در مقایسه با تیمار بدون پاشش اسید اگزالیک افزایش یافت. فعالیت CAT در ریشه‌ها در تیمار بدون آهک و در تیمار 0.2 مول بر لیتر اسید اگزالیک بیشترین (803.52 میکرومول بر گرم) بود. فعالیت CAT در تیمار با 3750 کیلوگرم بر ساعت بر متر مربع آهک و 0.2 مول بر لیتر اسید اگزالیک کمترین (172.88 میکرومول بر گرم) بود (شکل 2).
تجزیه و تحلیل دو متغیره نشان داد که فعالیت CAT و فعالیت MDA ریشه‌های Panax notoginseng به طور قابل توجهی با مقدار اسید اگزالیک یا آهک پاشیده شده و دو تیمار مرتبط بود (جدول 3). فعالیت SOD در ریشه‌ها به طور قابل توجهی با تیمار آهک و اسید اگزالیک یا غلظت اسپری اسید اگزالیک مرتبط بود. فعالیت POD ریشه به طور قابل توجهی به مقدار آهک اعمال شده یا تیمار آهک و اسید اگزالیک وابسته بود.
محتوای قندهای محلول در ریشه‌ها با افزایش میزان کاربرد آهک و غلظت محلول‌پاشی اسید اگزالیک کاهش یافت. تفاوت معنی‌داری در محتوای قندهای محلول در ریشه‌های Panax notoginseng بدون کاربرد آهک و هنگامی که 750 کیلوگرم در هکتار در متر مکعب آهک استفاده شد، وجود نداشت. هنگامی که 2250 کیلوگرم در متر مربع آهک استفاده شد، محتوای قند محلول هنگام تیمار با 0.2 مول در لیتر اسید اگزالیک به طور قابل توجهی بیشتر از زمانی بود که بدون پاشش اسید اگزالیک تیمار شد و 22.81 درصد افزایش یافت. هنگامی که 3750 کیلوگرم در هکتار در متر مربع آهک استفاده شد، محتوای قند محلول با افزایش غلظت اسید اگزالیک اسپری شده به طور قابل توجهی کاهش یافت. محتوای قند محلول هنگام تیمار با 0.2 مول در لیتر اسید اگزالیک در مقایسه با زمانی که بدون پاشش اسید اگزالیک تیمار نشد، 38.77 درصد کاهش یافت. علاوه بر این، تیمار اسپری اسید اگزالیک با غلظت 0.2 مول بر لیتر کمترین میزان قند محلول را داشت که 205.80 میلی‌گرم بر گرم بود (شکل 3).
تأثیر محلول‌پاشی برگی با اسید اگزالیک بر محتوای قند کل محلول و پروتئین محلول در ریشه‌های Panax notoginseng تحت تنش کادمیوم
محتوای پروتئین محلول در ریشه‌ها با افزایش مقدار کاربرد آهک و تیمار اسپری اسید اگزالیک کاهش یافت. بدون افزودن آهک، محتوای پروتئین محلول هنگام تیمار با اسپری اسید اگزالیک با غلظت 0.2 مول در لیتر در مقایسه با شاهد به طور قابل توجهی 16.20٪ کاهش یافت. هیچ تفاوت معنی داری در محتوای پروتئین محلول ریشه‌های Panax notoginseng هنگام استفاده از 750 کیلوگرم در ساعت آهک وجود نداشت. تحت شرایط کاربرد 2250 کیلوگرم در ساعت در متر مکعب آهک، محتوای پروتئین محلول در تیمار اسپری اسید اگزالیک 0.2 مول در لیتر به طور قابل توجهی بیشتر از تیمار اسپری بدون اسید اگزالیک (35.11٪) بود. هنگامی که 3750 کیلوگرم در ساعت در متر مکعب آهک استفاده شد، محتوای پروتئین محلول با افزایش غلظت اسپری اسید اگزالیک به طور قابل توجهی کاهش یافت، و کمترین محتوای پروتئین محلول (269.84 میکروگرم در گرم) زمانی بود که اسپری اسید اگزالیک 0.2 مول در لیتر بود. درمان (شکل 3).
در غیاب کاربرد آهک، تفاوت معنی‌داری در محتوای اسیدهای آمینه آزاد در ریشه Panax notoginseng مشاهده نشد. با افزایش غلظت محلول‌پاشی اسید اگزالیک و افزودن 750 کیلوگرم در ساعت در متر مربع آهک، محتوای اسیدهای آمینه آزاد ابتدا کاهش و سپس افزایش یافت. در مقایسه با تیمار بدون محلول‌پاشی اسید اگزالیک، محتوای اسیدهای آمینه آزاد هنگام محلول‌پاشی 2250 کیلوگرم در لیتر آهک و 0.2 مول در لیتر اسید اگزالیک، به طور قابل توجهی 33.58 درصد افزایش یافت. محتوای اسیدهای آمینه آزاد با افزایش غلظت محلول‌پاشی اسید اگزالیک و افزودن 3750 کیلوگرم در متر مربع آهک به طور قابل توجهی کاهش یافت. محتوای اسید آمینه آزاد تیمار محلول‌پاشی اسید اگزالیک 0.2 مول در لیتر در مقایسه با تیمار بدون محلول‌پاشی اسید اگزالیک، 49.76 درصد کاهش یافت. محتوای اسید آمینه آزاد بدون محلول‌پاشی اسید اگزالیک بالاترین مقدار را داشت و 2.09 میلی‌گرم در گرم بود. تیمار اسپری اسید اگزالیک با غلظت 0.2 مول بر لیتر کمترین میزان اسید آمینه آزاد (1.05 میلی‌گرم بر گرم) را داشت (شکل 4).
تأثیر اسپری برگ‌ها با اسید اگزالیک بر محتوای اسیدهای آمینه آزاد و پرولین در ریشه‌های Panax notoginseng تحت شرایط تنش کادمیوم
محتوای پرولین در ریشه‌ها با افزایش مقدار آهک اعمال شده و میزان پاشش اسید اگزالیک کاهش یافت. در صورت عدم استفاده از آهک، تفاوت معنی‌داری در محتوای پرولین ریشه جینسینگ پاناکس وجود نداشت. با افزایش غلظت پاشش اسید اگزالیک و افزایش کاربرد 750 یا 2250 کیلوگرم بر متر مربع آهک، محتوای پرولین ابتدا کاهش و سپس افزایش یافت. محتوای پرولین تیمار پاشش اسید اگزالیک 0.2 مول در لیتر به طور قابل توجهی بیشتر از تیمار پاشش اسید اگزالیک 0.1 مول در لیتر بود و به ترتیب 19.52٪ و 44.33٪ افزایش یافت. هنگامی که 3750 کیلوگرم بر متر مربع آهک اضافه شد، محتوای پرولین با افزایش غلظت اسید اگزالیک پاشش شده به طور قابل توجهی کاهش یافت. پس از پاشش اسید اگزالیک 0.2 مول در لیتر، محتوای پرولین در مقایسه با تیمار بدون پاشش اسید اگزالیک 54.68٪ کاهش یافت. کمترین میزان پرولین مربوط به تیمار با 0.2 مول بر لیتر اسید اگزالیک بود و به 11.37 میکروگرم بر گرم رسید (شکل 4).
میزان کل ساپونین در Panax notoginseng به صورت Rg1>Rb1>R1 است. با افزایش غلظت محلول‌پاشی اسید اگزالیک و غلظت بدون کاربرد آهک، تفاوت معنی‌داری در میزان سه ساپونین مشاهده نشد (جدول 4).
میزان R1 پس از اسپری کردن 0.2 مول در لیتر اسید اگزالیک به طور قابل توجهی کمتر از زمانی بود که اسید اگزالیک اسپری نشده بود و دوز آهک 750 یا 3750 کیلوگرم در متر مربع استفاده شده بود. در غلظت اسید اگزالیک اسپری شده 0 یا 0.1 مول در لیتر، با افزایش مقدار آهک اضافه شده، تفاوت معنی داری در میزان R1 وجود نداشت. در غلظت اسپری کردن 0.2 مول در لیتر اسید اگزالیک، میزان R1 در 3750 کیلوگرم در ساعت در متر مربع آهک به طور قابل توجهی کمتر از 43.84٪ بدون اضافه کردن آهک بود (جدول 4).
با افزایش غلظت محلول‌پاشی اسید اگزالیک و افزودن 750 کیلوگرم بر متر مربع آهک، محتوای Rg1 ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. در نرخ‌های کاربرد آهک 2250 و 3750 کیلوگرم بر ساعت، محتوای Rg1 با افزایش غلظت محلول‌پاشی اسید اگزالیک کاهش یافت. در غلظت یکسان اسید اگزالیک محلول‌پاشی شده، با افزایش مقدار آهک، محتوای Rg1 ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. در مقایسه با شاهد، به جز محتوای Rg1 در سه غلظت اسید اگزالیک و تیمار 750 کیلوگرم بر متر مربع آهک که بیشتر از شاهد بود، محتوای Rg1 در ریشه‌های Panax notoginseng در سایر تیمارها کمتر از شاهد بود. حداکثر محتوای Rg1 هنگام محلول‌پاشی 750 کیلوگرم بر متر مربع آهک و 0.1 مول بر لیتر اسید اگزالیک بود که 11.54٪ بیشتر از شاهد بود (جدول 4).
با افزایش غلظت پاشش اسید اگزالیک و مقدار آهک اعمال شده در دبی 2250 کیلوگرم بر ساعت، مقدار Rb1 ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. پس از پاشش 0.1 مول در لیتر اسید اگزالیک، مقدار Rb1 به حداکثر مقدار 3.46٪ رسید که 74.75٪ بیشتر از حالت بدون پاشش اسید اگزالیک بود. برای سایر تیمارهای آهک، تفاوت معنی‌داری بین غلظت‌های مختلف پاشش اسید اگزالیک وجود نداشت. پس از پاشش با 0.1 و 0.2 مول در لیتر اسید اگزالیک، با افزایش مقدار آهک، مقدار Rb1 ابتدا کاهش و سپس کاهش یافت (جدول 4).
در غلظت محلول‌پاشی یکسان با اسید اگزالیک، با افزایش مقدار آهک اضافه شده، محتوای فلاونوئیدها ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. هنگام محلول‌پاشی غلظت‌های مختلف اسید اگزالیک بدون آهک و ۳۷۵۰ کیلوگرم بر متر مربع آهک، تفاوت معنی‌داری در محتوای فلاونوئیدها مشاهده نشد. هنگام افزودن ۷۵۰ و ۲۲۵۰ کیلوگرم بر متر مربع آهک، با افزایش غلظت اسید اگزالیک محلول‌پاشی شده، محتوای فلاونوئیدها ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. هنگام استفاده از ۷۵۰ کیلوگرم بر متر مربع و محلول‌پاشی اسید اگزالیک با غلظت ۰.۱ مول بر لیتر، محتوای فلاونوئیدها حداکثر - ۴.۳۸ میلی‌گرم بر گرم - بود که ۱۸.۳۸٪ بیشتر از زمان افزودن همان مقدار آهک است و نیازی به محلول‌پاشی اسید اگزالیک نبود. محتوای فلاونوئیدها هنگام تیمار با اسپری اسید اگزالیک 0.1 مول در لیتر در مقایسه با تیمار بدون اسید اگزالیک و تیمار با آهک با دوز 2250 کیلوگرم بر متر مربع، 21.74 درصد افزایش یافت (شکل 5).
اثر اسپری کردن برگ‌ها با اگزالات بر محتوای فلاونوئیدها در ریشه Panax notoginseng تحت تنش کادمیوم
تجزیه و تحلیل دو متغیره نشان داد که محتوای قند محلول ریشه‌های Panax notoginseng به طور قابل توجهی به مقدار آهک اعمال شده و غلظت اسید اگزالیک اسپری شده وابسته است. محتوای پروتئین محلول در ریشه‌ها به طور قابل توجهی با دوز آهک و اسید اگزالیک همبستگی داشت. محتوای اسیدهای آمینه آزاد و پرولین در ریشه‌ها به طور قابل توجهی با مقدار آهک اعمال شده، غلظت اسید اگزالیک اسپری شده، آهک و اسید اگزالیک همبستگی داشت (جدول 5).
محتوای R1 در ریشه‌های Panax notoginseng به طور قابل توجهی به غلظت اسید اگزالیک اسپری شده، مقدار آهک، آهک و اسید اگزالیک اعمال شده بستگی داشت. محتوای فلاونوئیدها به طور قابل توجهی به غلظت اسید اگزالیک اسپری شده و مقدار آهک اضافه شده بستگی داشت.
بسیاری از اصلاح‌کننده‌ها برای کاهش سطح کادمیوم در گیاهان با تثبیت کادمیوم در خاک، مانند آهک و اسید اگزالیک، استفاده شده‌اند30. آهک به طور گسترده به عنوان یک اصلاح‌کننده خاک برای کاهش سطح کادمیوم در محصولات کشاورزی استفاده می‌شود31. لیانگ و همکاران.32 گزارش دادند که اسید اگزالیک همچنین می‌تواند برای اصلاح خاک آلوده به فلزات سنگین استفاده شود. پس از افزودن غلظت‌های مختلف اسید اگزالیک به خاک آلوده، محتوای ماده آلی خاک افزایش یافت، ظرفیت تبادل کاتیونی کاهش یافت و pH افزایش یافت33. اسید اگزالیک همچنین می‌تواند با یون‌های فلزی موجود در خاک واکنش نشان دهد. در شرایط تنش کادمیوم، محتوای کادمیوم در Panax notoginseng در مقایسه با شاهد به طور قابل توجهی افزایش یافت. با این حال، اگر از آهک استفاده شود، به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. هنگامی که 750 کیلوگرم بر ساعت بر متر مکعب آهک در این مطالعه استفاده شد، محتوای کادمیوم ریشه‌ها به استاندارد ملی رسید (حد مجاز کادمیوم Cd≤0.5 میلی‌گرم بر کیلوگرم، AQSIQ، GB/T 19086-200834 است) و اثر آن خوب بود. . بهترین اثر با افزودن 2250 کیلوگرم بر متر مربع آهک حاصل می‌شود. افزودن آهک تعداد زیادی مکان رقابت برای Ca2+ و Cd2+ در خاک ایجاد می‌کند و افزودن اسید اگزالیک، محتوای Cd را در ریشه‌های Panax notoginseng کاهش می‌دهد. پس از مخلوط کردن آهک و اسید اگزالیک، محتوای Cd ریشه Panax ginseng به طور قابل توجهی کاهش یافت و به استاندارد ملی رسید. Ca2+ در خاک از طریق یک فرآیند جریان جرمی به سطح ریشه جذب می‌شود و می‌تواند از طریق کانال‌های کلسیم (کانال‌های Ca2+)، پمپ‌های کلسیم (Ca2+-AT-Pase) و آنتی‌پورترهای Ca2+/H+ به سلول‌های ریشه جذب شود و سپس به صورت افقی به ریشه‌ها منتقل شود. Xylem23. همبستگی منفی معنی‌داری بین محتوای Ca و Cd در ریشه‌ها وجود داشت (P < 0.05). محتوای Cd با افزایش محتوای Ca کاهش یافت، که با ایده تضاد بین Ca و Cd سازگار است. آنالیز واریانس نشان داد که مقدار آهک تأثیر معنی‌داری بر محتوای کلسیم در ریشه Panax notoginseng دارد. Pongrack و همکاران. 35 گزارش دادند که کادمیوم در کریستال‌های کلسیم اگزالات به اگزالات متصل می‌شود و با کلسیم رقابت می‌کند. با این حال، اثر تنظیمی اسید اگزالیک بر کلسیم ناچیز بود. این نشان می‌دهد که رسوب کلسیم اگزالات از اسید اگزالیک و Ca2+ رسوب ساده‌ای نیست و فرآیند همرسوبی ممکن است توسط چندین مسیر متابولیکی کنترل شود.
تحت تنش کادمیوم، مقدار زیادی از گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) در گیاهان تشکیل می‌شود که به ساختار غشاهای سلولی آسیب می‌رساند36. محتوای مالون دی آلدئید (MDA) می‌تواند به عنوان شاخصی برای قضاوت در مورد سطح ROS و میزان آسیب به غشای پلاسمایی گیاهان استفاده شود37. سیستم آنتی‌اکسیدانی یک مکانیسم محافظتی مهم برای جمع‌آوری گونه‌های فعال اکسیژن است38. فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی (از جمله POD، SOD و CAT) معمولاً تحت تأثیر تنش کادمیوم تغییر می‌کند. نتایج نشان داد که محتوای MDA با غلظت کادمیوم همبستگی مثبت دارد، که نشان می‌دهد میزان پراکسیداسیون لیپید غشای گیاه با افزایش غلظت کادمیوم عمیق‌تر می‌شود37. این با نتایج مطالعه اویانگ و همکاران39 مطابقت دارد. این مطالعه نشان می‌دهد که محتوای MDA به طور قابل توجهی تحت تأثیر آهک، اسید اگزالیک، آهک و اسید اگزالیک قرار می‌گیرد. پس از پاشش 0.1 مول بر لیتر اسید اگزالیک، محتوای MDA گیاه Panax notoginseng کاهش یافت، که نشان می‌دهد اسید اگزالیک می‌تواند فراهمی زیستی Cd و سطوح ROS را در Panax notoginseng کاهش دهد. سیستم آنزیم آنتی‌اکسیدان جایی است که عملکرد سم‌زدایی گیاه انجام می‌شود. SOD، O2 موجود در سلول‌های گیاهی را حذف کرده و O2 غیرسمی و H2O2 کم‌سمی تولید می‌کند. POD و CAT، H2O2 را از بافت‌های گیاهی حذف کرده و تجزیه H2O2 را به H2O کاتالیز می‌کنند. بر اساس تجزیه و تحلیل پروتئوم iTRAQ، مشخص شد که سطح بیان پروتئین SOD و PAL پس از کاربرد آهک تحت تنش Cd40 کاهش یافته و سطح بیان POD افزایش یافته است. فعالیت‌های CAT، SOD و POD در ریشه Panax notoginseng به طور قابل توجهی تحت تأثیر دوز اسید اگزالیک و آهک قرار گرفت. تیمار اسپری با 0.1 مول در لیتر اسید اگزالیک فعالیت SOD و CAT را به طور قابل توجهی افزایش داد، اما اثر تنظیمی بر فعالیت POD مشخص نبود. این نشان می‌دهد که اسید اگزالیک تجزیه ROS را تحت تنش Cd تسریع می‌کند و عمدتاً حذف H2O2 را با تنظیم فعالیت CAT تکمیل می‌کند، که مشابه نتایج تحقیقات Guo و همکاران41 روی آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان Pseudospermum sibiricum. Kos است. تأثیر افزودن 750 کیلوگرم در ساعت بر متر مربع آهک بر فعالیت آنزیم‌های سیستم آنتی‌اکسیدانی و محتوای مالون دی آلدئید مشابه اثر اسپری با اسید اگزالیک است. نتایج نشان داد که تیمار اسپری اسید اگزالیک می‌تواند به طور مؤثرتری فعالیت‌های SOD و CAT را در Panax notoginseng افزایش داده و مقاومت به تنش Panax notoginseng را افزایش دهد. فعالیت‌های SOD و POD با تیمار با 0.2 مول در لیتر اسید اگزالیک و 3750 کیلوگرم در لیتر آهک کاهش یافت، که نشان می‌دهد اسپری بیش از حد غلظت‌های بالای اسید اگزالیک و Ca2+ ممکن است باعث استرس گیاه شود، که با مطالعه لو و همکاران، Wait 42، مطابقت دارد.