תודה שביקרתם באתר Nature.com. גרסת הדפדפן בה אתם משתמשים תמכה ב-CSS באופן מוגבל. לקבלת התוצאות הטובות ביותר, אנו ממליצים להשתמש בגרסה חדשה יותר של הדפדפן שלכם (או לכבות את מצב התאימות ב-Internet Explorer). בינתיים, כדי להבטיח תמיכה מתמשכת, אנו מציגים את האתר ללא עיצוב או JavaScript.
זיהום קדמיום (Cd) מהווה איום פוטנציאלי על בטיחות גידול צמח המרפא Panax notoginseng ביונאן. תחת עקה חיצונית של קדמיום, נערכו ניסויי שדה כדי להבין את השפעות מריחת סיד (0, 750, 2250 ו-3750 ק"ג/שעה/מ"ר) וריסוס עלים עם חומצה אוקסלית (0, 0.1 ו-0.2 מול/ליטר) על הצטברות קדמיום ונוגדי חמצון. רכיבים סיסטמיים ורפואיים של Panax notoginseng. התוצאות הראו שתחת עקה של קדמיום, סיד וריסוס עלים עם חומצה אוקסלית יכלו להגדיל את תכולת ה-Ca2+ של Panax notoginseng ולהפחית את הרעילות של Cd2+. תוספת סיד וחומצה אוקסלית הגבירה את פעילותם של אנזימים נוגדי חמצון ושינתה את חילוף החומרים של מווסתים אוסמוטיים. המשמעותי ביותר הוא העלייה בפעילות CAT פי 2.77. תחת השפעת חומצה אוקסלית, פעילות ה-SOD גדלה פי 1.78. תכולת ה-MDA ירדה ב-58.38%. קיים מתאם משמעותי מאוד עם סוכר מסיס, חומצות אמינו חופשיות, פרולין וחלבון מסיס. ליים וחומצה אוקסלית יכולים להגביר את תכולת יוני הסידן (Ca2+) של Panax notoginseng, להפחית את תכולת ה-Cd, לשפר את עמידות ה-Panax notoginseng ללחץ ולהגביר את ייצור הספונינים והפלבנואידים הכוללים. תכולת ה-Cd היא הנמוכה ביותר, נמוכה ב-68.57% מהביקורת, והיא תואמת את הערך הסטנדרטי (Cd≤0.5 מ"ג ק"ג-1, GB/T 19086-2008). שיעור ה-SPN היה 7.73%, והגיע לרמה הגבוהה ביותר מבין כל הטיפולים, ותכולת הפלבנואידים עלתה משמעותית ב-21.74%, והגיעה לערכים רפואיים סטנדרטיים ולתשואה אופטימלית.
קדמיום (Cd) הוא מזהם נפוץ בקרקעות מעובדות, נודד בקלות ובעל רעילות ביולוגית משמעותית. אל-שאפיי ועמיתיו דיווחו כי רעילות קדמיום משפיעה על איכותם ופריון הצמחים המשמשים. רמות מוגזמות של קדמיום בקרקע מעובדת בדרום מערב סין הפכו לחמורות בשנים האחרונות. מחוז יונאן הוא ממלכת המגוון הביולוגי של סין, כאשר מיני צמחי מרפא מדורגים במקום הראשון במדינה. עם זאת, מחוז יונאן עשיר במשאבים מינרליים, ותהליך הכרייה מוביל בהכרח לזיהום מתכות כבדות בקרקע, מה שמשפיע על ייצור צמחי מרפא מקומיים.
Panax notoginseng (Burkill) Chen3) הוא צמח מרפא עשבוני רב שנתי בעל ערך רב השייך לסוג Panax ממשפחת הארלי-צמחיים. Panax notoginseng משפר את זרימת הדם, מסיר קיפאון דם ומקל על כאבים. אזור הייצור העיקרי הוא מחוז וונשאן, מחוז יונאן5. יותר מ-75% מהאדמה באזורי גידול הג'ינסנג Panax notoginseng המקומיים מזוהמת בקדמיום, עם רמות הנעות בין 81% ליותר מ-100% באזורים שונים6. ההשפעה הרעילה של קדמיום מפחיתה משמעותית גם את ייצור הרכיבים הרפואיים של Panax notoginseng, במיוחד ספונינים ופלבנואידים. ספונינים הם סוג של תרכובת גליקוזידית שהאגליקונים שלה הם טריטרפנואידים או ספירוסטנים. הם המרכיבים הפעילים העיקריים של תרופות סיניות מסורתיות רבות ומכילים ספונינים. לחלק מהספונינים יש גם פעילות אנטיבקטריאלית או פעילויות ביולוגיות חשובות כגון השפעות מורידות חום, הרגעה ונוגדות סרטן7. פלבונואידים מתייחסים בדרך כלל לסדרה של תרכובות שבהן שתי טבעות בנזן עם קבוצות פנוליות הידרוקסיל מחוברות דרך שלושה אטומי פחמן מרכזיים. הליבה העיקרית היא 2-פנילכרומנון 8. זהו נוגד חמצון חזק שיכול ביעילות לסלק רדיקלים חופשיים של חמצן בצמחים. הוא עשוי גם לעכב את חדירתם של אנזימים ביולוגיים דלקתיים, לקדם ריפוי פצעים והקלה על כאבים, ולהוריד את רמות הכולסטרול. זהו אחד המרכיבים הפעילים העיקריים של ג'ינסנג Panax. קיים צורך דחוף לטפל בבעיית זיהום הקדמיום בקרקעות באזורי גידול ג'ינסנג Panax ולהבטיח את ייצור המרכיבים הרפואיים החיוניים שלו.
סיד הוא אחד הפסיביטורים הנפוצים ביותר לטיהור קרקע נייח מזיהום קדמיום10. הוא משפיע על הספיחה והשקיעה של קדמיום בקרקע על ידי הפחתת הזמינות הביולוגית של קדמיום בקרקע על ידי העלאת ערך ה-pH ושינוי קיבולת חילוף הקטיונים בקרקע (CEC), רוויון מלח הקרקע (BS) ופוטנציאל חיזור הקרקע (Eh)3, 11. בנוסף, סיד מספק כמות גדולה של Ca2+, יוצר אנטגוניזם יוני עם Cd2+, מתחרה על אתרי ספיחה בשורשים, מונע את הובלת הקדמיום לקרקע, ובעל רעילות ביולוגית נמוכה. כאשר נוספו 50 מילימול ל-1 של קדמיום תחת עקת קדמיום, הובלת הקדמיום בעלי שומשום עוכבה והצטברות הקדמיום פחתה ב-80%. מספר מחקרים דומים דווחו באורז (Oryza sativa L.) ובגידולים אחרים12,13.
ריסוס עלים של גידולים לשליטה בהצטברות מתכות כבדות הוא שיטה חדשה לשליטה במתכות כבדות בשנים האחרונות. העיקרון שלה קשור בעיקר לתגובת הקלאציה בתאי צמחים, אשר גורמת לשקיעת מתכות כבדות על דופן התא ומעכבת את ספיגת המתכות הכבדות על ידי צמחים14,15. כחומר קלאציה יציב של חומצה אוקסלית, חומצה אוקסלית יכולה לקלאף ישירות יוני מתכות כבדות בצמחים, ובכך להפחית רעילות. מחקרים הראו שחומצה אוקסלית בפולי סויה יכולה לקלאף Cd2+ ולשחרר גבישים המכילים Cd דרך תאי הטריכום העליונים, ולהפחית את רמות Cd2+ בגוף16. חומצה אוקסלית יכולה לווסת את רמת החומציות של הקרקע, לשפר את פעילותם של סופראוקסיד דיסמוטאז (SOD), פראוקסידאז (POD) וקטלאז (CAT), ולווסת את חדירת הסוכר המסיס, החלבון המסיס, חומצות האמינו החופשיות ופרולין. ווסתים מטבוליים17,18. חומצה ועודף Ca2+ בצמח יוצרים משקע סידן אוקסלט תחת פעולת חלבונים יוצרי גרעין. ויסות ריכוז ה-Ca2+ בצמחים יכול להשיג ביעילות את ויסות החומצה האוקסלית וה-Ca2+ המומסים בצמחים ולמנוע הצטברות מוגזמת של חומצה אוקסלית ו-Ca2+19,20.
כמות הסיד המיושמת היא אחד הגורמים המרכזיים המשפיעים על אפקט התיקון. נמצא כי מינון הסיד נע בין 750 ל-6000 ק"ג/מ"ר. עבור קרקע חומצית עם pH של 5.0~5.5, ההשפעה של יישום סיד במינון של 3000~6000 ק"ג/שעה/מ"ר גבוהה משמעותית מאשר במינון של 750 ק"ג/שעה/מ"ר. עם זאת, יישום יתר של סיד יביא להשפעות שליליות מסוימות על הקרקע, כגון שינויים משמעותיים ב-pH של הקרקע ודחיסת הקרקע. לכן, הגדרנו את רמות הטיפול ב-CaO כ-0, 750, 2250 ו-3750 ק"ג/מ"ר. כאשר חומצה אוקסלית יושמה על Arabidopsis thaliana, נמצא כי ריכוז Ca2+ ירד משמעותית בריכוז של 10 מילימולר ל-1, ומשפחת הגנים CRT, המשפיעה על איתות Ca2+, הגיבה חזק. הצטברות של מספר מחקרים קודמים אפשרה לנו לקבוע את ריכוז הבדיקה הזו ולחקור עוד את השפעת האינטראקציה של תוספים אקסוגניים על Ca2+ ו-Cd2+23,24,25. לכן, מחקר זה שואף לחקור את מנגנון הבקרה של תרסיס עלים של סיד אקסוגני וחומצה אוקסלית על תכולת ה-Cd וסבילות ללחץ של Panax notoginseng בקרקע מזוהמת ב-Cd ולחקור עוד דרכים להבטיח טוב יותר את האיכות והיעילות הרפואית. ייצור Panax notoginseng. הוא מספק הדרכה חשובה לגבי הגדלת קנה המידה של גידול צמחים עשבוניים בקרקעות מזוהמות ב-Cd והשגת הייצור האיכותי והבר-קיימא הנדרש על ידי שוק התרופות.
ניסוי שדה נערך בלאניז'אי, מחוז צ'יוביי, מחוז וונשאן, מחוז יונאן (24°11′ צפון, 104°3′ מזרח, גובה 1446 מ'), תוך שימוש בזן הג'ינסנג המקומי וונסאן פאנאקס נוטוג'ינסנג. הטמפרטורה השנתית הממוצעת היא 17°C והמשקעים השנתיים הממוצעים הם 1250 מ"מ. ערכי הרקע של הקרקע הנחקרת היו TN 0.57 גרם ק"ג-1, TP 1.64 גרם ק"ג-1, TC 16.31 גרם ק"ג-1, OM 31.86 גרם ק"ג-1, N שעבר הידרוליזה בסיסית 88.82 מ"ג ק"ג-1, ללא זרחן 18.55 מ"ג ק"ג-1, אשלגן חופשי 100.37 מ"ג ק"ג-1, קדמיום כולל 0.3 מ"ג ק"ג-1, pH 5.4.
ב-10 בדצמבר 2017, עורבבו 6 מ"ג/ק"ג Cd2+ (CdCl2·2.5H2O) וטיפול בסיד (0, 750, 2250 ו-3750 ק"ג/שעה/מ"ר) ויורמו על פני האדמה בשכבה של 0~10 ס"מ בכל חלקה. כל טיפול חזר על עצמו 3 פעמים. חלקות הבדיקה ממוקמות באופן אקראי, כל חלקה מכסה שטח של 3 מ"ר. שתילי Panax notoginseng בני שנה נשתלו לאחר 15 ימי עיבוד. בעת שימוש ברשת שמשייה, עוצמת האור של Panax notoginseng בתוך רשת השמשייה היא כ-18% מעוצמת האור הטבעית הרגילה. הגידול מתבצע על פי שיטות גידול מסורתיות מקומיות. לפני שלב ההבשלה של Panax notoginseng בשנת 2019, ריססו חומצה אוקסלית בצורת נתרן אוקסלט. ריכוזי חומצה אוקסלית היו 0, 0.1 ו-0.2 מול ליטר, בהתאמה, ו-NaOH שימש להתאמת ה-pH ל-5.16 כדי לדמות את ה-pH הממוצע של תמיסת השטיפה. רססו את המשטחים העליונים והתחתונים של העלים פעם בשבוע בשעה 8:00 בבוקר. לאחר ריסוס 4 פעמים בשבוע החמישי, נקצרו צמחי Panax notoginseng בני 3 שנים.
בנובמבר 2019, נאספו צמחי Panax notoginseng בני שלוש שנים מהשדה ורוססו בחומצה אוקסלית. כמה דגימות של צמחי Panax notoginseng בני שלוש שנים, אשר נדרשו למדוד את חילוף החומרים הפיזיולוגי שלהם ופעילות האנזימים, הוכנסו למבחנות להקפאה, הוקפאו במהירות בחנקן נוזלי ולאחר מכן הועברו למקרר בטמפרטורה של -80°C. כמה דגימות שורשים למדידת תכולת Cd וחומר פעיל בשלב הבשלה נשטפו במי ברז, יובשו ב-105°C למשך 30 דקות, במשקל קבוע של 75°C, ונטחנו במכתש לאחסון.
שקלו 0.2 גרם של דגימת צמח יבשה, הניחו אותה בבקבוק ארלנמאייר, הוסיפו 8 מ"ל HNO3 ו-2 מ"ל HClO4 וכסו למשך הלילה. למחרת, השתמשו במשפך מעוקל המונח בבקבוק ארלנמאייר לעיכול אלקטרותרמי עד להופעת עשן לבן ומיצי העיכול צלולים. לאחר קירור לטמפרטורת החדר, התערובת הועברה לבקבוק מודיפיקציה של 10 מ"ל. תכולת ה-Cd נקבעה באמצעות ספקטרומטר בליעה אטומית (Thermo ICE™ 3300 AAS, ארה"ב). (GB/T 23739-2009).
שקלו 0.2 גרם של דגימת צמח יבשה, הכניסו לבקבוק פלסטיק של 50 מ"ל, הוסיפו 1 מול L-1 HCL ל-10 מ"ל, סגרו את המכסה ונערו היטב במשך 15 שעות וסננו. בעזרת פיפטה, פיפטו את כמות התסנין הנדרשת, דלל אותה בהתאם והוסיפו תמיסת SrCl2 כדי להביא את ריכוז Sr2+ ל-1 גרם L-1. תכולת הסידן נמדדה באמצעות ספקטרומטר בליעה אטומית (Thermo ICE™ 3300 AAS, ארה"ב).
לשיטת ערכת הייחוס של מלונדיאלדהיד (MDA), סופראוקסיד דיסמוטאז (SOD), פרוקסידאז (POD) וקטלאז (CAT) (DNM-9602, Beijing Prong New Technology Co., Ltd., רישום מוצר), יש להשתמש בערכת המדידה המתאימה. מספר: פארמקופיאה של בייג'ינג (מדויק) 2013 מס' 2400147).
שקלו כ-0.05 גרם של דגימת Panax notoginseng והוסיפו ריאגנט אנתרון-חומצה גופרתית לאורך דפנות המבחנה. נערו את המבחנה במשך 2-3 שניות כדי לערבב היטב את הנוזל. הניחו את המבחנה על מדף מבחנה לפיתוח צבע במשך 15 דקות. תכולת הסוכר המסיס נקבעה על ידי ספקטרופוטומטריית אולטרה סגול-נראית (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., סין) באורך גל של 620 ננומטר.
שקלו 0.5 גרם של דגימה טרייה של Panax notoginseng, טחנו אותה להומוגן עם 5 מ"ל מים מזוקקים, ולאחר מכן סרכזו ב-10,000 גרם למשך 10 דקות. הנוזל העליון דולל לנפח קבוע. נעשה שימוש בשיטת Coomassie Brilliant Blue. תכולת החלבון המסיס נמדדה באמצעות ספקטרופוטומטריית אולטרה סגול-נראית (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., סין) באורך גל של 595 ננומטר וחושבה על סמך עקומת הסטנדרט של אלבומין בסרום בקר.
שקלו 0.5 גרם של דגימה טרייה, הוסיפו 5 מ"ל של חומצה אצטית 10%, טחנו עד לקבלת הומוגנציה, סננו ודוללו לנפח קבוע. נעשה שימוש בשיטת פיתוח הצבע עם תמיסת נינהידרין. תכולת חומצות האמינו החופשיות נקבעה על ידי ספקטרופוטומטריית UV-Visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., סין) ב-570 ננומטר וחושבה על סמך עקומת הסטנדרט של לאוצין28.
שקלו 0.5 גרם של דגימה טרייה, הוסיפו 5 מ"ל של תמיסה 3% של חומצה סולפוזליצילית, חממו באמבט מים ונערו במשך 10 דקות. לאחר הקירור, התמיסה סוננה והובאה לנפח קבוע. נעשה שימוש בשיטת קולורימטריה עם נינהידרין חומצי. תכולת הפרולין נקבעה על ידי ספקטרופוטומטריית אולטרה סגול-נראית (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., סין) באורך גל של 520 ננומטר וחושבה על סמך עקומת הסטנדרט של פרולין29.
תכולת הספונינים נקבעה באמצעות כרומטוגרפיית נוזלים בעלת ביצועים גבוהים בהתייחס לפרמקופיאה של הרפובליקה העממית של סין (מהדורת 2015). העיקרון הבסיסי של כרומטוגרפיית נוזלים בעלת ביצועים גבוהים הוא שימוש בנוזל בלחץ גבוה כפאזה ניידת וליישם טכנולוגיית הפרדת חלקיקים אולטרה-דקים של כרומטוגרפיית עמודה בעלת ביצועים גבוהים על הפאזה הנייחת. טכניקת הפעולה היא כדלקמן:
תנאי HPLC ובדיקת התאמת המערכת (טבלה 1): השתמשו בסיליקה ג'ל הקשורה לאוקטטצילסילאן כחומר מילוי, אצטוניטריל כפאזה ניידת A ובמים כפאזה ניידת B. בצעו אלוציה גרדיאנטית כפי שמוצג בטבלה שלהלן. אורך הגל לגילוי הוא 203 ננומטר. בהתאם לשיא R1 של סך הספונינים של Panax notoginseng, מספר הלוחות התאורטיים צריך להיות לפחות 4000.
הכנת תמיסה סטנדרטית: שקלו במדויק את הג'ינסנוזיד Rg1, הג'ינסנוזיד Rb1 והנוטוגינזיד R1 והוסיפו מתנול להכנת תערובת המכילה 0.4 מ"ג ג'ינסנוזיד Rg1, 0.4 מ"ג ג'ינסנוזיד Rb1 ו-0.1 מ"ג נוטוגינזיד R1 לכל 1 מ"ל של תמיסה.
הכנת תמיסת הבדיקה: שקלו 0.6 גרם אבקת ג'ינסנג פאנאקס והוסיפו 50 מ"ל מתנול. התמיסה המעורבבת נשקלה (W1) והושארה למשך הלילה. לאחר מכן, התמיסה המעורבבת הורתחה בעדינות באמבט מים בטמפרטורה של 80 מעלות צלזיוס למשך שעתיים. לאחר הקירור, שקלו את התמיסה המעורבבת והוסיפו את המתנול שהוכן למסה הראשונה W1. לאחר מכן נערו היטב וסננו. התסנין משאירים לניתוח.
אספו במדויק 10 מיקרוליטר של תמיסת הסטנדרט ו-10 מיקרוליטר של תסנין והזריקו אותם לכרומטוגרף נוזלי בעל ביצועים גבוהים (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.) כדי לקבוע את תכולת הספונין 24.
עקומת תקן: מדידה של תמיסת תקן מעורבת של Rg1, Rb1 ו-R1. תנאי הכרומטוגרפיה זהים לאלו שלעיל. חשב את עקומת התקן על ידי שרטוט שטח השיא הנמדד על ציר ה-y וריכוז הספונין בתמיסת התקן על ציר ה-x. ניתן לחשב את ריכוז הספונין על ידי הצבת שטח השיא הנמדד של הדגימה בעקומת התקן.
שקלו 0.1 גרם של דגימת P. notogensings והוסיפו 50 מ"ל של תמיסת CH3OH 70%. החילוץ באולטרסאונד בוצע במשך שעתיים, ולאחר מכן צנטריפוגה במהירות של 4000 סל"ד במשך 10 דקות. קחו 1 מ"ל של נוזל על-תכליתי ודללו אותו פי 12. תכולת הפלבנואידים נקבעה באמצעות ספקטרופוטומטריית אולטרה סגולה (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., סין) באורך גל של 249 ננומטר. קוורצטין הוא אחד החומרים הנפוצים הסטנדרטיים.
הנתונים אורגנו באמצעות תוכנת Excel 2010. ניתוח השונות על הנתונים נעשה באמצעות תוכנת SPSS 20. התמונות צוירו באמצעות Origin Pro 9.1. הערכים הסטטיסטיים המחושבים כוללים ממוצע ± סטיית תקן. הצהרות מובהקות סטטיסטית מבוססות על P < 0.05.
באותו ריכוז של חומצה אוקסלית שרוססה על העלים, תכולת הסידן בשורשי עצי הצמח Panax notoginseng עלתה משמעותית ככל שכמות הסיד המורחת עלתה (טבלה 2). בהשוואה להיעדר סיד, תכולת הסידן עלתה ב-212% כאשר הוסיפו 3750 ק"ג/שעה/מ"ר של סיד ללא ריסוס חומצה אוקסלית. עבור אותה כמות סיד המורחת, תכולת הסידן עלתה מעט ככל שריכוז חומצת האוקסלית שרוססה עלה.
תכולת ה-Cd בשורשים נעה בין 0.22 ל-0.70 מ"ג ק"ג-1. באותו ריכוז ריסוס של חומצה אוקסלית, ככל שכמות הסיד הנוספת עולה, תכולת ה-Cd של 2250 ק"ג/שעה יורדת משמעותית. בהשוואה לקבוצת הביקורת, תכולת ה-Cd בשורשים ירדה ב-68.57% לאחר ריסוס עם 2250 ק"ג קמ"ר-2 סיד ו-0.1 מול לליטר-1 חומצה אוקסלית. כאשר יושמו סיד ללא סיד ו-750 ק"ג/שעה של סיד, תכולת ה-Cd בשורשי צמח Panax notoginseng ירדה משמעותית עם עליית ריכוז ריסוס חומצה אוקסלית. כאשר יושמו 2250 ק"ג/מ"ר סיד ו-3750 ק"ג/מ"ר סיד, תכולת ה-Cd בשורשים ירדה תחילה ולאחר מכן עלתה עם עליית ריכוז חומצה אוקסלית. בנוסף, ניתוח דו-משתני הראה כי לסיד הייתה השפעה משמעותית על תכולת הסידן בשורשי צמח ה-Panax notoginseng (F = 82.84**), לסיד הייתה השפעה משמעותית על תכולת ה-Cd בשורשי צמח ה-Panax notoginseng (F = 74.99**), ולחומצה אוקסלית (F=7.72*).
ככל שכמות הסיד שנוספה וריכוז החומצה האוקסלית שרוססה עלו, תכולת ה-MDA ירדה משמעותית. לא היה הבדל משמעותי בתכולת ה-MDA בשורשי עצי ה-Panax notoginseng ללא תוספת סיד ועם תוספת של 3750 ק"ג/מ"ר של סיד. בקצבי יישום של 750 ק"ג/שעה/מ"ר ו-2250 ק"ג/שעה/מ"ר, תכולת הסיד של ריסוס חומצה אוקסלית בריכוז 0.2 מול/ליטר ירדה ב-58.38% וב-40.21%, בהתאמה, בהשוואה ללא ריסוס חומצה אוקסלית. תכולת ה-MDA הנמוכה ביותר (7.57 ננומול g-1) נצפתה בעת ריסוס 750 ק"ג hm-2 סיד ו-0.2 מול לליטר חומצה אוקסלית (איור 1).
השפעת ריסוס עלים עם חומצה אוקסלית על תכולת המלונדיאלדהיד בשורשי Panax notoginseng תחת עקת קדמיום. הערה: המקרא באיור מציין את ריכוז החומצה האוקסלית בריסוס (מול ליטר), אותיות קטנות שונות מציינות הבדלים משמעותיים בין טיפולים של אותו יישום סיד. מספר (P < 0.05). אותו דבר להלן.
למעט ריסוס סיד בריכוז של 3750 ק"ג/שעה, לא נמצא הבדל משמעותי בפעילות SOD בשורשי Panax notoginseng. כאשר הוסיפו 0, 750 ו-2250 ק"ג/שעה/מ"ר של סיד, פעילות ה-SOD כאשר טופלה בריסוס חומצה אוקסלית בריכוז של 0.2 מול/ליטר הייתה גבוהה משמעותית מאשר ללא שימוש בחומצה אוקסלית, עם עלייה של 177.89%, 61.62% ו-45.08% בהתאמה. פעילות ה-SOD בשורשים (598.18 יחידות בינלאומיות גרם לליטר) הייתה הגבוהה ביותר בהיעדר ריסוס סיד וכאשר טופלה בריסוס חומצה אוקסלית בריכוז של 0.2 מול/ליטר. כאשר רוססה חומצה אוקסלית באותו ריכוז או 0.1 מול/ליטר, פעילות ה-SOD גדלה עם הגדלת כמות הסיד שנוספה. לאחר ריסוס עם 0.2 מול/ליטר חומצה אוקסלית, פעילות ה-SOD ירדה משמעותית (איור 2).
השפעת ריסוס עלים בחומצה אוקסלית על פעילות סופראוקסיד דיסמוטאז, פרוקסידאז וקטלאז בשורשי עצי Panax notoginseng תחת עקת קדמיום.
בדומה לפעילות SOD בשורשים, פעילות ה-POD בשורשים שטופלו ללא סיד ורוססו ב-0.2 מול חומצה אוקסלית L-1 הייתה הגבוהה ביותר (63.33 מיקרומול g-1), גבוה ב-148.35% מהביקורת (25.50 מיקרומול g-1). עם עליית ריכוז הריסוס של חומצה אוקסלית וטיפול בסיד של 3750 ק"ג/מ"ר, פעילות ה-POD עלתה תחילה ולאחר מכן ירדה. בהשוואה לטיפול ב-0.1 מול L-1 חומצה אוקסלית, פעילות ה-POD כאשר טופל ב-0.2 מול L-1 חומצה אוקסלית ירדה ב-36.31% (איור 2).
למעט ריסוס 0.2 מול/ליטר חומצה אוקסלית והוספת 2250 ק"ג/שעה/מ"ר או 3750 ק"ג/שעה/מ"ר סיד, פעילות ה-CAT הייתה גבוהה משמעותית מהביקורת. כאשר ריסוס 0.1 מול/ליטר חומצה אוקסלית והוספת 0.2250 ק"ג/מ"ר או 3750 ק"ג/שעה/מ"ר סיד, פעילות ה-CAT עלתה ב-276.08%, 276.69% ו-33.05%, בהתאמה, בהשוואה לטיפול ללא ריסוס חומצה אוקסלית. פעילות ה-CAT בשורשים הייתה הגבוהה ביותר (803.52 מיקרומול/גרם) בטיפול ללא סיד ובטיפול בחומצה אוקסלית 0.2 מול/ליטר. פעילות ה-CAT הייתה הנמוכה ביותר (172.88 מיקרומול/גרם) כאשר טופלו ב-3750 ק"ג/שעה/מ"ר של סיד ו-0.2 מול/ליטר חומצה אוקסלית (איור 2).
ניתוח דו-משתני הראה כי פעילות CAT ופעילות MDA של שורשי צמח Panax notoginseng היו קשורות באופן משמעותי לכמות החומצה האוקסלית או הסיד שרוססו ולשני הטיפולים (טבלה 3). פעילות SOD בשורשים הייתה קשורה באופן משמעותי לטיפול בסיד וחומצה אוקסלית או לריכוז ריסוס חומצה אוקסלית. פעילות POD של השורשים הייתה תלויה באופן משמעותי בכמות הסיד שהורשמה או בטיפול בסיד וחומצה אוקסלית.
תכולת הסוכרים המסיסים בשורשים ירדה עם העלייה בכמות הסיד ובריכוז ריסוס החומצה האוקסלית. לא נמצא הבדל משמעותי בתכולת הסוכרים המסיסים בשורשי Panax notoginseng ללא ריסוס סיד וכאשר נוזלו 750 ק"ג/שעה/מ"ר של סיד. כאשר נוזלו 2250 ק"ג/מ"ר של סיד, תכולת הסוכר המסיס כאשר טופלה ב-0.2 מול/ליטר חומצה אוקסלית הייתה גבוהה משמעותית מזו שטופלה ללא ריסוס חומצה אוקסלית, וגדלה ב-22.81%. כאשר נוזלו 3750 ק"ג/מ"ר של סיד, תכולת הסוכר המסיס ירדה משמעותית ככל שריכוז החומצה האוקסלית המרוססת עלה. תכולת הסוכר המסיס כאשר טופלה ב-0.2 מול/ליטר חומצה אוקסלית ירדה ב-38.77% בהשוואה לזו ללא ריסוס חומצה אוקסלית. בנוסף, לטיפול בריסוס חומצה אוקסלית בריכוז 0.2 מול·ליטר היה תכולת הסוכר המסיס הנמוכה ביותר, שהייתה 205.80 מ"ג·גרם-1 (איור 3).
השפעת ריסוס עלים עם חומצה אוקסלית על תכולת הסוכר הכולל המסיס והחלבון המסיס בשורשי צמח Panax notoginseng תחת עקת קדמיום
תכולת החלבון המסיס בשורשים ירדה עם הגדלת כמות הסיד וריסוס החומצה האוקסלית. ללא תוספת סיד, תכולת החלבון המסיס, כאשר טופלה בריסוס חומצה אוקסלית בריכוז של 0.2 מול ליטר, ירדה משמעותית ב-16.20% בהשוואה לקבוצת הביקורת. לא נמצאו הבדלים משמעותיים בתכולת החלבון המסיס של שורשי Panax notoginseng כאשר יושמו 750 ק"ג/שעה של סיד. בתנאי יישום של 2250 ק"ג/שעה/מ"ר של סיד, תכולת החלבון המסיס של ריסוס חומצה אוקסלית בריכוז 0.2 מול/ל"ר הייתה גבוהה משמעותית מזו של ריסוס חומצה לא אוקסלית (35.11%). כאשר יושמו 3750 ק"ג·שעה/מ"ר של סיד, תכולת החלבון המסיס ירדה משמעותית ככל שריכוז ריסוס החומצה האוקסלית עלה, כאשר תכולת החלבון המסיס הנמוכה ביותר (269.84 מיקרוגרם·גרם-1) הייתה כאשר ריסוס החומצה האוקסלית היה 0.2 מול·ל-1 (איור 3).
לא נמצאו הבדלים משמעותיים בתכולת חומצות האמינו החופשיות בשורש עצי ה-Panax notoginseng בהיעדר ריסוס סיד. ככל שריכוז החומצה האוקסלית גדל והוספת 750 ק"ג/שעה/מ"ר של סיד, תכולת חומצות האמינו החופשיות ירדה תחילה ולאחר מכן עלתה. בהשוואה לטיפול ללא ריסוס חומצה אוקסלית, תכולת חומצות האמינו החופשיות גדלה משמעותית ב-33.58% בעת ריסוס 2250 ק"ג קמ"ר סיד ו-0.2 מול ליטר חומצה אוקסלית. תכולת חומצות האמינו החופשיות ירדה משמעותית עם עליית ריכוז החומצה האוקסלית בריסוס ותוספת של 3750 ק"ג/מ"ר של סיד. תכולת חומצות האמינו החופשיות של ריסוס חומצה אוקסלית בריכוז 0.2 מול ליטר ירדה ב-49.76% בהשוואה לטיפול ריסוס ללא חומצה אוקסלית. תכולת חומצות האמינו החופשיות הייתה הגבוהה ביותר ללא ריסוס חומצה אוקסלית והייתה 2.09 מ"ג לגרם. לטיפול בריסוס חומצה אוקסלית בריכוז 0.2 מול/ליטר היה תכולת חומצות האמינו החופשיות הנמוכה ביותר (1.05 מ"ג/גרם) (איור 4).
השפעת ריסוס עלים בחומצה אוקסלית על תכולת חומצות האמינו החופשיות והפרולין בשורשי צמח Panax notoginseng בתנאי עקה של קדמיום
תכולת הפרולין בשורשים ירדה עם העלייה בכמות הסיד המורחת ובכמות הריסוס בחומצה אוקסלית. לא נמצאו הבדלים משמעותיים בתכולת הפרולין של שורש ג'ינסנג פאנאקס כאשר לא יושם סיד. ככל שריכוז החומצה האוקסלית בריסוס עלה ועליית היישום של 750 או 2250 ק"ג/מ"ר של סיד, תכולת הפרולין ירדה תחילה ולאחר מכן עלתה. תכולת הפרולין של ריסוס חומצה אוקסלית בריכוז 0.2 מול ליטר הייתה גבוהה משמעותית מזו של ריסוס חומצה אוקסלית בריכוז 0.1 מול ליטר, וגדלה ב-19.52% ו-44.33% בהתאמה. כאשר נוספו 3750 ק"ג/מ"ר של סיד, תכולת הפרולין ירדה משמעותית ככל שריכוז החומצה האוקסלית המרוססת עלה. לאחר ריסוס 0.2 מול ליטר חומצה אוקסלית, תכולת הפרולין ירדה ב-54.68% בהשוואה לזו ללא ריסוס חומצה אוקסלית. תכולת הפרולין הנמוכה ביותר הייתה כאשר טופלה עם 0.2 מול/ליטר חומצה אוקסלית והסתכמה ב-11.37 מיקרוגרם/גרם (איור 4).
תכולת הספונינים הכוללת ב-Panax notoginseng היא Rg1>Rb1>R1. לא היה הבדל משמעותי בתכולת שלושת הסאפונינים עם עליית ריכוז ריסוס חומצה אוקסלית וריכוז ללא יישום סיד (טבלה 4).
תכולת ה-R1 לאחר ריסוס 0.2 מול ליטר של חומצה אוקסלית הייתה נמוכה משמעותית מאשר ללא ריסוס חומצה אוקסלית ומריחת מינון סיד של 750 או 3750 ק"ג/מ"ר. בריכוז חומצה אוקסלית מרוסס של 0 או 0.1 מול/ל, לא היה הבדל משמעותי בתכולת ה-R1 עם הגדלת כמות הסיד שנוספה. בריכוז ריסוס של 0.2 מול/ל חומצה אוקסלית, תכולת ה-R1 בסיד בריכוז של 3750 ק"ג/שעה/מ"ר הייתה נמוכה משמעותית מ-43.84% ללא הוספת סיד (טבלה 4).
ככל שריכוז החומצה האוקסלית בריסוס עלה והוסיפו 750 ק"ג/מ"ר של סיד, תכולת ה-Rg1 עלתה תחילה ולאחר מכן ירדה. בקצבי ריסוס סיד של 2250 ו-3750 ק"ג/שעה, תכולת ה-Rg1 ירדה עם עליית ריכוז החומצה האוקסלית בריסוס. באותו ריכוז של חומצה אוקסלית מרוססת, ככל שכמות הסיד עולה, תכולת ה-Rg1 עולה תחילה ולאחר מכן יורדת. בהשוואה לקבוצת הביקורת, למעט תכולת ה-Rg1 בשלושה ריכוזים של חומצה אוקסלית וטיפולי סיד של 750 ק"ג/מ"ר, שהייתה גבוהה יותר מהקבוצת הביקורת, תכולת ה-Rg1 בשורשי Panax notoginseng בטיפולים אחרים הייתה נמוכה יותר מהקבוצת הביקורת. התכולה המקסימלית של Rg1 הייתה בעת ריסוס 750 ק"ג/מ"ר של סיד ו-0.1 מול/ליטר חומצה אוקסלית, שהייתה גבוהה ב-11.54% מהקבוצת הביקורת (טבלה 4).
ככל שריכוז החומצה האוקסלית בריסוס וכמות הסיד המיושמת עלו בקצב זרימה של 2250 ק"ג/שעה, תכולת ה-Rb1 עלתה תחילה ולאחר מכן ירדה. לאחר ריסוס 0.1 מול ליטר חומצה אוקסלית, תכולת ה-Rb1 הגיעה לערך מקסימלי של 3.46%, שהיה גבוה ב-74.75% מאשר ללא ריסוס חומצה אוקסלית. עבור טיפולי סיד אחרים, לא נמצאו הבדלים משמעותיים בין ריכוזים שונים של ריסוס חומצה אוקסלית. לאחר ריסוס עם 0.1 ו-0.2 מול ליטר חומצה אוקסלית, ככל שכמות הסיד עלתה, תכולת ה-Rb1 ירדה תחילה ולאחר מכן ירדה (טבלה 4).
באותו ריכוז ריסוס עם חומצה אוקסלית, ככל שכמות הסיד שנוספה עלתה, תכולת הפלבנואידים עלתה תחילה ולאחר מכן ירדה. לא זוהה הבדל משמעותי בתכולת הפלבנואידים בעת ריסוס ריכוזים שונים של חומצה אוקסלית ללא סיד ו-3750 ק"ג/מ"ר של סיד. בעת הוספת 750 ו-2250 ק"ג/מ"ר של סיד, ככל שריכוז החומצה האוקסלית שרוססה עלה, תכולת הפלבנואידים עלתה תחילה ולאחר מכן ירדה. בעת ריסוס 750 ק"ג/מ"ר וריסוס חומצה אוקסלית בריכוז של 0.1 מול/ליטר, תכולת הפלבנואידים הייתה מקסימלית - 4.38 מ"ג/גרם, גבוה ב-18.38% מאשר בעת הוספת אותה כמות של סיד, ולא היה צורך בריסוס חומצה אוקסלית. תכולת הפלבנואידים בתרסיס חומצה אוקסלית בריכוז 0.1 מול L-1 עלתה ב-21.74% בהשוואה לטיפול ללא חומצה אוקסלית ולטיפול בסיד במינון של 2250 ק"ג/מ"ר (איור 5).
השפעת ריסוס עלים באוקסלט על תכולת הפלבנואידים בשורש הצמח Panax notoginseng תחת עקת קדמיום
ניתוח דו-משתני הראה שתכולת הסוכר המסיס בשורשי צמח Panax notoginseng הייתה תלויה באופן משמעותי בכמות הסיד המורחת ובריכוז החומצה האוקסלית שרוססה. תכולת החלבון המסיס בשורשים הייתה קשורה באופן משמעותי למינון הסיד והחומצה האוקסלית. תכולת חומצות האמינו החופשיות והפרולין בשורשים הייתה קשורה באופן משמעותי לכמות הסיד המורחת, ריכוז חומצת האוקסלית שרוססה, הסיד וחומצה אוקסלית (טבלה 5).
תכולת ה-R1 בשורשי צמח Panax notoginseng הייתה תלויה באופן משמעותי בריכוז החומצה האוקסלית שרוססה, כמות הסיד, הסיד והחומצה האוקסלית שהוספו. תכולת הפלבנואידים הייתה תלויה באופן משמעותי בריכוז חומצת האוקסלית שרוססה ובכמות הסיד שנוספה.
תוספים רבים שימשו להפחתת רמות הקדמיום בצמחים על ידי קיבוע קדמיום בקרקע, כגון סיד וחומצה אוקסלית30. סיד נמצא בשימוש נרחב כמתקן קרקע להפחתת רמות קדמיום בגידולים31. ליאנג ועמיתיו32 דיווחו כי ניתן להשתמש בחומצה אוקסלית גם לניקוי קרקע מזוהמת במתכות כבדות. לאחר הוספת ריכוזים שונים של חומצה אוקסלית לקרקע מזוהמת, תכולת החומר האורגני בקרקע גדלה, קיבולת חילוף הקטיונים ירדה ורמת החומציות (pH) עלתה33. חומצה אוקסלית יכולה גם להגיב עם יוני מתכת בקרקע. בתנאי עקה של Cd, תכולת ה-Cd ב-Panax notoginseng עלתה משמעותית בהשוואה לקבוצת הביקורת. עם זאת, אם משתמשים בסיד, היא מצטמצמת משמעותית. כאשר יושמו 750 ק"ג/שעה/מ"ר של סיד במחקר זה, תכולת ה-Cd בשורשים הגיעה לתקן הלאומי (מגבלת ה-Cd היא Cd≤0.5 מ"ג/ק"ג, AQSIQ, GB/T 19086-200834), וההשפעה הייתה טובה. האפקט הטוב ביותר מושג על ידי הוספת 2250 ק"ג/מ"ר של סיד. תוספת הסיד יוצרת מספר רב של אתרי תחרות עבור Ca2+ ו-Cd2+ בקרקע, ותוספת חומצה אוקסלית מפחיתה את תכולת ה-Cd בשורשי עצי הג'ינסנג Panax notoginseng. לאחר ערבוב סיד וחומצה אוקסלית, תכולת ה-Cd בשורש עצי הג'ינסנג Panax ירדה משמעותית והגיעה לתקן הארצי. Ca2+ בקרקע נספג לפני השורש באמצעות תהליך זרימת מסה ויכול להיספג לתאי השורש דרך תעלות סידן (תעלות Ca2+), משאבות סידן (Ca2+-AT-Pase) ואנטי-פורטרים של Ca2+/H+, ולאחר מכן מועבר אופקית לשורשים. Xylem23. נמצא מתאם שלילי משמעותי בין תכולת ה-Cd בשורשים (P < 0.05). תכולת ה-Cd ירדה עם עלייה בתכולת ה-Cd, דבר התואם את רעיון האנטגוניזם בין Ca ל-Cd. ANOVA הראה כי כמות הסיד השפיעה משמעותית על תכולת ה-Cd בשורש עצי הג'ינסנג Panax notoginseng. Pongrack ועמיתיו 35 דיווחו כי Cd נקשר לאוקסלט בגבישי סידן אוקסלט ומתחרה עם Ca. עם זאת, ההשפעה הרגולטורית של חומצה אוקסלית על Ca הייתה חסרת משמעות. ממצא זה מראה כי שקיעת סידן אוקסלט מחומצה אוקסלית ו-Ca2+ אינה שקיעת מזון פשוטה, ותהליך השקיעה המשותפת עשוי להיות נשלט על ידי מספר מסלולים מטבוליים.
תחת עקת קדמיום, נוצרת כמות גדולה של מיני חמצן ריאקטיביים (ROS) בצמחים, דבר שפוגע במבנה קרומי התאים36. תכולת מלונדיאלדהיד (MDA) יכולה לשמש כאינדיקטור להערכת רמת ה-ROS ומידת הנזק לקרום התא של צמחים37. מערכת נוגדי החמצון היא מנגנון הגנה חשוב ללקיחת מיני חמצן ריאקטיביים38. פעילותם של אנזימים נוגדי חמצון (כולל POD, SOD ו-CAT) משתנה בדרך כלל על ידי עקת קדמיום. התוצאות הראו שתכולת MDA הייתה בקורלציה חיובית עם ריכוז הקדמיום, דבר המצביע על כך שמידת חמצון השומנים בקרום הצמח העמיקה עם עליית ריכוז הקדמיום37. ממצא זה עולה בקנה אחד עם תוצאות המחקר של אויאנג ואחרים39. מחקר זה מראה שתכולת MDA מושפעת באופן משמעותי מסיד, חומצה אוקסלית, סיד וחומצה אוקסלית. לאחר ריסוס של 0.1 מול L-1 חומצה אוקסלית, תכולת ה-MDA של Panax notoginseng ירדה, דבר המצביע על כך שחומצה אוקסלית יכולה להפחית את הזמינות הביולוגית של רמות Cd ו-ROS ב-Panax notoginseng. מערכת האנזימים נוגדי החמצון היא המקום שבו מתרחשת תפקוד ניקוי הרעלים של הצמח. SOD מסיר O2- הכלול בתאי הצמח ומייצר O2 לא רעיל ו-H2O2 בעל רעילות נמוכה. POD ו-CAT מסירים H2O2 מרקמות הצמח ומזרזים את הפירוק של H2O2 ל-H2O. בהתבסס על ניתוח פרוטאום iTRAQ, נמצא כי רמות ביטוי החלבון של SOD ו-PAL ירדו ורמת הביטוי של POD עלתה לאחר יישום סיד תחת עקת Cd40. פעילות CAT, SOD ו-POD בשורש Panax notoginseng הושפעה באופן משמעותי ממינון החומצה האוקסלית והסיד. טיפול בריסוס עם 0.1 מול L-1 חומצה אוקסלית הגביר באופן משמעותי את פעילות SOD ו-CAT, אך ההשפעה הרגולטורית על פעילות POD לא הייתה ברורה. ממצא זה מראה שחומצה אוקסלית מאיצה את הפירוק של ROS תחת עקה של Cd ומשלימה בעיקר את הסרת H2O2 על ידי ויסות הפעילות של CAT, בדומה לתוצאות המחקר של Guo ואחרים 41 על אנזימים נוגדי חמצון של Pseudospermum sibiricum. Kos. ). ההשפעה של הוספת 750 ק"ג/שעה/מ"ר של סיד על פעילות האנזימים של מערכת נוגדי החמצון ותכולת המלונדיאלדהיד דומה להשפעה של ריסוס בחומצה אוקסלית. התוצאות הראו כי טיפול בריסוס בחומצה אוקסלית יכול לשפר בצורה יעילה יותר את פעילות SOD ו-CAT ב-Panax notoginseng ולשפר את עמידות הלחץ של Panax notoginseng. פעילות SOD ו-POD פחתה על ידי טיפול ב-0.2 מול L-1 חומצה אוקסלית ו-3750 ק"ג hm-2 סיד, דבר המצביע על כך שריסוס מוגזם של ריכוזים גבוהים של חומצה אוקסלית ו-Ca2+ עלול לגרום ללחץ בצמח, בקנה אחד עם המחקר של Luo ואחרים 42.