Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Kullandığınız tarayıcı sürümünün CSS desteği sınırlıdır. En iyi sonuçlar için, tarayıcınızın daha yeni bir sürümünü kullanmanızı (veya Internet Explorer'da uyumluluk modunu kapatmanızı) öneririz. Bu süre zarfında, sürekli destek sağlamak için siteyi stil veya JavaScript olmadan gösteriyoruz.
Kadmiyum (Cd) kontaminasyonu, Yunnan'da tıbbi bitki Panax notoginseng'in yetiştirilmesinin güvenliği için potansiyel bir tehdit oluşturmaktadır. Eksojen Cd stresi altında, kireç uygulaması (0, 750, 2250 ve 3750 kg/sa/m2) ve oksalik asit ile yaprak püskürtmesinin (0, 0,1 ve 0,2 mol/L) Cd birikimi ve Panax notoginseng'in sistemik ve tıbbi bileşenleri üzerindeki etkilerini anlamak için saha deneyleri yapılmıştır. Sonuçlar, Cd stresi altında, kireç ve oksalik asit ile yaprak püskürtmesinin Panax notoginseng'in Ca2+ içeriğini artırabileceğini ve Cd2+ toksisitesini azaltabileceğini göstermiştir. Kireç ve oksalik asit ilavesi, antioksidan enzimlerin aktivitesini artırmış ve ozmotik düzenleyicilerin metabolizmasını değiştirmiştir. En önemli değişiklik, CAT aktivitesinin 2,77 kat artmasıdır. Oksalik asidin etkisi altında, SOD aktivitesi 1,78 kat arttı. MDA içeriği %58,38 azaldı. Çözünür şeker, serbest amino asitler, prolin ve çözünür protein ile çok önemli bir korelasyon bulunmaktadır. Kireç ve oksalik asit, Panax notoginseng'in kalsiyum iyonu (Ca2+) içeriğini artırabilir, Cd içeriğini azaltabilir, Panax notoginseng'in stres direncini iyileştirebilir ve toplam saponin ve flavonoid üretimini artırabilir. Cd içeriği, kontrol grubuna göre %68,57 daha düşük olup standart değere (Cd≤0,5 mg kg-1, GB/T 19086-2008) karşılık gelmektedir. SPN oranı %7,73 olup tüm uygulamalar arasında en yüksek seviyeye ulaşmıştır ve flavonoid içeriği %21,74 oranında önemli ölçüde artarak standart tıbbi değerlere ve optimum verime ulaşmıştır.
Kadmiyum (Cd), ekili topraklarda yaygın bir kirleticidir, kolayca göç eder ve önemli biyolojik toksisiteye sahiptir. El-Shafei ve ark.² kadmiyum toksisitesinin kullanılan bitkilerin kalitesini ve verimliliğini etkilediğini bildirmiştir. Çin'in güneybatısındaki ekili topraklarda aşırı kadmiyum seviyeleri son yıllarda ciddi bir sorun haline gelmiştir. Yunnan Eyaleti, tıbbi bitki türleri bakımından ülkede birinci sırada yer alan Çin'in biyolojik çeşitlilik krallığıdır. Bununla birlikte, Yunnan Eyaleti mineral kaynakları bakımından zengindir ve madencilik süreci kaçınılmaz olarak toprakta ağır metal kirliliğine yol açarak yerel tıbbi bitkilerin üretimini etkiler.
Panax notoginseng (Burkill) Chen3), Araliaceae familyasının Panax cinsine ait çok değerli çok yıllık otsu bir tıbbi bitkidir. Panax notoginseng kan dolaşımını iyileştirir, kan durgunluğunu giderir ve ağrıyı hafifletir. Başlıca üretim alanı Yunnan Eyaleti, Wenshan Bölgesi'dir5. Yerel Panax notoginseng ginseng yetiştirme alanlarındaki toprağın %75'inden fazlası kadmiyum ile kirlenmiştir ve farklı bölgelerde seviyeler %81 ile %100'ün üzerinde değişmektedir6. Cd'nin toksik etkisi, Panax notoginseng'in tıbbi bileşenlerinin, özellikle saponin ve flavonoidlerin üretimini de önemli ölçüde azaltır. Saponinler, aglikonları triterpenoidler veya spirostanlar olan bir tür glikozidik bileşiktir. Birçok geleneksel Çin tıbbının ana aktif bileşenleridir ve saponin içerirler. Bazı saponinler ayrıca antibakteriyel aktiviteye veya ateş düşürücü, yatıştırıcı ve antikanser etkiler gibi değerli biyolojik aktivitelere sahiptir.7 Flavonoidler genellikle, fenolik hidroksil gruplarına sahip iki benzen halkasının üç merkezi karbon atomu aracılığıyla bağlandığı bir dizi bileşiği ifade eder. Ana çekirdek 2-fenilkromanondur.8 Bitkilerde oksijen serbest radikallerini etkili bir şekilde temizleyebilen güçlü bir antioksidandır. Ayrıca iltihaplı biyolojik enzimlerin nüfuzunu engelleyebilir, yara iyileşmesini ve ağrı kesici etkiyi destekleyebilir ve kolesterol seviyelerini düşürebilir. Panax ginseng'in ana aktif bileşenlerinden biridir. Panax ginseng üretim alanlarındaki topraklarda kadmiyum kirliliği sorununun acilen ele alınması ve temel tıbbi bileşenlerinin üretiminin sağlanması gerekmektedir.
Kireç, kadmiyum kirliliğinden arındırılmış sabit topraklarda yaygın olarak kullanılan pasifleştiricilerden biridir10. Toprak pH değerini artırarak ve toprak katyon değişim kapasitesini (CEC), toprak tuz doygunluğunu (BS) ve toprak redoks potansiyelini (Eh) değiştirerek topraktaki Cd'nin biyoyararlanımını azaltarak Cd'nin toprakta adsorpsiyonunu ve birikimini etkiler3, 11. Ayrıca, kireç büyük miktarda Ca2+ sağlar, Cd2+ ile iyonik antagonizm oluşturur, köklerdeki adsorpsiyon bölgeleri için rekabet eder, Cd'nin toprağa taşınmasını önler ve düşük biyolojik toksisiteye sahiptir. Cd stresi altında 50 mmol L-1 Ca eklendiğinde, susam yapraklarında Cd taşınması engellenmiş ve Cd birikimi %80 oranında azalmıştır. Pirinç (Oryza sativa L.) ve diğer bitkilerde de benzer birçok çalışma rapor edilmiştir12,13.
Son yıllarda ağır metallerin kontrolü için yeni bir yöntem olan bitkilerin yapraklarına püskürtme yöntemi, ağır metallerin birikimini kontrol etmeyi amaçlamaktadır. Prensibi esas olarak bitki hücrelerindeki şelasyon reaksiyonuyla ilgilidir; bu reaksiyon, ağır metallerin hücre duvarına birikmesine ve bitkiler tarafından ağır metallerin alınmasının engellenmesine neden olur14,15. Stabil bir diasetik şelatlama ajanı olan oksalik asit, bitkilerdeki ağır metal iyonlarını doğrudan şelatlayarak toksisiteyi azaltabilir. Araştırmalar, soya fasulyesindeki oksalik asidin Cd2+'yi şelatlayarak üst trikom hücreleri yoluyla Cd içeren kristalleri serbest bıraktığını ve vücuttaki Cd2+ seviyelerini düşürdüğünü göstermiştir16. Oksalik asit, toprak pH'ını düzenleyebilir, süperoksit dismutaz (SOD), peroksidaz (POD) ve katalaz (CAT) aktivitesini artırabilir ve çözünür şeker, çözünür protein, serbest amino asitler ve prolinin penetrasyonunu düzenleyebilir. Metabolik düzenleyiciler17,18. Bitkideki asit ve fazla Ca2+, nükleasyon proteinlerinin etkisiyle kalsiyum oksalat çökeltisi oluşturur. Bitkilerdeki Ca2+ konsantrasyonunun düzenlenmesi, bitkilerde çözünmüş oksalik asit ve Ca2+'nin düzenlenmesini etkili bir şekilde sağlayabilir ve oksalik asit ve Ca2+'nin aşırı birikmesini önleyebilir.19,20
Uygulanan kireç miktarı, onarım etkisini etkileyen temel faktörlerden biridir. Kireç dozunun 750 ila 6000 kg/m2 arasında değiştiği bulunmuştur. pH'ı 5,0~5,5 olan asidik topraklar için, 3000~6000 kg/h/m dozunda kireç uygulamasının etkisi, 750 kg/h/m2 dozuna göre önemli ölçüde daha yüksektir21. Bununla birlikte, aşırı kireç uygulaması, toprak pH'ında önemli değişiklikler ve toprak sıkışması gibi toprak üzerinde bazı olumsuz etkilere neden olacaktır22. Bu nedenle, CaO uygulama seviyelerini 0, 750, 2250 ve 3750 kg hm-2 olarak tanımladık. Arabidopsis thaliana'ya oksalik asit uygulandığında, 10 mmol L-1 konsantrasyonunda Ca2+'nin önemli ölçüde azaldığı ve Ca2+ sinyallemesini etkileyen CRT gen ailesinin güçlü bir şekilde yanıt verdiği bulunmuştur20. Önceki bazı çalışmaların birikimi, bu testin konsantrasyonunu belirlememize ve eksojen takviyelerin Ca2+ ve Cd2+23,24,25 üzerindeki etkileşiminin etkisini daha ayrıntılı olarak incelememize olanak sağlamıştır. Bu nedenle, bu çalışma, kadmiyumla kirlenmiş topraklarda Panax notoginseng'in kadmiyum içeriği ve stres toleransı üzerindeki eksojen kireç ve oksalik asit yaprak spreyinin düzenleyici mekanizmasını araştırmayı ve tıbbi kalite ve etkinliği daha iyi sağlamanın yollarını daha ayrıntılı olarak incelemeyi amaçlamaktadır. Panax notoginseng üretimi, kadmiyumla kirlenmiş topraklarda otsu bitki yetiştiriciliğinin ölçeğini artırma ve ilaç pazarının gerektirdiği yüksek kaliteli, sürdürülebilir üretimi elde etme konusunda değerli bir rehber sağlamaktadır.
Yerel ginseng çeşidi Wenshan Panax notoginseng kullanılarak, Yunnan Eyaleti, Wenshan İli, Qiubei İlçesi, Lannizhai'de (24°11′K, 104°3′D, rakım 1446 m) bir tarla deneyi yapılmıştır. Ortalama yıllık sıcaklık 17°C ve ortalama yıllık yağış 1250 mm'dir. Çalışılan toprağın arka plan değerleri TN 0,57 g kg-1, TP 1,64 g kg-1, TC 16,31 g kg-1, OM 31,86 g kg-1, alkali hidrolize N 88,82 mg kg-1, serbest fosfor 18,55 mg kg-1, serbest potasyum 100,37 mg kg-1, toplam kadmiyum 0,3 mg kg-1, pH 5,4'tür.
10 Aralık 2017'de, 6 mg/kg Cd2+ (CdCl2·2.5H2O) ve kireç uygulaması (0, 750, 2250 ve 3750 kg/h/m2) karıştırılarak her bir parselin toprak yüzeyine 0-10 cm'lik bir tabaka halinde uygulandı. Her uygulama 3 kez tekrarlandı. Deneme parselleri rastgele yerleştirildi ve her parsel 3 m2'lik bir alanı kapladı. Bir yıllık Panax notoginseng fideleri, 15 günlük toprak işlemesinden sonra dikildi. Güneşlik ağı kullanıldığında, güneşlik ağı içindeki Panax notoginseng'in ışık yoğunluğu, normal doğal ışık yoğunluğunun yaklaşık %18'i kadardır. Yetiştirme, yerel geleneksel yetiştirme yöntemlerine göre gerçekleştirildi. 2019 yılında Panax notoginseng'in olgunlaşma aşamasından önce, sodyum oksalat formunda oksalik asit püskürtüldü. Oksalik asit konsantrasyonları sırasıyla 0, 0,1 ve 0,2 mol L-1 idi ve pH'ı 5,16'ya ayarlamak için NaOH kullanıldı; bu, yaprak döküntüsü süzme çözeltisinin ortalama pH'ını simüle etmek içindi. Yaprakların üst ve alt yüzeylerine haftada bir kez sabah 8:00'de püskürtme yapıldı. 5. haftada 4 kez püskürtme yapıldıktan sonra, 3 yıllık Panax notoginseng bitkileri hasat edildi.
Kasım 2019'da, üç yıllık Panax notoginseng bitkileri tarladan toplanarak oksalik asit ile püskürtüldü. Fizyolojik metabolizma ve enzim aktivitesi ölçümü için gerekli olan üç yıllık Panax notoginseng bitkilerinin bazı örnekleri dondurulmak üzere tüplere konuldu, sıvı azotla hızla donduruldu ve ardından -80°C'de bir buzdolabına aktarıldı. Olgunluk aşamasında Cd ve aktif madde içeriği ölçümü için gerekli olan bazı kök örnekleri musluk suyuyla yıkandı, 105°C'de 30 dakika kurutuldu, 75°C'de sabit ağırlığa ulaşana kadar bekletildi ve depolama için havan içinde öğütüldü.
0,2 g kuru bitki örneğini tartın, bir Erlenmeyer şişesine koyun, 8 ml HNO3 ve 2 ml HClO4 ekleyin ve bir gece boyunca üzerini örtün. Ertesi gün, beyaz duman çıkana ve sindirim sıvıları berraklaşana kadar elektrotermal sindirim için Erlenmeyer şişesine yerleştirilmiş kavisli bir huni kullanın. Oda sıcaklığına soğuduktan sonra, karışım 10 ml'lik bir hacimsel şişeye aktarıldı. Cd içeriği, atomik absorpsiyon spektrometresi (Thermo ICE™ 3300 AAS, ABD) kullanılarak belirlendi. (GB/T 23739-2009).
0,2 g kuru bitki örneğini tartın, 50 ml'lik plastik bir şişeye koyun, 10 ml'ye 1 mol L-1 HCl ekleyin, kapağını kapatın ve 15 saat boyunca iyice çalkalayın ve süzün. Bir pipet kullanarak gerekli miktarda süzüntüyü pipetleyin, uygun şekilde seyreltin ve Sr2+ konsantrasyonunu 1 g L-1'e getirmek için SrCl2 çözeltisi ekleyin. Ca içeriği, atomik absorpsiyon spektrometresi (Thermo ICE™ 3300 AAS, ABD) kullanılarak ölçüldü.
Malondialdehit (MDA), süperoksit dismutaz (SOD), peroksidaz (POD) ve katalaz (CAT) referans kiti yöntemi (DNM-9602, Beijing Prong New Technology Co., Ltd., ürün kaydı), ilgili ölçüm kitinin kullanılması gerekmektedir. No.: Pekin Farmakopesi (doğru) 2013 No. 2400147).
Yaklaşık 0,05 g Panax notoginseng örneğini tartın ve tüpün kenarlarına antron-sülfürik asit reaktifini ekleyin. Sıvıyı iyice karıştırmak için tüpü 2-3 saniye çalkalayın. Tüpü, rengin oluşması için 15 dakika boyunca bir tüp rafına yerleştirin. Çözünür şeker içeriği, 620 nm dalga boyunda ultraviyole-görünür spektrofotometre (UV-5800, Şanghay Yuanxi Enstrüman Şirketi, Çin) ile belirlendi.
0,5 g taze Panax notoginseng örneği tartıldı, 5 ml damıtılmış su ile homojen hale getirildi ve ardından 10.000 g'de 10 dakika santrifüjlendi. Üst sıvı sabit bir hacme kadar seyreltildi. Coomassie Brilliant Blue yöntemi kullanıldı. Çözünür protein içeriği, 595 nm dalga boyunda ultraviyole-görünür spektrofotometre (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Çin) kullanılarak ölçüldü ve sığır serum albüminin standart eğrisine göre hesaplandı.
0,5 g taze numune tartıldı, 5 ml %10'luk asetik asit eklendi, homojen hale gelene kadar öğütüldü, süzüldü ve sabit hacme kadar seyreltildi. Renk geliştirme yöntemi ninhidrin çözeltisi ile kullanıldı. Serbest amino asit içeriği, 570 nm'de UV-vis spektrofotometresi (UV-5800, Şanghay Yuanxi Enstrüman Şirketi, Çin) ile belirlendi ve lösin standart eğrisine göre hesaplandı28.
0,5 g taze numune tartıldı, 5 ml %3'lük sülfosalisilik asit çözeltisi eklendi, su banyosunda ısıtıldı ve 10 dakika çalkalandı. Soğuduktan sonra çözelti süzüldü ve sabit hacme getirildi. Asit ninhidrin ile kolorimetrik yöntem kullanıldı. Prolin içeriği, 520 nm dalga boyunda ultraviyole-görünür spektrofotometre (UV-5800, Şanghay Yuanxi Enstrüman Şirketi, Çin) ile belirlendi ve prolin standart eğrisine göre hesaplandı29.
Saponin içeriği, Çin Halk Cumhuriyeti Farmakopesi'ne (2015 baskısı) referans alınarak yüksek performanslı sıvı kromatografisi ile belirlenmiştir. Yüksek performanslı sıvı kromatografisinin temel prensibi, hareketli faz olarak yüksek basınçlı sıvı kullanmak ve sabit faz için yüksek performanslı kolon kromatografisinin ultra ince parçacık ayırma teknolojisini uygulamaktır. Çalışma tekniği aşağıdaki gibidir:
HPLC Koşulları ve Sistem Uygunluk Testi (Tablo 1): Dolgu maddesi olarak oktadesilsilan bağlı silika jel, hareketli faz A olarak asetonitril ve hareketli faz B olarak su kullanın. Aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi gradyan elüsyonu gerçekleştirin. Algılama dalga boyu 203 nm'dir. Panax notoginseng'in toplam saponinlerinin R1 pikine göre, teorik plaka sayısı en az 4000 olmalıdır.
Standart çözeltinin hazırlanması: Ginsenosid Rg1, ginsenosid Rb1 ve notoginsenosid R1'i hassas bir şekilde tartın ve 1 ml çözeltide 0,4 mg ginsenosid Rg1, 0,4 mg ginsenosid Rb1 ve 0,1 mg notoginsenosid R1 içeren bir karışım hazırlamak için metanol ekleyin.
Test çözeltisinin hazırlanması: 0,6 g Panax ginseng tozunu tartın ve 50 ml metanol ekleyin. Karışım çözeltisi tartıldı (W1) ve bir gece bekletildi. Daha sonra karışım çözeltisi 80°C'de su banyosunda 2 saat boyunca hafifçe kaynatıldı. Soğuduktan sonra, karışım çözeltisi tartıldı ve hazırlanan metanol ilk kütleye (W1) eklendi. Ardından iyice çalkalandı ve süzüldü. Süzüntü analiz için bırakıldı.
Standart çözeltiden 10 μL ve süzüntüden 10 μL'yi hassas bir şekilde alın ve saponin 24 içeriğini belirlemek için yüksek performanslı bir sıvı kromatografisine (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.) enjekte edin.
Standart eğri: Rg1, Rb1 ve R1'in karışık standart çözeltisinin ölçümü. Kromatografi koşulları yukarıdakiyle aynıdır. Ölçülen pik alanını y eksenine ve standart çözeltideki saponin konsantrasyonunu x eksenine yerleştirerek standart eğriyi hesaplayın. Saponin konsantrasyonu, numunenin ölçülen pik alanını standart eğriye yerleştirerek hesaplanabilir.
0,1 g P. notogensings örneği tartılır ve 50 ml %70 CH3OH çözeltisi eklenir. 2 saat boyunca ultrasonik ekstraksiyon yapılır, ardından 10 dakika boyunca 4000 rpm'de santrifüjleme gerçekleştirilir. Süpernatanttan 1 ml alınır ve 12 kat seyreltilir. Flavonoid içeriği, 249 nm dalga boyunda ultraviyole-görünür spektrofotometre (UV-5800, Şanghay Yuanxi Enstrüman Şirketi, Çin) kullanılarak belirlenir. Kuersetin, standart yaygın maddelerden biridir8.
Veriler Excel 2010 yazılımı kullanılarak düzenlendi. Veriler üzerinde varyans analizi yapmak için SPSS 20 istatistik yazılımı kullanıldı. Resimler Origin Pro 9.1 kullanılarak çizildi. Hesaplanan istatistiksel değerler ortalama ± standart sapmayı içermektedir. İstatistiksel anlamlılık ifadeleri P < 0,05'e dayanmaktadır.
Yapraklara püskürtülen oksalik asit konsantrasyonu aynı olduğunda, Panax notoginseng'in köklerindeki Ca içeriği, uygulanan kireç miktarı arttıkça önemli ölçüde arttı (Tablo 2). Kireç uygulanmadığı duruma kıyasla, oksalik asit püskürtülmeden 3750 kg/h/m2 kireç eklendiğinde Ca içeriği %212 arttı. Uygulanan kireç miktarı aynı olduğunda, oksalik asit püskürtme konsantrasyonu arttıkça Ca içeriği hafifçe arttı.
Köklerdeki Cd içeriği 0,22 ile 0,70 mg kg-1 arasında değişmektedir. Aynı oksalik asit püskürtme konsantrasyonunda, eklenen kireç miktarı arttıkça, 2250 kg/h'lik püskürtmede Cd içeriği önemli ölçüde azalmaktadır. Kontrole kıyasla, 2250 kg hm-2 kireç ve 0,1 mol l-1 oksalik asit ile püskürtme sonrasında köklerdeki Cd içeriği %68,57 oranında azalmıştır. Kireçsiz ve 750 kg/h kireç uygulandığında, Panax notoginseng'in köklerindeki Cd içeriği, oksalik asit püskürtme konsantrasyonu arttıkça önemli ölçüde azalmıştır. 2250 kg/m2 kireç ve 3750 kg/m2 kireç uygulandığında, kök Cd içeriği önce azalmış, ardından oksalik asit konsantrasyonu arttıkça artmıştır. Ek olarak, iki değişkenli analiz, kirecin Panax notoginseng köklerinin Ca içeriği üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu (F = 82,84**), kirecin Panax notoginseng köklerinin Cd içeriği üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu (F = 74,99**) ve oksalik asit üzerinde de önemli bir etkiye sahip olduğunu (F = 7,72*) göstermiştir.
Eklenen kireç miktarı ve püskürtülen oksalik asit konsantrasyonu arttıkça, MDA içeriği önemli ölçüde azaldı. Kireç eklenmeden ve 3750 kg/m2 kireç eklenerek yapılan uygulamalarda Panax notoginseng köklerindeki MDA içeriğinde anlamlı bir fark yoktu. 750 kg/h/m2 ve 2250 kg/h/m2 uygulama oranlarında, 0,2 mol/L oksalik asit püskürtme uygulamasında kireç içeriği, oksalik asit püskürtme yapılmayan uygulamaya kıyasla sırasıyla %58,38 ve %40,21 oranında azaldı. En düşük MDA içeriği (7,57 nmol g-1), 750 kg hm-2 kireç ve 0,2 mol l-1 oksalik asit püskürtüldüğünde gözlemlendi (Şekil 1).
Kadmiyum stresi altındaki Panax notoginseng köklerinde malondialdehit içeriği üzerine oksalik asit ile yaprak püskürtmesinin etkisi. Not: Şekildeki açıklama, püskürtme sırasındaki oksalik asit konsantrasyonunu (mol L-1) göstermektedir; farklı küçük harfler, aynı kireç uygulamasının farklı uygulamaları arasındaki anlamlı farklılıkları göstermektedir (P < 0,05). Aşağıda da aynı şekilde.
3750 kg/saat kireç uygulaması hariç, Panax notoginseng köklerinde SOD aktivitesinde önemli bir fark gözlenmedi. 0, 750 ve 2250 kg/saat/m2 kireç eklendiğinde, 0,2 mol/l konsantrasyonunda oksalik asit püskürtülerek yapılan işlemde SOD aktivitesi, oksalik asit kullanılmadığı duruma göre sırasıyla %177,89, %61,62 ve %45,08 oranında önemli ölçüde daha yüksekti. Köklerdeki SOD aktivitesi (598,18 U g-1), kireç uygulaması yapılmadığında ve 0,2 mol/l konsantrasyonunda oksalik asit püskürtülerek yapılan işlemde en yüksek seviyedeydi. Oksalik asit aynı konsantrasyonda veya 0,1 mol L-1'de püskürtüldüğünde, SOD aktivitesi eklenen kireç miktarı arttıkça arttı. 0,2 mol/L oksalik asit püskürtüldükten sonra SOD aktivitesi önemli ölçüde azaldı (Şekil 2).
Kadmiyum stresi altındaki Panax notoginseng bitkisinin köklerindeki süperoksit dismutaz, peroksidaz ve katalaz aktivitesine yapraklara oksalik asit püskürtülmesinin etkisi
Köklerdeki SOD aktivitesine benzer şekilde, kireçsiz işlem görmüş ve 0,2 mol L-1 oksalik asit püskürtülmüş köklerdeki POD aktivitesi en yüksek seviyedeydi (63,33 µmol g-1), bu da kontrol grubuna (25,50 µmol g-1) göre %148,35 daha yüksektir. Oksalik asit püskürtme konsantrasyonu ve 3750 kg/m2 kireç uygulaması arttıkça, POD aktivitesi önce arttı, sonra azaldı. 0,1 mol L-1 oksalik asit uygulamasıyla karşılaştırıldığında, 0,2 mol L-1 oksalik asit uygulamasıyla POD aktivitesi %36,31 azaldı (Şekil 2).
0,2 mol/l oksalik asit püskürtülmesi ve 2250 kg/h/m2 veya 3750 kg/h/m2 kireç eklenmesi durumu hariç, CAT aktivitesi kontrol grubuna göre önemli ölçüde daha yüksekti. 0,1 mol/l oksalik asit püskürtülmesi ve 0,2250 kg/m2 veya 3750 kg/h/m2 kireç eklenmesi durumunda, CAT aktivitesi oksalik asit püskürtülmeyen işleme kıyasla sırasıyla %276,08, %276,69 ve %33,05 oranında arttı. Köklerdeki CAT aktivitesi, kireçsiz işlemde ve 0,2 mol/L oksalik asit işleminde en yüksek (803,52 μmol/g) seviyedeydi. CAT aktivitesi, 3750 kg/h/m kireç ve 0,2 mol/L oksalik asit ile işlem gördüğünde en düşük (172,88 μmol/g) seviyedeydi (Şekil 2).
İki değişkenli analiz, Panax notoginseng köklerinin CAT aktivitesi ve MDA aktivitesinin, püskürtülen oksalik asit veya kireç miktarı ve iki uygulama ile anlamlı derecede ilişkili olduğunu göstermiştir (Tablo 3). Köklerdeki SOD aktivitesi, kireç ve oksalik asit uygulaması veya oksalik asit püskürtme konsantrasyonu ile anlamlı derecede ilişkiliydi. Kök POD aktivitesi, uygulanan kireç miktarına veya kireç ve oksalik asit uygulamasına anlamlı derecede bağlıydı.
Köklerdeki çözünür şeker içeriği, kireç uygulama miktarı ve oksalik asit püskürtme konsantrasyonu arttıkça azaldı. Kireç uygulanmayan ve 750 kg/h/m² kireç uygulanan Panax notoginseng köklerindeki çözünür şeker içeriğinde anlamlı bir fark yoktu. 2250 kg/m² kireç uygulandığında, 0,2 mol/L oksalik asit ile muamele edilen çözünür şeker içeriği, oksalik asit püskürtülmeden muamele edilenlere göre %22,81 oranında önemli ölçüde daha yüksekti. 3750 kg h/m² kireç uygulandığında, püskürtülen oksalik asit konsantrasyonu arttıkça çözünür şeker içeriği önemli ölçüde azaldı. 0,2 mol L⁻¹ oksalik asit ile muamele edilen çözünür şeker içeriği, oksalik asit püskürtülmeden muamele edilenlere göre %38,77 oranında azaldı. Ek olarak, 0,2 mol·L-1 oksalik asit sprey uygulaması en düşük çözünür şeker içeriğine sahipti ve bu değer 205,80 mg·g-1 idi (Şekil 3).
Kadmiyum stresi altındaki Panax notoginseng köklerinde oksalik asit ile yaprak püskürtmesinin çözünür toplam şeker ve çözünür protein içeriği üzerindeki etkisi
Köklerdeki çözünür protein içeriği, artan miktarda kireç uygulaması ve oksalik asit püskürtme işlemiyle azaldı. Kireç ilavesi olmadan, 0,2 mol L-1 konsantrasyonunda oksalik asit püskürtme işlemi uygulandığında çözünür protein içeriği kontrole göre %16,20 oranında önemli ölçüde azaldı. 750 kg/saat kireç uygulandığında Panax notoginseng köklerinin çözünür protein içeriğinde önemli bir fark gözlenmedi. 2250 kg/saat/m² kireç uygulama koşullarında, 0,2 mol/L oksalik asit püskürtme işleminin çözünür protein içeriği, oksalik asit püskürtme uygulanmayan işleme göre önemli ölçüde daha yüksekti (%35,11). 3750 kg·saat/m² kireç uygulandığında, oksalik asit püskürtme konsantrasyonu arttıkça çözünür protein içeriği önemli ölçüde azaldı ve en düşük çözünür protein içeriği (269,84 μg·g-1) oksalik asit püskürtme konsantrasyonu 0,2 mol·L-1 olduğunda elde edildi. tedavi (Şekil 3).
Kireç uygulaması yapılmadığında Panax notoginseng kökündeki serbest amino asit içeriğinde önemli bir fark gözlenmedi. Oksalik asit püskürtme konsantrasyonu arttıkça ve 750 kg/h/m2 kireç ilavesi yapıldıkça, serbest amino asit içeriği önce azaldı, sonra arttı. Oksalik asit püskürtülmeyen işleme kıyasla, 2250 kg hm-2 kireç ve 0,2 mol l-1 oksalik asit püskürtüldüğünde serbest amino asit içeriği %33,58 oranında önemli ölçüde arttı. Oksalik asit püskürtme konsantrasyonunun artması ve 3750 kg/m2 kireç ilavesiyle serbest amino asit içeriği önemli ölçüde azaldı. 0,2 mol L-1 oksalik asit püskürtme işleminde serbest amino asit içeriği, oksalik asit püskürtülmeyen işleme kıyasla %49,76 oranında azaldı. Serbest amino asit içeriği, oksalik asit püskürtülmeyen işlemde en yüksek seviyedeydi ve 2,09 mg g-1 idi. 0,2 mol/L oksalik asit sprey uygulaması en düşük serbest amino asit içeriğine sahipti (1,05 mg/g) (Şekil 4).
Kadmiyum stresi koşulları altında Panax notoginseng bitkisinin köklerindeki serbest amino asitler ve prolin içeriği üzerinde yapraklara oksalik asit püskürtülmesinin etkisi
Köklerdeki prolin içeriği, uygulanan kireç miktarı ve oksalik asit püskürtme miktarı arttıkça azaldı. Kireç uygulanmadığında Panax ginseng kökünün prolin içeriğinde önemli bir fark yoktu. Oksalik asit püskürtme konsantrasyonu arttıkça ve 750 veya 2250 kg/m2 kireç uygulaması arttıkça, prolin içeriği önce azaldı, sonra arttı. 0,2 mol L-1 oksalik asit püskürtme uygulamasının prolin içeriği, 0,1 mol L-1 oksalik asit püskürtme uygulamasına göre önemli ölçüde daha yüksekti ve sırasıyla %19,52 ve %44,33 oranında arttı. 3750 kg/m2 kireç eklendiğinde, püskürtülen oksalik asit konsantrasyonu arttıkça prolin içeriği önemli ölçüde azaldı. 0,2 mol L-1 oksalik asit püskürtüldükten sonra, prolin içeriği oksalik asit püskürtülmeden önceki duruma göre %54,68 azaldı. En düşük prolin içeriği, 0,2 mol/l oksalik asit ile işlem gördüğünde elde edildi ve 11,37 μg/g olarak ölçüldü (Şekil 4).
Panax notoginseng'deki toplam saponin içeriği Rg1>Rb1>R1 şeklindedir. Oksalik asit spreyinin artan konsantrasyonu ile kireç uygulaması yapılmayan konsantrasyon arasında üç saponinin içeriğinde anlamlı bir fark bulunmamıştır (Tablo 4).
0,2 mol L-1 oksalik asit püskürtüldükten sonraki R1 içeriği, oksalik asit püskürtülmeden ve 750 veya 3750 kg/m2 kireç dozu uygulandıktan sonraki duruma göre önemli ölçüde daha düşüktü. 0 veya 0,1 mol/L oksalik asit püskürtme konsantrasyonunda, eklenen kireç miktarının artmasıyla R1 içeriğinde önemli bir fark yoktu. 0,2 mol/L oksalik asit püskürtme konsantrasyonunda, 3750 kg/h/m2 kireçteki R1 içeriği, kireç eklenmeden elde edilen %43,84'lük değerden önemli ölçüde daha düşüktü (Tablo 4).
Oksalik asit püskürtme konsantrasyonu arttıkça ve 750 kg/m2 kireç ilave edildikçe, Rg1 içeriği önce arttı, sonra azaldı. 2250 ve 3750 kg/saat kireç uygulama oranlarında, Rg1 içeriği artan oksalik asit püskürtme konsantrasyonuyla azaldı. Aynı püskürtme oksalik asit konsantrasyonunda, kireç miktarı arttıkça, Rg1 içeriği önce arttı, sonra azaldı. Kontrole kıyasla, üç oksalik asit konsantrasyonu ve 750 kg/m2 kireç uygulamalarındaki Rg1 içeriği kontrolden daha yüksek iken, diğer uygulamalarda Panax notoginseng köklerindeki Rg1 içeriği kontrolden daha düşüktü. Rg1'in maksimum içeriği, 750 kg/saat/m2 kireç ve 0,1 mol/l oksalik asit püskürtüldüğünde elde edildi ve bu da kontrolden %11,54 daha yüksekti (Tablo 4).
2250 kg/saat akış hızında oksalik asit püskürtme konsantrasyonu ve uygulanan kireç miktarı arttıkça, Rb1 içeriği önce arttı, sonra azaldı. 0,1 mol L-1 oksalik asit püskürtüldükten sonra, Rb1 içeriği %3,46'lık maksimum değere ulaştı; bu, oksalik asit püskürtülmeden önceki değere göre %74,75 daha yüksekti. Diğer kireç uygulamaları için, farklı oksalik asit püskürtme konsantrasyonları arasında anlamlı bir fark yoktu. 0,1 ve 0,2 mol L-1 oksalik asit püskürtüldükten sonra, kireç miktarı arttıkça, Rb1 içeriği önce azaldı, sonra azaldı (Tablo 4).
Aynı püskürtme konsantrasyonunda oksalik asit ile birlikte, eklenen kireç miktarı arttıkça flavonoid içeriği önce arttı, sonra azaldı. Kireç eklenmeden ve 3750 kg/m2 kireç ilavesiyle farklı konsantrasyonlarda oksalik asit püskürtüldüğünde flavonoid içeriğinde önemli bir fark tespit edilmedi. 750 ve 2250 kg/m2 kireç eklendiğinde, püskürtülen oksalik asit konsantrasyonu arttıkça flavonoid içeriği önce arttı, sonra azaldı. 750 kg/m2 ve 0,1 mol/l konsantrasyonda oksalik asit püskürtüldüğünde, flavonoid içeriği maksimum seviyeye ulaştı – 4,38 mg/g, bu da aynı miktarda kireç eklendiğinde elde edilen değerden %18,38 daha yüksek ve oksalik asit püskürtmeye gerek kalmadı. 0,1 mol L-1 oksalik asit spreyi ile işlem gören örneklerdeki flavonoid içeriği, oksalik asit uygulanmayan örneklere ve 2250 kg/m2 dozunda kireç uygulanan örneklere kıyasla %21,74 oranında artmıştır (Şekil 5).
Kadmiyum stresi altındaki Panax notoginseng bitkisinin köklerindeki flavonoid içeriği üzerinde yapraklara oksalat püskürtülmesinin etkisi
İki değişkenli analiz, Panax notoginseng köklerinin çözünür şeker içeriğinin, uygulanan kireç miktarına ve püskürtülen oksalik asit konsantrasyonuna önemli ölçüde bağlı olduğunu göstermiştir. Köklerdeki çözünür protein içeriği, kireç ve oksalik asit dozajı ile önemli ölçüde ilişkilidir. Köklerdeki serbest amino asitler ve prolin içeriği, uygulanan kireç miktarı, püskürtülen oksalik asit konsantrasyonu, kireç ve oksalik asit ile önemli ölçüde ilişkilidir (Tablo 5).
Panax notoginseng köklerindeki R1 içeriği, püskürtülen oksalik asit konsantrasyonuna, kireç miktarına, kireç ve oksalik asit kombinasyonuna önemli ölçüde bağlıydı. Flavonoid içeriği ise oksalik asit püskürtme konsantrasyonuna ve eklenen kireç miktarına önemli ölçüde bağlıydı.
Toprakta kadmiyumun sabitlenmesi yoluyla bitkilerdeki kadmiyum seviyelerini düşürmek için kireç ve oksalik asit gibi birçok iyileştirici madde kullanılmıştır.30 Kireç, mahsullerdeki kadmiyum seviyelerini düşürmek için yaygın olarak toprak iyileştirici olarak kullanılır.31 Liang ve ark. 32, oksalik asidin ağır metallerle kirlenmiş toprağı iyileştirmek için de kullanılabileceğini bildirmiştir. Kirlenmiş toprağa çeşitli konsantrasyonlarda oksalik asit eklendikten sonra, toprak organik madde içeriği artmış, katyon değişim kapasitesi azalmış ve pH artmıştır.33 Oksalik asit ayrıca topraktaki metal iyonlarıyla da reaksiyona girebilir. Cd stresi koşulları altında, Panax notoginseng'deki Cd içeriği kontrole göre önemli ölçüde artmıştır. Bununla birlikte, kireç kullanılırsa, önemli ölçüde azalır. Bu çalışmada 750 kg/h/m² kireç uygulandığında, köklerin Cd içeriği ulusal standarda (Cd limiti Cd≤0,5 mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834) ulaşmış ve etki iyi olmuştur. En iyi etki 2250 kg/m² kireç ilavesiyle elde edilmiştir. Kireç ilavesi, toprakta Ca²⁺ ve Cd²⁺ için çok sayıda rekabet alanı oluştururken, oksalik asit ilavesi Panax notoginseng köklerindeki Cd içeriğini azaltmaktadır. Kireç ve oksalik asit karıştırıldıktan sonra, Panax ginseng kökünün Cd içeriği önemli ölçüde azalmış ve ulusal standarda ulaşmıştır. Topraktaki Ca²⁺, kütle akışı süreciyle kök yüzeyine adsorbe olur ve kalsiyum kanalları (Ca²⁺ kanalları), kalsiyum pompaları (Ca²⁺-AT-Paz) ve Ca²⁺/H⁺ antiporterleri yoluyla kök hücrelerine emilebilir ve daha sonra yatay olarak köklere taşınabilir. Ksilem23. Köklerdeki Ca ve Cd içeriği arasında anlamlı negatif bir korelasyon vardı (P < 0,05). Cd içeriği, Ca içeriğinin artmasıyla azaldı; bu da Ca ve Cd arasındaki antagonizm fikriyle tutarlıdır. ANOVA, kireç miktarının Panax notoginseng kökündeki Ca içeriği üzerinde anlamlı bir etkiye sahip olduğunu gösterdi. Pongrack vd. 35, Cd'nin kalsiyum oksalat kristallerindeki oksalata bağlandığını ve Ca ile rekabet ettiğini bildirmiştir. Bununla birlikte, oksalik asidin Ca üzerindeki düzenleyici etkisi önemsizdi. Bu, oksalik asit ve Ca2+'den kalsiyum oksalat çökelmesinin basit bir çökelme olmadığını ve birlikte çökelme sürecinin çeşitli metabolik yollar tarafından kontrol edilebileceğini göstermektedir.
Kadmiyum stresi altında, bitkilerde büyük miktarda reaktif oksijen türü (ROS) oluşarak hücre zarlarının yapısına zarar verir36. Malondialdehit (MDA) içeriği, ROS seviyesini ve bitkilerin plazma zarındaki hasar derecesini değerlendirmek için bir gösterge olarak kullanılabilir37. Antioksidan sistem, reaktif oksijen türlerini temizlemek için önemli bir koruyucu mekanizmadır38. Antioksidan enzimlerin (POD, SOD ve CAT dahil) aktiviteleri genellikle kadmiyum stresiyle değişir. Sonuçlar, MDA içeriğinin Cd konsantrasyonu ile pozitif korelasyon gösterdiğini ve bitki zarı lipid peroksidasyonunun derecesinin artan Cd konsantrasyonu ile derinleştiğini göstermiştir37. Bu, Ouyang ve ark. tarafından yapılan çalışmanın sonuçlarıyla tutarlıdır39. Bu çalışma, MDA içeriğinin kireç, oksalik asit, kireç ve oksalik asitten önemli ölçüde etkilendiğini göstermektedir. 0,1 mol L-1 oksalik asit nebulizasyonundan sonra, Panax notoginseng'in MDA içeriği azaldı; bu da oksalik asidin Panax notoginseng'de Cd'nin biyoyararlanımını ve ROS seviyelerini azaltabileceğini gösteriyor. Antioksidan enzim sistemi, bitkinin detoksifikasyon fonksiyonunun gerçekleştiği yerdir. SOD, bitki hücrelerinde bulunan O2-'yi uzaklaştırır ve toksik olmayan O2 ve düşük toksik H2O2 üretir. POD ve CAT, bitki dokularından H2O2'yi uzaklaştırır ve H2O2'nin H2O'ya ayrışmasını katalize eder. iTRAQ proteom analizine dayanarak, Cd40 stresi altında kireç uygulamasından sonra SOD ve PAL protein ekspresyon seviyelerinin azaldığı ve POD ekspresyon seviyesinin arttığı bulundu. Panax notoginseng kökündeki CAT, SOD ve POD aktiviteleri, oksalik asit ve kireç dozajından önemli ölçüde etkilendi. 0,1 mol L-1 oksalik asit ile püskürtme işlemi, SOD ve CAT aktivitesini önemli ölçüde artırdı, ancak POD aktivitesi üzerindeki düzenleyici etkisi belirgin değildi. Bu, oksalik asidin Cd stresi altında ROS'un parçalanmasını hızlandırdığını ve esas olarak CAT aktivitesini düzenleyerek H2O2'nin giderilmesini tamamladığını göstermektedir; bu, Guo ve ark.41'in Pseudospermum sibiricum Kos.'un antioksidan enzimleri üzerine yaptığı araştırma sonuçlarına benzerdir. 750 kg/h/m2 kireç ilavesinin antioksidan sistem enzimlerinin aktivitesi ve malondialdehit içeriği üzerindeki etkisi, oksalik asit püskürtmesinin etkisine benzerdir. Sonuçlar, oksalik asit püskürtme işleminin Panax notoginseng'de SOD ve CAT aktivitelerini daha etkili bir şekilde artırabileceğini ve Panax notoginseng'in stres direncini artırabileceğini göstermiştir. 0,2 mol L-1 oksalik asit ve 3750 kg hm-2 kireç ile yapılan işlem sonucunda SOD ve POD aktiviteleri azaldı; bu da yüksek konsantrasyonlarda oksalik asit ve Ca2+'nin aşırı püskürtülmesinin bitki stresine neden olabileceğini gösteriyor ve bu durum Luo ve diğerlerinin çalışmasıyla tutarlıdır. Wait 42.