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La contaminación por cadmio (Cd) representa una amenaza para el cultivo de la planta medicinal Panax notoginseng en la provincia de Yunnan. En condiciones de estrés por Cd exógeno, se realizó un experimento de campo para comprender el efecto de la aplicación de cal (0,750, 2250 y 3750 kg bm-2) y la pulverización de ácido oxálico (0, 0,1 y 0,2 mol l-1) sobre la acumulación de Cd y la acción antioxidante de los componentes sistémicos y medicinales que afectan a Panax notoginseng. Los resultados mostraron que la cal viva y la pulverización foliar con ácido oxálico podrían aumentar los niveles de Ca2+ en Panax notoginseng bajo estrés por Cd y reducir la toxicidad del Cd2+. La adición de cal y ácido oxálico aumentó la actividad de las enzimas antioxidantes y alteró el metabolismo de los osmorreguladores. La actividad de CAT aumentó de manera más significativa, incrementándose 2,77 veces. La actividad más alta de SOD aumentó 1,78 veces cuando se trató con ácido oxálico. El contenido de MDA disminuyó en un 58,38%. Existe una correlación muy significativa con azúcares solubles, aminoácidos libres, prolina y proteínas solubles. La cal y el ácido oxálico pueden aumentar los iones de calcio (Ca2+), disminuir el Cd, mejorar la tolerancia al estrés en Panax notoginseng y aumentar la producción total de saponinas y flavonoides. El contenido de Cd fue el más bajo, un 68,57% menor que en el control, lo que correspondió al valor estándar (Cd≤0,5 mg/kg, GB/T 19086-2008). La proporción de SPN fue del 7,73%, que alcanzó el nivel más alto de cada tratamiento, y el contenido de flavonoides aumentó significativamente en un 21,74%, alcanzando el valor estándar del fármaco y el mejor rendimiento.
El cadmio (Cd), un contaminante común en los suelos cultivados, migra fácilmente y presenta una importante toxicidad biológica¹. El Shafei et al.² informaron que la toxicidad del Cd afecta la calidad y la productividad de las plantas utilizadas. En los últimos años, el fenómeno del exceso de cadmio en los suelos de tierras cultivadas en el suroeste de China se ha agravado considerablemente. La provincia de Yunnan es considerada el Reino de la Biodiversidad de China, y entre sus especies de plantas medicinales se encuentra la más alta del país. Sin embargo, la riqueza de los recursos minerales de la provincia de Yunnan inevitablemente conlleva la contaminación del suelo por metales pesados ​​durante el proceso de extracción, lo que afecta la producción de plantas medicinales locales.
Panax notoginseng (Burkill) Chen3 es una planta medicinal perenne muy valiosa perteneciente al género Araliaceae Panax ginseng. La raíz de Panax notoginseng promueve la circulación sanguínea, elimina la estasis sanguínea y alivia el dolor. El principal sitio de producción es la prefectura de Wenshan, provincia de Yunnan 5. La contaminación por Cd estuvo presente en más del 75% del área de suelo en el área de cultivo de Panax notoginseng y superó el 81-100% en varias ubicaciones6. El efecto tóxico del Cd también reduce en gran medida la producción de componentes medicinales de Panax notoginseng, especialmente saponinas y flavonoides. Las saponinas son una clase de agliconas, entre las cuales las agliconas son triterpenoides o espirosteranos, que son los principales ingredientes activos de muchas medicinas herbales chinas y contienen saponinas. Algunas saponinas también tienen valiosas actividades biológicas como actividad antibacteriana, antipirética, sedante y anticancerígena7. Los flavonoides generalmente se refieren a una serie de compuestos en los que dos anillos de benceno con grupos hidroxilo fenólicos están unidos a través de tres átomos de carbono centrales, y el núcleo principal es la 2-fenilcromanona 8. Es un potente antioxidante que puede eliminar eficazmente los radicales libres de oxígeno en las plantas, inhibir la exudación de enzimas biológicas inflamatorias, promover la cicatrización de heridas y el alivio del dolor, y reducir los niveles de colesterol. Es uno de los principales ingredientes activos del Panax ginseng. Resolver el problema de la contaminación del suelo con cadmio en las zonas de producción de Panax notoginseng es una condición necesaria para garantizar la producción de sus principales componentes medicinales.
La cal es uno de los pasivadores comunes para fijar la contaminación del suelo por cadmio in situ. Afecta la adsorción y deposición de Cd en el suelo y reduce la actividad biológica del Cd en el suelo al aumentar el pH y cambiar la capacidad de intercambio catiónico (CIC) del suelo, la saturación de sales del suelo (BS), el potencial redox del suelo (Eh)3,11 eficiencia. . Además, la cal proporciona una gran cantidad de Ca2+, que forma antagonismo iónico con Cd2+, compite por los sitios de adsorción de la raíz, previene el transporte de Cd al tallo y tiene baja toxicidad biológica. Con la adición de 50 mmol l-1 Ca bajo estrés por Cd, el transporte de Cd en hojas de sésamo se inhibió y la acumulación de Cd se redujo en un 80%. Se han publicado numerosos estudios relacionados en arroz (Oryza sativa L.) y otros cultivos12,13.
La pulverización de las hojas de los cultivos para controlar la acumulación de metales pesados ​​es un método novedoso para abordar este problema en los últimos años. El principio se basa principalmente en la reacción de quelación en las células vegetales, que provoca que los metales pesados ​​se depositen en la pared celular e inhibe su absorción por las plantas14,15. Como agente quelante estable de ácido dicarboxílico, el ácido oxálico puede quelar directamente los iones de metales pesados ​​en las plantas, reduciendo así la toxicidad. Estudios han demostrado que el ácido oxálico en la soja puede quelar el Cd2+ y liberar cristales que contienen Cd a través de las células apicales de los tricomas, reduciendo los niveles de Cd2+ en el organismo16. El ácido oxálico puede regular el pH del suelo, aumentar las actividades de la superóxido dismutasa (SOD), la peroxidasa (POD) y la catalasa (CAT), y regular la infiltración de azúcares solubles, proteínas solubles, aminoácidos libres y prolina. Moduladores metabólicos17,18. Las sustancias ácidas y el exceso de Ca2+ en las plantas oxaladas forman precipitados de oxalato de calcio bajo la acción de las proteínas germinales. La regulación de la concentración de Ca2+ en las plantas puede regular eficazmente el ácido oxálico disuelto y el Ca2+ en las plantas y evitar la acumulación excesiva de ácido oxálico y Ca2+19,20.
La cantidad de cal aplicada es uno de los factores clave que afectan el efecto de la restauración. Se ha establecido que el consumo de cal varía de 750 a 6000 kg·h·m−2. Para suelos ácidos con pH 5.0-5.5, el efecto de la aplicación de cal a una dosis de 3000-6000 kg·h·m-2 fue significativamente mayor que a una dosis de 750 kg·h·m-221. Sin embargo, la aplicación excesiva de cal causará algunos efectos negativos en el suelo, como grandes cambios en el pH del suelo y compactación del suelo22. Por lo tanto, establecimos los niveles de tratamiento de CaO como 0, 750, 2250 y 3750 kg·h·m−2. Cuando se aplicó ácido oxálico a Arabidopsis, se encontró que el Ca2+ se redujo significativamente a 10 mM L-1, y la familia de genes CRT que influye en la señalización de Ca2+ fue fuertemente sensible20. La acumulación de algunos estudios previos nos permitió determinar la concentración de este experimento y continuar estudiando la interacción de aditivos exógenos sobre Ca2+ y Cd2+23,24,25. Por lo tanto, este estudio tiene como objetivo investigar el mecanismo regulador de los efectos de la aplicación tópica de cal y la pulverización foliar de ácido oxálico sobre el contenido de Cd y la tolerancia al estrés de Panax notoginseng en suelos contaminados con Cd, y para explorar más a fondo las mejores formas y medios de garantía de calidad medicinal. Salida de Panax notoginseng. Proporciona información valiosa para guiar la expansión del cultivo de plantas herbáceas en suelos contaminados con cadmio y la provisión de una producción sostenible y de alta calidad para satisfacer la demanda del mercado de medicamentos.
Utilizando la variedad local Wenshan notoginseng como material, se realizó un experimento de campo en Lannizhai (24°11′N, 104°3′E, altitud 1446 m), condado de Qiubei, prefectura de Wenshan, provincia de Yunnan. La temperatura media anual es de 17 °C y la precipitación media anual es de 1250 mm. Valores de fondo del suelo estudiado: TN 0,57 g kg-1, TP 1,64 g kg-1, TC 16,31 g kg-1, RH 31,86 g kg-1, N hidrolizado alcalino 88,82 mg kg-1, P efectivo 18,55 mg kg-1, K disponible 100,37 mg kg-1, Cd total 0,3 mg kg-1 y pH 5,4.
El 10 de diciembre de 2017, se aplicaron 6 mg/kg de Cd2+ (CdCl2 2.5H2O) y cal (0.750, 2250 y 3750 kg h m-2) y se mezclaron con la capa superior del suelo de 0–10 cm en cada parcela. Cada tratamiento se repitió 3 veces. Las parcelas experimentales se ubicaron aleatoriamente, el área de cada parcela fue de 3 m2. Las plántulas de Panax notoginseng de un año de edad se trasplantaron después de 15 días de cultivo en el suelo. Cuando se utilizan mallas de sombreo, la intensidad de luz del Panax notoginseng en el dosel de sombra es aproximadamente el 18% de la intensidad de luz natural normal. Se cultiva según los métodos de cultivo tradicionales locales. Para la etapa de madurez del Panax notoginseng en 2019, se rociará ácido oxálico como oxalato de sodio. La concentración de ácido oxálico fue de 0, 0,1 y 0,2 mol l⁻¹, respectivamente, y el pH se ajustó a 5,16 con NaOH para imitar el pH promedio del filtrado de residuos. Rocíe las superficies superior e inferior de las hojas una vez por semana a las 8 a. m. Después de cuatro aplicaciones, las plantas de Panax notoginseng de tres años se cosecharon en la quinta semana.
En noviembre de 2019, se recolectaron en el campo plantas de Panax notoginseng de tres años tratadas con ácido oxálico. Algunas muestras de plantas de Panax notoginseng de tres años para analizar el metabolismo fisiológico y la actividad enzimática se colocaron en tubos de congelación, se congelaron rápidamente en nitrógeno líquido y luego se transfirieron a un refrigerador a -80 °C. Se debe determinar la parte de la etapa madura en las muestras de raíz para Cd y el contenido del ingrediente activo. Después de lavar con agua del grifo, secar a 105 °C durante 30 min, mantener la masa a 75 °C y moler las muestras en un mortero.
Pesar 0,2 g de muestras de plantas secas en un matraz Erlenmeyer, añadir 8 ml de HNO3 y 2 ml de HClO4 y tapar durante la noche. Al día siguiente, colocar el embudo de cuello curvo en un matraz triangular para la descomposición electrotérmica hasta que aparezca humo blanco y la solución de descomposición se vuelva transparente. Tras enfriar a temperatura ambiente, transferir la mezcla a un matraz volumétrico de 10 ml. El contenido de Cd se determinó mediante espectrometría de absorción atómica (Thermo ICE™ 3300 AAS, EE. UU.). (GB/T 23739-2009).
Pesar 0,2 g de muestras de plantas secas en un frasco de plástico de 50 ml, añadir 10 ml de HCl 1 mol l-1, cerrar y agitar durante 15 horas y filtrar. Con una pipeta, tomar la cantidad necesaria de filtrado para la dilución adecuada y añadir la solución de SrCl2 para alcanzar una concentración de Sr2+ de 1 g L–1. El contenido de Ca se determinó mediante un espectrómetro de absorción atómica (Thermo ICE™ 3300 AAS, EE. UU.).
Método del kit de referencia para malondialdehído (MDA), superóxido dismutasa (SOD), peroxidasa (POD) y catalasa (CAT) (DNM-9602, Beijing Pulang New Technology Co., Ltd., número de registro del producto), utilice el kit de medición correspondiente No.: Jingyaodianji (cuasi) word 2013 No. 2400147).
Pese 0,05 g de la muestra de Panax notoginseng y añada el reactivo de antrona-ácido sulfúrico por la pared del tubo. Agite el tubo durante 2-3 segundos para mezclar bien el líquido. Coloque el tubo en el soporte para tubos de ensayo durante 15 minutos. El contenido de azúcares solubles se determinó mediante espectrofotometría UV-visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) a una longitud de onda de 620 nm.
Pesar 0,5 g de una muestra fresca de Panax notoginseng, molerla hasta obtener un homogeneizado con 5 ml de agua destilada y centrifugar a 10 000 g durante 10 minutos. Diluir el sobrenadante hasta un volumen fijo. Se utilizó el método de azul brillante de Coomassie. El contenido de proteína soluble se determinó mediante espectrofotometría en las regiones ultravioleta y visible del espectro (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) a una longitud de onda de 595 nm y se calculó a partir de la curva estándar de albúmina sérica bovina.
Pesar 0,5 g de muestra fresca, añadir 5 ml de ácido acético al 10%, moler y homogeneizar, filtrar y diluir hasta volumen constante. Método cromogénico con solución de ninhidrina. El contenido de aminoácidos libres se determinó mediante espectrofotometría ultravioleta-visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) a una longitud de onda de 570 nm y se calculó a partir de la curva estándar de leucina.
Pesar 0,5 g de una muestra fresca, añadir 5 ml de una solución al 3 % de ácido sulfosalicílico, calentar en baño de agua y agitar durante 10 minutos. Tras enfriar, la solución se filtró y se diluyó hasta un volumen constante. Se utilizó el método cromogénico de ninhidrina ácida. El contenido de prolina se determinó mediante espectrofotometría UV-visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) a una longitud de onda de 520 nm y se calculó a partir de la curva de calibración de prolina.
El contenido de saponinas se determinó mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) de acuerdo con la Farmacopea de la República Popular China (edición 2015). El principio básico de la HPLC consiste en utilizar un líquido a alta presión como fase móvil y aplicar una tecnología de separación altamente eficiente en una columna de fase estacionaria para partículas ultrafinas. Las habilidades operativas son las siguientes:
Condiciones de HPLC y prueba de idoneidad del sistema (Tabla 1): La elución por gradiente se llevó a cabo según la siguiente tabla, utilizando gel de sílice unido a octadecilsilano como relleno, acetonitrilo como fase móvil A, agua como fase móvil B, y la longitud de onda de detección fue de 203 nm. El número de copas teóricas calculado a partir del pico R1 de las saponinas de Panax notoginseng debe ser de al menos 4000.
Preparación de la solución de referencia: Pesar con precisión los ginsenósidos Rg1, los ginsenósidos Rb1 y los notoginsenósidos R1, añadir metanol para obtener una solución mixta de 0,4 mg de ginsenósido Rg1, 0,4 mg de ginsenósido Rb1 y 0,1 mg de notoginsenósido R1 por ml.
Preparación de la solución de prueba: Pesar 0,6 g de polvo de Sanxin y añadir 50 ml de metanol. La mezcla se pesó (W1) y se dejó reposar durante la noche. A continuación, la solución resultante se hirvió ligeramente en un baño de agua a 80 °C durante 2 horas. Tras enfriar, pesar la solución y añadir el metanol resultante a la primera masa de W1. Agitar bien y filtrar. El filtrado se reservó para su análisis.
El contenido de saponina fue absorbido con precisión por 10 µl de la solución estándar y 10 µl del filtrado y se inyectó en HPLC (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.)24.
Curva de calibración: determinación de la solución estándar mixta Rg1, Rb1, R1. Las condiciones cromatográficas son las mismas que las anteriores. Calcule la curva de calibración con el área del pico medida en el eje y y la concentración de saponina en la solución estándar en el eje de abscisas. Introduzca el área del pico medida de la muestra en la curva de calibración para calcular la concentración de saponina.
Pesar una muestra de 0,1 g de P. notogensings y añadir 50 ml de solución de CH3OH al 70%. Sonicar durante 2 horas y luego centrifugar a 4000 rpm durante 10 minutos. Tomar 1 ml del sobrenadante y diluirlo 12 veces. El contenido de flavonoides se determinó mediante espectrofotometría ultravioleta-visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) a una longitud de onda de 249 nm. La quercetina es una sustancia abundante estándar⁸.
Los datos se organizaron con el software Excel 2010. El análisis de varianza se evaluó con el software SPSS Statistics 20. La imagen se elaboró ​​con Origin Pro 9.1. Las estadísticas calculadas incluyen la media ± desviación estándar. La significación estadística se basa en un valor de p < 0,05.
En el caso de la pulverización foliar con la misma concentración de ácido oxálico, el contenido de Ca en las raíces de Panax notoginseng aumentó significativamente con el incremento de la aplicación de cal (Tabla 2). En comparación con la ausencia de aplicación de cal, el contenido de Ca aumentó un 212 % a 3750 kg ppm de cal sin pulverización de ácido oxálico. Con la misma dosis de aplicación de cal, el contenido de calcio aumentó ligeramente con el incremento de la concentración de ácido oxálico pulverizado.
El contenido de Cd en las raíces varió de 0,22 a 0,70 mg/kg. Con la misma concentración de pulverización de ácido oxálico, el contenido de 2250 kg hm-2 Cd disminuyó significativamente con el aumento de la tasa de aplicación de cal. En comparación con el control, cuando se pulverizaron las raíces con 2250 kg gm-2 de cal y 0,1 mol l-1 de ácido oxálico, el contenido de Cd disminuyó en un 68,57%. Cuando se aplicó sin cal y con 750 kg hm-2 de cal, el contenido de Cd en las raíces de Panax notoginseng disminuyó significativamente con el aumento de la concentración de pulverización de ácido oxálico. Con la introducción de 2250 kg de cal gm-2 y 3750 kg de cal gm-2, el contenido de Cd en la raíz primero disminuyó y luego aumentó con el aumento de la concentración de ácido oxálico. Además, el análisis 2D mostró que el contenido de Ca en la raíz de Panax notoginseng se vio afectado significativamente por la cal (F = 82,84**), el contenido de Cd en la raíz de Panax notoginseng se vio afectado significativamente por la cal (F = 74,99**) y el ácido oxálico (F = 74,99**). F = 7,72*).
Con un aumento en la tasa de aplicación de cal y la concentración de pulverización con ácido oxálico, el contenido de MDA disminuyó significativamente. No se encontró diferencia significativa en el contenido de MDA entre las raíces de Panax notoginseng tratadas con cal y 3750 kg g/m2 de cal. A tasas de aplicación de 750 kg hm-2 y 2250 kg hm-2 de cal, el contenido de MDA en ácido oxálico 0,2 mol l-1 cuando se pulverizó fue 58,38% y 40,21% menor que en ácido oxálico sin pulverizar, respectivamente. El contenido de MDA (7,57 nmol g-1) fue el más bajo cuando se añadieron 750 kg de cal hm-2 y 0,2 mol l-1 de ácido oxálico (Fig. 1).
Efecto de la pulverización foliar con ácido oxálico sobre el contenido de malondialdehído en raíces de Panax notoginseng bajo estrés por cadmio [J]. P<0,05). Lo mismo a continuación.
Con excepción de la aplicación de 3750 kg h m-2 de cal, no se observó diferencia significativa en la actividad SOD del sistema radicular de Panax notoginseng. Cuando se utilizó cal 0, 750 y 2250 kg hm-2, la actividad de SOD al rociar 0,2 mol l-1 de ácido oxálico fue significativamente mayor que en ausencia de tratamiento con ácido oxálico, que aumentó en 177,89%, 61,62% y 45,08% respectivamente. La actividad SOD (598,18 unidades g-1) en las raíces fue más alta cuando se trató sin cal y roció con 0,2 mol l-1 de ácido oxálico. A la misma concentración sin ácido oxálico o rociando con 0,1 mol l-1 de ácido oxálico, la actividad SOD aumentó con el aumento de la cantidad de aplicación de cal. La actividad SOD disminuyó significativamente después de rociar con 0,2 mol L–1 de ácido oxálico (Fig. 2).
Efecto de la pulverización foliar con ácido oxálico sobre la actividad de la superóxido dismutasa, la peroxidasa y la catalasa en las raíces de Panax notoginseng bajo estrés por cadmio [J].
De forma similar a la actividad de SOD en las raíces, la actividad de POD en las raíces (63,33 µmol g-1) fue más alta cuando se roció sin cal y con ácido oxálico 0,2 mol L-1, que fue un 148,35% más alto que el control (25,50 µmol g-1). La actividad de POD primero aumentó y luego disminuyó con el aumento de la concentración de rociado de ácido oxálico y el tratamiento con cal 3750 kg hm −2. En comparación con el tratamiento con ácido oxálico 0,1 mol l-1, la actividad de POD disminuyó en un 36,31% cuando se trató con ácido oxálico 0,2 mol l-1 (Fig. 2).
Excepto por la pulverización de ácido oxálico 0,2 mol l-1 y la aplicación de cal 2250 kg hm-2 o 3750 kg hm-2, la actividad CAT fue significativamente mayor que el control. La actividad CAT del tratamiento con ácido oxálico 0,1 mol l-1 y el tratamiento con cal 0,2250 kg h m-2 o 3750 kg h m-2 aumentaron en 276,08%, 276,69% ​​y 33,05% respectivamente en comparación con el tratamiento sin ácido oxálico. La actividad CAT de las raíces (803,52 µmol g-1) tratadas con ácido oxálico 0,2 mol l-1 fue la más alta. La actividad CAT (172,88 µmol g-1) fue la más baja en el tratamiento de cal 3750 kg hm-2 y ácido oxálico 0,2 mol l-1 (Fig. 2).
El análisis bivariado mostró que la actividad CAT y MDA de Panax notoginseng se correlacionaron significativamente con la cantidad de ácido oxálico o cal aplicada mediante pulverización, así como con ambos tratamientos (Tabla 3). La actividad SOD en las raíces se correlacionó significativamente con el tratamiento con cal y ácido oxálico, o con la concentración de ácido oxálico en la pulverización. La actividad POD en las raíces se correlacionó significativamente con la cantidad de cal aplicada o con la aplicación simultánea de cal y ácido oxálico.
El contenido de azúcares solubles en cultivos de raíces disminuyó con un aumento en la tasa de aplicación de cal y la concentración de pulverización con ácido oxálico. No hubo diferencia significativa en el contenido de azúcares solubles en las raíces de Panax notoginseng sin aplicación de cal y con la aplicación de 750 kg·h·m−2 de cal. Cuando se aplicaron 2250 kg hm-2 de cal, el contenido de azúcar soluble cuando se trató con ácido oxálico 0,2 mol l-1 fue significativamente mayor que cuando se pulverizó con ácido no oxálico, que aumentó en un 22,81%. Cuando se aplicó cal en una cantidad de 3750 kg·h·m-2, el contenido de azúcares solubles disminuyó significativamente con un aumento en la concentración de pulverización con ácido oxálico. El contenido de azúcar soluble del tratamiento de pulverización con ácido oxálico 0,2 mol L-1 fue un 38,77% menor que el del tratamiento sin tratamiento con ácido oxálico. Además, el tratamiento por pulverización con ácido oxálico 0,2 mol l-1 tuvo el menor contenido de azúcares solubles de 205,80 mg g-1 (Fig. 3).
Efecto de la pulverización foliar con ácido oxálico sobre el contenido de azúcares solubles totales y proteínas solubles en las raíces de Panax notoginseng bajo estrés por cadmio [J].
El contenido de proteína soluble en las raíces disminuyó con un aumento en la tasa de aplicación de cal y ácido oxálico. En ausencia de cal, el contenido de proteína soluble en el tratamiento de pulverización con ácido oxálico 0,2 mol l-1 fue significativamente menor que en el control, en 16,20%. Cuando se aplicó cal 750 kg hm-2, no se observó diferencia significativa en el contenido de proteína soluble en las raíces de Panax notoginseng. Con una tasa de aplicación de cal de 2250 kg h m-2, el contenido de proteína soluble en el tratamiento de pulverización de ácido oxálico de 0,2 mol l-1 fue significativamente mayor que en el tratamiento de pulverización sin ácido oxálico (35,11%). Cuando se aplicó cal a 3750 kg h m-2, el contenido de proteína soluble disminuyó significativamente con el aumento de la concentración de pulverización de ácido oxálico, y el contenido de proteína soluble (269,84 µg g-1) fue el más bajo cuando se trató a 0,2 mol l-1. 1 pulverización con ácido oxálico (Fig. 3).
No se encontró diferencia significativa en el contenido de aminoácidos libres en las raíces de Panax notoginseng en ausencia de cal. Con un aumento en la concentración de pulverización con ácido oxálico y una tasa de aplicación de cal de 750 kg hm-2, el contenido de aminoácidos libres primero disminuyó y luego aumentó. La aplicación del tratamiento con 2250 kg hm-2 de cal y 0,2 mol l-1 de ácido oxálico aumentó significativamente el contenido de aminoácidos libres en un 33,58% en comparación con el no tratamiento con ácido oxálico. Con un aumento en la concentración de pulverización con ácido oxálico y la introducción de 3750 kg·hm-2 de cal, el contenido de aminoácidos libres disminuyó significativamente. El contenido de aminoácidos libres en el tratamiento de pulverización con 0,2 mol L-1 de ácido oxálico fue un 49,76% menor que en el tratamiento sin tratamiento con ácido oxálico. El contenido de aminoácidos libres fue máximo cuando se trató sin tratamiento con ácido oxálico y ascendió a 2,09 mg/g. El contenido de aminoácidos libres (1,05 mg g-1) fue menor cuando se roció con ácido oxálico 0,2 mol l-1 (Fig. 4).
Efecto de la pulverización foliar con ácido oxálico sobre el contenido de aminoácidos libres y prolina en las raíces de Panax notoginseng en condiciones de estrés por cadmio [J].
El contenido de prolina en las raíces disminuyó con un aumento en la tasa de aplicación de cal y ácido oxálico. No hubo diferencia significativa en el contenido de prolina de Panax notoginseng en ausencia de cal. Con un aumento en la concentración de pulverización con tasas de aplicación de ácido oxálico y cal de 750, 2250 kg hm-2, el contenido de prolina primero disminuyó y luego aumentó. El contenido de prolina en el tratamiento de pulverización de ácido oxálico 0,2 mol l-1 fue significativamente mayor que el contenido de prolina de prolina en el tratamiento de pulverización de ácido oxálico 0,1 mol l-1, que aumentó en un 19,52% y un 44,33%, respectivamente. Cuando se aplicaron 3750 kg·hm-2 de cal, el contenido de prolina disminuyó significativamente con un aumento en la concentración de pulverización con ácido oxálico. El contenido de prolina después de la pulverización con ácido oxálico 0,2 mol l-1 fue un 54,68% menor que sin ácido oxálico. El contenido de prolina fue el más bajo y ascendió a 11,37 μg/g tras el tratamiento con ácido oxálico 0,2 mol/l (Fig. 4).
El contenido total de saponinas en Panax notoginseng fue Rg1>Rb1>R1. No hubo diferencias significativas en el contenido de las tres saponinas con el aumento de la concentración de pulverización de ácido oxálico y sin cal (Tabla 4).
El contenido de R1 al pulverizar ácido oxálico a 0,2 mol l-1 fue significativamente menor que en ausencia de pulverización de ácido oxálico y con cal a 750 o 3750 kg·h·m-2. Con una concentración de pulverización de ácido oxálico de 0 o 0,1 mol l-1, no hubo diferencia significativa en el contenido de R1 con el aumento de la tasa de aplicación de cal. A una concentración de pulverización de ácido oxálico de 0,2 mol l-1, el contenido de R1 con 3750 kg hm-2 de cal fue significativamente menor que el 43,84 % sin cal (Tabla 4).
El contenido de Rg1 primero aumentó y luego disminuyó con el aumento de la concentración de pulverización con ácido oxálico y la tasa de aplicación de cal de 750 kg·h·m−2. Con una tasa de aplicación de cal de 2250 o 3750 kg h m-2, el contenido de Rg1 disminuyó con el aumento de la concentración de pulverización de ácido oxálico. Con la misma concentración de pulverización de ácido oxálico, el contenido de Rg1 primero aumentó y luego disminuyó con un aumento en la tasa de aplicación de cal. En comparación con el control, excepto para tres concentraciones de pulverización de ácido oxálico y 750 kg h m-2, el contenido de Rg1 fue mayor que el control, el contenido de Rg1 en las raíces de los demás tratamientos fue menor que el control. El contenido de Rg1 fue más alto cuando se pulverizó con 750 kg gm-2 de cal y 0,1 mol l-1 de ácido oxálico, que fue un 11,54% mayor que el control (Tabla 4).
El contenido de Rb1 primero aumentó y luego disminuyó con el incremento de la concentración de ácido oxálico en la pulverización y la tasa de aplicación de cal de 2250 kg hm-2. Después de pulverizar ácido oxálico 0,1 mol l–1, el contenido de Rb1 alcanzó un máximo de 3,46%, que es un 74,75% mayor que sin pulverizar ácido oxálico. Con otros tratamientos de cal, no hubo diferencias significativas entre las diferentes concentraciones de ácido oxálico en la pulverización. Cuando se pulverizó con ácido oxálico 0,1 y 0,2 mol l-1, el contenido de Rb1 primero disminuyó y luego disminuyó con el incremento de la cantidad de cal añadida (tabla 4).
A la misma concentración de ácido oxálico rociado, el contenido de flavonoides primero aumentó y luego disminuyó con un aumento en la tasa de aplicación de cal. No se aplicó cal o 3750 kg hm-2 de cal rociada con varias concentraciones de ácido oxálico tuvo una diferencia significativa en el contenido de flavonoides. Cuando se aplicó cal a una tasa de 750 y 2250 kg h m-2, el contenido de flavonoides primero aumentó y luego disminuyó con un aumento en la concentración de rociado con ácido oxálico. Cuando se trató con una tasa de aplicación de 750 kg hm-2 y rociado con 0,1 mol l-1 de ácido oxálico, el contenido de flavonoides fue el más alto y ascendió a 4,38 mg g-1, que es 18,38% más alto que la cal a la misma tasa de aplicación. sin rociar con ácido oxálico. El contenido de flavonoides durante la pulverización con ácido oxálico 0,1 mol l-1 aumentó en un 21,74% en comparación con el tratamiento sin pulverización con ácido oxálico y el tratamiento con cal con 2250 kg hm-2 (Fig. 5).
Efecto de la pulverización foliar de oxalato sobre el contenido de flavonoides en las raíces de Panax notoginseng bajo estrés por cadmio [J].
El análisis bivariado mostró que el contenido de azúcares solubles de Panax notoginseng se correlacionó significativamente con la cantidad de cal aplicada y la concentración de ácido oxálico pulverizado. El contenido de proteína soluble en los cultivos de raíces se correlacionó significativamente con la dosis de aplicación de cal, tanto de cal como de ácido oxálico. El contenido de aminoácidos libres y prolina en las raíces se correlacionó significativamente con la dosis de aplicación de cal, la concentración de ácido oxálico pulverizado, la cal y el ácido oxálico (Tabla 5).
El contenido de R1 en las raíces de Panax notoginseng se correlacionó significativamente con la concentración de ácido oxálico pulverizado, la cantidad de cal aplicada y la combinación de cal y ácido oxálico. El contenido de flavonoides se correlacionó significativamente con la concentración de ácido oxálico pulverizado y la cantidad de cal aplicada.
Se han utilizado muchos enmiendas para reducir el Cd de las plantas mediante la inmovilización de Cd en el suelo, como la cal y el ácido oxálico30. La cal se utiliza ampliamente como aditivo del suelo para reducir el contenido de cadmio en los cultivos31. Liang et al. 32 informaron que el ácido oxálico también puede utilizarse para restaurar suelos contaminados con metales pesados. Después de aplicar varias concentraciones de ácido oxálico al suelo contaminado, la materia orgánica del suelo aumentó, la capacidad de intercambio catiónico disminuyó y el valor de pH aumentó en 33. El ácido oxálico también puede reaccionar con iones metálicos en el suelo. Bajo estrés por Cd, el contenido de Cd en Panax notoginseng aumentó significativamente en comparación con el control. Sin embargo, cuando se utilizó cal, disminuyó significativamente. En este estudio, al aplicar 750 kg hm⁻² de cal, el contenido de Cd en la raíz alcanzó el estándar nacional (límite de Cd: Cd ≤ 0,5 mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834), y el efecto al aplicar 2250 kg hm⁻² de cal fue óptimo. La aplicación de cal generó numerosos sitios de competencia entre Ca²⁺ y Cd²⁺ en el suelo, y la adición de ácido oxálico redujo el contenido de Cd en las raíces de Panax notoginseng. Sin embargo, la combinación de cal y ácido oxálico redujo significativamente el contenido de Cd en las raíces de Panax notoginseng, alcanzando el estándar nacional. El Ca2+ en el suelo se adsorbe en la superficie de la raíz durante el flujo masivo y puede ser absorbido por las células de la raíz a través de canales de calcio (canales Ca2+), bombas de calcio (Ca2+-AT-Pasa) y antiportadores Ca2+/H+, y luego transportado horizontalmente al xilema de la raíz 23. El contenido de Ca en la raíz se correlacionó significativamente de forma negativa con el contenido de Cd (P<0,05). El contenido de Cd disminuyó con un aumento en el contenido de Ca, lo que es consistente con la opinión sobre el antagonismo de Ca y Cd. El análisis de varianza mostró que la cantidad de cal influyó significativamente en el contenido de Ca en las raíces de Panax notoginseng. Pongrac et al. 35 informaron que el Cd se une al oxalato en los cristales de oxalato de calcio y compite con Ca. Sin embargo, la regulación de Ca por oxalato no fue significativa. Esto mostró que la precipitación de oxalato de calcio formado por ácido oxálico y Ca2+ no fue una precipitación simple, y el proceso de coprecipitación puede ser controlado por varias vías metabólicas.