カドミウムストレス下における石灰とシュウ酸のオタネニンジンの抗酸化酵素と活性成分への影響

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カドミウム(Cd)汚染は雲南省の薬用植物である三七人参の栽培に脅威を与えている。外因性Cdストレスの条件下で、石灰施用(0.750、2250、3750 kg bm-2)とシュウ酸散布(0、0.1、0.2 mol l-1)がCd蓄積に及ぼす影響を理解するため、フィールド実験が行われた。 および抗酸化作用三七人参に影響を与える全身および薬用成分。結果は、生石灰とシュウ酸の葉面散布により、Cdストレス下の三七人参のCa2+レベルが上昇し、Cd2+の毒性が減少することを示した。石灰とシュウ酸の添加により、抗酸化酵素の活性が上昇し、浸透圧調節因子の代謝が変化した。CAT活性が最も顕著に増加し、2.77倍に増加した。シュウ酸処理後、SODの最高活性は1.78倍に増加しました。MDA含有量は58.38%減少しました。可溶性糖、遊離アミノ酸、プロリン、可溶性タンパク質とは非常に有意な相関関係があります。石灰とシュウ酸は、カルシウムイオン(Ca2+)を増加させ、Cdを減少させ、三七のストレス耐性を向上させ、総サポニンとフラボノイドの生産を増加させます。Cd含有量は最も低く、対照より68.57%低く、基準値(Cd≤0.5 mg / kg、GB / T 19086-2008)と一致しました。SPNの割合は7.73%で、各処理の最高レベルに達し、フラボノイド含有量は21.74%大幅に増加し、薬物基準値と最高の収量に達しました。
カドミウム(Cd)は耕作土壌によく含まれる汚染物質であり、容易に移行し、顕著な生物毒性を有する1。El Shafeiら2は、Cdの毒性が栽培植物の品質と生産性に影響を与えることを報告している。近年、中国南西部の耕作地土壌におけるカドミウム過剰現象は深刻なものとなっている。雲南省は中国の生物多様性王国であり、その中でも薬用植物種の数は国内トップクラスである。しかし、雲南省の豊富な鉱物資源は、採掘過程で土壌の重金属汚染を必然的に引き起こし、地元の薬用植物の生産に影響を与えている。
オタネニンジン(バーキル)陳3は、ウコギ科オタネニンジン属に属する非常に貴重な多年生草本薬用植物です。オタネニンジンの根は血液循環を促進し、瘀血を解消し、痛みを和らげます。主な生産地は雲南省文山県5です。オタネニンジンの栽培地では、土壌面積の75%以上にCd汚染が存在し、さまざまな場所で81〜100%を超えました6。Cdの毒性作用により、オタネニンジンの薬効成分、特にサポニンとフラボノイドの生産も大幅に減少します。サポニンはアグリコンの一種で、その中でもアグリコンはトリテルペノイドまたはスピロステランであり、多くの漢方薬の主な有効成分であり、サポニンを含みます。一部のサポニンには、抗菌作用、解熱作用、鎮静作用、抗がん作用など、貴重な生物活性も備わっています7。フラボノイドは一般的に、フェノール性水酸基を持つ2つのベンゼン環が中心の3つの炭素原子を介して結合した一連の化合物を指し、その主要核は2-フェニルクロマノン8です。これは強力な抗酸化物質であり、植物中の酸素フリーラジカルを効果的に除去し、炎症性生物酵素の滲出を抑制し、創傷治癒と鎮痛を促進し、コレステロール値を下げることができます。これは、高麗人参の主な有効成分の一つです。高麗人参の生産地域におけるカドミウムによる土壌汚染問題を解決することは、その主要な薬効成分の生産を確保するための必要条件です。
石灰は、カドミウム土壌汚染をその場で固定するための一般的な不動態化剤の1つです。土壌中のCdの吸着と沈着に影響を及ぼし、pHを上昇させて土壌の陽イオン交換容量(CEC)、土壌塩飽和度(BS)、土壌酸化還元電位(Eh)3,11の効率を変化させることで、土壌中のCdの生物活性を低下させます。さらに、石灰は大量のCa2+を提供し、Cd2+とイオン拮抗作用を形成し、根の吸着部位を競合して、シュートへのCdの輸送を防ぎ、生物毒性は低いです。Cdストレス下で50 mmol l-1のCaを添加すると、ゴマの葉におけるCdの輸送が阻害され、Cdの蓄積が80%減少しました。イネ(Oryza sativa L.)やその他の作物に関する多数の関連研究が報告されています12,13。
近年、作物の葉に散布して重金属の蓄積を抑制する方法が、重金属対策の新しい方法として注目されています。その原理は主に植物細胞内のキレート反応に関係しており、重金属が細胞壁に沈着して植物による重金属の吸収が阻害されます14,15。安定したジカルボン酸キレート剤として、シュウ酸は植物内の重金属イオンを直接キレート化し、毒性を軽減します。研究によると、大豆に含まれるシュウ酸はCd2+をキレート化し、毛状突起頂端細胞からCd含有結晶を放出することで、体内のCd2+濃度を低下させることが示されています16。シュウ酸は土壌のpHを調節し、スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)、ペルオキシダーゼ(POD)、カタラーゼ(CAT)の活性を高め、可溶性糖、可溶性タンパク質、遊離アミノ酸、プロリンの浸透を調節します。代謝調節剤17,18。シュウ酸植物中の酸性物質と過剰なCa2+は、胚芽タンパク質の作用によりシュウ酸カルシウムの沈殿物を形成します。植物体内のCa2+濃度を調節することで、植物体内の溶存シュウ酸とCa2+を効果的に調節し、シュウ酸とCa2+の過剰な蓄積を防ぐことができます19,20。
施用する石灰の量は、修復効果に影響を与える重要な要因の1つです。石灰の消費量は750~6000 kg/h/m2であることが確認されています。pH 5.0~5.5の酸性土壌では、3000~6000 kg/h/m2の石灰施用の方が750 kg/h/m2の施用よりも効果が有意に高かったことが示されています21。しかし、石灰を過剰に施用すると、土壌pHの大きな変化や土壌の圧縮など、土壌に悪影響を与える可能性があります22。そのため、CaO処理レベルは0、750、2250、3750 kg/h/m2と設定しました。シロイヌナズナにシュウ酸を施用したところ、10 mM L-1でCa2+が大幅に減少し、Ca2+シグナル伝達に影響を与えるCRT遺伝子ファミリーが強く反応することがわかりました20。これまでの研究の蓄積により、本実験の濃度を決定し、Ca2+およびCd2+に対する外因性添加物の相互作用について引き続き研究することができました23,24,25。したがって、本研究は、カドミウム汚染土壌におけるオタネニンジンのCd含有量とストレス耐性に対する石灰の局所施用とシュウ酸の葉面散布の影響の制御メカニズムを調査し、薬用品質保証のための最良の方法と手段をさらに探求することを目的としています。オタネニンジンを終了します。これは、カドミウム汚染土壌における草本栽培の拡大と、医薬品の市場需要を満たす高品質で持続可能な生産の提供を導くための貴重な情報を提供します。
雲南省文山県丘北県藍尼寨(北緯24度11分、東経104度3分、標高1446m)において、在来種の文山人参を材料として圃場試験を実施しました。年間平均気温は17℃、年間平均降水量は1250mmです。試験対象土壌の背景値は、全窒素(TN)0.57 g kg-1、全リン(TP)1.64 g kg-1、全リン酸(TC)16.31 g kg-1、相対湿度(RH)31.86 g kg-1、アルカリ加水分解窒素(アルカリ加水分解窒素)88.82 mg kg-1、有効リン(P)18.55 mg kg-1、有効カリウム(K)100.37 mg kg-1、総カドミウム(Cd)0.3 mg kg-1、pH 5.4でした。
2017年12月10日、各区に6 mg/kgのCd2+(CdCl2 2.5H2O)と石灰(0.750、2250、3750 kg h m-2)を施し、表土0~10cmと混合した。各処理は3回繰り返した。実験区はランダムに配置され、各区の面積は3m2であった。1年生のサンシチニンジンの苗木を土壌で15日間栽培した後、移植した。遮光ネットを使用すると、遮光キャノピー内のサンシチニンジンの光強度は通常の自然光強度の約18%になる。地元の伝統的な栽培方法に従って栽培する。2019年のサンシチニンジンの成熟期までに、シュウ酸ナト​​リウムとしてシュウ酸を散布する予定である。シュウ酸濃度はそれぞれ0、0.1、0.2 mol/Lとし、残渣濾液の平均pHを模倣するためにNaOHでpHを5.16に調整した。葉の表裏に週1回午前8時に散布する。4回散布後、3年生のオタネニンジンを5週目に収穫した。
2019年11月、シュウ酸処理した3年生のオタネニンジンを圃場で採取しました。生理代謝および酵素活性を検査する3年生のオタネニンジンのサンプルを冷凍管に入れ、液体窒素で急速凍結した後、-80℃の冷蔵庫に移しました。成熟期の根のサンプル中のCdおよび有効成分含有量を測定する必要があります。水道水で洗浄した後、105℃で30分間乾燥させ、塊を75℃に保ち、乳鉢で粉砕して保管します。
乾燥植物サンプル0.2gを三角フラスコに秤量し、硝酸8mlと過酸化水素2mlを加え、一晩中栓をする。翌日、曲首漏斗を三角フラスコに入れ、白煙が発生し分解液が透明になるまで電熱分解する。室温まで冷却後、混合物を10mlメスフラスコに移す。Cd含有量は原子吸光分光計(Thermo ICE™ 3300 AAS、米国)を用いて測定した。(GB/T 23739-2009)
乾燥植物サンプル0.2gを50mlプラスチックボトルに秤量し、1 mol/L塩酸10mlを加え、蓋をして15時間振盪した後、ろ過する。ピペットを用いて、適切な希釈度に必要な量のろ液を吸い上げ、SrCl2溶液を加えてSr2+濃度を1 g/Lとする。Ca含有量は、原子吸光分光計(Thermo ICE™ 3300 AAS、米国)を用いて測定した。
マロンジアルデヒド(MDA)、スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)、ペルオキシダーゼ(POD)、カタラーゼ(CAT)参照キット法(DNM-9602、北京普朗新科技有限公司、製品登録番号)では、対応する測定キット番号:Jingyaodianji(準)語2013年第2400147号を使用します。
人参サンプル0.05gを量り取り、試験管側面に沿ってアントロン硫酸試薬を加える。試験管を2~3秒間振盪し、液全体をよく混合する。試験管立てに試験管を置き、15分間静置する。可溶性糖含有量は、紫外可視分光光度計(UV-5800、上海元喜儀器有限公司、中国)を用いて、波長620nmで測定した。
新鮮なオタネニンジン0.5gを秤量し、蒸留水5mlを加えてホモゲネート状に粉砕し、10,000gで10分間遠心分離する。上清液を定容に希釈する。クマシーブリリアントブルー法を用いた。可溶性タンパク質含有量は、紫外・可視スペクトル領域(UV-5800、上海元喜儀器有限公司、中国)において、波長595nmで分光光度計を用いて測定し、牛血清アルブミンの標準曲線から算出した。
新鮮なサンプル0.5gを秤量し、10%酢酸5mlを加えて粉砕・均質化し、ろ過後、定容に希釈する。ニンヒドリン溶液を用いた発色法を用いる。遊離アミノ酸含有量は、紫外可視分光光度計(UV-5800、上海元喜儀器有限公司、中国)を用いて波長570nmで測定し、標準ロイシン曲線から算出した。
新鮮な試料0.5gを秤量し、スルホサリチル酸3%溶液5mlを加え、湯浴中で加熱し、10分間振盪する。冷却後、溶液を濾過し、定容に希釈した。酸性ニンヒドリン発色法を用いた。プロリン含量は、紫外可視分光光度計(UV-5800、上海元喜儀器有限公司、中国)を用いて波長520nmで測定し、プロリン標準曲線から算出した。
サポニン含有量は、中華人民共和国薬局方(2015年版)に基づき、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて測定した。HPLCの基本原理は、高圧液体を移動相として用い、固定相カラムに超微粒子用の高効率分離技術を適用することである。操作手順は以下のとおりである。
HPLC条件及びシステム適合性試験(表1):オクタデシルシランを充填剤として結合させたシリカゲルを用い、移動相Aとしてアセトニトリル、移動相Bとして水を用いて、下表のグラジエント溶出を行った。検出波長は203 nmであった。三七人参サポニンのR1ピークから算出される理論カップ数は少なくとも4000である。
参照溶液の調製:ジンセノサイドRg1、ジンセノサイドRb1、ノトジンセノサイドR1を正確に量り、メタノールを加えて、1mlあたり0.4mgのジンセノサイドRg1、0.4mgのジンセノサイドRb1、0.1mgのノトジンセノサイドR1の混合溶液を得ます。
試験溶液の調製:三心粉末0.6gを量り取り、メタノール50mlを加える。この混合物をW1として秤量し、一晩放置する。その後、この混合溶液を80℃の湯浴中で2時間軽く煮沸する。冷却後、混合溶液を秤量し、得られたメタノールを最初のW1に加える。よく振盪した後、ろ過する。ろ液を測定のために残す。
サポニン含有量は標準溶液10µlと濾液10µlに正確に吸収され、HPLC(Thermo HPLC-ultimate 3000、Seymour Fisher Technology Co., Ltd.)24に注入された。
標準曲線:Rg1、Rb1、R1混合標準溶液の測定。クロマトグラフィー条件は上記と同じ。縦軸に測定ピーク面積、横軸に標準溶液中のサポニン濃度をとって標準曲線を作成する。測定されたサンプルのピーク面積を標準曲線に代入することで、サポニン濃度を算出する。
P. notogensingsのサンプル0.1gを量り取り、70% CH3OH溶液50mlを加える。2時間超音波処理した後、4000rpmで10分間遠心分離する。上澄み液1mlを採取し、12倍に希釈する。フラボノイド含有量は、紫外可視分光光度計(UV-5800、上海元喜儀器有限公司、中国)を用いて、波長249nmで測定した。ケルセチンは標準的な豊富に存在する物質である8。
データはExcel 2010を用いて整理しました。データの分散分析はSPSS Statistics 20を用いて評価しました。図はOrigin Pro 9.1で作成しました。算出された統計量には平均値±標準偏差が含まれます。統計的有意性はP<0.05に基づいています。
同じ濃度のシュウ酸を葉面散布した場合、石灰施用量の増加に伴い、オタネニンジンの根におけるCa含有量は有意に増加しました(表2)。石灰を施用しなかった場合と比較して、シュウ酸を散布せずに石灰を3750 kg ppm施用した場合、Ca含有量は212%増加しました。同じ石灰施用量では、散布したシュウ酸濃度の増加に伴い、Ca含有量はわずかに増加しました。
根のCd含有量は0.22~0.70 mg/kgであった。同じシュウ酸散布濃度で、石灰施用量の増加に伴い、2250 kg hm-2のCd含有量は有意に減少した。対照群と比較して、2250 kg gm-2の石灰と0.1 mol l-1のシュウ酸を根に散布した場合、Cd含有量は68.57%減少した。石灰を施用せず、750 kg hm-2の石灰を散布した場合、オタネニンジンの根のCd含有量はシュウ酸散布濃度の上昇に伴い有意に減少した。2250 kg gm-2の石灰と3750 kg gm-2の石灰を散布した場合、根のCd含有量は最初は減少し、その後、シュウ酸濃度の上昇に伴い増加した。さらに、2D分析により、Panax notoginsengの根のCa含有量は石灰(F = 82.84**)によって有意に影響を受け、Panax notoginsengの根のCd含有量は石灰(F = 74.99**)およびシュウ酸(F = 74.99**)、F = 7.72*によって有意に影響を受けることが示されました。
石灰施用量およびシュウ酸散布濃度の増加に伴い、MDA含有量は有意に減少した。石灰処理したオタネニンジンの根と3750 kg g/m2の石灰を施した根のMDA含有量に有意差は認められなかった。750 kg hm-2および2250 kg hm-2の石灰施用量では、0.2 mol l-1シュウ酸を散布した場合のMDA含有量は、散布していないシュウ酸と比較してそれぞれ58.38%および40.21%低かった。750 kg hm-2の石灰と0.2 mol l-1のシュウ酸を添加した場合、MDA含有量(7.57 nmol g-1)は最も低かった(図1)。
カドミウムストレス下におけるオタネニンジン根のマロンジアルデヒド含量に対するシュウ酸葉面散布の影響 [J]。P<0.05)。以下同様。
3750 kg h m-2の石灰を施用した場合を除いて、サンシチニンジンの根系のSOD活性に有意差は見られませんでした。石灰を0、750、2250 kg h m-2使用した場合、0.2 mol l-1シュウ酸を散布した場合のSOD活性は、シュウ酸処理を行わない場合よりも有意に高く、それぞれ177.89%、61.62%、45.08%増加しました。根のSOD活性(598.18単位 g-1)は、石灰なしで処理し、0.2 mol l-1シュウ酸を散布した場合に最も高くなりました。同じ濃度でシュウ酸なし、または0.1 mol l-1シュウ酸を散布した場合、石灰の施用量が増えるにつれてSOD活性が増加しました。 0.2 mol L–1シュウ酸を散布した後、SOD活性は著しく減少しました(図2)。
カドミウムストレス下のオタネニンジンの根におけるスーパーオキシドディスムターゼ、ペルオキシダーゼ、カタラーゼの活性に対するシュウ酸葉散布の影響[J]。
根のSOD活性と同様に、根のPOD活性(63.33 µmol g-1)は、石灰を施用せず、シュウ酸0.2 mol L-1を散布した場合に最も高く、対照(25.50 µmol g-1)より148.35%高かった。シュウ酸散布濃度および石灰3750 kg h m -2処理の増加に伴い、POD活性は一旦増加し、その後減少した。0.1 mol l-1シュウ酸処理と比較して、0.2 mol l-1シュウ酸処理ではPOD活性が36.31%減少した(図2)。
0.2 mol l-1 シュウ酸を散布し、2250 kg h m-2 または 3750 kg h m-2 の石灰を施用した場合を除き、CAT 活性は対照より有意に高かった。 0.1 mol l-1 シュウ酸処理および 0.2250 kg h m-2 または 3750 kg h m-2 の石灰処理の CAT 活性は、シュウ酸処理なしと比較して、それぞれ 276.08%、276.69%、33.05% 増加した。 0.2 mol l-1 シュウ酸で処理した根の CAT 活性 (803.52 µmol g-1) が最も高かった。 3750 kg h m-2 の石灰と 0.2 mol l-1 シュウ酸の処理では、CAT 活性 (172.88 µmol g-1) が最も低かった (図 2)。
二変量解析の結果、オタネニンジンのCAT活性およびMDAは、シュウ酸または石灰の散布量、および両処理と有意に相関することが示された(表3)。根のSOD活性は、石灰およびシュウ酸処理、またはシュウ酸散布濃度と高い相関を示した。根のPOD活性は、石灰施用量、または石灰とシュウ酸の同時施用と有意に相関した。
根菜類の可溶性糖含有量は、石灰施用量およびシュウ酸散布濃度の上昇に伴い減少した。石灰を施用しないオタネニンジンの根の可溶性糖含有量と、750 kg/h/m2の石灰を施用したオタネニンジンの根の可溶性糖含有量には有意差がなかった。2250 kg/h/m2の石灰を施用した場合、0.2 mol L-1のシュウ酸で処理した場合の可溶性糖含有量は、シュウ酸を含まない散布時よりも有意に高く、22.81%増加した。3750 kg/h/m2の石灰を施用した場合、シュウ酸散布濃度の上昇に伴い可溶性糖含有量は有意に減少した。0.2 mol L-1のシュウ酸散布処理の可溶性糖含有量は、シュウ酸を含まない処理よりも38.77%低かった。さらに、0.2 mol l-1シュウ酸の噴霧処理では可溶性糖含有量が205.80 mg g-1と最も低くなりました(図3)。
カドミウムストレス下のオタネニンジンの根における総可溶性糖および可溶性タンパク質含有量に対するシュウ酸葉散布の影響[J]。
根の可溶性タンパク質含有量は、石灰とシュウ酸の施用量の増加に伴い減少した。石灰を施用しなかった場合、0.2 mol l-1のシュウ酸を散布した処理区では、対照区と比較して可溶性タンパク質含有量が16.20%有意に低下した。石灰を750 kg h m-2施用した場合、オタネニンジンの根の可溶性タンパク質含有量に有意差は認められなかった。石灰施用量を2250 kg h m-2とした場合、0.2 mol l-1のシュウ酸を散布した処理区では、シュウ酸を散布しない処理区(35.11%)と比較して可溶性タンパク質含有量が有意に高かった。石灰を3750 kg h m-2で施用した場合、シュウ酸噴霧濃度の上昇とともに可溶性タンパク質含有量が大幅に減少し、シュウ酸を0.2 mol l-1で噴霧処理した場合、可溶性タンパク質含有量(269.84 µg g-1)は最低になりました(図3)。
石灰を添加しない場合、三七人参の根の遊離アミノ酸含有量に有意差は認められなかった。シュウ酸散布濃度の上昇および石灰施用量750 kg hm-2の増加に伴い、遊離アミノ酸含有量は一旦減少し、その後増加した。石灰2250 kg hm-2およびシュウ酸0.2 mol l-1の処理を施すと、シュウ酸未処理と比較して遊離アミノ酸含有量が33.58%有意に増加した。シュウ酸散布濃度の上昇および石灰3750 kg·hm-2の投入により、遊離アミノ酸含有量は有意に減少した。0.2 mol L-1シュウ酸散布処理における遊離アミノ酸含有量は、シュウ酸処理なしの処理よりも49.76%低かった。遊離アミノ酸含有量は、シュウ酸処理なしの場合に最大となり、2.09 mg/gに達した。0.2 mol l-1のシュウ酸を散布した場合、遊離アミノ酸含有量は1.05 mg/gと最も低かった(図4)。
カドミウムストレス条件下でのシュウ酸葉散布が人参の根の遊離アミノ酸とプロリン含有量に及ぼす影響[J]。
根のプロリン含有量は、石灰とシュウ酸の施用量の増加に伴い減少した。石灰が存在しない状態では、オタネニンジンのプロリン含有量に有意差はなかった。シュウ酸の散布濃度と石灰の施用量が750、2250 kg hm-2に増加すると、プロリン含有量は最初に減少し、その後増加した。0.2 mol l-1シュウ酸散布処理におけるプロリン含有量は、0.1 mol l-1シュウ酸散布処理におけるプロリン含有量よりも有意に高く、それぞれ19.52%と44.33%増加した。3750 kg hm-2の石灰を施用した場合、シュウ酸散布濃度の上昇に伴い、プロリン含有量は有意に減少した。 0.2 mol/lシュウ酸を散布した場合、プロリン含有量は散布しない場合に比べて54.68%減少しました。プロリン含有量は最も低く、0.2 mol/lシュウ酸処理では11.37 μg/gでした(図4)。
三七(オタネニンジン)の総サポニン含有量は、Rg1>Rb1>R1の順であった。シュウ酸散布濃度の増加と石灰無施用による3種類のサポニン含有量に有意差は認められなかった(表4)。
シュウ酸0.2 mol l-1を散布した場合のR1含有量は、シュウ酸を散布しない場合、および石灰を750 kg/h/m2または3750 kg/h/m2使用した場合と比較して有意に低かった。シュウ酸散布濃度が0または0.1 mol l-1の場合、石灰散布量の増加によるR1含有量に有意な差は認められなかった。シュウ酸散布濃度が0.2 mol l-1の場合、石灰を3750 kg/h/m2使用した場合のR1含有量は、石灰なしの場合の43.84%と比較して有意に低かった(表4)。
Rg1 の含有量は、シュウ酸散布濃度と石灰施用量 750 kg·h·m-2 の増加に伴い、最初は増加し、その後減少した。石灰施用量 2250 または 3750 kg h m-2 では、シュウ酸散布濃度の増加に伴い、Rg1 の含有量は減少した。同じシュウ酸散布濃度では、石灰施用量の増加に伴い、Rg1 の含有量は最初は増加し、その後減少した。対照と比較して、シュウ酸の 3 つの散布濃度と 750 kg h m-2 を除き、Rg1 の含有量は対照よりも高かったが、その他の処理の根の Rg1 含有量は対照よりも低かった。Rg1 含有量は、750 kg gm-2 の石灰と 0.1 mol l-1 のシュウ酸を散布したときに最も高く、対照よりも 11.54% 高かった (表 4)。
Rb1含有量は、シュウ酸散布濃度と石灰施用量2250 kg hm-2の増加に伴い、一旦増加し、その後減少した。0.1 mol l-1シュウ酸散布後、Rb1含有量は最大値の3.46%に達し、シュウ酸散布なしの場合と比較して74.75%増加した。他の石灰処理では、異なるシュウ酸散布濃度間に有意差は認められなかった。0.1 mol l-1および0.2 mol l-1シュウ酸を散布した場合、Rb1含有量は一旦減少し、その後、石灰施用量の増加に伴い減少した(表4)。
同じ濃度のシュウ酸を散布した場合、フラボノイドの含有量は最初は増加し、その後、石灰の散布量の増加とともに減少しました。石灰を散布しない場合、またはさまざまな濃度のシュウ酸を散布した 3750 kg h m-2 の石灰では、フラボノイド含有量に有意な差がありました。石灰を 750 および 2250 kg h m-2 の速度で散布した場合、フラボノイドの含有量は最初は増加し、その後、シュウ酸の散布濃度の増加とともに減少しました。散布量 750 kg h m-2 で処理し、0.1 mol l-1 のシュウ酸を散布した場合、フラボノイドの含有量が最高になり、4.38 mg g-1 に達しました。これは、同じ散布量でシュウ酸を散布しない場合の石灰よりも 18.38% 高い値です。シュウ酸0.1 mol l-1を散布した場合のフラボノイド含有量は、シュウ酸を散布せず、石灰を2250 kg hm-2で処理した場合と比較して21.74%増加しました(図5)。
カドミウムストレス下のオタネニンジン根のフラボノイド含有量に対するシュウ酸塩葉面散布の影響[J]。
二変量解析の結果、オタネニンジンの可溶性糖含量は、石灰施用量およびシュウ酸散布濃度と有意に相関することが示された。根菜類の可溶性タンパク質含量は、石灰施用量、石灰およびシュウ酸散布濃度と有意に相関した。根における遊離アミノ酸およびプロリン含量は、石灰施用量、シュウ酸散布濃度、石灰およびシュウ酸散布濃度と有意に相関した(表5)。
オタネニンジンの根におけるR1含有量は、シュウ酸散布濃度、石灰施用量、石灰およびシュウ酸と有意に相関していた。フラボノイド含有量は、散布シュウ酸濃度および石灰施用量と有意に相関していた。
植物の Cd を減らすため、土壌中の Cd を固定化して土壌改良剤で土壌改良することが多く、例えば石灰やシュウ酸などが使われてきました30。石灰は作物のカドミウム含有量を減らす土壌改良剤として広く使われています31。Liang ら32 は、シュウ酸は重金属で汚染された土壌を修復するためにも使えると報告しています。汚染された土壌にさまざまな濃度のシュウ酸を施した後、土壌有機物が増加し、陽イオン交換容量が減少し、pH 値が上昇しました33。シュウ酸は土壌中の金属イオンと反応することもできます。Cd ストレス下では、Panax notoginseng の Cd 含有量は対照と比較して大幅に増加しました。しかし、石灰を使用した場合は大幅に減少しました。本研究では、750 kg hm-2の石灰を施用した際に、根のCd含有量が国家基準(Cd限度値:Cd≤0.5 mg/kg、国家品質総局、GB/T 19086-200834)に達し、2250 kg hm-2の石灰を施用した際に石灰との併用が最も効果的であった。石灰の施用は土壌中にCa2+とCd2+の競合場所を多数作り出し、シュウ酸の添加は三七の根のCd含有量を低下させる可能性があった。しかし、石灰とシュウ酸の併用により、三七の根のCd含有量は大幅に低下し、国家基準に達した。土壌中の Ca2+ は、質量流動中に根の表面に吸着され、カルシウムチャネル (Ca2+ チャネル)、カルシウムポンプ (Ca2+-AT-Pase)、Ca2+/H+ 対向輸送体を介して根の細胞に取り込まれ、その後、根道部に水平輸送されます 23。 根の Ca 含有量は、Cd 含有量と有意に負の相関関係にあります (P<0.05)。Cd 含有量は、Ca 含有量の増加とともに減少しており、これは Ca と Cd の拮抗作用に関する見解と一致しています。分散分析の結果、石灰の量が Panax notoginseng の根の Ca 含有量に有意に影響することが示されました。 Pongrac ら 35 は、Cd がシュウ酸カルシウム結晶中のシュウ酸に結合し、Ca と競合することを報告しました。ただし、シュウ酸による Ca の調節は有意ではありませんでした。これは、シュウ酸とCa2+によって形成されたシュウ酸カルシウムの沈殿が単純な沈殿ではなく、共沈殿プロセスがさまざまな代謝経路によって制御できることを示しています。


投稿日時: 2023年5月25日