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カドミウム（Cd）汚染は、雲南省における薬用植物である田七人参の栽培の安全性に潜在的な脅威をもたらす。外因性Cdストレス下で、石灰施用（0、750、2250、3750 kg/h/m2）とシュウ酸の葉面散布（0、0.1、0.2 mol/L）がCd蓄積と抗酸化物質に及ぼす影響を理解するために、野外実験を行った。田七人参の全身性および薬用成分。結果は、Cdストレス下では、石灰とシュウ酸の葉面散布により田七人参のCa2+含有量が増加し、Cd2+の毒性が減少することが示された。石灰とシュウ酸の添加により、抗酸化酵素の活性が増加し、浸透圧調節物質の代謝が変化した。最も顕著なのは、CAT活性が2.77倍に増加したことである。シュウ酸の影響下では、SOD の活性が 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非常に有意な相関関係があります。石灰とシュウ酸は、田七人参のカルシウムイオン (Ca2+) 含有量を増加させ、Cd 含有量を減少させ、田七人参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ることができます。Cd 含有量は最も低く、対照より 68.57% 低く、標準値 (Cd≤0.5 mg kg-1、GB/T 19086-2008) に相当します。SPN の割合は 7.73% で、すべての処理の中で最高レベルに達し、フラボノイド含有量は 21.74% 有意に増加し、標準医療値と最適収量に達しました。
カドミウム（Cd）は耕作地の一般的な汚染物質であり、容易に移動し、生物毒性が強い。El-Shafeiら2は、カドミウム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におけるカドミウムの過剰レベルが深刻化​​している。雲南省は中国の生物多様性の王国であり、薬用植物種は国内で1位にランクされている。しかし、雲南省は鉱物資源が豊富であり、採掘プロセスは必然的に土壌の重金属汚染を引き起こし、地元の薬用植物の生産に影響を与えている。
田七人参（Panax notoginseng (Burkill) Chen3）は、ウコギ科のPanax属に属する非常に価値の高い多年生草本薬用植物です。田七人参は、血液循環を改善し、血液の滞りを解消し、痛みを和らげます。主な生産地は雲南省文山市です5。田七人参の栽培地の土壌の75%以上がカドミウムで汚染されており、地域によって81%から100%を超えるレベルまで変動します6。カドミウムの毒性作用は、田七人参の薬用成分、特にサポニンとフラボノイドの生産を著しく減少させます。サポニンは、アグリコンがトリテルペノイドまたはスピロスタンであるグリコシド化合物の一種です。これらは多くの伝統的な漢方薬の主要な有効成分であり、サポニンを含んでいます。サポニンの中には、抗菌活性や解熱、鎮静、抗がん作用などの有益な生物活性を持つものもあります7。フラボノイドは一般的に、フェノール性ヒドロキシル基を持つ2つのベンゼン環が3つの中心炭素原子を介して結合した一連の化合物を指します。主なコアは2-フェニルクロマノン8です。これは植物中の酸素フリーラジカルを効果的に除去できる強力な抗酸化物質です。また、炎症性生物酵素の浸透を阻害し、創傷治癒と鎮痛を促進し、コレステロール値を低下させる可能性があります。これは、田七人参の主要な有効成分の1つです。田七人参生産地域の土壌のカドミウム汚染の問題に対処し、その必須薬用成分の生産を確保することが急務です。
石灰は、カドミウム汚染からの固定土壌浄化に広く使用されている不活性化剤の 1 つです 10。石灰は、pH 値を上昇させ、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) を変化させることで、土壌中の Cd の生物学的利用能を低下させ、土壌中の Cd の吸着と沈着に影響を与えます 3, 11。さらに、石灰は大量の Ca2+ を提供し、Cd2+ とイオン拮抗を形成し、根の吸着部位をめぐって競合し、土壌への Cd の輸送を妨げ、生物毒性が低いです。Cd ストレス下で 50 mmol L-1 Ca を添加すると、ゴマの葉での Cd 輸送が阻害され、Cd の蓄積が 80% 減少しました。同様の研究がイネ (Oryza sativa L.) や他の作物でも多数報告されています 12,13。
近年、重金属の蓄積を抑制するために作物に葉面散布を行う方法が新たな重金属制御法として注目されている。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、細胞壁に重金属が沈着することで植物による重金属の吸収が阻害される14,15。安定な二酸キレート剤であるシュウ酸は、植物中の重金属イオンを直接キレート化することで毒性を低減できる。研究によると、大豆中のシュウ酸はCd2+をキレート化し、上部毛状突起細胞を通して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る16。シュウ酸は土壌pHを調整し、スーパーオキシドジスムターゼ（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、プロリンの代謝調節因子の浸透を調節することができる17,18。植物中の酸と過剰なCa2+は、核形成タンパク質の作用によりシュウ酸カルシウム沈殿物を形成する。植物中のCa2+濃度を調節することで、植物中の溶解シュウ酸とCa2+の調節を効果的に達成し、シュウ酸とCa2+の過剰な蓄積を防ぐことができる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。石灰の施用量は 750 ～ 6000 kg/m2 の範囲であることがわかっています。pH 5.0 ～ 5.5 の酸性土壌では、3000 ～ 6000 kg/h/m の施用量での石灰施用効果は、750 kg/h/m2 の施用量の場合よりも有意に高いことがわかっています 21。しかし、石灰の過剰施用は、土壌 pH の大幅な変化や土壌の圧縮など、土壌にいくつかの悪影響をもたらします 22。したがって、CaO 処理レベルを 0、750、2250、および 3750 kg hm-2 と定義しました。シロイヌナズナにシュウ酸を施用すると、10 mmol L-1 の濃度で Ca2+ が有意に減少し、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っています 20。これまでの研究の蓄積により、この試験の濃度を決定し、外因性サプリメントのCa2+とCd2+23,24,25に対する相互作用の影響をさらに研究することができました。したがって、本研究は、Cd汚染土壌における田七人参のCd含有量とストレス耐性に対する外因性石灰とシュウ酸の葉面散布の調節メカニズムを解明し、田七人参の生産における薬効と品質をより確実にする方法をさらに探ることを目的としています。彼は、カドミウム汚染土壌における草本植物栽培の規模を拡大し、医薬品市場で求められる高品質で持続可能な生産を達成するための貴重な指針を提供しています。
雲南省文山州丘北県蘭尼寨（北緯24°11′、東経104°3′、標高1446m）で、地元の朝鮮人参品種である文山田七人参を材料として野外実験を行った。年間平均気温は17℃、年間平均降水量は1250mmである。調査した土壌のバックグラウンド値は、TN 0.57 g kg-1、TP 1.64 g kg-1、TC 16.31 g kg-1、OM 31.86 g kg-1、アルカリ加水分解窒素 88.82 mg kg-1、無リン 18.55 mg kg-1、遊離カリウム 100.37 mg kg-1、総カドミウム 0.3 mg kg-1、pH 5.4であった。
2017年12月10日、6 mg/kgのCd2+（CdCl2·2.5H2O）と石灰処理（0、750、2250、3750 kg/h/m2）を混合し、各区画の0～10 cmの層に土壌表面に施用した。各処理は3回繰り返した。試験区画はランダムに配置され、各区画は3 m2の面積を占める。1年生の田七人参の苗は、15日間の耕起後に移植した。遮光ネットを使用する場合、遮光ネット内の田七人参の光強度は、通常の自然光強度の約18%である。栽培は、地元の伝統的な栽培方法に従って行われる。2019年の田七人参の成熟段階の前に、シュウ酸ナト​​リウムの形でシュウ酸を散布した。シュウ酸濃度はそれぞれ0、0.1、0.2 mol L-1で、NaOHを使用してpHを5.16に調整し、落葉浸出液の平均pHをシミュレートした。葉の表裏両面に週1回、午前8時に散布した。5週目に4回散布した後、3年生の田七人参を収穫した。
2019年11月、3年生の田七人参を畑から採取し、シュウ酸を散布した。生理代謝と酵素活性を測定する必要のある3年生田七人参のサンプルの一部をチューブに入れ、液体窒素で急速凍結した後、-80℃の冷蔵庫に移した。成熟段階でCdと有効成分含有量を測定する根のサンプルの一部を水道水で洗浄し、105℃で30分間乾燥させ、75℃で恒量になるまで乾燥させ、保存のために乳鉢で粉砕した。
乾燥植物試料0.2gを秤量し、三角フラスコに入れ、硝酸8mlと過塩素酸2mlを加えて一晩蓋をする。翌日、三角フラスコに湾曲漏斗を置き、白煙が出て消化液が透明になるまで電気加熱消化を行う。室温まで冷却後、混合物を10mlメスフラスコに移す。カドミウム含有量は原子吸光分光光度計（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を秤量し、50mlのプラスチックボトルに入れ、10mlの1mol L-1 HClを加え、蓋をして15時間よく振とうし、濾過する。ピペットを用いて必要な量の濾液を採取し、適切に希釈した後、SrCl2溶液を加えてSr2+濃度を1g L-1にする。Ca含有量は原子吸光分光光度計（Thermo ICE™ 3300 AAS、米国）を用いて測定した。
マロンジアルデヒド（MDA）、スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）、ペルオキシダーゼ（POD）およびカタラーゼ（CAT）の標準キット法（DNM-9602、北京プロング新技術有限公司、製品登録）に従い、対応する測定キットを使用する。番号：北京薬局方（正確）2013年第2400147号。
田七人参サンプル約0.05gを秤量し、試験管の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秒間振とうして液体を十分に混合する。試験管を試験管立てに置き、15分間発色させる。可溶性糖含量は、波長620nmで紫外可視分光光度計（UV-5800、上海元西儀器有限公司、中国）を用いて測定した。
新鮮な田七人参0.5gを秤量し、蒸留水5mlでホモジネートになるまで粉砕した後、10,000gで10分間遠心分離した。上清を一定量に希釈した。クー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量は、紫外可視分光光度計（UV-5800、上海元西儀器有限公司、中国）を用いて波長595nmで測定し、ウシ血清アルブミンの標準曲線に基づいて算出した。
新鮮なサンプル0.5gを秤量し、10%酢酸5mlを加え、均質になるまで粉砕し、濾過して一定量に希釈した。発色法にはニンヒドリン溶液を用いた。遊離アミノ酸含量は、UV-可視分光光度計（UV-5800、上海元西儀器有限公司、中国）を用いて570nmで測定し、ロイシン標準曲線28に基づいて算出した。
新鮮な試料0.5gを秤量し、3%スルホサリチル酸溶液5mlを加え、水浴で加熱し、10分間振とうする。冷却後、溶液を濾過し、一定量にする。酸性ニンヒドリンを用いた比色法を用いた。プロリン含有量は、紫外可視分光光度計（UV-5800、上海元西儀器有限公司、中国）を用いて波長520nmで測定し、プロリン標準曲線29に基づいて算出した。
サポニン含有量は、中華人民共和国薬典（2015年版）を参考に、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）により測定した。高速液体クロマトグラフィーの基本原理は、高圧液体を移動相として用い、固定相に高速カラムクロマトグラフィーの超微粒子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条件およびシステム適合性試験（表1）：充填剤としてオクタデシルシラン結合シリカゲル、移動相Aとしてアセトニトリル、移動相Bとして水を使用する。下表に示すグラジエント溶出を行う。検出波長は203 nmである。田七人参の総サポニンのR1ピークに基づき、理論段数は少なくとも4000であるべきである。
標準溶液の調製：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を正確に秤量し、メタノールを加えて、溶液1mlあたりジンセノサイドRg1 0.4mg、ジンセノサイドRb1 0.4mg、ノトジンセノサイドR1 0.1mgを含む混合物を調製する。
試験溶液の調製：オタネニンジン粉末0.6gを秤量し、メタノール50mlを加える。混合溶液を秤量し（W1）、一晩放置する。その後、混合溶液を80℃の湯浴で2時間穏やかに煮沸する。冷却後、混合溶液を秤量し、調製したメタノールを最初の質量W1に加える。よく振とうし、濾過する。濾液は分析に用いる。
標準溶液10μLとろ液10μLを正確に採取し、高性能液体クロマトグラフ（Thermo HPLC-ultimate 3000、Seymour Fisher Technology Co., Ltd.）に注入して、サポニン24含有量を測定する。
標準曲線：Rg1、Rb1、R1の混合標準溶液を測定します。クロマトグラフィー条件は上記と同じです。測定されたピーク面積をy軸に、標準溶液中のサポニン濃度をx軸にプロットして標準曲線を作成します。サンプルの測定された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できます。
P. notogensings サンプル 0.1 g を秤量し、70% CH3OH 溶液 50 ml を加える。超音波抽出を 2 時間行い、その後 4000 rpm で 10 分間遠心分離する。上清 1 ml を採取し、12 倍に希釈する。フラボノイド含有量は、波長 249 nm で紫外可視分光光度計 (UV-5800、上海元西儀器有限公司、中国) を使用して測定した。ケルセチンは標準物質の 1 つである 8。
データはExcel 2010ソフトウェアを使用して整理しました。データの分散分析にはSPSS 20統計ソフトウェアを使用しました。図はOrigin Pro 9.1を使用して作成しました。算出された統計値は平均値±標準偏差で示しています。統計的有意性はP < 0.05に基づいています。
葉に散布するシュウ酸の濃度が同じ場合、石灰の施用量が増加するにつれて、田七人参の根のCa含有量が有意に増加した（表2）。石灰を施用しない場合と比較して、シュウ酸を散布せずに3750 kg/h/m2の石灰を施用した場合、Ca含有量は212%増加した。同じ量の石灰を施用した場合、シュウ酸の散布濃度が増加するにつれて、Ca含有量はわずかに増加した。
根のCd含有量は0.22～0.70 mg kg-1の範囲です。同じシュウ酸の噴霧濃度で、石灰の添加量が増加すると、2250 kg/hのCd含有量は大幅に減少します。対照と比較して、2250 kg hm-2の石灰と0.1 mol l-1のシュウ酸を噴霧した後、根のCd含有量は68.57%減少しました。無石灰および750 kg/hの石灰を適用した場合、シュウ酸噴霧濃度の増加に伴い、田七人参の根のCd含有量は大幅に減少しました。2250 kg/m2の石灰および3750 kg/m2の石灰を適用した場合、根のCd含有量はシュウ酸濃度の増加に伴い、最初は減少し、その後増加しました。さらに、二変量解析では、石灰が田七人参の根のCa含有量に有意な影響を与え（F = 82.84**）、石灰が田七人参の根のCd含有量に有意な影響を与え（F = 74.99**）、シュウ酸に有意な影響を与えた（F = 7.72*）。
石灰の添加量と散布したシュウ酸の濃度が増加するにつれて、MDA含有量は有意に減少した。石灰を添加しない場合と3750 kg/m2の石灰を添加した場合の田七人参の根のMDA含有量に有意差はなかった。750 kg/h/m2および2250 kg/h/m2の施用量では、0.2 mol/Lシュウ酸散布処理の石灰含有量は、シュウ酸散布処理なしの場合と比較して、それぞれ58.38%および40.21%減少した。最も低いMDA含有量（7.57 nmol g-1）は、750 kg hm-2の石灰と0.2 mol l-1のシュウ酸を散布したときに観察された（図1）。
カドミウムストレス下におけるサンシチニンジン根のマロンジアルデヒド含有量に対するシュウ酸の葉面散布の影響。注：図中の凡例は、散布時のシュウ酸濃度（mol L-1）を示し、異なる小文字は、同じ石灰施用処理間の有意差（P < 0.05）を示します。以下も同様。
石灰を 3750 kg/h 施用した場合を除き、田七人参の根の SOD 活性に有意差はなかった。石灰を 0、750、2250 kg/h/m2 添加した場合、0.2 mol/l の濃度でシュウ酸を散布して処理した際の SOD 活性は、シュウ酸を使用しない場合よりも有意に高く、それぞれ 177.89%、61.62%、45.08% 増加した。根の SOD 活性 (598.18 U g-1) は、石灰を施用せず、0.2 mol/l の濃度でシュウ酸を散布して処理した場合に最も高かった。同じ濃度または 0.1 mol L-1 でシュウ酸を散布した場合、石灰の添加量の増加に伴って SOD 活性が増加した。0.2 mol/L のシュウ酸を散布した後、SOD 活性は有意に減少した (図 2)。
カドミウムストレス下におけるサンシチニンジン根のスーパーオキシドジスムターゼ、ペルオキシダーゼ、カタラーゼ活性に対するシュウ酸の葉面散布の影響
根のSOD活性と同様に、石灰処理を行わず0.2 mol L-1シュウ酸を散布した根のPOD活性が最も高く（63.33 µmol g-1）、これは対照（25.50 µmol g-1）より148.35%高かった。シュウ酸散布濃度と3750 kg/m2の石灰処理の増加に伴い、POD活性は最初は増加し、その後減少した。0.1 mol L-1シュウ酸処理と比較すると、0.2 mol L-1シュウ酸処理時のPOD活性は36.31%減少した（図2）。
0.2 mol/l シュウ酸を散布し、2250 kg/h/m2 または 3750 kg/h/m2 の石灰を添加した場合を除き、CAT 活性は対照よりも有意に高かった。0.1 mol/l シュウ酸を散布し、0.2250 kg/m2 または 3750 kg/h/m2 の石灰を添加した場合、CAT 活性はシュウ酸を散布しない処理と比較して、それぞれ 276.08%、276.69%、33.05% 増加した。根の CAT 活性は、石灰なし処理と 0.2 mol/L シュウ酸処理で最も高かった (803.52 μmol/g)。CAT 活性は、3750 kg/h/m の石灰と 0.2 mol/L シュウ酸で処理した場合に最も低かった (172.88 μmol/g) (図 2)。
二変量解析の結果、田七人参の根のCAT活性とMDA活性は、散布したシュウ酸または石灰の量と2つの処理と有意に関連していることが示された（表3）。根のSOD活性は、石灰とシュウ酸の処理またはシュウ酸散布濃度と有意に関連していた。根のPOD活性は、施用した石灰の量または石灰とシュウ酸の処理に有意に依存していた。
石灰施用量とシュウ酸スプレー濃度の増加に伴い、根の可溶性糖含量は減少した。石灰を施用しない場合と、750 kg/h/m の石灰を施用した場合では、田七人参の根の可溶性糖含量に有意差はなかった。2250 kg/m2 の石灰を施用した場合、0.2 mol/L のシュウ酸で処理した可溶性糖含量は、シュウ酸を散布しない場合よりも有意に高く、22.81% 増加した。3750 kg/h/m2 の石灰を施用した場合、散布したシュウ酸の濃度が増加するにつれて、可溶性糖含量は有意に減少した。0.2 mol L-1 のシュウ酸で処理した可溶性糖含量は、シュウ酸を散布しない場合と比較して 38.77% 減少した。さらに、0.2 mol·L-1 シュウ酸スプレー処理では可溶性糖含量が最も低く、205.80 mg·g-1 であった（図 3）。
カドミウムストレス下におけるサンシチニンジン根の可溶性総糖および可溶性タンパク質含有量に対するシュウ酸の葉面散布の影響
石灰施用量とシュウ酸スプレー処理量の増加に伴い、根の可溶性タンパク質含有量は減少した。石灰を添加しない場合、0.2 mol L-1 の濃度でシュウ酸スプレー処理した際の可溶性タンパク質含有量は、対照と比較して 16.20% 有意に減少した。750 kg/h の石灰を施用した場合、田七人参の根の可溶性タンパク質含有量に有意差はなかった。2250 kg/h/m の石灰施用条件下では、0.2 mol/L のシュウ酸スプレー処理の可溶性タンパク質含有量は、シュウ酸スプレーなし処理 (35.11%) よりも有意に高かった。3750 kg·h/m2 の石灰を施用した場合、シュウ酸スプレー濃度の増加に伴い可溶性タンパク質含有量は有意に減少し、シュウ酸スプレーが 0.2 mol·L-1 のときに可溶性タンパク質含有量が最低値 (269.84 μg·g-1) となった。治療（図3）。
石灰を施用しない場合、田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。シュウ酸の噴霧濃度が増加し、石灰を 750 kg/h/m2 添加すると、遊離アミノ酸含有量は最初は減少し、その後増加した。シュウ酸を噴霧しない処理と比較して、石灰 2250 kg hm-2 とシュウ酸 0.2 mol l-1 を噴霧した場合、遊離アミノ酸含有量は 33.58% 有意に増加した。シュウ酸の噴霧濃度が増加し、石灰を 3750 kg/m2 添加すると、遊離アミノ酸含有量は有意に減少した。シュウ酸 0.2 mol L-1 噴霧処理の遊離アミノ酸含有量は、シュウ酸を噴霧しない処理と比較して 49.76% 減少した。遊離アミノ酸含有量はシュウ酸を噴霧しない場合が最も高く、2.09 mg g-1 であった。 0.2 mol/Lのシュウ酸スプレー処理では、遊離アミノ酸含有量が最も低かった（1.05 mg/g）（図4）。
カドミウムストレス条件下におけるサンシチニンジン根の遊離アミノ酸およびプロリン含有量に対するシュウ酸の葉面散布の影響
石灰施用量とシュウ酸散布量の増加に伴い、根のプロリン含有量は減少した。石灰を施用しなかった場合、オタネニンジン根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が増加し、石灰施用量が750 kg/m2または2250 kg/m2に増加すると、プロリン含有量はまず減少し、その後増加した。0.2 mol L-1シュウ酸散布処理のプロリン含有量は、0.1 mol L-1シュウ酸散布処理よりも有意に高く、それぞれ19.52%と44.33%増加した。3750 kg/m2の石灰を施用した場合、散布したシュウ酸の濃度が増加するにつれて、プロリン含有量は有意に減少した。0.2 mol L-1シュウ酸を散布した後、プロリン含有量はシュウ酸を散布しなかった場合と比較して54.68%減少した。プロリン含有量が最も低かったのは、0.2 mol/lのシュウ酸で処理した場合で、11.37 μg/gであった（図4）。
田七人参の総サポニン含有量はRg1>Rb1>R1の順であった。シュウ酸スプレーの濃度増加と石灰を施用しない場合の濃度増加による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）。
0.2 mol L-1 のシュウ酸を散布した後の R1 含有量は、シュウ酸を散布せず、750 または 3750 kg/m2 の石灰を施用した場合よりも有意に低かった。散布したシュウ酸濃度が 0 または 0.1 mol/L の場合、石灰の添加量が増加しても R1 含有量に有意差はなかった。0.2 mol/L のシュウ酸を散布した場合、3750 kg/h/m2 の石灰中の R1 含有量は、石灰を添加しない場合の 43.84% よりも有意に低かった (表 4)。
シュウ酸の噴霧濃度が増加し、750 kg/m2 の石灰が添加されると、Rg1 含有量は最初は増加し、その後減少した。石灰施用量が 2250 および 3750 kg/h の場合、シュウ酸噴霧濃度の増加に伴い Rg1 含有量は減少した。同じ濃度の噴霧シュウ酸の場合、石灰の量が増加すると、Rg1 含有量は最初は増加し、その後減少した。対照と比較すると、3 つの濃度のシュウ酸と 750 kg/m2 の石灰処理における Rg1 含有量が対照よりも高かったことを除き、他の処理における Panax notoginseng 根の Rg1 含有量は対照よりも低かった。Rg1 の最大含有量は、750 kg/h/m2 の石灰と 0.1 mol/l のシュウ酸を噴霧したときであり、対照よりも 11.54% 高かった (表 4)。
流量2250 kg/hでシュウ酸の噴霧濃度と石灰の施用量が増加すると、Rb1含有量はまず増加し、その後減少した。0.1 mol L-1シュウ酸を噴霧した後、Rb1含有量は最大値3.46%に達し、シュウ酸を噴霧しない場合よりも74.75%高かった。他の石灰処理では、シュウ酸噴霧の濃度による有意差はなかった。0.1および0.2 mol L-1シュウ酸を噴霧した後、石灰の施用量が増加すると、Rb1含有量はまず減少し、その後減少した（表4）。
シュウ酸の噴霧濃度が同じ場合、石灰の添加量が増加するにつれて、フラボノイドの含有量は最初は増加し、その後減少しました。石灰なし、および3750 kg/m2の石灰を散布した場合、異なる濃度のシュウ酸を散布しても、フラボノイドの含有量に有意な差は検出されませんでした。750 kg/m2および2250 kg/m2の石灰を添加すると、噴霧したシュウ酸の濃度が増加するにつれて、フラボノイドの含有量は最初は増加し、その後減少しました。750 kg/m2を施用し、0.1 mol/lの濃度でシュウ酸を散布した場合、フラボノイドの含有量は最大で4.38 mg/gとなり、同じ量の石灰を添加した場合よりも18.38%高かったため、シュウ酸を散布する必要はありませんでした。 0.1 mol L-1 シュウ酸スプレーで処理した場合のフラボノイド含有量は、シュウ酸なしの処理および 2250 kg/m2 の石灰処理と比較して 21.74% 増加した (図 5)。
カドミウムストレス下におけるサンシチニンジン根のフラボノイド含有量に対するシュウ酸塩の葉への散布の影響
二変量解析の結果、田七人参の根の可溶性糖含量は、施用した石灰の量と散布したシュウ酸の濃度に大きく依存することが示された。根の可溶性タンパク質含量は、石灰とシュウ酸の施用量と有意に相関していた。根の遊離アミノ酸とプロリン含量は、施用した石灰の量、散布したシュウ酸の濃度、石灰とシュウ酸の濃度と有意に相関していた（表5）。
田七人参の根におけるR1含有量は、散布したシュウ酸の濃度、石灰の量、および石灰とシュウ酸の混合量に大きく依存していた。フラボノイド含有量は、散布したシュウ酸の濃度と添加した石灰の量に大きく依存していた。
石灰やシュウ酸など、土壌中のカドミウムを固定することで植物中のカドミウム濃度を下げるために多くの改良剤が使用されてきた30。石灰は作物中のカドミウム濃度を下げるための土壌改良剤として広く使用されている31。Liangら32は、シュウ酸も重金属で汚染された土壌の修復に使用できると報告している。汚染された土壌にさまざまな濃度のシュウ酸を添加すると、土壌有機物含有量が増加し、陽イオン交換容量が減少し、pHが上昇した33。シュウ酸は土壌中の金属イオンとも反応することができる。Cdストレス条件下では、対照と比較してPanax notoginsengのCd含有量が有意に増加した。しかし、石灰を使用すると、有意に減少する。本研究では、750 kg/h/m の石灰を施用したところ、根の Cd 含有量が国家基準 (Cd 制限は Cd≤0.5 mg/kg、AQSIQ、GB/T 19086-200834) に達し、効果は良好でした。 最も効果が高いのは、2250 kg/m2 の石灰を施用した場合です。 石灰の施用により、土壌中の Ca2+ と Cd2+ の競合サイトが多数生成され、シュウ酸の施用により、田七人参の根の Cd 含有量が減少します。 石灰とシュウ酸を混合した後、田七人参の根の Cd 含有量が大幅に減少し、国家基準に達しました。 土壌中の Ca2+ は、マスフロープロセスによって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+ アンチポーターを介して根細胞に吸収され、水平方向に根に輸送されます。木部23。根のCaとCd含有量の間には有意な負の相関関係があった（P < 0.05）。Ca含有量の増加に伴ってCd含有量が減少したことは、CaとCdの拮抗作用という考えと一致している。ANOVAは、石灰の量が田七人参の根のCa含有量に有意な影響を与えることを示した。Pongrack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と競合すると報告した。しかし、シュウ酸のCaに対する調節効果は有意ではなかった。これは、シュウ酸とCa2+からのシュウ酸カルシウムの沈殿は単純な沈殿ではなく、共沈プロセスはいくつかの代謝経路によって制御されている可能性があることを示している。
カドミウムストレス下では、植物に大量の活性酸素種（ROS）が生成され、細胞膜の構造が損傷します36。マロンジアルデヒド（MDA）含有量は、ROSのレベルと植物の細胞膜の損傷の程度を判断するための指標として使用できます37。抗酸化システムは、活性酸素種を除去するための重要な保護メカニズムです38。抗酸化酵素（POD、SOD、CATを含む）の活性は、通常、カドミウムストレスによって変化します。結果は、MDA含有量がCd濃度と正の相関関係にあることを示しており、Cd濃度の増加に伴って植物膜脂質の過酸化の程度が深まることを示しています37。これは、Ouyangらの研究結果と一致しています39。この研究では、MDA含有量が石灰、シュウ酸、石灰とシュウ酸によって大きく影響を受けることを示しています。 0.1 mol L-1 シュウ酸の噴霧後、田七人参の MDA 含有量が減少したことから、シュウ酸が田七人参中の Cd の生物学的利用能と ROS レベルを低下させる可能性があることが示された。抗酸化酵素系は、植物の解毒機能が行われる場所である。SOD は植物細胞に含まれる O2- を除去し、無毒の O2 と低毒性の H2O2 を生成する。POD と CAT は植物組織から H2O2 を除去し、H2O2 を H2O に分解する反応を触媒する。iTRAQ プロテオーム解析に基づくと、Cd40 ストレス下で石灰を施用した後、SOD と PAL のタンパク質発現レベルは低下し、POD の発現レベルは増加した。田七人参の根における CAT、SOD、POD の活性は、シュウ酸と石灰の投与量によって大きく影響を受けた。 0.1 mol L-1 シュウ酸の噴霧処理により SOD および CAT の活性が有意に増加したが、POD 活性に対する調節効果は明ら​​かではなかった。これは、シュウ酸が Cd ストレス下で ROS の分解を促進し、主に CAT の活性を調節することによって H2O2 の除去を完了することを示しており、これは Guo ら 41 による Pseudospermum sibiricum の抗酸化酵素に関する研究結果と同様である。750 kg/h/m2 の石灰の添加が抗酸化システムの酵素活性およびマロンジアルデヒド含有量に及ぼす影響は、シュウ酸の噴霧による影響と同様である。結果は、シュウ酸噴霧処理が Panax notoginseng の SOD および CAT の活性をより効果的に高め、Panax notoginseng のストレス耐性を高めることができることを示した。 SODとPODの活性は、0.2 mol L-1シュウ酸と3750 kg hm-2石灰の処理によって低下した。これは、高濃度のシュウ酸とCa2+の過剰な散布が植物にストレスを与える可能性があることを示しており、これはLuoらの研究と一致している。Wait 42。