Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Versi peramban yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas. Untuk hasil terbaik, kami sarankan menggunakan versi peramban yang lebih baru (atau menonaktifkan mode kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan berkelanjutan, kami menampilkan situs tanpa gaya atau JavaScript.
Kontaminasi kadmium (Cd) menimbulkan ancaman potensial terhadap keamanan budidaya tanaman obat Panax notoginseng di Yunnan. Di bawah tekanan Cd eksogen, percobaan lapangan dilakukan untuk memahami pengaruh aplikasi kapur (0, 750, 2250 dan 3750 kg/jam/m2) dan penyemprotan daun dengan asam oksalat (0, 0,1 dan 0,2 mol/L) terhadap akumulasi Cd dan komponen antioksidan sistemik dan obat dari Panax notoginseng. Hasil menunjukkan bahwa di bawah tekanan Cd, kapur dan penyemprotan daun dengan asam oksalat dapat meningkatkan kandungan Ca2+ pada Panax notoginseng dan mengurangi toksisitas Cd2+. Penambahan kapur dan asam oksalat meningkatkan aktivitas enzim antioksidan dan mengubah metabolisme regulator osmotik. Yang paling signifikan adalah peningkatan aktivitas CAT sebesar 2,77 kali. Di bawah pengaruh asam oksalat, aktivitas SOD meningkat hingga 1,78 kali. Kandungan MDA menurun sebesar 58,38%. Terdapat korelasi yang sangat signifikan dengan gula larut, asam amino bebas, prolin, dan protein larut. Kapur dan asam oksalat dapat meningkatkan kandungan ion kalsium (Ca2+) pada Panax notoginseng, mengurangi kandungan Cd, meningkatkan ketahanan stres Panax notoginseng, dan meningkatkan produksi total saponin dan flavonoid. Kandungan Cd paling rendah, 68,57% lebih rendah dari kontrol, dan sesuai dengan nilai standar (Cd≤0,5 mg kg-1, GB/T 19086-2008). Proporsi SPN adalah 7,73%, mencapai tingkat tertinggi di antara semua perlakuan, dan kandungan flavonoid meningkat secara signifikan sebesar 21,74%, mencapai nilai medis standar dan hasil optimal.
Kadmium (Cd) adalah kontaminan umum pada tanah pertanian, mudah bermigrasi, dan memiliki toksisitas biologis yang signifikan. El-Shafei dkk.² melaporkan bahwa toksisitas kadmium memengaruhi kualitas dan produktivitas tanaman yang digunakan. Tingkat kadmium yang berlebihan di tanah pertanian di Tiongkok barat daya telah menjadi masalah serius dalam beberapa tahun terakhir. Provinsi Yunnan adalah kerajaan keanekaragaman hayati Tiongkok, dengan spesies tanaman obat yang menempati peringkat pertama di negara ini. Namun, Provinsi Yunnan kaya akan sumber daya mineral, dan proses penambangan pasti menyebabkan polusi logam berat di tanah, yang memengaruhi produksi tanaman obat lokal.
Panax notoginseng (Burkill) Chen3) adalah tanaman obat herba abadi yang sangat berharga yang termasuk dalam genus Panax dari famili Araliaceae. Panax notoginseng meningkatkan sirkulasi darah, menghilangkan stagnasi darah, dan meredakan nyeri. Daerah produksi utamanya adalah Prefektur Wenshan, Provinsi Yunnan5. Lebih dari 75% tanah di daerah penanaman ginseng Panax notoginseng lokal terkontaminasi kadmium, dengan kadar yang bervariasi dari 81% hingga lebih dari 100% di berbagai daerah6. Efek toksik Cd juga secara signifikan mengurangi produksi komponen obat Panax notoginseng, terutama saponin dan flavonoid. Saponin adalah jenis senyawa glikosidik yang aglikonnya adalah triterpenoid atau spirostana. Mereka adalah bahan aktif utama dari banyak obat tradisional Tiongkok dan mengandung saponin. Beberapa saponin juga memiliki aktivitas antibakteri atau aktivitas biologis yang berharga seperti antipiretik, sedatif, dan efek antikanker7. Flavonoid umumnya merujuk pada serangkaian senyawa di mana dua cincin benzena dengan gugus hidroksil fenolik dihubungkan melalui tiga atom karbon pusat. Inti utamanya adalah 2-fenilkromanon 8. Ini adalah antioksidan kuat yang dapat secara efektif menangkal radikal bebas oksigen pada tumbuhan. Senyawa ini juga dapat menghambat penetrasi enzim biologis inflamasi, mempercepat penyembuhan luka dan meredakan nyeri, serta menurunkan kadar kolesterol. Ini adalah salah satu bahan aktif utama Panax notoginseng. Terdapat kebutuhan mendesak untuk mengatasi masalah kontaminasi kadmium di tanah di daerah produksi Panax ginseng dan memastikan produksi bahan obat esensialnya.
Kapur merupakan salah satu pasivator yang banyak digunakan untuk pemurnian tanah stasioner dari kontaminasi kadmium10. Kapur mempengaruhi adsorpsi dan deposisi Cd dalam tanah dengan mengurangi bioavailabilitas Cd dalam tanah melalui peningkatan nilai pH dan perubahan kapasitas pertukaran kation (CEC) tanah, saturasi garam (BS), dan potensial redoks (Eh)3, 11. Selain itu, kapur menyediakan sejumlah besar Ca2+, membentuk antagonisme ionik dengan Cd2+, bersaing untuk situs adsorpsi di akar, mencegah transportasi Cd ke dalam tanah, dan memiliki toksisitas biologis yang rendah. Ketika 50 mmol L-1 Ca ditambahkan di bawah tekanan Cd, transportasi Cd di daun wijen terhambat dan akumulasi Cd berkurang hingga 80%. Sejumlah penelitian serupa telah dilaporkan pada padi (Oryza sativa L.) dan tanaman lainnya12,13.
Penyemprotan daun pada tanaman untuk mengendalikan akumulasi logam berat merupakan metode baru dalam pengendalian logam berat dalam beberapa tahun terakhir. Prinsipnya terutama berkaitan dengan reaksi khelasi dalam sel tanaman, yang mengakibatkan pengendapan logam berat pada dinding sel dan menghambat penyerapan logam berat oleh tanaman14,15. Sebagai agen khelasi diasam yang stabil, asam oksalat dapat secara langsung mengkhelasi ion logam berat dalam tanaman, sehingga mengurangi toksisitas. Penelitian telah menunjukkan bahwa asam oksalat dalam kedelai dapat mengkhelasi Cd2+ dan melepaskan kristal yang mengandung Cd melalui sel trikoma bagian atas, mengurangi kadar Cd2+ dalam tubuh16. Asam oksalat dapat mengatur pH tanah, meningkatkan aktivitas superoksida dismutase (SOD), peroksidase (POD) dan katalase (CAT), dan mengatur penetrasi gula larut, protein larut, asam amino bebas dan prolin. Pengatur metabolisme17,18. Asam dan kelebihan Ca2+ dalam tanaman membentuk endapan kalsium oksalat di bawah aksi protein nukleasi. Mengatur konsentrasi Ca2+ dalam tanaman dapat secara efektif mencapai pengaturan asam oksalat dan Ca2+ terlarut dalam tanaman dan menghindari akumulasi asam oksalat dan Ca2+ yang berlebihan19,20.
Jumlah kapur yang diaplikasikan merupakan salah satu faktor kunci yang memengaruhi efek perbaikan. Ditemukan bahwa dosis kapur berkisar antara 750 hingga 6000 kg/m2. Untuk tanah asam dengan pH 5,0~5,5, efek pemberian kapur dengan dosis 3000~6000 kg/h/m secara signifikan lebih tinggi daripada dosis 750 kg/h/m221. Namun, pemberian kapur yang berlebihan akan mengakibatkan beberapa efek negatif pada tanah, seperti perubahan signifikan pada pH tanah dan pemadatan tanah22. Oleh karena itu, kami menetapkan tingkat perlakuan CaO sebagai 0, 750, 2250 dan 3750 kg hm-2. Ketika asam oksalat diaplikasikan pada Arabidopsis thaliana, ditemukan bahwa Ca2+ berkurang secara signifikan pada konsentrasi 10 mmol L-1, dan famili gen CRT, yang memengaruhi pensinyalan Ca2+, merespons dengan kuat20. Akumulasi beberapa penelitian sebelumnya memungkinkan kami untuk menentukan konsentrasi uji ini dan selanjutnya mempelajari efek interaksi suplemen eksogen pada Ca2+ dan Cd2+23,24,25. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi mekanisme pengaturan kapur eksogen dan semprotan daun asam oksalat pada kandungan Cd dan toleransi stres Panax notoginseng di tanah yang terkontaminasi Cd dan selanjutnya mengeksplorasi cara untuk lebih memastikan kualitas dan khasiat obat Panax notoginseng. Hal ini memberikan panduan berharga tentang peningkatan skala budidaya tanaman herba di tanah yang terkontaminasi kadmium dan mencapai produksi berkualitas tinggi dan berkelanjutan yang dibutuhkan oleh pasar farmasi.
Dengan menggunakan varietas ginseng lokal Wenshan Panax notoginseng sebagai bahan, sebuah percobaan lapangan dilakukan di Lannizhai, Kabupaten Qiubei, Prefektur Wenshan, Provinsi Yunnan (24°11′N, 104°3′E, ketinggian 1446 m). Suhu rata-rata tahunan adalah 17°C dan curah hujan rata-rata tahunan adalah 1250 mm. Nilai latar belakang tanah yang diteliti adalah TN 0,57 g kg-1, TP 1,64 g kg-1, TC 16,31 g kg-1, OM 31,86 g kg-1, N terhidrolisis alkali 88,82 mg kg-1, fosfor bebas 18,55 mg kg-1, kalium bebas 100,37 mg kg-1, kadmium total 0,3 mg kg-1, pH 5,4.
Pada tanggal 10 Desember 2017, 6 mg/kg Cd2+ (CdCl2·2.5H2O) dan perlakuan kapur (0, 750, 2250 dan 3750 kg/jam/m2) dicampur dan diaplikasikan ke permukaan tanah dalam lapisan 0~10 cm pada setiap petak. Setiap perlakuan diulang 3 kali. Petak percobaan ditempatkan secara acak, setiap petak meliputi area seluas 3 m2. Bibit Panax notoginseng berumur satu tahun ditanam setelah 15 hari pengolahan tanah. Saat menggunakan jaring peneduh, intensitas cahaya Panax notoginseng di dalam jaring peneduh sekitar 18% dari intensitas cahaya alami normal. Budidaya dilakukan sesuai dengan metode budidaya tradisional setempat. Sebelum tahap pematangan Panax notoginseng pada tahun 2019, disemprotkan asam oksalat dalam bentuk natrium oksalat. Konsentrasi asam oksalat masing-masing adalah 0, 0,1 dan 0,2 mol L-1, dan NaOH digunakan untuk menyesuaikan pH menjadi 5,16 untuk mensimulasikan pH rata-rata larutan hasil pelindian serasah. Semprotkan permukaan atas dan bawah daun sekali seminggu pada pukul 8:00 pagi. Setelah penyemprotan 4 kali pada minggu ke-5, tanaman Panax notoginseng berumur 3 tahun dipanen.
Pada bulan November 2019, tanaman Panax notoginseng berumur tiga tahun dikumpulkan dari lapangan dan disemprot dengan asam oksalat. Beberapa sampel tanaman Panax notoginseng berumur tiga tahun yang perlu diukur metabolisme fisiologis dan aktivitas enzimnya ditempatkan dalam tabung untuk dibekukan, dibekukan dengan cepat menggunakan nitrogen cair, dan kemudian dipindahkan ke lemari pendingin pada suhu -80°C. Beberapa sampel akar yang akan diukur kandungan Cd dan bahan aktifnya pada tahap kematangan dicuci dengan air keran, dikeringkan pada suhu 105°C selama 30 menit, pada berat konstan pada suhu 75°C, dan digiling dalam mortar untuk penyimpanan.
Timbang 0,2 g sampel tanaman kering, masukkan ke dalam labu Erlenmeyer, tambahkan 8 ml HNO3 dan 2 ml HClO4, lalu tutup semalaman. Keesokan harinya, gunakan corong lengkung yang ditempatkan di dalam labu Erlenmeyer untuk pencernaan elektrotermal hingga muncul asap putih dan cairan pencernaan menjadi jernih. Setelah didinginkan hingga suhu ruang, campuran dipindahkan ke labu volumetrik 10 ml. Kandungan Cd ditentukan menggunakan spektrometer serapan atom (Thermo ICE™ 3300 AAS, USA). (GB/T 23739-2009).
Timbang 0,2 g sampel tanaman kering, masukkan ke dalam botol plastik 50 ml, tambahkan 1 mol L-1 HCl dalam 10 ml, tutup dan kocok hingga rata selama 15 jam, lalu saring. Dengan menggunakan pipet, ambil filtrat secukupnya, encerkan sesuai kebutuhan, dan tambahkan larutan SrCl2 untuk mencapai konsentrasi Sr2+ sebesar 1 g L-1. Kandungan Ca diukur menggunakan spektrometer serapan atom (Thermo ICE™ 3300 AAS, USA).
Metode kit referensi malondialdehida (MDA), superoksida dismutase (SOD), peroksidase (POD) dan katalase (CAT) (DNM-9602, Beijing Prong New Technology Co., Ltd., registrasi produk), menggunakan kit pengukuran yang sesuai. No.: Farmakope Beijing (akurat) 2013 No. 2400147).
Timbang sekitar 0,05 g sampel Panax notoginseng dan tambahkan reagen antraon-asam sulfat di sepanjang sisi tabung. Kocok tabung selama 2-3 detik untuk mencampur cairan secara merata. Letakkan tabung di rak tabung untuk mengembangkan warna selama 15 menit. Kandungan gula larut ditentukan dengan spektrofotometri ultraviolet-visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) pada panjang gelombang 620 nm.
Timbang 0,5 g sampel segar Panax notoginseng, haluskan hingga menjadi homogenat dengan 5 ml air suling, lalu sentrifugasi pada 10.000 g selama 10 menit. Supernatan diencerkan hingga volume tetap. Metode Coomassie Brilliant Blue digunakan. Kandungan protein terlarut diukur menggunakan spektrofotometri ultraviolet-visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) pada panjang gelombang 595 nm dan dihitung berdasarkan kurva standar albumin serum sapi.
Timbang 0,5 g sampel segar, tambahkan 5 ml asam asetat 10%, giling hingga homogen, saring dan encerkan hingga volume konstan. Metode pengembangan warna digunakan dengan larutan ninhidrin. Kandungan asam amino bebas ditentukan dengan spektrofotometri UV-visibel (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) pada 570 nm dan dihitung berdasarkan kurva standar leusin28.
Timbang 0,5 g sampel segar, tambahkan 5 ml larutan asam sulfosalicylic 3%, panaskan dalam penangas air dan kocok selama 10 menit. Setelah dingin, larutan disaring dan diencerkan hingga volume konstan. Metode kolorimetri dengan ninhidrin asam digunakan. Kandungan prolin ditentukan dengan spektrofotometri ultraviolet-visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) pada panjang gelombang 520 nm dan dihitung berdasarkan kurva standar prolin29.
Kandungan saponin ditentukan dengan kromatografi cair kinerja tinggi dengan mengacu pada Farmakope Republik Rakyat Tiongkok (edisi 2015). Prinsip dasar kromatografi cair kinerja tinggi adalah menggunakan cairan bertekanan tinggi sebagai fase gerak dan menerapkan teknologi pemisahan partikel ultrahalus kromatografi kolom kinerja tinggi pada fase diam. Teknik pengoperasiannya adalah sebagai berikut:
Kondisi HPLC dan Uji Kesesuaian Sistem (Tabel 1): Gunakan gel silika terikat oktadesilsilana sebagai pengisi, asetonitril sebagai fase gerak A dan air sebagai fase gerak B. Lakukan elusi gradien seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah ini. Panjang gelombang deteksi adalah 203 nm. Menurut puncak R1 dari total saponin Panax notoginseng, jumlah pelat teoritis minimal harus 4000.
Pembuatan larutan standar: Timbang secara akurat ginsenosida Rg1, ginsenosida Rb1, dan notoginsenosida R1, lalu tambahkan metanol untuk membuat campuran yang mengandung 0,4 mg ginsenosida Rg1, 0,4 mg ginsenosida Rb1, dan 0,1 mg notoginsenosida R1 per 1 ml larutan.
Persiapan larutan uji: Timbang 0,6 g bubuk Panax ginseng dan tambahkan 50 ml metanol. Larutan campuran ditimbang (W1) dan didiamkan semalaman. Larutan campuran kemudian direbus perlahan dalam penangas air pada suhu 80°C selama 2 jam. Setelah dingin, timbang larutan campuran dan tambahkan metanol yang telah disiapkan ke massa pertama W1. Kemudian kocok hingga rata dan saring. Filtrat didiamkan untuk analisis.
Ambil 10 μL larutan standar dan 10 μL filtrat secara akurat dan suntikkan ke dalam kromatograf cair kinerja tinggi (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.) untuk menentukan kandungan saponin 24.
Kurva standar: pengukuran larutan standar campuran Rg1, Rb1 dan R1. Kondisi kromatografi sama seperti di atas. Hitung kurva standar dengan memplot luas puncak terukur pada sumbu y dan konsentrasi saponin dalam larutan standar pada sumbu x. Konsentrasi saponin dapat dihitung dengan mensubstitusikan luas puncak terukur sampel ke dalam kurva standar.
Timbang 0,1 g sampel P. notogensings dan tambahkan 50 ml larutan CH3OH 70%. Ekstraksi ultrasonik dilakukan selama 2 jam, diikuti dengan sentrifugasi pada 4000 rpm selama 10 menit. Ambil 1 ml supernatan dan encerkan 12 kali. Kandungan flavonoid ditentukan menggunakan spektrofotometri ultraviolet-visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China) pada panjang gelombang 249 nm. Quercetin adalah salah satu zat umum standar8.
Data diolah menggunakan perangkat lunak Excel 2010. Perangkat lunak statistik SPSS 20 digunakan untuk melakukan analisis varians pada data. Gambar dibuat menggunakan Origin Pro 9.1. Nilai statistik yang dihitung meliputi mean ± SD. Pernyataan signifikansi statistik didasarkan pada P < 0,05.
Pada konsentrasi asam oksalat yang sama yang disemprotkan pada daun, kandungan Ca dalam akar Panax notoginseng meningkat secara signifikan seiring dengan peningkatan jumlah kapur yang diberikan (Tabel 2). Dibandingkan dengan tanpa kapur, kandungan Ca meningkat sebesar 212% ketika menambahkan 3750 kg/jam/m2 kapur tanpa menyemprotkan asam oksalat. Untuk jumlah kapur yang sama yang diberikan, kandungan Ca sedikit meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi semprotan asam oksalat.
Kandungan Cd dalam akar berkisar antara 0,22 hingga 0,70 mg kg-1. Pada konsentrasi semprot asam oksalat yang sama, seiring dengan peningkatan jumlah kapur yang ditambahkan, kandungan Cd pada konsentrasi 2250 kg/jam menurun secara signifikan. Dibandingkan dengan kontrol, kandungan Cd dalam akar menurun sebesar 68,57% setelah penyemprotan dengan 2250 kg hm-2 kapur dan 0,1 mol l-1 asam oksalat. Ketika tanpa kapur dan dengan 750 kg/jam kapur diaplikasikan, kandungan Cd dalam akar Panax notoginseng menurun secara signifikan dengan meningkatnya konsentrasi semprot asam oksalat. Ketika 2250 kg/m2 kapur dan 3750 kg/m2 kapur diaplikasikan, kandungan Cd akar awalnya menurun dan kemudian meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi asam oksalat. Selain itu, analisis bivariat menunjukkan bahwa kapur memiliki pengaruh signifikan terhadap kandungan Ca pada akar Panax notoginseng (F = 82,84**), kapur memiliki pengaruh signifikan terhadap kandungan Cd pada akar Panax notoginseng (F = 74,99**), dan asam oksalat (F = 7,72*).
Seiring dengan peningkatan jumlah kapur yang ditambahkan dan konsentrasi asam oksalat yang disemprotkan, kandungan MDA menurun secara signifikan. Tidak ada perbedaan signifikan dalam kandungan MDA pada akar Panax notoginseng tanpa penambahan kapur dan dengan penambahan 3750 kg/m2 kapur. Pada tingkat aplikasi 750 kg/jam/m2 dan 2250 kg/jam/m2, kandungan kapur pada perlakuan penyemprotan asam oksalat 0,2 mol/L menurun masing-masing sebesar 58,38% dan 40,21% dibandingkan dengan perlakuan tanpa penyemprotan asam oksalat. Kandungan MDA terendah (7,57 nmol g-1) diamati ketika menyemprotkan 750 kg hm-2 kapur dan 0,2 mol l-1 asam oksalat (Gambar 1).
Pengaruh penyemprotan daun dengan asam oksalat terhadap kandungan malondialdehida pada akar Panax notoginseng di bawah tekanan kadmium. Catatan: Keterangan pada gambar menunjukkan konsentrasi asam oksalat pada penyemprotan (mol L-1), huruf kecil yang berbeda menunjukkan perbedaan signifikan antar perlakuan aplikasi kapur yang sama. Angka (P < 0,05). Sama di bawah.
Kecuali pada aplikasi kapur 3750 kg/jam, tidak ada perbedaan signifikan dalam aktivitas SOD pada akar Panax notoginseng. Ketika menambahkan kapur 0, 750, dan 2250 kg/jam/m2, aktivitas SOD ketika diberi perlakuan penyemprotan asam oksalat dengan konsentrasi 0,2 mol/l secara signifikan lebih tinggi daripada tanpa penggunaan asam oksalat, meningkat masing-masing sebesar 177,89%, 61,62%, dan 45,08%. Aktivitas SOD pada akar (598,18 U g-1) tertinggi terjadi tanpa aplikasi kapur dan ketika diberi perlakuan penyemprotan asam oksalat dengan konsentrasi 0,2 mol/l. Ketika asam oksalat disemprotkan pada konsentrasi yang sama atau 0,1 mol L-1, aktivitas SOD meningkat seiring dengan peningkatan jumlah kapur yang ditambahkan. Setelah penyemprotan dengan asam oksalat 0,2 mol/L, aktivitas SOD menurun secara signifikan (Gambar 2).
Pengaruh penyemprotan daun dengan asam oksalat terhadap aktivitas superoksida dismutase, peroksidase, dan katalase pada akar Panax notoginseng di bawah tekanan kadmium.
Seperti aktivitas SOD pada akar, aktivitas POD pada akar yang diberi perlakuan tanpa kapur dan disemprot dengan asam oksalat 0,2 mol L-1 adalah yang tertinggi (63,33 µmol g-1), yang 148,35% lebih tinggi daripada kontrol (25,50 µmol g-1). Dengan meningkatnya konsentrasi semprotan asam oksalat dan perlakuan kapur 3750 kg/m2, aktivitas POD awalnya meningkat kemudian menurun. Dibandingkan dengan perlakuan dengan asam oksalat 0,1 mol L-1, aktivitas POD ketika diberi perlakuan dengan asam oksalat 0,2 mol L-1 menurun sebesar 36,31% (Gambar 2).
Kecuali pada penyemprotan asam oksalat 0,2 mol/l dan penambahan kapur 2250 kg/jam/m2 atau 3750 kg/jam/m2, aktivitas CAT secara signifikan lebih tinggi daripada kontrol. Ketika penyemprotan asam oksalat 0,1 mol/l dan penambahan kapur 0,2250 kg/m2 atau 3750 kg/jam/m2, aktivitas CAT meningkat masing-masing sebesar 276,08%, 276,69%, dan 33,05% dibandingkan dengan perlakuan tanpa penyemprotan asam oksalat. Aktivitas CAT di akar tertinggi (803,52 μmol/g) terjadi pada perlakuan tanpa kapur dan pada perlakuan asam oksalat 0,2 mol/L. Aktivitas CAT terendah (172,88 μmol/g) terjadi ketika diberi perlakuan kapur 3750 kg/jam/m2 dan asam oksalat 0,2 mol/L (Gambar 2).
Analisis bivariat menunjukkan bahwa aktivitas CAT dan aktivitas MDA pada akar Panax notoginseng secara signifikan berhubungan dengan jumlah asam oksalat atau kapur yang disemprotkan dan kedua perlakuan (Tabel 3). Aktivitas SOD pada akar secara signifikan berhubungan dengan perlakuan kapur dan asam oksalat atau konsentrasi semprotan asam oksalat. Aktivitas POD akar secara signifikan bergantung pada jumlah kapur yang diaplikasikan atau perlakuan kapur dan asam oksalat.
Kandungan gula larut dalam akar menurun seiring dengan peningkatan jumlah aplikasi kapur dan konsentrasi semprotan asam oksalat. Tidak ada perbedaan signifikan dalam kandungan gula larut pada akar Panax notoginseng tanpa aplikasi kapur dan ketika 750 kg/jam/m kapur diaplikasikan. Ketika 2250 kg/m2 kapur diaplikasikan, kandungan gula larut ketika diberi perlakuan dengan asam oksalat 0,2 mol/L secara signifikan lebih tinggi daripada ketika diberi perlakuan tanpa penyemprotan asam oksalat, meningkat sebesar 22,81%. Ketika 3750 kg/jam/m2 kapur diaplikasikan, kandungan gula larut menurun secara signifikan seiring dengan peningkatan konsentrasi asam oksalat yang disemprotkan. Kandungan gula larut ketika diberi perlakuan dengan asam oksalat 0,2 mol L-1 menurun sebesar 38,77% dibandingkan dengan tanpa penyemprotan asam oksalat. Selain itu, perlakuan penyemprotan asam oksalat 0,2 mol·L-1 memiliki kandungan gula larut terendah, yaitu 205,80 mg·g-1 (Gambar 3).
Pengaruh penyemprotan daun dengan asam oksalat terhadap kandungan total gula larut dan protein larut dalam akar Panax notoginseng di bawah tekanan kadmium.
Kandungan protein terlarut dalam akar menurun seiring dengan peningkatan jumlah aplikasi kapur dan perlakuan penyemprotan asam oksalat. Tanpa penambahan kapur, kandungan protein terlarut ketika diberi perlakuan penyemprotan asam oksalat dengan konsentrasi 0,2 mol L-1 secara signifikan berkurang sebesar 16,20% dibandingkan dengan kontrol. Tidak ada perbedaan signifikan dalam kandungan protein terlarut akar Panax notoginseng ketika 750 kg/jam kapur diaplikasikan. Pada kondisi aplikasi 2250 kg/jam/m2 kapur, kandungan protein terlarut pada perlakuan penyemprotan asam oksalat 0,2 mol/L secara signifikan lebih tinggi daripada perlakuan tanpa penyemprotan asam oksalat (35,11%). Ketika 3750 kg·jam/m2 kapur diaplikasikan, kandungan protein terlarut menurun secara signifikan seiring dengan peningkatan konsentrasi penyemprotan asam oksalat, dengan kandungan protein terlarut terendah (269,84 μg·g-1) ketika penyemprotan asam oksalat adalah 0,2 mol·L-1. pengobatan (Gambar 3).
Tidak terdapat perbedaan signifikan dalam kandungan asam amino bebas pada akar Panax notoginseng tanpa aplikasi kapur. Seiring peningkatan konsentrasi semprotan asam oksalat dan penambahan kapur sebanyak 750 kg/h/m2, kandungan asam amino bebas awalnya menurun kemudian meningkat. Dibandingkan dengan perlakuan tanpa penyemprotan asam oksalat, kandungan asam amino bebas meningkat secara signifikan sebesar 33,58% ketika disemprotkan kapur sebanyak 2250 kg hm-2 dan asam oksalat 0,2 mol l-1. Kandungan asam amino bebas menurun secara signifikan dengan peningkatan konsentrasi semprotan asam oksalat dan penambahan kapur sebanyak 3750 kg/m2. Kandungan asam amino bebas pada perlakuan penyemprotan asam oksalat 0,2 mol L-1 berkurang sebesar 49,76% dibandingkan dengan perlakuan tanpa penyemprotan asam oksalat. Kandungan asam amino bebas tertinggi diperoleh tanpa penyemprotan asam oksalat, yaitu sebesar 2,09 mg g-1. Perlakuan penyemprotan asam oksalat 0,2 mol/L memiliki kandungan asam amino bebas terendah (1,05 mg/g) (Gambar 4).
Pengaruh penyemprotan daun dengan asam oksalat terhadap kandungan asam amino bebas dan prolin pada akar Panax notoginseng dalam kondisi stres kadmium.
Kandungan prolin dalam akar menurun seiring dengan peningkatan jumlah kapur yang diberikan dan jumlah penyemprotan asam oksalat. Tidak ada perbedaan signifikan dalam kandungan prolin akar Panax ginseng ketika kapur tidak diberikan. Seiring dengan peningkatan konsentrasi semprotan asam oksalat dan peningkatan pemberian kapur sebanyak 750 atau 2250 kg/m2, kandungan prolin awalnya menurun kemudian meningkat. Kandungan prolin pada perlakuan penyemprotan asam oksalat 0,2 mol L-1 secara signifikan lebih tinggi daripada perlakuan penyemprotan asam oksalat 0,1 mol L-1, meningkat masing-masing sebesar 19,52% dan 44,33%. Ketika 3750 kg/m2 kapur ditambahkan, kandungan prolin menurun secara signifikan seiring dengan peningkatan konsentrasi asam oksalat yang disemprotkan. Setelah penyemprotan asam oksalat 0,2 mol L-1, kandungan prolin menurun sebesar 54,68% dibandingkan dengan tanpa penyemprotan asam oksalat. Kandungan prolin terendah diperoleh ketika diberi perlakuan dengan asam oksalat 0,2 mol/l dan berjumlah 11,37 μg/g (Gambar 4).
Kandungan saponin total dalam Panax notoginseng adalah Rg1>Rb1>R1. Tidak ada perbedaan signifikan dalam kandungan ketiga saponin tersebut dengan peningkatan konsentrasi semprotan asam oksalat dan konsentrasi tanpa aplikasi kapur (Tabel 4).
Kandungan R1 setelah penyemprotan asam oksalat 0,2 mol L-1 secara signifikan lebih rendah dibandingkan tanpa penyemprotan asam oksalat dan pemberian dosis kapur 750 atau 3750 kg/m2. Pada konsentrasi asam oksalat yang disemprotkan sebesar 0 atau 0,1 mol/L, tidak ada perbedaan signifikan dalam kandungan R1 dengan peningkatan jumlah kapur yang ditambahkan. Pada konsentrasi semprotan asam oksalat 0,2 mol/L, kandungan R1 pada 3750 kg/h/m2 kapur secara signifikan lebih rendah daripada 43,84% tanpa penambahan kapur (Tabel 4).
Saat konsentrasi semprotan asam oksalat meningkat dan kapur ditambahkan sebanyak 750 kg/m2, kandungan Rg1 awalnya meningkat kemudian menurun. Pada laju aplikasi kapur 2250 dan 3750 kg/jam, kandungan Rg1 menurun seiring dengan peningkatan konsentrasi semprotan asam oksalat. Pada konsentrasi asam oksalat yang disemprotkan yang sama, seiring dengan peningkatan jumlah kapur, kandungan Rg1 awalnya meningkat kemudian menurun. Dibandingkan dengan kontrol, kecuali kandungan Rg1 pada tiga konsentrasi asam oksalat dan perlakuan kapur 750 kg/m2 yang lebih tinggi daripada kontrol, kandungan Rg1 pada akar Panax notoginseng pada perlakuan lain lebih rendah daripada kontrol. Kandungan Rg1 maksimum terjadi ketika penyemprotan kapur 750 kg/jam/m2 dan asam oksalat 0,1 mol/l, yang 11,54% lebih tinggi daripada kontrol (Tabel 4).
Seiring dengan peningkatan konsentrasi semprotan asam oksalat dan jumlah kapur yang diaplikasikan pada laju aliran 2250 kg/jam, kandungan Rb1 awalnya meningkat kemudian menurun. Setelah penyemprotan asam oksalat 0,1 mol L-1, kandungan Rb1 mencapai nilai maksimum 3,46%, yang 74,75% lebih tinggi dibandingkan tanpa penyemprotan asam oksalat. Untuk perlakuan kapur lainnya, tidak ada perbedaan signifikan antara berbagai konsentrasi semprotan asam oksalat. Setelah penyemprotan dengan asam oksalat 0,1 dan 0,2 mol L-1, seiring dengan peningkatan jumlah kapur, kandungan Rb1 awalnya menurun kemudian menurun (Tabel 4).
Pada konsentrasi semprotan yang sama dengan asam oksalat, seiring dengan peningkatan jumlah kapur yang ditambahkan, kandungan flavonoid awalnya meningkat kemudian menurun. Tidak ditemukan perbedaan signifikan dalam kandungan flavonoid ketika menyemprotkan berbagai konsentrasi asam oksalat tanpa kapur dan dengan penambahan kapur sebanyak 3750 kg/m2. Ketika menambahkan 750 dan 2250 kg/m2 kapur, seiring dengan peningkatan konsentrasi asam oksalat yang disemprotkan, kandungan flavonoid awalnya meningkat kemudian menurun. Ketika mengaplikasikan 750 kg/m2 dan menyemprotkan asam oksalat dengan konsentrasi 0,1 mol/l, kandungan flavonoid mencapai maksimum – 4,38 mg/g, yang 18,38% lebih tinggi dibandingkan ketika menambahkan jumlah kapur yang sama, dan tidak perlu menyemprotkan asam oksalat. Kandungan flavonoid ketika diberi perlakuan dengan semprotan asam oksalat 0,1 mol L-1 meningkat sebesar 21,74% dibandingkan dengan perlakuan tanpa asam oksalat dan perlakuan dengan kapur pada dosis 2250 kg/m2 (Gambar 5).
Pengaruh penyemprotan daun dengan oksalat terhadap kandungan flavonoid pada akar Panax notoginseng di bawah tekanan kadmium.
Analisis bivariat menunjukkan bahwa kandungan gula larut dalam akar Panax notoginseng secara signifikan bergantung pada jumlah kapur yang diberikan dan konsentrasi asam oksalat yang disemprotkan. Kandungan protein larut dalam akar berkorelasi signifikan dengan dosis kapur dan asam oksalat. Kandungan asam amino bebas dan prolin dalam akar berkorelasi signifikan dengan jumlah kapur yang diberikan, konsentrasi penyemprotan asam oksalat, kapur, dan asam oksalat (Tabel 5).
Kandungan R1 dalam akar Panax notoginseng sangat bergantung pada konsentrasi asam oksalat yang disemprotkan, jumlah kapur, serta kombinasi kapur dan asam oksalat yang diberikan. Kandungan flavonoid sangat bergantung pada konsentrasi semprotan asam oksalat dan jumlah kapur yang ditambahkan.
Banyak bahan tambahan telah digunakan untuk mengurangi kadar kadmium dalam tanaman dengan mengikat kadmium di dalam tanah, seperti kapur dan asam oksalat30. Kapur banyak digunakan sebagai bahan tambahan tanah untuk mengurangi kadar kadmium pada tanaman31. Liang dkk. 32 melaporkan bahwa asam oksalat juga dapat digunakan untuk memperbaiki tanah yang terkontaminasi logam berat. Setelah berbagai konsentrasi asam oksalat ditambahkan ke tanah yang terkontaminasi, kandungan bahan organik tanah meningkat, kapasitas pertukaran kation menurun, dan pH meningkat33. Asam oksalat juga dapat bereaksi dengan ion logam di dalam tanah. Dalam kondisi stres Cd, kandungan Cd pada Panax notoginseng meningkat secara signifikan dibandingkan dengan kontrol. Namun, jika kapur digunakan, kandungan Cd berkurang secara signifikan. Ketika 750 kg/h/m kapur diaplikasikan dalam penelitian ini, kandungan Cd pada akar mencapai standar nasional (batas Cd adalah Cd≤0,5 mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834), dan efeknya baik. Efek terbaik dicapai dengan menambahkan 2250 kg/m2 kapur. Penambahan kapur menciptakan sejumlah besar situs kompetisi untuk Ca2+ dan Cd2+ di dalam tanah, dan penambahan asam oksalat mengurangi kandungan Cd dalam akar Panax notoginseng. Setelah mencampur kapur dan asam oksalat, kandungan Cd pada akar Panax notoginseng menurun secara signifikan dan mencapai standar nasional. Ca2+ dalam tanah diserap ke permukaan akar melalui proses aliran massa dan dapat diserap ke dalam sel akar melalui saluran kalsium (saluran Ca2+), pompa kalsium (Ca2+-AT-Pase) dan antiporter Ca2+/H+, kemudian diangkut secara horizontal ke akar. Xilem23. Terdapat korelasi negatif yang signifikan antara kandungan Ca dan Cd dalam akar (P < 0,05). Kandungan Cd menurun seiring dengan peningkatan kandungan Ca, yang konsisten dengan gagasan antagonisme antara Ca dan Cd. ANOVA menunjukkan bahwa jumlah kapur memiliki pengaruh signifikan terhadap kandungan Ca dalam akar Panax notoginseng. Pongrack dkk. 35 melaporkan bahwa Cd mengikat oksalat dalam kristal kalsium oksalat dan bersaing dengan Ca. Namun, efek pengaturan asam oksalat pada Ca tidak signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa pengendapan kalsium oksalat dari asam oksalat dan Ca2+ bukanlah pengendapan sederhana, dan proses kopresipitasi dapat dikendalikan oleh beberapa jalur metabolisme.
Di bawah tekanan kadmium, sejumlah besar spesies oksigen reaktif (ROS) terbentuk di dalam tumbuhan, merusak struktur membran sel36. Kandungan malondialdehida (MDA) dapat digunakan sebagai indikator untuk menilai tingkat ROS dan derajat kerusakan membran plasma tumbuhan37. Sistem antioksidan merupakan mekanisme perlindungan penting untuk menangkal spesies oksigen reaktif38. Aktivitas enzim antioksidan (termasuk POD, SOD, dan CAT) biasanya berubah akibat tekanan kadmium. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kandungan MDA berkorelasi positif dengan konsentrasi Cd, menunjukkan bahwa tingkat peroksidasi lipid membran tumbuhan semakin dalam seiring dengan peningkatan konsentrasi Cd37. Hal ini konsisten dengan hasil penelitian Ouyang dkk.39. Penelitian ini menunjukkan bahwa kandungan MDA dipengaruhi secara signifikan oleh kapur, asam oksalat, dan kapur serta asam oksalat. Setelah nebulisasi asam oksalat 0,1 mol L-1, kandungan MDA pada Panax notoginseng menurun, menunjukkan bahwa asam oksalat dapat mengurangi bioavailabilitas Cd dan kadar ROS pada Panax notoginseng. Sistem enzim antioksidan adalah tempat fungsi detoksifikasi tanaman berlangsung. SOD menghilangkan O2- yang terkandung dalam sel tanaman dan menghasilkan O2 yang tidak beracun dan H2O2 yang rendah toksisitasnya. POD dan CAT menghilangkan H2O2 dari jaringan tanaman dan mengkatalisis penguraian H2O2 menjadi H2O. Berdasarkan analisis proteom iTRAQ, ditemukan bahwa tingkat ekspresi protein SOD dan PAL menurun dan tingkat ekspresi POD meningkat setelah aplikasi kapur di bawah tekanan Cd40. Aktivitas CAT, SOD, dan POD di akar Panax notoginseng secara signifikan dipengaruhi oleh dosis asam oksalat dan kapur. Perlakuan penyemprotan dengan asam oksalat 0,1 mol L-1 secara signifikan meningkatkan aktivitas SOD dan CAT, tetapi efek pengaturan pada aktivitas POD tidak begitu jelas. Hal ini menunjukkan bahwa asam oksalat mempercepat dekomposisi ROS di bawah tekanan Cd dan terutama menyelesaikan penghilangan H2O2 dengan mengatur aktivitas CAT, yang mirip dengan hasil penelitian Guo et al.41 pada enzim antioksidan Pseudospermum sibiricum. Kos. ). Efek penambahan 750 kg/jam/m2 kapur pada aktivitas enzim sistem antioksidan dan kandungan malondialdehida mirip dengan efek penyemprotan dengan asam oksalat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan penyemprotan asam oksalat dapat lebih efektif meningkatkan aktivitas SOD dan CAT pada Panax notoginseng dan meningkatkan ketahanan stres Panax notoginseng. Aktivitas SOD dan POD menurun akibat perlakuan dengan asam oksalat 0,2 mol L-1 dan kapur 3750 kg hm-2, menunjukkan bahwa penyemprotan berlebihan dengan konsentrasi asam oksalat dan Ca2+ yang tinggi dapat menyebabkan stres pada tanaman, yang konsisten dengan penelitian Luo dkk. Wait 42.