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윈난성에서 카드뮴(Cd) 오염은 약용 식물인 삼칠 재배에 위협을 가하고 있습니다. 외부에서 Cd 스트레스를 가한 조건에서, 생석회 시비(0.750, 2250 및 3750 kg bm⁻²)와 옥살산 엽면 살포(0, 0.1 및 0.2 mol l⁻¹)가 삼칠의 Cd 축적 및 항산화 작용, 그리고 삼칠의 전신 및 약효 성분에 미치는 영향을 알아보기 위한 포장 실험을 수행했습니다. 실험 결과, 생석회와 옥살산 엽면 살포는 Cd 스트레스 조건에서 삼칠 내 Ca²⁺ 함량을 증가시키고 Cd²⁺ 독성을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 생석회와 옥살산의 처리는 항산화 효소 활성을 증가시키고 삼투조절 물질의 대사를 변화시켰습니다. 특히, CAT 활성은 2.77배로 가장 크게 증가했으며, SOD 활성은 옥살산 처리 시 1.78배 증가했습니다. MDA 함량은 58.38% 감소했습니다. 가용성 당, 유리 아미노산, 프롤린, 가용성 단백질과 매우 유의미한 상관관계가 있었습니다. 석회와 옥살산은 칼슘 이온(Ca2+) 함량을 증가시키고 카드뮴(Cd) 함량을 감소시키며, 삼칠의 스트레스 내성을 향상시키고 총 사포닌 및 플라보노이드 생성을 증가시킵니다. Cd 함량은 대조군보다 68.57% 낮아 기준치(Cd≤0.5 mg/kg, GB/T 19086-2008)에 부합했습니다. SPN 비율은 7.73%로 각 처리구 중 가장 높았으며, 플라보노이드 함량은 21.74% 유의미하게 증가하여 약재 기준치와 최고 수율을 달성했습니다.
경작지 토양에서 흔히 발견되는 오염물질인 카드뮴(Cd)은 이동성이 높고 생물학적 독성이 매우 강합니다.¹ El Shafei 등²은 카드뮴 독성이 재배 식물의 품질과 생산성에 영향을 미친다고 보고했습니다. 최근 중국 남서부 지역 경작지 토양의 카드뮴 과다 검출 현상이 심각해지고 있습니다. 윈난성은 중국의 생물다양성 보고로, 특히 약용식물 종 다양성이 전국 최고 수준입니다. 그러나 윈난성의 풍부한 광물 자원은 채굴 과정에서 필연적으로 토양의 중금속 오염을 초래하며, 이는 지역 약용식물 생산에 악영향을 미칩니다.
Panax notoginseng (Burkill) Chen3은 두릅나무과(Araliaceae)에 속하는 매우 귀중한 다년생 약용 식물입니다. Panax notoginseng 뿌리는 혈액 순환을 촉진하고 어혈을 제거하며 통증을 완화합니다. 주요 생산지는 윈난성 원산현입니다.5 Panax notoginseng 재배지의 토양 면적 중 75% 이상에서 카드뮴(Cd) 오염이 확인되었으며, 일부 지역에서는 81~100%를 초과하는 것으로 나타났습니다.6 카드뮴의 독성은 Panax notoginseng의 약효 성분, 특히 사포닌과 플라보노이드의 생성을 크게 저해합니다. 사포닌은 아글리콘의 일종으로, 트리테르페노이드나 스피로스테란과 같은 아글리콘에 속하며, 많은 한약재의 주요 활성 성분입니다. 일부 사포닌은 항균, 해열, 진정, 항암 작용과 같은 유익한 생물학적 활성을 나타냅니다.7 플라보노이드는 일반적으로 페놀성 하이드록실기를 가진 두 개의 벤젠 고리가 세 개의 중심 탄소 원자를 통해 연결된 화합물 계열을 지칭하며, 주핵은 2-페닐크로마논 8입니다. 이는 강력한 항산화제로, 식물 내 산소 자유 라디칼을 효과적으로 제거하고, 염증성 생물 효소의 분비를 억제하며, 상처 치유 및 통증 완화를 촉진하고, 콜레스테롤 수치를 낮추는 효능이 있습니다. 플라보노이드는 삼칠의 주요 활성 성분 중 하나입니다. 삼칠 생산 지역의 카드뮴 토양 오염 문제를 해결하는 것은 삼칠의 주요 약효 성분 생산을 보장하는 데 필수적인 조건입니다.
석회는 토양 내 카드뮴 오염을 현장에서 고정시키는 데 흔히 사용되는 부동화제 중 하나입니다. 석회는 토양 내 카드뮴의 흡착 및 침전에 영향을 미치고, 토양 pH를 높이고 토양 양이온 교환 용량(CEC), 토양 염 포화도(BS), 토양 산화환원 전위(Eh)를 변화시켜 토양 내 카드뮴의 생물학적 활성을 감소시킵니다.3,11 또한, 석회는 다량의 Ca2+를 제공하여 Cd2+와 이온 길항 작용을 일으키고, 뿌리 흡착 부위를 놓고 경쟁하며, 카드뮴이 줄기로 이동하는 것을 방지하고, 생물학적 독성이 낮습니다. 카드뮴 스트레스 조건에서 50mmol l-1의 Ca를 첨가하면 참깨 잎에서 카드뮴 이동이 억제되고 카드뮴 축적이 80% 감소합니다. 벼(Oryza sativa L.) 및 기타 작물에 대한 관련 연구가 다수 보고되었습니다.12,13
최근 중금속 축적을 제어하기 위해 작물 잎에 약제를 살포하는 것이 중금속 처리의 새로운 방법으로 주목받고 있습니다. 이 방법의 주요 원리는 식물 세포 내 킬레이션 반응과 관련이 있는데, 이 반응으로 인해 중금속이 세포벽에 침착되어 식물의 중금속 흡수가 억제됩니다.14,15 안정적인 디카르복실산 킬레이트제인 옥살산은 식물 내 중금속 이온과 직접 킬레이트를 형성하여 독성을 감소시킵니다. 연구에 따르면 콩에 함유된 옥살산은 Cd2+와 킬레이트를 형성하고, 털의 정단 세포를 통해 Cd 함유 결정을 방출하여 체내 Cd2+ 수치를 감소시키는 것으로 나타났습니다.16 또한 옥살산은 토양 pH를 조절하고, 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD), 퍼옥시다제(POD), 카탈라제(CAT) 활성을 증가시키며, 가용성 당, 가용성 단백질, 유리 아미노산, 프롤린 등의 대사 조절제로서 작용합니다.17,18 옥살산 식물의 산성 물질과 과잉 Ca2+는 배아 단백질의 작용으로 옥살산칼슘 침전물을 형성합니다. 식물 내 Ca2+ 농도 조절은 식물 내 용해된 옥살산과 Ca2+를 효과적으로 조절하고 옥살산과 Ca2+의 과도한 축적을 방지할 수 있습니다.19,20
석회 시비량은 복원 효과에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나입니다. 석회 소비량은 750~6000 kg·h·m⁻² 범위인 것으로 알려져 있습니다. pH 5.0~5.5의 산성 토양에서 3000~6000 kg·h·m⁻² 용량으로 석회를 시비했을 때의 효과는 750 kg·h·m⁻² 용량으로 시비했을 때보다 현저히 높았습니다.²¹ 그러나 석회를 과도하게 시비하면 토양 pH의 급격한 변화 및 토양 다짐과 같은 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.²² 따라서 본 연구에서는 CaO 처리량을 0, 750, 2250, 3750 kg·h·m⁻²로 설정했습니다. 옥살산을 애기장대에 10 mM L⁻¹ 농도로 처리했을 때 Ca²⁺ 농도가 현저히 감소했으며, Ca²⁺ 신호 전달에 영향을 미치는 CRT 유전자군이 강하게 반응하는 것으로 나타났습니다.²⁰ 기존 연구들을 종합하여 본 실험의 농도를 결정하고 외인성 첨가제가 Ca2+ 및 Cd2+에 미치는 영향에 대한 연구를 지속할 수 있었습니다.23,24,25 따라서 본 연구는 카드뮴으로 오염된 토양에서 삼칠의 카드뮴 함량 및 스트레스 내성에 대한 석회 국소 처리 및 옥살산 엽면 살포의 효과 조절 기전을 규명하고, 삼칠의 약효 보장을 위한 최적의 방안을 모색하는 것을 목표로 합니다. 본 연구 결과는 카드뮴 오염 토양에서의 한약재 재배 확대를 위한 유용한 정보를 제공하고, 의약품 시장 수요를 충족할 수 있는 고품질의 지속 가능한 생산을 위한 기반을 마련하고자 합니다.
윈난성 원산현 추베이현 란니자이(북위 24°11′, 동경 104°3′, 해발 1446m)에서 현지 품종인 원산 삼칠을 재료로 사용하여 포장 실험을 수행하였다. 해당 지역의 연평균 기온은 17°C, 연평균 강수량은 1250mm이다. 연구 대상 토양의 기본 값은 다음과 같다: 총 질소(TN) 0.57g kg⁻¹, 총 인(TP) 1.64g kg⁻¹, 총 탄소(TC) 16.31g kg⁻¹, 상대 습도(RH) 31.86g kg⁻¹, 알칼리 가수분해 질소(N) 88.82mg kg⁻¹, 유효 인(P) 18.55mg kg⁻¹, 유효 칼륨(K) 100.37mg kg⁻¹, 총 카드뮴(Cd) 0.3mg kg⁻¹, pH 5.4.
2017년 12월 10일, 각 시험구의 표토 0~10cm 깊이에 6mg/kg의 Cd2+(CdCl2·2.5H2O)와 석회(0.750, 2250, 3750 kg h m-2)를 시비하고 혼합하였다. 각 처리는 3회 반복하였다. 실험구는 무작위로 배치하였고, 각 시험구의 면적은 3m2였다. 1년생 삼칠 묘목을 토양에서 15일간 재배한 후 이식하였다. 차광망을 사용하여 차광된 삼칠의 광량은 정상 자연광의 약 18% 수준으로 유지하였다. 재배는 지역 전통 방식에 따라 진행하였다. 2019년 삼칠이 성숙기에 이르면 옥살산나트륨을 살포하였다. 옥살산의 농도는 각각 0, 0.1, 0.2 mol l⁻¹였고, pH는 NaOH를 사용하여 5.16으로 조절하여 잔류물 여과액의 평균 pH를 모방하였다. 잎의 위아래 면에 일주일에 한 번, 오전 8시에 분무하였다. 총 4회 분무 후, 3년생 삼칠을 5주 차에 수확하였다.
2019년 11월, 옥살산으로 처리한 3년생 삼칠을 야외에서 채취하였다. 생리대사 및 효소 활성 분석에 사용할 3년생 삼칠 시료 일부를 냉동 튜브에 넣고 액체 질소에 급속 냉동한 후 -80°C 냉장고에 보관하였다. 채취한 뿌리 시료의 성숙 단계 부분을 카드뮴(Cd) 함량 및 유효 성분 함량 측정을 위해 확인하였다. 시료를 수돗물로 세척한 후 105°C에서 30분간 건조하고, 75°C에서 유지한 다음 막자사발에 갈아서 보관하였다.
건조된 식물 시료 0.2g을 삼각 플라스크에 넣고 질산(HNO₃) 8ml와 과산화수소(HClO₄) 2ml를 첨가한 후 마개를 닫아 하룻밤 동안 방치한다. 다음 날, 굽은 목이 있는 깔때기를 삼각 플라스크에 넣어 흰 연기가 나고 분해 용액이 투명해질 때까지 전기열 분해를 진행한다. 실온으로 식힌 후, 혼합물을 10ml 부피 플라스크에 옮긴다. 카드뮴(Cd) 함량은 원자 흡수 분광기(Thermo ICE™ 3300 AAS, USA)를 이용하여 측정한다. (GB/T 23739-2009).
건조된 식물 시료 0.2g을 50ml 플라스틱 병에 넣고 1mol/l HCl 10ml를 첨가한 후 뚜껑을 닫고 15시간 동안 흔들어 섞은 다음 여과합니다. 피펫을 사용하여 적절한 희석에 필요한 양의 여과액을 취하고 SrCl₂ 용액을 첨가하여 Sr²⁺ 농도를 1g/l로 맞춥니다. Ca 함량은 원자 흡수 분광기(Thermo ICE™ 3300 AAS, USA)를 사용하여 측정했습니다.
말론디알데히드(MDA), 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD), 퍼옥시다제(POD) 및 카탈라제(CAT) 참조 키트 방법(DNM-9602, 베이징 풀랑 신기술 유한회사, 제품 등록 번호: 2013년 징야오뎬지(준)어 제2400147호)을 사용했습니다.
삼칠 시료 0.05g을 계량하여 시험관 측면에 안트론황산 시약을 넣습니다. 시험관을 2~3초간 흔들어 액체가 충분히 섞이도록 합니다. 시험관을 시험관꽂이에 15분간 놔둡니다. 자외선-가시광선 분광광도계(UV-5800, 상하이 위안시 기기 유한회사, 중국)를 사용하여 620nm 파장에서 가용성 당 함량을 측정합니다.
신선한 삼칠 시료 0.5g을 칭량하여 증류수 5ml와 함께 균질화시킨 후 10,000g에서 10분간 원심분리하였다. 상등액을 일정량으로 희석하였다. 쿠마시 브릴리언트 블루 염색법을 사용하였다. 가용성 단백질 함량은 자외선 및 가시광선 영역에서 분광광도계(UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China)를 이용하여 595nm 파장에서 측정하고, 소 혈청 알부민 표준 곡선을 이용하여 계산하였다.
신선한 시료 0.5g을 칭량하고 10% 아세트산 5ml를 첨가하여 분쇄 및 균질화한 후 여과하고 일정 부피로 희석하였다. 닌히드린 용액을 이용한 발색법을 시행하였다. 유리 아미노산 함량은 자외선-가시광선 분광광도계(UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China)를 이용하여 570nm 파장에서 측정하고 표준 루신 곡선으로부터 계산하였다.
신선한 시료 0.5g을 칭량하고, 3% 설포살리실산 용액 5ml를 첨가한 후, 수조에서 10분간 가열하며 흔들어 주었다. 냉각 후, 용액을 여과하고 일정한 부피로 희석하였다. 산성 닌히드린 발색법을 사용하였다. 프롤린 함량은 자외선-가시광선 분광광도계(UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., 중국)를 이용하여 520nm 파장에서 측정하고, 프롤린 표준곡선을 이용하여 계산하였다.
사포닌 함량은 중국 약전(2015년판)에 따라 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 측정하였다. HPLC의 기본 원리는 고압의 액체를 이동상으로 사용하고, 초미세 입자 분리를 위해 고정상 컬럼에 고효율 분리 기술을 적용하는 것이다. 조작 기술은 다음과 같다.
HPLC 조건 및 시스템 적합성 시험(표 1): 옥타데실실란 결합 실리카겔을 충전제로, 아세토니트릴을 이동상 A로, 물을 이동상 B로 사용하여 다음 표에 따라 그라디언트 용출을 수행하였고, 검출 파장은 203 nm였다. 삼칠사포닌의 R1 피크로부터 계산한 이론 컵 수는 최소 4000컵 이상이어야 한다.
표준 용액 제조: 진세노사이드 Rg1, 진세노사이드 Rb1 및 노토진세노사이드 R1을 정확하게 칭량하고 메탄올을 첨가하여 진세노사이드 Rg1 0.4mg, 진세노사이드 Rb1 0.4mg 및 노토진세노사이드 R1 0.1mg/ml의 혼합 용액을 제조한다.
시험 용액 제조: 산신 분말 0.6g을 칭량하고 메탄올 50ml를 첨가합니다. 혼합물의 무게를 측정하고(W1) 하룻밤 동안 방치합니다. 그 후, 혼합 용액을 80℃의 수조에서 2시간 동안 가볍게 끓입니다. 식힌 후, 혼합 용액의 무게를 측정하고 생성된 메탄올을 처음 측정한 W1의 무게에 추가합니다. 잘 흔든 후 여과합니다. 여과액은 측정을 위해 보관합니다.
사포닌 함량은 표준 용액 10µl와 여과액 10µl로 정확하게 흡수하여 HPLC(Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.)24에 주입하였다.
표준 곡선: Rg1, Rb1, R1 혼합 표준 용액의 측정, 크로마토그래피 조건은 위와 동일합니다. y축에는 측정된 피크 면적, x축에는 표준 용액 내 사포닌 농도를 나타내어 표준 곡선을 작성합니다. 시료의 측정된 피크 면적을 표준 곡선에 대입하여 사포닌 농도를 계산합니다.
P. notogensings 시료 0.1g을 칭량하여 70% CH3OH 용액 50ml를 첨가한다. 2시간 동안 초음파 처리한 후, 4000rpm에서 10분간 원심분리한다. 상등액 1ml를 취하여 12배 희석한다. 플라보노이드 함량은 자외선-가시광선 분광광도계(UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., China)를 이용하여 249nm 파장에서 측정한다. 퀘르세틴은 표준 풍부 물질이다8.
데이터는 Excel 2010 소프트웨어를 사용하여 정리했습니다. 데이터의 분산 분석은 SPSS Statistics 20 소프트웨어를 사용하여 수행했습니다. 그림은 Origin Pro 9.1로 작성했습니다. 계산된 통계량에는 평균 ± 표준편차가 포함됩니다. 통계적 유의성은 P<0.05를 기준으로 판단합니다.
동일한 농도의 옥살산을 엽면 살포한 경우, 석회 시비량이 증가함에 따라 삼칠근의 칼슘 함량이 유의하게 증가했다(표 2). 석회를 시비하지 않은 경우와 비교했을 때, 옥살산을 살포하지 않고 석회 3750kgppm을 시비했을 때 칼슘 함량이 212% 증가했다. 동일한 석회 시비량에서, 살포된 옥살산 농도가 증가함에 따라 칼슘 함량은 약간 증가했다.
뿌리의 카드뮴 함량은 0.22~0.70 mg/kg 범위로 나타났다. 옥살산 살포 농도가 동일할 때, 석회 시비량이 증가함에 따라 2250 kg hm⁻²의 카드뮴 함량은 유의하게 감소했다. 대조군과 비교했을 때, 뿌리에 2250 kg gm⁻²의 석회와 0.1 mol l⁻¹의 옥살산을 살포하면 카드뮴 함량이 68.57% 감소했다. 석회를 처리하지 않은 경우와 750 kg hm⁻²의 석회를 처리한 경우, 옥살산 살포 농도가 증가함에 따라 삼칠 뿌리의 카드뮴 함량은 유의하게 감소했다. 2250 kg gm⁻²와 3750 kg gm⁻²의 석회를 처리했을 때, 뿌리의 카드뮴 함량은 옥살산 농도가 증가함에 따라 처음에는 감소하다가 이후 증가하는 양상을 보였다. 또한, 2D 분석 결과 삼칠근의 칼슘 함량은 석회(F = 82.84**)에 의해 유의미한 영향을 받았으며, 카드뮴 함량은 석회(F = 74.99**)와 옥살산(F = 7.72*)에 의해 유의미한 영향을 받은 것으로 나타났습니다.
석회 시비량과 옥살산 분무 농도가 증가함에 따라 MDA 함량이 유의하게 감소했다. 석회 처리구와 3750kg g/m2의 석회 처리구 사이의 MDA 함량에는 유의한 차이가 없었다. 석회 시비량 750kg hm-2와 2250kg hm-2에서 0.2mol l-1 옥살산을 분무했을 때 MDA 함량은 옥살산을 분무하지 않은 경우보다 각각 58.38%와 40.21% 낮았다. 석회 750kg hm-2와 0.2mol l-1 옥살산을 첨가했을 때 MDA 함량(7.57nmol g-1)이 가장 낮았다(그림 1).
카드뮴 스트레스 조건에서 옥살산 잎 분무가 삼칠 뿌리의 말론디알데히드 함량에 미치는 영향 [J]. P<0.05). 이하 동일.
석회 3750 kg h m⁻²를 처리한 경우를 제외하고는, 삼칠근 뿌리계의 SOD 활성에는 유의미한 차이가 관찰되지 않았다. 석회 0, 750, 2250 kg hm⁻²를 사용했을 때, 0.2 mol l⁻¹ 옥살산을 살포하면 옥살산을 처리하지 않은 경우에 비해 SOD 활성이 유의하게 증가했으며, 각각 177.89%, 61.62%, 45.08% 증가했다. 뿌리에서의 SOD 활성(598.18 units g⁻¹)은 석회를 처리하지 않고 0.2 mol l⁻¹ 옥살산을 살포했을 때 가장 높았다. 옥살산을 처리하지 않거나 0.1 mol l⁻¹ 옥살산을 살포한 경우, 동일 농도에서 SOD 활성은 석회 처리량이 증가함에 따라 증가했다. 0.2 mol L⁻¹ 옥살산을 살포한 후에는 SOD 활성이 유의하게 감소했다(그림 2).
카드뮴 스트레스 하에서 삼칠근의 슈퍼옥사이드 디스뮤타제, 퍼옥시다제 및 카탈라제 활성에 대한 옥살산 잎 분무의 효과 [J].
뿌리에서의 SOD 활성과 유사하게, 뿌리에서의 POD 활성(63.33 µmol g⁻¹)은 석회를 살포하지 않고 0.2 mol L⁻¹ 옥살산을 살포했을 때 가장 높았으며, 이는 대조군(25.50 µmol g⁻¹)보다 148.35% 높은 수치였다. POD 활성은 옥살산 살포 농도와 3750 kg hm⁻² 석회 처리량이 증가함에 따라 처음에는 증가하다가 감소하는 경향을 보였다. 0.1 mol l⁻¹ 옥살산 처리와 비교했을 때, 0.2 mol l⁻¹ 옥살산 처리 시 POD 활성은 36.31% 감소했다(그림 2).
0.2 mol l⁻¹ 옥살산을 살포하고 2250 kg hm⁻² 또는 3750 kg hm⁻²의 석회를 처리한 경우를 제외하고, CAT 활성은 대조군보다 유의하게 높았다. 0.1 mol l⁻¹ 옥살산 처리와 0.2250 kg h m⁻² 또는 3750 kg h m⁻²의 석회 처리에서 CAT 활성은 옥살산을 처리하지 않은 경우에 비해 각각 276.08%, 276.69%, 33.05% 증가했다. 0.2 mol l⁻¹ 옥살산을 처리한 뿌리의 CAT 활성(803.52 µmol g⁻¹)이 가장 높았다. 3750 kg hm⁻²의 석회와 0.2 mol l⁻¹ 옥살산을 함께 처리한 경우의 CAT 활성(172.88 µmol g⁻¹)이 가장 낮았다(그림 2).
이변량 분석 결과, 삼칠의 CAT 활성과 MDA는 옥살산 또는 석회 살포량, 그리고 두 처리를 모두 적용했을 때와 유의미한 상관관계를 보였다(표 3). 뿌리의 SOD 활성은 석회 및 옥살산 처리 또는 옥살산 살포 농도와 높은 상관관계를 나타냈다. 뿌리의 POD 활성은 석회 처리량 또는 석회와 옥살산 동시 처리와 유의미한 상관관계를 보였다.
뿌리작물의 가용성 당 함량은 석회 시비량과 옥살산 살포 농도가 증가함에 따라 감소했다. 석회를 시비하지 않은 경우와 750 kg·h·m⁻²의 석회를 시비한 경우의 삼칠 뿌리 가용성 당 함량에는 유의미한 차이가 없었다. 2250 kg·h·m⁻²의 석회를 시비했을 때, 0.2 mol·l⁻¹ 옥살산을 살포한 경우 가용성 당 함량이 옥살산을 살포하지 않은 경우보다 유의미하게 높았으며, 그 증가율은 22.81%였다. 3750 kg·h·m⁻²의 석회를 시비했을 때는 옥살산 살포 농도가 증가함에 따라 가용성 당 함량이 유의미하게 감소했다. 0.2 mol·l⁻¹ 옥살산을 살포한 경우 가용성 당 함량은 옥살산을 살포하지 않은 경우보다 38.77% 낮았다. 또한, 0.2 mol l-1 옥살산을 분무 처리했을 때 가용성 당 함량이 205.80 mg g-1로 가장 낮았다(그림 3).
카드뮴 스트레스 하에서 옥살산을 잎에 살포했을 때 삼칠근의 총 가용성 당 및 가용성 단백질 함량에 미치는 영향 [J].
뿌리의 수용성 단백질 함량은 석회와 옥살산의 시비량이 증가함에 따라 감소했습니다. 석회를 처리하지 않은 경우, 0.2 mol l⁻¹ 옥살산을 살포한 처리구의 수용성 단백질 함량은 대조군보다 16.20% 유의하게 낮았습니다. 석회를 750 kg h m⁻² 시비했을 때는 삼칠근의 수용성 단백질 함량에 유의한 차이가 관찰되지 않았습니다. 석회 시비량이 2250 kg h m⁻²일 때, 0.2 mol l⁻¹ 옥살산을 살포한 처리구의 수용성 단백질 함량은 옥살산을 살포하지 않은 처리구보다 35.11% 유의하게 높았습니다. 석회 시비량이 3750 kg h m⁻²일 때는 옥살산 살포 농도가 증가함에 따라 수용성 단백질 함량이 유의하게 감소했으며, 0.2 mol l⁻¹ 처리구에서 수용성 단백질 함량(269.84 µg g⁻¹)이 가장 낮았습니다. 1. 옥살산을 분무합니다(그림 3).
석회를 처리하지 않은 경우, 삼칠근의 유리 아미노산 함량에는 유의미한 차이가 없었다. 옥살산 살포 농도와 석회 시비량 750kg/hm²가 증가함에 따라 유리 아미노산 함량은 처음에는 감소하다가 증가했다. 석회 2250kg/hm²와 0.2mol/l 옥살산을 함께 처리했을 때, 옥살산을 처리하지 않은 경우에 비해 유리 아미노산 함량이 33.58% 유의하게 증가했다. 옥살산 살포 농도와 석회 시비량을 3750kg/hm²로 증가시켰을 때는 유리 아미노산 함량이 유의하게 감소했다. 0.2mol/l 옥살산 살포 처리 시 유리 아미노산 함량은 옥살산을 처리하지 않은 경우에 비해 49.76% 낮았다. 옥살산을 처리하지 않았을 때 유리 아미노산 함량이 최대치인 2.09 mg/g에 달했다. 0.2 mol l-1 옥살산을 분무했을 때는 유리 아미노산 함량이 1.05 mg g-1로 가장 낮았다(그림 4).
카드뮴 스트레스 조건에서 옥살산을 잎에 분무했을 때 삼칠근의 유리 아미노산 및 프롤린 함량에 미치는 영향 [J].
뿌리의 프롤린 함량은 석회와 옥살산의 시비량이 증가함에 따라 감소했다. 석회를 시비하지 않은 경우, 삼칠의 프롤린 함량에는 유의미한 차이가 없었다. 옥살산 살포 농도와 석회 시비량(750kg·hm⁻² 및 2250kg·hm⁻²)이 증가함에 따라 프롤린 함량은 처음에는 감소하다가 증가했다. 0.2mol·l⁻¹ 옥살산 살포 처리구의 프롤린 함량은 0.1mol·l⁻¹ 옥살산 살포 처리구보다 유의미하게 높았으며, 각각 19.52%와 44.33% 증가했다. 석회를 3750kg·hm⁻² 시비했을 때, 옥살산 살포 농도가 증가함에 따라 프롤린 함량은 유의미하게 감소했다. 0.2mol·l⁻¹ 옥살산을 살포한 후의 프롤린 함량은 옥살산을 시비하지 않은 경우보다 54.68% 낮았다. 0.2 mol/l 옥살산으로 처리했을 때 프롤린 함량이 가장 낮았으며, 그 값은 11.37 μg/g이었다(그림 4).
삼칠의 총 사포닌 함량은 Rg1>Rb1>R1 순이었다. 옥살산 분무 농도가 증가함에 따라, 석회를 첨가하지 않은 경우 세 가지 사포닌의 함량에는 유의미한 차이가 없었다(표 4).
0.2 mol l⁻¹ 옥살산을 살포했을 때의 R1 함량은 옥살산을 살포하지 않고 석회를 750 또는 3750 kg·h·m⁻² 시비했을 때보다 유의하게 낮았다. 옥살산 살포 농도가 0 또는 0.1 mol l⁻¹일 때는 석회 시비량 증가에 따른 R1 함량의 유의한 차이가 없었다. 옥살산 살포 농도가 0.2 mol l⁻¹일 때, 석회 3750 kg·h·m⁻²를 시비한 경우의 R1 함량은 석회를 시비하지 않은 경우의 43.84%보다 유의하게 낮았다(표 4).
옥살산 분무 농도와 석회 시비량 750 kg·h·m⁻²가 증가함에 따라 Rg1 함량은 처음에는 증가하다가 감소했습니다. 석회 시비량이 2250 또는 3750 kg·h·m⁻²일 때는 옥살산 분무 농도가 증가함에 따라 Rg1 함량이 감소했습니다. 동일한 옥살산 분무 농도에서 석회 시비량이 증가함에 따라 Rg1 함량은 처음에는 증가하다가 감소했습니다. 대조군과 비교했을 때, 옥살산 분무 농도 3가지와 석회 시비량 750 kg·h·m⁻²를 제외하고는 Rg1 함량이 대조군보다 높았고, 다른 처리구에서는 뿌리의 Rg1 함량이 대조군보다 낮았습니다. Rg1 함량은 석회 750 kg·gm⁻²와 옥살산 0.1 mol·l⁻¹을 분무했을 때 가장 높았으며, 이는 대조군보다 11.54% 높은 수치였습니다(표 4).
옥살산 살포 농도와 석회 시비량 2250 kg hm⁻²가 증가함에 따라 Rb1 함량은 처음에는 증가하다가 감소했습니다. 0.1 mol l⁻¹ 옥살산을 살포했을 때 Rb1 함량은 최대 3.46%에 도달했는데, 이는 옥살산을 살포하지 않은 경우보다 74.75% 높은 수치입니다. 다른 석회 처리에서는 옥살산 살포 농도에 따른 유의미한 차이가 없었습니다. 0.1 및 0.2 mol l⁻¹ 옥살산을 살포했을 때, Rb1 함량은 석회 시비량이 증가함에 따라 처음에는 감소하다가 이후 감소하는 경향을 보였습니다(표 4).
옥살산 살포 농도가 동일할 때, 플라보노이드 함량은 석회 시비량이 증가함에 따라 처음에는 증가하다가 감소했다. 석회를 시비하지 않은 경우와 3750kg/hm²의 석회를 다양한 농도의 옥살산과 함께 살포한 경우, 플라보노이드 함량에서 유의미한 차이는 없었다. 석회를 750kg/hm²와 2250kg/hm²의 시비량으로 처리했을 때, 플라보노이드 함량은 옥살산 살포 농도가 증가함에 따라 처음에는 증가하다가 감소했다. 750kg/hm²의 석회 시비량에 0.1mol/l의 옥살산을 살포했을 때 플라보노이드 함량이 4.38mg/g으로 가장 높았으며, 이는 동일한 시비량에서 옥살산을 살포하지 않은 경우보다 18.38% 높은 수치였다. 옥살산 0.1 mol l-1을 살포했을 때 플라보노이드 함량은 옥살산을 살포하지 않고 석회 2250 kg hm-2를 처리한 경우에 비해 21.74% 증가했다(그림 5).
카드뮴 스트레스 하에서 옥살산 엽면 살포가 삼칠근의 플라보노이드 함량에 미치는 영향 [J].
이변량 분석 결과, 삼칠의 가용성 당 함량은 석회 시비량 및 옥살산 살포 농도와 유의한 상관관계를 보였다. 뿌리 작물의 가용성 단백질 함량은 석회 시비량, 석회 및 옥살산 살포량 모두와 유의한 상관관계를 나타냈다. 뿌리의 유리 아미노산 및 프롤린 함량은 석회 시비량, 옥살산 살포 농도, 석회 및 옥살산 살포량 모두와 유의한 상관관계를 보였다(표 5).
삼칠근의 R1 함량은 옥살산 살포 농도, 석회 시비량, 석회와 옥살산 병용 시비량과 유의미한 상관관계를 보였다. 플라보노이드 함량은 옥살산 살포 농도 및 석회 시비량과 유의미한 상관관계를 보였다.
석회와 옥살산30과 같은 여러 개량제가 토양 내 카드뮴(Cd) 고정화를 통해 식물의 Cd 함량을 줄이는 데 사용되어 왔습니다. 석회는 작물의 카드뮴 함량을 줄이기 위한 토양 첨가제로 널리 사용됩니다31. Liang 등32은 옥살산이 중금속으로 오염된 토양을 복원하는 데에도 사용될 수 있다고 보고했습니다. 오염된 토양에 다양한 농도의 옥살산을 처리한 결과, 토양 유기물 함량이 증가하고 양이온 교환 용량이 감소했으며 pH 값이 증가했습니다33. 옥살산은 토양 내 금속 이온과 반응하기도 합니다. Cd 스트레스 조건에서 삼칠의 Cd 함량은 대조군에 비해 유의하게 증가했지만, 석회를 사용했을 때는 유의하게 감소했습니다. 본 연구에서 석회 750kg/hm²를 시용한 결과, 뿌리의 카드뮴 함량이 국가 기준치(카드뮴 허용치: Cd≤0.5mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834)에 도달했으며, 석회 2250kg/hm²를 시용했을 때 석회 시용 효과가 가장 우수했다. 석회 시용은 토양 내 Ca²⁺와 Cd²⁺ 간의 경쟁 활성점을 다수 생성했으며, 옥살산 첨가는 삼칠 뿌리의 카드뮴 함량을 감소시키는 효과를 나타냈다. 그러나 석회와 옥살산을 함께 시용한 경우 삼칠 뿌리의 카드뮴 함량이 국가 기준치 이하로 현저하게 감소했다. 토양 내 Ca2+는 질량 흐름 과정에서 뿌리 표면에 흡착되며, 칼슘 채널(Ca2+-채널), 칼슘 펌프(Ca2+-AT-Pase) 및 Ca2+/H+ 역수송체를 통해 뿌리 세포로 흡수된 후 수평적으로 뿌리 목부로 이동합니다.23 뿌리 Ca 함량은 Cd 함량과 유의미한 음의 상관관계를 보였습니다(P<0.05). Ca 함량이 증가함에 따라 Cd 함량이 감소했는데, 이는 Ca와 Cd의 길항 작용에 대한 견해와 일치합니다. 분산 분석 결과, 석회 시비량은 삼칠근의 Ca 함량에 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. Pongrac 등35은 Cd가 옥살산칼슘 결정 내 옥살산염에 결합하여 Ca와 경쟁한다고 보고했지만, 옥살산염에 의한 Ca 조절은 유의미하지 않았습니다. 이는 옥살산과 Ca2+에 의해 형성되는 옥살산칼슘의 침전이 단순한 침전이 아니며, 공침 과정이 다양한 대사 경로에 의해 조절될 수 있음을 보여준다.