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La pollution au cadmium (Cd) menace la culture du Panax notoginseng, plante médicinale, dans la province du Yunnan. En conditions de stress exogène au Cd, une expérimentation en plein champ a été menée afin d'étudier l'effet de l'application de chaux (0,750, 2250 et 3750 kg bm⁻²) et de la pulvérisation d'acide oxalique (0, 0,1 et 0,2 mol l⁻¹) sur l'accumulation de Cd et l'activité antioxydante, ainsi que sur les composants systémiques et médicinaux affectant le Panax notoginseng. Les résultats ont montré que la chaux vive et la pulvérisation foliaire d'acide oxalique pouvaient augmenter les niveaux de Ca²⁺ dans le Panax notoginseng soumis à un stress au Cd et réduire la toxicité du Cd²⁺. L'ajout de chaux et d'acide oxalique a augmenté l'activité des enzymes antioxydantes et modifié le métabolisme des osmorégulateurs. L'activité de la catalase (CAT) a augmenté de façon significative, de 2,77 fois. L'activité de la superoxyde dismutase (SOD) a augmenté de 1,78 fois suite au traitement à l'acide oxalique. La teneur en MDA a diminué de 58,38 %. Une corrélation très significative a été observée avec les sucres solubles, les acides aminés libres, la proline et les protéines solubles. La chaux et l'acide oxalique augmentent la concentration en ions calcium (Ca²⁺), diminuent celle en cadmium (Cd), améliorent la tolérance au stress chez *Panax notoginseng* et accroissent la production totale de saponines et de flavonoïdes. La teneur en Cd était la plus faible, inférieure de 68,57 % à celle du témoin, ce qui correspond à la valeur standard (Cd ≤ 0,5 mg/kg, GB/T 19086-2008). La proportion de SPN était de 7,73 %, soit le niveau le plus élevé de chaque traitement, et la teneur en flavonoïdes a augmenté significativement de 21,74 %, atteignant la valeur standard et le meilleur rendement.
Le cadmium (Cd), contaminant fréquent des sols cultivés, migre facilement et présente une toxicité biologique importante¹. El Shafei et al.² ont rapporté que la toxicité du Cd affecte la qualité et la productivité des plantes cultivées. Ces dernières années, le phénomène de surdosage de cadmium dans les sols des terres cultivées du sud-ouest de la Chine s'est fortement aggravé. La province du Yunnan, véritable joyau de la biodiversité chinoise, abrite une biodiversité exceptionnelle, notamment en ce qui concerne les plantes médicinales. Cependant, l'exploitation minière de ses abondantes ressources minérales entraîne inévitablement une contamination des sols par les métaux lourds, ce qui nuit à la production locale de plantes médicinales.
Le Panax notoginseng (Burkill) Chen3 est une plante médicinale vivace très précieuse appartenant au genre Araliaceae Panax ginseng. Sa racine favorise la circulation sanguine, élimine la stase sanguine et soulage la douleur. La principale zone de production se situe dans la préfecture de Wenshan, province du Yunnan5. Une contamination au cadmium (Cd) a été constatée sur plus de 75 % des sols cultivés en Panax notoginseng, et ce taux a même dépassé 81 à 100 % à certains endroits6. La toxicité du Cd réduit considérablement la production des composés médicinaux du Panax notoginseng, notamment les saponines et les flavonoïdes. Les saponines sont une classe d'aglycones, parmi lesquels figurent les triterpénoïdes et les spirostéranes, qui constituent les principaux principes actifs de nombreuses plantes médicinales chinoises. Certaines saponines possèdent également des propriétés biologiques intéressantes, telles que des activités antibactériennes, antipyrétiques, sédatives et anticancéreuses7. Les flavonoïdes désignent généralement une série de composés constitués de deux cycles benzéniques portant des groupes hydroxyle phénoliques, liés par trois atomes de carbone centraux. Le noyau principal est la 2-phénylchromanone 8. Ce puissant antioxydant élimine efficacement les radicaux libres d'oxygène dans les plantes, inhibe la sécrétion d'enzymes biologiques inflammatoires, favorise la cicatrisation et soulage la douleur, et contribue à réduire le taux de cholestérol. Il s'agit de l'un des principaux ingrédients actifs du ginseng (Panax notoginseng). La résolution du problème de la contamination des sols par le cadmium dans les zones de production du ginseng (Panax notoginseng) est une condition indispensable à la production de ses principaux composants médicinaux.
La chaux est un agent passivant couramment utilisé pour fixer in situ la contamination des sols par le cadmium. Elle influence l'adsorption et le dépôt du Cd dans le sol et réduit son activité biologique en augmentant le pH et en modifiant la capacité d'échange cationique (CEC), la saturation en sel (BS) et le potentiel redox (Eh) du sol^3,11. De plus, la chaux apporte une grande quantité de Ca²⁺, qui s'oppose ioniquement au Cd²⁺, entre en compétition pour les sites d'adsorption racinaire, empêche le transport du Cd vers les parties aériennes et présente une faible toxicité biologique. L'ajout de 50 mmol l^-1 de Ca en conditions de stress lié au Cd a inhibé le transport du Cd dans les feuilles de sésame et réduit son accumulation de 80 %. De nombreuses études similaires ont été menées sur le riz (Oryza sativa L.) et d'autres cultures^12,13.
La pulvérisation foliaire des cultures pour contrôler l'accumulation de métaux lourds est une méthode récente de gestion de ces métaux. Son principe repose principalement sur la réaction de chélation au sein des cellules végétales, qui entraîne le dépôt des métaux lourds sur la paroi cellulaire et inhibe leur absorption par les plantes^14,15. L'acide oxalique, agent chélateur dicarboxylique stable, peut chélater directement les ions de métaux lourds dans les plantes, réduisant ainsi leur toxicité. Des études ont montré que chez le soja, l'acide oxalique peut chélater le Cd²⁺ et libérer des cristaux contenant du cadmium à travers les cellules apicales des trichomes, réduisant ainsi les concentrations de Cd²⁺ dans la plante¹⁶. L'acide oxalique peut réguler le pH du sol, augmenter l'activité de la superoxyde dismutase (SOD), de la peroxydase (POD) et de la catalase (CAT), et réguler l'infiltration des sucres solubles, des protéines solubles, des acides aminés libres et de la proline. Il s'agit d'un modulateur métabolique^17,18. Les substances acides et l'excès de Ca2+ présents dans les plantes oxalates forment des précipités d'oxalate de calcium sous l'action des protéines germinales. La régulation de la concentration en Ca2+ dans les plantes permet de contrôler efficacement l'acide oxalique dissous et le Ca2+, et d'éviter leur accumulation excessive^19,20.
La quantité de chaux appliquée est un facteur clé influençant l'efficacité de la restauration. Il a été établi que la consommation de chaux se situe entre 750 et 6 000 kg·h·m⁻². Pour les sols acides (pH 5,0-5,5), l'effet d'une application de chaux à une dose de 3 000 à 6 000 kg·h·m⁻² était significativement supérieur à celui obtenu avec une dose de 750 kg·h·m⁻²¹. Cependant, un apport excessif de chaux peut entraîner des effets négatifs sur le sol, tels que des variations importantes du pH et une compaction accrue²². C'est pourquoi nous avons fixé les niveaux de traitement au CaO à 0, 750, 2 250 et 3 750 kg·h·m⁻². Lors de l'application d'acide oxalique à Arabidopsis, une réduction significative du Ca²⁺ a été observée à 10 mM L⁻¹, et la famille de gènes CRT, impliquée dans la signalisation du Ca²⁺, a présenté une forte réponse²⁰. L'accumulation d'études antérieures nous a permis de déterminer la concentration de cette expérience et de poursuivre l'étude de l'interaction des additifs exogènes sur le Ca²⁺ et le Cd²⁺²³,²⁴,²⁵. Ainsi, cette étude vise à examiner le mécanisme de régulation des effets de l'application topique de chaux et de la pulvérisation foliaire d'acide oxalique sur la teneur en Cd et la tolérance au stress du Panax notoginseng dans les sols contaminés par le Cd, et à explorer les meilleures méthodes pour garantir la qualité médicinale du Panax notoginseng. Elle fournit des informations précieuses pour orienter le développement de la culture de plantes herbacées dans les sols contaminés par le cadmium et la mise en place d'une production durable et de haute qualité afin de répondre à la demande du marché en médicaments.
Une expérimentation en plein champ a été menée à Lannizhai (24°11′N, 104°3′E, altitude 1446 m), dans le comté de Qiubei, préfecture de Wenshan, province du Yunnan, en utilisant la variété locale de notoginseng Wenshan comme matériel végétal. La température annuelle moyenne y est de 17 °C et les précipitations annuelles moyennes de 1250 mm. Les valeurs de référence du sol étudié sont les suivantes : azote total (NT) 0,57 g kg⁻¹, phosphore total (PT) 1,64 g kg⁻¹, carbone total (CT) 16,31 g kg⁻¹, humidité relative (HR) 31,86 g kg⁻¹, azote hydrolysé alcalin 88,82 mg kg⁻¹, phosphore assimilable 18,55 mg kg⁻¹, potassium assimilable 100,37 mg kg⁻¹, cadmium total 0,3 mg kg⁻¹ et pH 5,4.
Le 10 décembre 2017, du Cd²⁺ (CdCl₂·2,5H₂O) à la dose de 6 mg/kg et de la chaux (0,750, 2250 et 3750 kg·h·m⁻²) ont été appliqués et mélangés à la couche superficielle du sol (0–10 cm) de chaque parcelle. Chaque traitement a été répété trois fois. Les parcelles expérimentales, d'une superficie de 3 m² chacune, étaient disposées aléatoirement. Des plants de Panax notoginseng âgés d'un an ont été transplantés après 15 jours de culture en pleine terre. Sous ombrage, l'intensité lumineuse reçue par le Panax notoginseng était d'environ 18 % de l'intensité lumineuse naturelle. La culture a été menée selon les méthodes traditionnelles locales. À maturité, en 2019, un engrais oxalique (oxalate de sodium) a été appliqué. La concentration d'acide oxalique était respectivement de 0, 0,1 et 0,2 mol/L, et le pH a été ajusté à 5,16 avec du NaOH afin de reproduire le pH moyen du filtrat de débris. Pulvériser les deux faces des feuilles une fois par semaine à 8 h. Après quatre pulvérisations, les plants de Panax notoginseng âgés de trois ans ont été récoltés à la cinquième semaine.
En novembre 2019, des plants de Panax notoginseng âgés de trois ans et traités à l'acide oxalique ont été prélevés sur le terrain. Des échantillons de ces plants, destinés à l'étude du métabolisme physiologique et de l'activité enzymatique, ont été placés dans des tubes de congélation, congelés rapidement dans l'azote liquide, puis transférés dans un réfrigérateur à -80 °C. Le stade de maturité des échantillons de racines a été déterminé afin de mesurer la teneur en cadmium et en principe actif. Après lavage à l'eau courante, séchage à 105 °C pendant 30 minutes, maintien de la masse à 75 °C et broyage des échantillons dans un mortier.
Peser 0,2 g d'échantillons végétaux séchés dans un erlenmeyer, ajouter 8 ml de HNO₃ et 2 ml de HClO₄, puis boucher et laisser reposer une nuit. Le lendemain, placer l'entonnoir à col coudé dans un ballon triangulaire pour une décomposition électrothermique jusqu'à l'apparition d'une fumée blanche et la limpidité de la solution. Après refroidissement à température ambiante, transférer le mélange dans une fiole jaugée de 10 ml. La teneur en cadmium a été déterminée par spectrométrie d'absorption atomique (Thermo ICE™ 3300 AAS, États-Unis) (GB/T 23739-2009).
Peser 0,2 g d'échantillons végétaux séchés dans un flacon en plastique de 50 ml, ajouter 10 ml d'HCl 1 mol/L, fermer le flacon et agiter pendant 15 heures, puis filtrer. À l'aide d'une pipette, prélever la quantité de filtrat nécessaire à la dilution appropriée et ajouter la solution de SrCl₂ pour obtenir une concentration en Sr²⁺ de 1 g/L. La teneur en calcium a été déterminée par spectrométrie d'absorption atomique (Thermo ICE™ 3300 AAS, États-Unis).
Méthode du kit de référence pour le malondialdéhyde (MDA), la superoxyde dismutase (SOD), la peroxydase (POD) et la catalase (CAT) (DNM-9602, Beijing Pulang New Technology Co., Ltd., numéro d'enregistrement du produit), utiliser le kit de mesure correspondant n° : Jingyaodianji (quasi) word 2013 n° 2400147).
Peser 0,05 g d'échantillon de Panax notoginseng et ajouter le réactif anthrone-acide sulfurique le long de la paroi du tube. Agiter le tube pendant 2 à 3 secondes pour bien mélanger le liquide. Placer le tube sur le support à tubes à essai pendant 15 minutes. La teneur en sucres solubles a été déterminée par spectrophotométrie UV-visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Chine) à une longueur d'onde de 620 nm.
Peser 0,5 g d'un échantillon frais de Panax notoginseng, le broyer dans 5 ml d'eau distillée jusqu'à obtention d'un homogénat, puis centrifuger à 10 000 g pendant 10 minutes. Diluer le surnageant à un volume précis. La méthode au bleu de Coomassie a été utilisée. La teneur en protéines solubles a été déterminée par spectrophotométrie dans les régions ultraviolette et visible du spectre (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Chine) à une longueur d'onde de 595 nm et calculée à partir de la courbe d'étalonnage de l'albumine de sérum bovin.
Peser 0,5 g d'échantillon frais, ajouter 5 ml d'acide acétique à 10 %, broyer et homogénéiser, filtrer et diluer à volume constant. Méthode chromogénique utilisant une solution de ninhydrine. La teneur en acides aminés libres a été déterminée par spectrophotométrie UV-visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Chine) à une longueur d'onde de 570 nm et calculée à partir de la courbe d'étalonnage de la leucine.
Peser 0,5 g d'un échantillon frais, ajouter 5 ml d'une solution à 3 % d'acide sulfosalicylique, chauffer au bain-marie et agiter pendant 10 minutes. Après refroidissement, filtrer la solution et la diluer à volume constant. La méthode chromogène à la ninhydrine acide a été utilisée. La teneur en proline a été déterminée par spectrophotométrie UV-visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Chine) à une longueur d'onde de 520 nm et calculée à partir de la courbe d'étalonnage de la proline.
La teneur en saponines a été déterminée par chromatographie liquide à haute performance (CLHP) conformément à la Pharmacopée de la République populaire de Chine (édition 2015). Le principe de base de la CLHP repose sur l'utilisation d'un liquide sous haute pression comme phase mobile et sur l'application d'une technique de séparation très efficace sur une colonne à phase stationnaire pour les particules ultrafines. Les compétences requises pour la mise en œuvre sont les suivantes :
Conditions de chromatographie liquide à haute performance (HPLC) et test d'aptitude du système (Tableau 1) : Une élution en gradient a été réalisée selon le tableau suivant, en utilisant du gel de silice lié à l'octadécylsilane comme charge, l'acétonitrile comme phase mobile A et l'eau comme phase mobile B. La longueur d'onde de détection était de 203 nm. Le nombre de puits théoriques calculé à partir du pic R1 des saponines de Panax notoginseng doit être d'au moins 4 000.
Préparation de la solution de référence : Peser avec précision les ginsénosides Rg1, les ginsénosides Rb1 et les notoginsénosides R1, ajouter du méthanol pour obtenir une solution mixte de 0,4 mg de ginsénoside Rg1, 0,4 mg de ginsénoside Rb1 et 0,1 mg de notoginsénoside R1 par ml.
Préparation de la solution d'essai : Peser 0,6 g de poudre de Sanxin et ajouter 50 ml de méthanol. Peser le mélange (W1) et laisser reposer une nuit. Porter ensuite la solution à ébullition douce au bain-marie à 80 °C pendant 2 heures. Après refroidissement, peser la solution et ajouter le méthanol restant à la masse initiale de W1. Agiter vigoureusement et filtrer. Le filtrat est réservé pour le dosage.
La teneur en saponine a été absorbée avec précision par 10 µl de la solution standard et 10 µl du filtrat et injectée dans HPLC (Thermo HPLC-ultimate 3000, Seymour Fisher Technology Co., Ltd.)24.
Courbe d'étalonnage : détermination d'une solution étalon mixte Rg1, Rb1, R1. Les conditions chromatographiques sont identiques à celles décrites précédemment. Tracer la courbe d'étalonnage en portant l'aire du pic mesuré en ordonnée et la concentration de saponine dans la solution étalon en abscisse. Utiliser l'aire du pic mesuré de l'échantillon sur la courbe d'étalonnage pour calculer la concentration de saponine.
Peser un échantillon de 0,1 g de P. notogensings et ajouter 50 ml d'une solution de CH3OH à 70 %. Soniquer pendant 2 heures, puis centrifuger à 4 000 tr/min pendant 10 minutes. Prélever 1 ml du surnageant et le diluer 12 fois. La teneur en flavonoïdes a été déterminée par spectrophotométrie UV-visible (UV-5800, Shanghai Yuanxi Instrument Co., Ltd., Chine) à une longueur d'onde de 249 nm. La quercétine est utilisée comme substance de référence⁸.
Les données ont été organisées à l'aide du logiciel Excel 2010. L'analyse de variance a été réalisée avec le logiciel SPSS Statistics 20. Le graphique a été créé avec Origin Pro 9.1. Les statistiques calculées comprennent la moyenne ± l'écart type. Le seuil de signification statistique est fixé à P < 0,05.
Lors d'une pulvérisation foliaire d'acide oxalique à concentration constante, la teneur en calcium des racines de *Panax notoginseng* a augmenté significativement avec l'augmentation de la dose de chaux appliquée (tableau 2). Par rapport à une application de chaux non traitée, la teneur en calcium a augmenté de 212 % à une dose de 3 750 kg ppm de chaux sans pulvérisation d'acide oxalique. À dose de chaux égale, la teneur en calcium a légèrement augmenté avec l'augmentation de la concentration d'acide oxalique pulvérisé.
La teneur en cadmium (Cd) dans les racines variait de 0,22 à 0,70 mg/kg. À concentration d'acide oxalique égale, la teneur en Cd (2250 kg/m² de chaux) diminuait significativement avec l'augmentation de la dose de chaux appliquée. Par rapport au témoin, la pulvérisation des racines avec 2250 kg/m² de chaux et 0,1 mol/L d'acide oxalique entraînait une diminution de 68,57 % de la teneur en Cd. En l'absence de chaux et avec 750 kg/m² de chaux, la teneur en Cd dans les racines de *Panax notoginseng* diminuait significativement avec l'augmentation de la concentration d'acide oxalique. Avec l'introduction de 2250 kg/m² et 3750 kg/m² de chaux, la teneur en Cd dans les racines diminuait d'abord, puis augmentait avec l'augmentation de la concentration d'acide oxalique. De plus, l'analyse bidimensionnelle a montré que la teneur en calcium (Ca) de la racine de Panax notoginseng était significativement affectée par la chaux (F = 82,84**), de même que la teneur en cadmium (Cd) (F = 74,99**) et l'acide oxalique (F = 74,99**).
L'augmentation de la dose de chaux appliquée et de la concentration d'acide oxalique pulvérisé a entraîné une diminution significative de la teneur en MDA. Aucune différence significative n'a été observée dans la teneur en MDA entre les racines de Panax notoginseng traitées à la chaux et celles traitées avec 3 750 kg g/m² de chaux. Pour des doses de chaux de 750 kg hm⁻² et 2 250 kg hm⁻², la teneur en MDA dans une solution d'acide oxalique à 0,2 mol l⁻¹ pulvérisée était respectivement inférieure de 58,38 % et 40,21 % à celle mesurée sans pulvérisation. La teneur en MDA (7,57 nmol g⁻¹) était la plus faible avec l'ajout de 750 kg hm⁻² de chaux et d'une solution d'acide oxalique à 0,2 mol l⁻¹ (Fig. 1).
Effet de la pulvérisation foliaire d'acide oxalique sur la teneur en malondialdéhyde des racines de Panax notoginseng soumises à un stress au cadmium [J]. P<0,05). Idem ci-dessous.
À l'exception de l'application de 3750 kg h m⁻² de chaux, aucune différence significative n'a été observée dans l'activité de la SOD du système racinaire de Panax notoginseng. Avec des doses de chaux de 0, 750 et 2250 kg h m⁻², l'activité de la SOD après pulvérisation d'acide oxalique à 0,2 mol l⁻¹ était significativement plus élevée qu'en l'absence de traitement à l'acide oxalique, avec des augmentations respectives de 177,89 %, 61,62 % et 45,08 %. L'activité de la SOD (598,18 unités g⁻¹) dans les racines était maximale en l'absence de chaux et après pulvérisation d'acide oxalique à 0,2 mol l⁻¹. À concentration égale, sans acide oxalique ou après pulvérisation d'acide oxalique à 0,1 mol l⁻¹, l'activité de la SOD augmentait avec la dose de chaux appliquée. L'activité de la SOD diminuait significativement après pulvérisation d'acide oxalique à 0,2 mol l⁻¹ (Fig. 2).
Effet de la pulvérisation foliaire d'acide oxalique sur l'activité de la superoxyde dismutase, de la peroxydase et de la catalase dans les racines de Panax notoginseng sous stress au cadmium [J].
À l'instar de l'activité SOD dans les racines, l'activité POD (63,33 µmol g⁻¹) était maximale après pulvérisation sans chaux et avec une solution d'acide oxalique à 0,2 mol L⁻¹, soit 148,35 % de plus que le témoin (25,50 µmol g⁻¹). L'activité POD a d'abord augmenté, puis diminué avec l'augmentation de la concentration d'acide oxalique pulvérisé et avec un traitement à la chaux à 3 750 kg hm⁻². Comparée au traitement avec une solution d'acide oxalique à 0,1 mol L⁻¹, l'activité POD a diminué de 36,31 % avec un traitement à l'acide oxalique à 0,2 mol L⁻¹ (Fig. 2).
À l'exception des pulvérisations d'acide oxalique à 0,2 mol/L et des applications de chaux à raison de 2 250 kg/m² ou 3 750 kg/m², l'activité de la catalase (CAT) était significativement plus élevée que dans le groupe témoin. L'activité de la CAT des traitements à l'acide oxalique à 0,1 mol/L et à la chaux (à raison de 0,2250 kg/m² ou 3 750 kg/m²) a augmenté respectivement de 276,08 %, 276,69 % et 33,05 % par rapport au groupe témoin. L'activité de la CAT des racines (803,52 µmol/g) était la plus élevée pour les traitements à l'acide oxalique à 0,2 mol/L. L'activité de la CAT (172,88 µmol/g) était la plus faible pour les traitements à la chaux (à raison de 3 750 kg/m²) et à l'acide oxalique à 0,2 mol/L (Fig. 2).
L'analyse bivariée a montré que l'activité de la catalase (CAT) et le taux de MDA chez *Panax notoginseng* étaient significativement corrélés à la quantité d'acide oxalique ou de chaux appliquée, ainsi qu'aux deux traitements (Tableau 3). L'activité de la superoxyde dismutase (SOD) dans les racines était fortement corrélée au traitement à la chaux et à l'acide oxalique, ou à la concentration d'acide oxalique pulvérisé. L'activité de la peroxydase (POD) racinaire était significativement corrélée à la quantité de chaux appliquée ou à l'application simultanée de chaux et d'acide oxalique.
La teneur en sucres solubles des racines diminue avec l'augmentation de la dose de chaux appliquée et de la concentration d'acide oxalique pulvérisé. Aucune différence significative n'est observée dans la teneur en sucres solubles des racines de *Panax notoginseng*, que la chaux soit appliquée ou non à une dose de 750 kg·h·m⁻². Avec une dose de chaux de 2 250 kg·h⁻², la teneur en sucres solubles est significativement plus élevée (augmentation de 22,81 %) après traitement à l'acide oxalique (0,2 mol·L⁻¹) qu'après pulvérisation d'acide oxalique seul. À une dose de chaux de 3 750 kg·h·m⁻², la teneur en sucres solubles diminue significativement avec l'augmentation de la concentration d'acide oxalique pulvérisé. La teneur en sucres solubles après traitement à l'acide oxalique (0,2 mol·L⁻¹) est inférieure de 38,77 % à celle du traitement sans acide oxalique. De plus, le traitement par pulvérisation avec 0,2 mol l-1 d'acide oxalique a eu la plus faible teneur en sucre soluble de 205,80 mg g-1 (Fig. 3).
Effet de la pulvérisation foliaire d'acide oxalique sur la teneur en sucres solubles totaux et en protéines solubles dans les racines de Panax notoginseng sous stress au cadmium [J].
La teneur en protéines solubles des racines a diminué avec l'augmentation des doses d'application de chaux et d'acide oxalique. En l'absence de chaux, la teneur en protéines solubles après pulvérisation d'acide oxalique à 0,2 mol/L était significativement inférieure de 16,20 % à celle du témoin. L'application de chaux à la dose de 750 kg/ha n'a pas entraîné de différence significative de la teneur en protéines solubles dans les racines de *Panax notoginseng*. À une dose de chaux de 2 250 kg/ha/m², la teneur en protéines solubles après pulvérisation d'acide oxalique à 0,2 mol/L était significativement supérieure de 35,11 % à celle du témoin. À une dose de chaux de 3 750 kg/ha/m², la teneur en protéines solubles a diminué significativement avec l'augmentation de la concentration d'acide oxalique, atteignant sa valeur minimale (269,84 µg/g) avec le traitement à 0,2 mol/L. 1 pulvérisation d’acide oxalique (Fig. 3).
Aucune différence significative n'a été observée dans la teneur en acides aminés libres des racines de *Panax notoginseng* en l'absence de chaux. Avec une augmentation de la concentration d'acide oxalique pulvérisé et une dose de chaux de 750 kg·hm⁻², la teneur en acides aminés libres a d'abord diminué, puis augmenté. L'application d'un traitement à 2250 kg·hm⁻² de chaux et à 0,2 mol·L⁻¹ d'acide oxalique a augmenté significativement la teneur en acides aminés libres de 33,58 % par rapport à un traitement sans acide oxalique. Avec une augmentation de la concentration d'acide oxalique pulvérisé et l'introduction de 3750 kg·hm⁻² de chaux, la teneur en acides aminés libres a diminué significativement. La teneur en acides aminés libres après pulvérisation d'acide oxalique à 0,2 mol·L⁻¹ était inférieure de 49,76 % à celle du traitement sans acide oxalique. La teneur maximale en acides aminés libres, soit 2,09 mg/g, a été observée en l'absence de traitement à l'acide oxalique. La teneur en acides aminés libres (1,05 mg g-1) était la plus faible lorsqu'elle était pulvérisée avec 0,2 mol l-1 d'acide oxalique (Fig. 4).
Effet de la pulvérisation foliaire d'acide oxalique sur la teneur en acides aminés libres et en proline dans les racines de Panax notoginseng dans des conditions de stress au cadmium [J].
La teneur en proline des racines a diminué avec l'augmentation des doses de chaux et d'acide oxalique. Aucune différence significative n'a été observée dans la teneur en proline du Panax notoginseng en l'absence de chaux. Avec l'augmentation de la concentration d'acide oxalique pulvérisé et des doses de chaux de 750 et 2250 kg·hm⁻², la teneur en proline a d'abord diminué, puis augmenté. La teneur en proline après pulvérisation d'acide oxalique à 0,2 mol·l⁻¹ était significativement supérieure à celle après pulvérisation d'acide oxalique à 0,1 mol·l⁻¹, avec des augmentations respectives de 19,52 % et 44,33 %. Lors de l'application de 3750 kg·hm⁻² de chaux, la teneur en proline a diminué significativement avec l'augmentation de la concentration d'acide oxalique pulvérisé. La teneur en proline après pulvérisation d'acide oxalique à 0,2 mol·l⁻¹ était inférieure de 54,68 % à celle mesurée sans acide oxalique. La teneur en proline était la plus faible et s'élevait à 11,37 μg/g après traitement avec 0,2 mol/l d'acide oxalique (Fig. 4).
La teneur totale en saponines du Panax notoginseng était Rg1 > Rb1 > R1. Aucune différence significative n'a été observée dans la teneur des trois saponines avec l'augmentation de la concentration de pulvérisation d'acide oxalique et en l'absence de chaux (Tableau 4).
La teneur en R1 après pulvérisation d'acide oxalique à 0,2 mol l⁻¹ était significativement inférieure à celle obtenue en l'absence de pulvérisation d'acide oxalique et avec l'application de chaux à des doses de 750 ou 3750 kg·h·m⁻². Avec une concentration de pulvérisation d'acide oxalique de 0 ou 0,1 mol l⁻¹, aucune différence significative de la teneur en R1 n'a été observée en fonction de la dose de chaux appliquée. À une concentration de pulvérisation d'acide oxalique de 0,2 mol l⁻¹, la teneur en R1 obtenue avec 3750 kg·h·m⁻² de chaux était significativement inférieure à celle de 43,84 % obtenue sans chaux (Tableau 4).
La teneur en Rg1 a d'abord augmenté, puis diminué avec l'augmentation de la concentration d'acide oxalique pulvérisé et la dose de chaux appliquée à 750 kg·h·m⁻². À des doses de chaux de 2250 ou 3750 kg·h·m⁻², la teneur en Rg1 a diminué avec l'augmentation de la concentration d'acide oxalique pulvérisé. À concentration d'acide oxalique pulvérisé constante, la teneur en Rg1 a d'abord augmenté, puis diminué avec l'augmentation de la dose de chaux appliquée. Par rapport au témoin, à l'exception de trois concentrations d'acide oxalique pulvérisé et de 750 kg·h·m⁻², la teneur en Rg1 était supérieure ; pour les autres traitements, elle était inférieure. La teneur en Rg1 était maximale après pulvérisation de 750 kg·g·m⁻² de chaux et d'acide oxalique à 0,1 mol·l⁻¹, soit 11,54 % de plus que le témoin (tableau 4).
La teneur en Rb1 a d'abord augmenté, puis diminué avec l'augmentation de la concentration d'acide oxalique pulvérisé et la dose de chaux appliquée (2250 kg hm⁻²). Après pulvérisation d'acide oxalique à 0,1 mol l⁻¹, la teneur en Rb1 a atteint un maximum de 3,46 %, soit 74,75 % de plus qu'en l'absence de pulvérisation. Avec les autres traitements à la chaux, aucune différence significative n'a été observée entre les différentes concentrations d'acide oxalique pulvérisé. Lors de pulvérisations d'acide oxalique à 0,1 et 0,2 mol l⁻¹, la teneur en Rb1 a d'abord diminué, puis a continué de diminuer avec l'augmentation de la quantité de chaux ajoutée (tableau 4).
À concentration égale d'acide oxalique pulvérisé, la teneur en flavonoïdes a d'abord augmenté, puis diminué avec l'augmentation de la dose de chaux appliquée. L'absence de chaux et l'application de 3 750 kg/m² de chaux, combinées à différentes concentrations d'acide oxalique, ont montré une différence significative de teneur en flavonoïdes. Lorsque la chaux a été appliquée à des doses de 750 et 2 250 kg/m², la teneur en flavonoïdes a d'abord augmenté, puis diminué avec l'augmentation de la concentration d'acide oxalique pulvérisé. Avec une dose d'application de 750 kg/m² et une pulvérisation d'acide oxalique à 0,1 mol/L, la teneur en flavonoïdes était la plus élevée, atteignant 4,38 mg/g, soit 18,38 % de plus que pour la chaux appliquée à la même dose sans pulvérisation d'acide oxalique. La teneur en flavonoïdes lors de la pulvérisation d'acide oxalique 0,1 mol l-1 a ​​augmenté de 21,74 % par rapport au traitement sans pulvérisation d'acide oxalique et au traitement à la chaux avec 2250 kg hm-2 (Fig. 5).
Effet de la pulvérisation foliaire d'oxalate sur la teneur en flavonoïdes des racines de Panax notoginseng sous stress au cadmium [J].
L'analyse bivariée a montré que la teneur en sucres solubles de *Panax notoginseng* était significativement corrélée à la quantité de chaux appliquée et à la concentration d'acide oxalique pulvérisée. La teneur en protéines solubles des racines était significativement corrélée à la dose de chaux appliquée, ainsi qu'à la dose combinée de chaux et d'acide oxalique. La teneur en acides aminés libres et en proline des racines était significativement corrélée à la dose de chaux appliquée, à la concentration d'acide oxalique pulvérisée, ainsi qu'à la dose combinée de chaux et d'acide oxalique (Tableau 5).
La teneur en R1 dans les racines de Panax notoginseng était significativement corrélée à la concentration d'acide oxalique pulvérisé, à la quantité de chaux appliquée, et à la combinaison de chaux et d'acide oxalique. La teneur en flavonoïdes était significativement corrélée à la concentration d'acide oxalique pulvérisé et à la quantité de chaux appliquée.
De nombreux amendements ont été utilisés pour réduire la teneur en cadmium des plantes en immobilisant ce métal dans le sol, tels que la chaux et l'acide oxalique³⁰. La chaux est largement utilisée comme amendement du sol pour réduire la teneur en cadmium des cultures³¹. Liang et al.³² ont rapporté que l'acide oxalique peut également être utilisé pour restaurer les sols contaminés par des métaux lourds. Après application de différentes concentrations d'acide oxalique à un sol contaminé, la teneur en matière organique a augmenté, la capacité d'échange cationique a diminué et le pH a augmenté³³. L'acide oxalique peut également réagir avec les ions métalliques présents dans le sol. En conditions de stress lié au cadmium, la teneur en cadmium du Panax notoginseng a augmenté significativement par rapport au témoin. Cependant, l'utilisation de chaux a permis de réduire significativement cette teneur. Dans cette étude, l'application de 750 kg de chaux par hectare a permis d'atteindre la teneur en cadmium (Cd) dans les racines, conformément à la norme nationale (limite Cd : Cd ≤ 0,5 mg/kg, AQSIQ, GB/T 19086-200834). L'application de 2 250 kg de chaux par hectare a donné les meilleurs résultats. L'apport de chaux a créé de nombreux sites de compétition entre les ions Ca²⁺ et Cd²⁺ dans le sol, et l'ajout d'acide oxalique a permis de réduire la teneur en Cd dans les racines de *Panax notoginseng*. Cependant, l'association de la chaux et de l'acide oxalique a permis de réduire significativement la teneur en Cd dans les racines de *Panax notoginseng*, atteignant ainsi la norme nationale. Le Ca²⁺ présent dans le sol est adsorbé à la surface des racines lors du flux de masse et peut être absorbé par les cellules racinaires via les canaux calciques (canaux Ca²⁺), les pompes à calcium (Ca²⁺-AT-Pase) et les antiporteurs Ca²⁺/H⁺, puis transporté horizontalement vers le xylème racinaire²³. La teneur en Ca racinaire était significativement et négativement corrélée à la teneur en Cd (p < 0,05). La teneur en Cd diminuait avec l'augmentation de la teneur en Ca, ce qui confirme l'hypothèse d'un antagonisme entre le Ca et le Cd. L'analyse de variance a montré que la quantité de chaux influençait significativement la teneur en Ca dans les racines de *Panax notoginseng*. Pongrac et al.³⁵ ont rapporté que le Cd se lie à l'oxalate dans les cristaux d'oxalate de calcium et entre en compétition avec le Ca. Cependant, la régulation du Ca par l'oxalate n'était pas significative. Cela a montré que la précipitation de l'oxalate de calcium formé par l'acide oxalique et le Ca2+ n'était pas une simple précipitation, et que le processus de co-précipitation pouvait être contrôlé par diverses voies métaboliques.