El efecto de las bacterias organofosforadas sobre los elementos de metales pesados en los rizomas, las raíces fibrosas y el suelo de la rizosfera de Paris polyphylla var. yunnanensis. Paris polyphylla var. yunnanensis es una planta medicinal herbácea perenne de la familia de las liliáceas. Los rizomas, sus principales partes medicinales, tienen efectos desintoxicantes, hemostáticos, antibacterianos, antiinflamatorios, inmunorreguladores y antitumorales. En los últimos años, para aliviar la oferta y la demanda del mercado, se ha ampliado continuamente la superficie de plantación artificial de Dianzhong Lou. Sin embargo, debido a la inmadurez de la tecnología de plantación y al uso extensivo de fertilizantes, el entorno de crecimiento del Dianzhong Lou se ha visto gravemente dañado, lo que ha dado lugar a una mala calidad del Dianzhong Lou plantado y a una disminución gradual del rendimiento. Por lo tanto, la búsqueda de métodos de fertilización razonables para aumentar el valor útil de Dianzhong lou es un tema candente en el sistema de plantación estandarizado de Dianzhong lou.

En los últimos años, con el rápido desarrollo de la industria de la medicina tradicional china, cuestiones como el contenido excesivo de metales pesados en los materiales medicinales chinos causado por la contaminación ambiental también han recibido una amplia atención. Los elementos de metales pesados tienen las características de alta ocultación, difícil degradación y fácil acumulación. Son fáciles de acumular en el cuerpo humano y difíciles de excretar. Cuando el contenido de metales pesados en el cuerpo humano alcanza un determinado nivel, se producen trastornos funcionales de los órganos, que pueden desencadenar una serie de enfermedades. Cuando el contenido de mercurio en el cuerpo supera la norma, puede dañar el tejido cerebral y provocar trastornos neurológicos; un exceso de elementos de cadmio y cromo puede inducir carcinogénesis en órganos como los riñones; un exceso de elementos de plomo puede afectar a la digestión humana y a la función de la memoria; un exceso de arsénico puede tener efectos adversos en diversos tejidos y órganos del cuerpo humano, como los músculos, la sangre y el sistema inmunitario. Las bacterias solubilizadoras de fósforo orgánico, como un nuevo tipo de fertilizante microbiano, pueden mineralizar compuestos orgánicos de fósforo, convertir compuestos orgánicos insolubles de fósforo en el suelo en elementos de fósforo que pueden ser directamente absorbidos y utilizados por las plantas, aumentar el contenido de fósforo disponible en el suelo y aliviar el fenómeno de la deficiencia de fósforo en el crecimiento de las plantas. Además, un gran número de estudios han demostrado que las bacterias solubilizadoras de fosfatos orgánicos también pueden pasivar metales pesados como el plomo, el cadmio, el cobre, etc., combinando los iones de fosfato liberados por el fósforo orgánico del suelo con los metales pesados para formar precipitados de fosfato, reduciendo la movilidad y biodisponibilidad de los metales pesados en el entorno del suelo, y desempeñando un papel en la fijación o pasivación, reduciendo así el daño causado por los metales pesados. Las bacterias solubilizadoras de fósforo orgánico incluyen principalmente bacterias, hongos y actinomicetos, entre los cuales las bacterias son las que presentan más tipos y cantidades. Las investigaciones han descubierto que algunas cepas de Bacillus, Pseudomonas y Corynebacterium tienen una gran capacidad para solubilizar el fósforo y se utilizan a menudo como fertilizantes bacterianos fosforados en la agricultura. Según los informes, el uso de bacterias solubilizadoras de organofosfatos tiene un efecto definitivo sobre los componentes efectivos y el crecimiento y desarrollo de cultivos económicos como el maíz y el cacahuete, y ha sido ampliamente promovido y aplicado. Las conclusiones de la investigación sobre el contenido de metales pesados en los materiales medicinales de Dianzhong Lou y en el suelo de diferentes tipos u orígenes ya están muy maduras. Yang et al. también exploraron los efectos de los hongos micorrícicos arbusculares en los elementos de metales pesados de los rizomas y el suelo de Dianzhong Lou. Sin embargo, aún no se ha informado de los efectos de la inoculación de bacterias solubilizadoras de organofosfatos en el contenido de metales pesados de los materiales medicinales y el suelo de Dianzhong Lou.

Por lo tanto, en este estudio, se utilizó una planta de interior en maceta de factor único para seleccionar tres especies dominantes de bacterias solubilizadoras de fósforo orgánico como cepas, que se inocularon y combinaron en el medio de cultivo. Los rizomas, las raíces fibrosas y el suelo de la rizosfera de Dianzhong Lou se utilizaron como objetos de investigación. Se utilizó espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) para detectar cinco elementos de metales pesados, a saber, mercurio (Hg), cadmio (Cd), plomo (Pb), cromo (Cr) y arsénico (As), con el fin de explorar los efectos de las bacterias solubilizadoras de fósforo orgánico y sus combinaciones en el contenido de elementos de metales pesados de los rizomas, las raíces fibrosas y el suelo de la rizosfera de Dianzhong Lou, y proporcionar una base teórica para la plantación artificial estandarizada y el desarrollo de Dianzhong Lou.

 

Las bacterias solubilizadoras de fósforo orgánico pueden convertir los compuestos insolubles de fósforo orgánico del suelo en fósforo efectivo que puede ser directamente absorbido y utilizado por las plantas a través de la mineralización de los compuestos de fósforo orgánico, promoviendo el crecimiento y desarrollo de Dianzhong Lou y obteniendo materiales medicinales chinos de alto rendimiento y alta calidad. Al mismo tiempo, las bacterias solubilizadoras de fósforo orgánico también pueden fijar y pasivar los elementos metálicos pesados del suelo, dificultando su absorción directa por las plantas medicinales, reduciendo así los elementos metálicos pesados residuales en los materiales medicinales chinos. En este estudio, en comparación con el grupo CK no inoculado, la inoculación con bacterias solubilizadoras de organofosfatos podría reducir en general el contenido de metales pesados en las raíces, rizomas y raíces fibrosas de Dianzhong Lou, con la reducción más significativa en el contenido de elemento Pb. La razón de esto es que las bacterias solubilizadoras de organofosfatos pueden pasivar elementos de Pb en el suelo, transformando el metal pesado Pb de una forma altamente activa a una forma menos activa, reduciendo su biodisponibilidad, y por lo tanto reduciendo la absorción y utilización de elementos de Pb por Dianzhong Lou. También se produjo una mejora significativa en el contenido de elementos Hg y Cr, y el tratamiento de inoculación mixta fue mejor que el tratamiento de inoculación única. El tratamiento de inoculación de los grupos S6 y S7 tuvo el mejor efecto sobre Dianzhong Lou. En referencia a la "Farmacopea China" (edición 2020) y la "Norma Nacional de Seguridad Alimentaria - Límites de Contaminantes en los Alimentos" (GB2762-2017) como las normas límite para los materiales medicinales de Dianzhong Lou, sólo algunos grupos de tratamiento en los rizomas han superado ligeramente las normas para Pb y Cr, mientras que la mayoría de los metales pesados en las raíces han superado las normas límite. La razón puede deberse a la presencia de un gran número de pelos radiculares en la superficie de las raíces, que no sólo pueden absorber directamente diversas sustancias nocivas en el suelo, sino también aumentar eficazmente el área de contacto con el suelo, aumentando así la capacidad de absorción de los elementos del suelo. Tras la inoculación con bacterias solubilizadoras de organofosfatos en el suelo de la rizosfera de la Torre Dianzhong, el contenido de metales pesados en el suelo no cambió. En referencia a las "Normas de control de riesgos de contaminación del suelo agrícola en la calidad ambiental del suelo" (GB15618-2018), los suelos de todos los grupos de tratamiento no superaron las normas límite nacionales; de acuerdo con la "Especificación técnica para las pruebas ambientales del suelo" (HJ/T166-2004) como norma de evaluación, el índice único de contaminación de todos los grupos de tratamiento es inferior a 1. Excepto en el caso del grupo S1, cuyo índice Nemerow es superior a 0,7, el suelo pertenece al nivel relativamente limpio y existe riesgo de contaminación. El suelo de los demás grupos de tratamiento ha alcanzado el nivel limpio. Esto indica que el contenido de metales pesados en el sustrato de cultivo utilizado en este experimento cumple plenamente las normas de plantación, y no existe un riesgo significativo de contaminación por metales pesados para el suelo tras la inoculación con bacterias degradadoras de organofosfatos. Por lo tanto, el experimento de inoculación de plantas de Dianzhong Lou con bacterias degradadoras de organofosfatos es seguro y eficaz.

El coeficiente de enriquecimiento de metales pesados es un indicador importante que describe la tendencia de acumulación de metales pesados en los organismos y refleja indirectamente la capacidad de las plantas para enriquecer los metales pesados de su suelo de rizosfera. En términos generales, cuanto menor sea el coeficiente de enriquecimiento de metales pesados en los cultivos, menor será su capacidad para absorber metales pesados y mayor su resistencia a los metales pesados del suelo. El arroz tiene un fuerte efecto de enriquecimiento en Cd, por lo que es necesario prestar atención a la cantidad residual de Cd en el suelo y el medio ambiente durante el cultivo de arroz para evitar un enriquecimiento excesivo de Cd, que puede conducir a un contenido excesivo de Cd en el arroz y poner en peligro la salud humana. En este estudio, la inoculación con diferentes bacterias solubilizadoras de organofosfatos dio lugar a diferentes capacidades de enriquecimiento de las raíces, rizomas y raíces fibrosas de Dianzhong Lou para cinco elementos de metales pesados: Hg, Cd, Pb, Cr y As. Entre ellos, la capacidad de enriquecimiento del elemento Cr estaba fuertemente mermada, mientras que su efecto de bioacumulación sobre el elemento Cd era mayor, pero todos eran significativamente inferiores a la norma de contenido crítico para plantas hiperacumuladoras (1000mg/kg). El coeficiente de enriquecimiento de las raíces fibrosas fue mayor que el de los rizomas, y la capacidad de enriquecimiento del grupo de tratamiento de inoculación mixta fue más débil que la del grupo de tratamiento de inoculación simple. Por lo tanto, en lugar de considerar el uso de las raíces fibrosas de Dianzhong Lou como partes medicinales, los dos métodos de inoculación más eficaces pueden considerarse como referencias de biofertilizantes y aplicarse en el proceso de cultivo artificial de Dianzhong Lou para reducir el riesgo de contaminación por metales pesados en los materiales medicinales de Dianzhong Lou. En futuros experimentos sobre bacterias solubilizadoras de organofosfatos y promoción y cultivo de Dianzhong Lou en el campo, debe darse prioridad a la regulación de los elementos Cd.

El análisis de correlación muestra que, tras la inoculación con bacterias solubilizadoras de organofosfatos, existe una correlación significativa entre los elementos Hg y Pb, mientras que la correlación entre otros elementos es relativamente pequeña. Esto indica que después de la inoculación con bacterias solubilizadoras de organofosfatos, Dianzhonglou tiene un efecto sinérgico significativo sobre la absorción de elementos de Hg y Pb en el suelo de la rizosfera; Además, la correlación entre los rizomas y las raíces fibrosas es más fuerte que entre el suelo de la rizosfera, lo que indica una mayor influencia mutua del contenido de elementos de metales pesados entre los rizomas, las raíces fibrosas, y entre los rizomas y las raíces fibrosas. Por lo tanto, en futuros cultivos de campo, los efectos sinérgicos entre los rizomas y las raíces fibrosas, así como entre los elementos Hg y Pb, deben ser considerados simultáneamente.

En resumen, la inoculación con diferentes bacterias solubilizadoras de organofosfatos o bacterias compuestas puede reducir eficazmente el contenido de elementos Hg, Pb y Cr en las raíces, rizomas y raíces fibrosas de Dianthus polyphylla, reduciendo así el riesgo de contenido excesivo de metales pesados en los materiales medicinales de Dianthus polyphylla. También puede controlar eficazmente el riesgo de contaminación por metales pesados en la rizosfera del suelo de Dianthus polyphylla. Mientras tanto, los resultados de este estudio también indican que la inoculación mixta de las tres bacterias y la inoculación mixta de la cepa B Wiedmannii y B Los dos métodos de proteolyticus tienen el mejor impacto en Dianzhong Lou. Por lo tanto, estos dos métodos de inoculación de bacterias solubilizadoras de organofosfatos pueden promoverse y aplicarse al proceso de plantación artificial de Dianzhong Lou, proporcionando referencia para la remediación de la contaminación por metales pesados en el proceso de plantación artificial de Dianzhong Lou.