Effet des bactéries organophosphorées sur les éléments métalliques lourds dans les rhizomes, les racines fibreuses et le sol rhizosphérique de Paris polyphylla var. yunnanensis. Paris polyphylla var. yunnanensis est une plante médicinale herbacée pérenne de la famille des Liliaceae. Les rhizomes, ses principales parties médicinales, ont des effets détoxifiants, hémostatiques, antibactériens, anti-inflammatoires, immunorégulateurs et antitumoraux. Ces dernières années, afin de répondre à l'offre et à la demande du marché, la zone de plantation artificielle de Dianzhong Lou a été continuellement étendue. Toutefois, en raison d'une technologie de plantation immature et d'une utilisation intensive d'engrais, l'environnement de croissance du Dianzhong Lou a été gravement endommagé, ce qui a entraîné une mauvaise qualité du Dianzhong Lou planté et une baisse progressive du rendement. Par conséquent, la recherche de méthodes de fertilisation raisonnables pour augmenter la valeur utilisable du Dianzhong Lou est un sujet brûlant dans le système de plantation standardisé du Dianzhong Lou.

Ces dernières années, avec le développement rapide de l'industrie de la médecine traditionnelle chinoise, des questions telles que la teneur excessive en métaux lourds dans les produits médicinaux chinois causée par la pollution de l'environnement ont également fait l'objet d'une grande attention. Les métaux lourds ont la particularité d'être très discrets, de se dégrader difficilement et de s'accumuler facilement. Ils s'accumulent facilement dans le corps humain et sont difficiles à excréter. Lorsque la teneur en métaux lourds dans le corps humain atteint un certain niveau, des troubles fonctionnels des organes apparaissent, ce qui peut déclencher une série de maladies. Lorsque la teneur en mercure dans le corps dépasse la norme, elle peut endommager le tissu cérébral et provoquer des troubles neurologiques ; un excès de cadmium et de chrome peut induire une carcinogenèse dans des organes tels que les reins ; un excès de plomb peut affecter la digestion et la mémoire ; un excès d'arsenic peut avoir des effets néfastes sur divers tissus et organes du corps humain, tels que les muscles, le sang et le système immunitaire. Les bactéries solubilisatrices de phosphore organique, nouveau type d'engrais microbien, peuvent minéraliser les composés de phosphore organique, convertir les composés de phosphore organique insolubles dans le sol en éléments de phosphore directement absorbables et utilisables par les plantes, augmenter la teneur en phosphore disponible dans le sol et atténuer le phénomène de carence en phosphore dans la croissance des plantes. En outre, un grand nombre d'études ont montré que les bactéries organophosphorées solubilisantes peuvent également neutraliser les métaux lourds tels que le plomb, le cadmium, le cuivre, etc., en combinant les ions phosphate libérés par le phosphore organique du sol avec les métaux lourds pour former des précipités de phosphate, en réduisant la mobilité et la biodisponibilité des métaux lourds dans l'environnement du sol, et en jouant un rôle dans la fixation ou la passivation, réduisant ainsi les dommages causés par les métaux lourds. Les bactéries solubilisant le phosphore organique comprennent principalement des bactéries, des champignons et des actinomycètes, les bactéries étant les plus nombreuses et les plus variées. Des recherches ont montré que certaines souches de Bacillus, Pseudomonas et Corynebacterium ont une forte capacité de solubilisation du phosphore et sont souvent utilisées comme engrais bactériens phosphorés dans l'agriculture. Selon les rapports, l'utilisation de bactéries solubilisant les organophosphates a un effet certain sur les composants efficaces et sur la croissance et le développement des cultures économiques telles que le maïs et les arachides, et a été largement encouragée et appliquée. Les conclusions des recherches sur la teneur en métaux lourds des matières médicinales de Dianzhong Lou et des sols de différents types ou origines sont déjà très avancées. Yang et al. ont également étudié les effets des champignons mycorhiziens à arbuscules sur les éléments de métaux lourds des rhizomes de Dianzhong Lou et du sol. Cependant, les effets de l'inoculation de bactéries solubilisant les organophosphates sur la teneur en métaux lourds des matières médicinales de Dianzhong Lou et du sol n'ont pas encore été rapportés.

Par conséquent, dans cette étude, une plante en pot d'intérieur à facteur unique a été utilisée pour sélectionner trois espèces dominantes de bactéries solubilisant le phosphore organique en tant que souches, qui ont été inoculées et combinées dans le milieu de culture. Les rhizomes, les racines fibreuses et le sol rhizosphérique de Dianzhong Lou ont été utilisés comme objets de recherche. La spectrométrie de masse à plasma inductif (ICP-MS) a été utilisée pour détecter cinq éléments métalliques lourds, à savoir le mercure (Hg), le cadmium (Cd), le plomb (Pb), le chrome (Cr) et l'arsenic (As), afin d'explorer les effets des bactéries solubilisant le phosphore organique et de leurs combinaisons sur la teneur en éléments métalliques lourds des rhizomes, des racines fibreuses et du sol de la rhizosphère du Dianzhong Lou, et de fournir une base théorique pour la plantation artificielle normalisée et le développement du Dianzhong Lou.

 

Les bactéries solubilisant le phosphore organique peuvent convertir les composés de phosphore organique insolubles dans le sol en phosphore efficace qui peut être directement absorbé et utilisé par les plantes grâce à la minéralisation des composés de phosphore organique, ce qui favorise la croissance et le développement de Dianzhong Lou et permet d'obtenir des matières médicinales chinoises à haut rendement et de haute qualité. Dans le même temps, les bactéries solubilisant le phosphore organique peuvent également fixer et passiver les éléments métalliques lourds dans le sol, les rendant difficiles à absorber directement par les plantes médicinales, réduisant ainsi les éléments métalliques lourds résiduels dans les matières médicinales chinoises. Dans cette étude, par rapport au groupe CK non inoculé, l'inoculation avec des bactéries solubilisant les organophosphates a pu réduire globalement la teneur en métaux lourds dans les racines, les rhizomes et les racines fibreuses de Dianzhong Lou, la réduction la plus significative étant celle de la teneur en éléments Pb. La raison en est que les bactéries organophosphorées solubilisantes peuvent passiver les éléments Pb dans le sol, transformant le métal lourd Pb d'une forme très active en une forme moins active, réduisant sa biodisponibilité, et réduisant ainsi l'absorption et l'utilisation des éléments Pb par Dianzhong Lou. On a également constaté une amélioration significative de la teneur en éléments Hg et Cr, et le traitement par inoculation mixte s'est avéré meilleur que le traitement par inoculation unique. Le traitement par inoculation des groupes S6 et S7 a eu le meilleur effet sur le Dianzhong Lou. En se référant à la "Pharmacopée chinoise" (édition 2020) et à la "Norme nationale de sécurité alimentaire - Limites des contaminants dans les aliments" (GB2762-2017) comme normes limites pour les matériaux médicinaux du Dianzhong Lou, seuls certains groupes de traitement dans les rhizomes ont légèrement dépassé les normes pour le Pb et le Cr, tandis que la plupart des métaux lourds dans les racines ont dépassé les normes limites. La raison peut en être la présence d'un grand nombre de poils racinaires à la surface des racines, qui peuvent non seulement absorber directement diverses substances nocives dans le sol, mais aussi augmenter efficacement la surface de contact avec le sol, augmentant ainsi la capacité d'absorption des éléments du sol. Après inoculation de bactéries solubilisant les organophosphates dans la rhizosphère de la tour de Dianzhong, la teneur en métaux lourds du sol n'a pas changé. Conformément aux "normes de contrôle des risques de pollution des sols agricoles dans la qualité environnementale des sols" (GB15618-2018), les sols de tous les groupes de traitement n'ont pas dépassé les normes limites nationales ; Selon la "spécification technique pour l'analyse environnementale des sols" (HJ/T166-2004) en tant que norme d'évaluation, l'indice de pollution unique de tous les groupes de traitement est inférieur à 1. À l'exception du groupe S1, dont l'indice de Nemerow est supérieur à 0,7, le sol appartient au niveau relativement propre et il existe un risque de pollution. Le sol des autres groupes de traitement a atteint le niveau de propreté. Cela indique que la teneur en métaux lourds du substrat de culture utilisé dans cette expérience répond parfaitement aux normes de plantation et qu'il n'y a pas de risque significatif de pollution du sol par les métaux lourds après l'inoculation de bactéries dégradant les organophosphates. Par conséquent, l'expérience d'inoculation de plantes Dianzhong Lou avec des bactéries dégradant les organophosphates est sûre et efficace.

Le coefficient d'enrichissement en métaux lourds est un indicateur important qui décrit la tendance à l'accumulation des métaux lourds dans les organismes et reflète indirectement la capacité des plantes à enrichir les métaux lourds dans leur sol rhizosphérique. D'une manière générale, plus le coefficient d'enrichissement des métaux lourds dans les cultures est faible, plus leur capacité à absorber les métaux lourds est faible et plus leur résistance aux métaux lourds du sol est forte. Le riz a un fort effet d'enrichissement en Cd, il est donc nécessaire de faire attention à la quantité résiduelle de Cd dans le sol et l'environnement pendant la culture du riz afin d'éviter un enrichissement excessif en Cd, ce qui peut conduire à une teneur excessive en Cd dans le riz et mettre en danger la santé humaine. Dans cette étude, l'inoculation avec différentes bactéries solubilisant les organophosphates a entraîné des capacités d'enrichissement variables des racines, des rhizomes et des racines fibreuses de Dianzhong Lou pour cinq éléments de métaux lourds : Hg, Cd, Pb, Cr et As. Parmi eux, la capacité d'enrichissement de l'élément Cr était fortement réduite, tandis que son effet de bioaccumulation sur l'élément Cd était plus important, mais tous étaient significativement inférieurs à la norme de contenu critique pour les plantes hyperaccumulatrices (1000mg/kg). Le coefficient d'enrichissement des racines fibreuses était supérieur à celui des rhizomes, et la capacité d'enrichissement du groupe de traitement par inoculation mixte était plus faible que celle du groupe de traitement par inoculation unique. Par conséquent, au lieu d'envisager l'utilisation des racines fibreuses de Dianzhong Lou comme parties médicinales, les deux méthodes d'inoculation les plus efficaces peuvent être considérées comme des références pour les engrais biologiques et appliquées dans le processus de culture artificielle de Dianzhong Lou afin de réduire le risque de pollution par les métaux lourds dans les matières médicinales de Dianzhong Lou. Dans les expériences futures sur les bactéries solubilisant les organophosphates et la promotion et la culture du Dianzhong Lou sur le terrain, la priorité devrait être donnée à la régulation des éléments de Cd.

L'analyse de corrélation montre qu'après inoculation avec des bactéries solubilisant les organophosphates, il existe une corrélation significative entre les éléments Hg et Pb, tandis que la corrélation entre les autres éléments est relativement faible. Cela indique qu'après inoculation avec des bactéries solubilisant les organophosphates, le Dianzhonglou a un effet synergique significatif sur l'absorption des éléments Hg et Pb dans le sol de la rhizosphère ; en outre, la corrélation entre les rhizomes et les racines fibreuses est plus forte que celle entre le sol de la rhizosphère, ce qui indique une influence mutuelle plus forte de la teneur en éléments de métaux lourds entre les rhizomes, les racines fibreuses, et entre les rhizomes et les racines fibreuses. Par conséquent, dans les futures cultures de plein champ, les effets synergiques entre les rhizomes et les racines fibreuses, ainsi qu'entre les éléments Hg et Pb, devraient être pris en compte simultanément.

En résumé, l'inoculation avec différentes bactéries solubilisant les organophosphates ou avec des bactéries composites peut réduire efficacement la teneur en éléments Hg, Pb et Cr dans les racines, les rhizomes et les racines fibreuses de Dianthus polyphylla, réduisant ainsi le risque d'une teneur excessive en métaux lourds dans les matériaux médicinaux de Dianthus polyphylla. Elle peut également contrôler efficacement le risque de pollution par les métaux lourds dans le sol de la rhizosphère de Dianthus polyphylla. Par ailleurs, les résultats de cette étude indiquent également que l'inoculation mixte des trois bactéries et l'inoculation mixte de la souche B Wiedmannii et de la souche B Proteolyticus ont le meilleur impact sur le Dianzhong Lou. Par conséquent, ces deux méthodes d'inoculation de bactéries solubilisant les organophosphates peuvent être encouragées et appliquées au processus de plantation artificielle de Dianzhong Lou, fournissant ainsi une référence pour la remédiation de la pollution par les métaux lourds dans le processus de plantation artificielle de Dianzhong Lou.