A foszfororganikus baktériumok hatása a Paris polyphylla var. yunnanensis rizómáiban, rostos gyökereiben és a rizoszféra talajában lévő nehézfémelemekre. A Paris polyphylla var. yunnanensis a Liliaceae családba tartozó évelő lágyszárú gyógynövény. A rizómák, mint fő gyógyászati részei, méregtelenítő, vérzéscsillapító, antibakteriális, gyulladáscsökkentő, immunrendszer-szabályozó és daganatellenes hatással rendelkeznek. Az elmúlt években a piaci kereslet és kínálat enyhítése érdekében folyamatosan bővítették a Dianzhong Lou mesterséges ültetvényeit. A kiforratlan ültetési technológia és a műtrágyák kiterjedt használata miatt azonban a Dianzhong Lou növekedési környezete súlyosan károsodott, ami a beültetett Dianzhong Lou rossz minőségét és fokozatosan csökkenő terméshozamot eredményezett. Ezért a Dianzhong lou szabványosított ültetési rendszerében a Dianzhong lou hasznosítható értékének növelését célzó ésszerű trágyázási módszerek megtalálása a Dianzhong lou szabványosított ültetési rendszerének egyik forró témája.

Az elmúlt években a hagyományos kínai gyógyászat gyors fejlődésével olyan kérdések is széles körű figyelmet kaptak, mint a környezetszennyezés által okozott túlzott nehézfémtartalom a kínai gyógyászati anyagokban. A nehézfémek jellemzői a nagyfokú rejtőzködés, a nehéz lebomlás és a könnyű felhalmozódás. Könnyen felhalmozódnak az emberi szervezetben és nehezen ürülnek ki. Amikor a nehézfémek tartalma az emberi szervezetben elér egy bizonyos szintet, szervi működési zavarok lépnek fel, amelyek egy sor betegséget válthatnak ki. Ha a higanytartalom a szervezetben meghaladja a normát, károsíthatja az agyszövetet és neurológiai rendellenességeket okozhat; a túlzott kadmium- és krómelemek rákkeltő hatásúak lehetnek olyan szervekben, mint a vesék; a túlzott ólomelem befolyásolhatja az emberi emésztést és a memória működését; a túlzott arzéntartalom káros hatással lehet az emberi test különböző szöveteire és szerveire, például az izmokra, a vérre és az immunrendszerre. A szerves foszfor szolubilizáló baktériumok, mint új típusú mikrobiális műtrágya, mineralizálhatják a szerves foszforvegyületeket, a talajban lévő oldhatatlan szerves foszforvegyületeket a növények által közvetlenül felszívódó és hasznosítható foszforelemekké alakíthatják, növelhetik a talaj rendelkezésre álló foszfortartalmát, és enyhíthetik a foszforhiány jelenségét a növények növekedésében. Ezenkívül számos tanulmány kimutatta, hogy a szerves foszfátokat szolubilizáló baktériumok a nehézfémeket, például az ólmot, kadmiumot, rezet stb. is passziválhatják azáltal, hogy a talaj szerves foszforjából felszabaduló foszfátionokat a nehézfémekkel egyesítik, foszfátkiválásokat képezve, csökkentve a nehézfémek mobilitását és biológiai hozzáférhetőségét a talajban, és szerepet játszanak a fixálásban vagy passziválásban, ezáltal csökkentve a nehézfémek által okozott károkat. A szerves foszfort szolubiláló baktériumok közé elsősorban baktériumok, gombák és aktinomycéták tartoznak, amelyek közül a baktériumok rendelkeznek a legtöbb típussal és mennyiséggel. A kutatások megállapították, hogy a Bacillus, a Pseudomonas és a Corynebacterium egyes törzsei erős foszforoldó képességgel rendelkeznek, és a mezőgazdaságban gyakran használják őket foszforos baktériumtrágyaként. A jelentések szerint a szerves foszfátot szolubilizáló baktériumok használata határozott hatással van a hatékony összetevőkre és a gazdasági növények, például a kukorica és a földimogyoró növekedésére és fejlődésére, és széles körben támogatják és alkalmazzák. A Dianzhong Lou gyógyászati anyagok és a különböző típusú vagy eredetű talajok nehézfémtartalmára vonatkozó kutatási következtetések már nagyon érettek. Yang és munkatársai az arbuszkuláris mikorrhiza gombák hatását is vizsgálták a Dianzhong Lou rizómák és a talaj nehézfém elemeire. A szerves foszfátokat szolubilizáló baktériumok beoltásának hatásairól a Dianzhong Lou gyógyászati anyagok és a talaj nehézfémtartalmára azonban még nem számoltak be.

Ezért ebben a vizsgálatban egy egytényezős beltéri cserepes növényt használtak a szerves foszforszolubilizáló baktériumok három domináns fajának törzsként való kiválasztására, amelyeket beoltottak és kombináltak a termesztőközegben. A Dianzhong Lou rizómáit, rostos gyökereit és a rizoszféra talaját használtuk kutatási tárgyként. Induktívan kapcsolt plazma tömegspektrometriát (ICP-MS) használtunk öt nehézfém elem, nevezetesen higany (Hg), kadmium (Cd), ólom (Pb), króm (Cr) és arzén (As) kimutatására, hogy feltárjuk a szerves foszforszolubilizáló baktériumok és kombinációik hatását a Dianzhong Lou rizómák, szálas gyökerek és a rizoszféra talajának nehézfém elemtartalmára, és elméleti alapot szolgáltassunk a Dianzhong Lou szabványosított mesterséges telepítéséhez és fejlesztéséhez.

 

A szerves foszfort szolubilizáló baktériumok képesek a talajban lévő oldhatatlan szerves foszforvegyületeket hatékony foszforrá alakítani, amelyet a növények közvetlenül felszívhatnak és felhasználhatnak a szerves foszforvegyületek mineralizációja révén, elősegítve a Dianzhong Lou növekedését és fejlődését, valamint nagy hozamú és kiváló minőségű kínai gyógyászati anyagok előállítását. Ugyanakkor a szerves foszfort szolubilizáló baktériumok a talajban lévő nehézfém elemeket is képesek megkötni és passziválni, megnehezítve azok közvetlen felszívódását a gyógynövények számára, ezáltal csökkentve a kínai gyógyászati anyagokban visszamaradó nehézfém elemeket. Ebben a vizsgálatban a nem beoltott CK csoporttal összehasonlítva a szerves foszfát szolubilizáló baktériumokkal való beoltás összességében csökkentette a Dianzhong Lou gyökereinek, rizómáinak és rostos gyökereinek nehézfémtartalmát, a legjelentősebb csökkenés a Pb elemtartalomban volt. Ennek oka az, hogy a foszfátorganikus szolubilizáló baktériumok képesek passziválni a talajban lévő Pb-elemeket, a nehézfém Pb-t egy nagyon aktív formából egy kevésbé aktív formává alakítják át, csökkentve annak biológiai hozzáférhetőségét, és így csökkentve a Pb-elemek Dianzhong Lou általi felszívódását és hasznosítását. A Hg és Cr elemek tartalma is jelentősen javult, és a vegyes beoltásos kezelés jobb volt, mint az egyszeri beoltásos kezelés. Az S6 és S7 csoportok beoltási kezelése volt a legjobb hatással a Dianzhong Lou-ra. A "Kínai Gyógyszerkönyv" (2020-as kiadás) és a "Nemzeti élelmiszerbiztonsági szabvány - Az élelmiszerekben lévő szennyező anyagok határértékei" (GB2762-2017) mint a Dianzhong Lou gyógyászati anyagokra vonatkozó határértékek alapján a rizómákban csak néhány kezelési csoportban haladta meg kissé a Pb és Cr határértékeit, míg a gyökerekben a legtöbb nehézfém meghaladta a határértékeket. Ennek oka lehet a gyökérszőrök nagyszámú jelenléte a gyökerek felületén, amelyek nemcsak közvetlenül képesek a talajban lévő különböző káros anyagokat felszívni, hanem hatékonyan növelik a talajjal való érintkezési felületet is, ezáltal növelve a talajelemek felszívóképességét. A Dianzhong-torony rizoszféra talajában a szerves foszfátokat szolubilizáló baktériumokkal való beoltás után a talaj nehézfémtartalma nem változott. Hivatkozva a "A mezőgazdasági talajszennyezés kockázatellenőrzési szabványaira a talaj környezetminőségében" (GB15618-2018), az összes kezelési csoport talaja nem haladta meg a nemzeti határértékeket; A "Technical Specification for Soil Environmental Testing" (HJ/T166-2004) mint értékelési szabvány szerint az összes kezelési csoport egységes szennyezési indexe kisebb, mint 1. Az S1 csoport kivételével, amelynek Nemerow-indexe nagyobb, mint 0,7, a talaj a viszonylag tiszta szinthez tartozik, és fennáll a szennyezés kockázata. A többi kezelési csoport talaja elérte a tiszta szintet. Ez azt jelzi, hogy a kísérletben használt termesztési szubsztrátum nehézfémtartalma teljes mértékben megfelel az ültetési előírásoknak, és a szerves foszfátokat lebontó baktériumokkal történő beoltás után nincs jelentős nehézfém-szennyezési kockázata a talajnak. Ezért a Dianzhong Lou növények szerves foszfátbontó baktériumokkal történő beoltási kísérlete biztonságos és hatékony.

A nehézfémek dúsulási együtthatója fontos mutató, amely leírja a nehézfémek felhalmozódási tendenciáját a szervezetekben, és közvetve tükrözi a növények azon képességét, hogy a rizoszféra talajában lévő nehézfémeket fel tudják dúsítani. Általánosságban elmondható, hogy minél kisebb a nehézfémek dúsulási együtthatója a növényekben, annál gyengébb a nehézfémek felszívódási képessége és annál erősebb a talajban található nehézfémekkel szembeni ellenálló képességük. A rizsnek erős dúsító hatása van a Cd-re, ezért a rizstermesztés során figyelni kell a talajban és a környezetben lévő Cd maradék mennyiségére, hogy elkerüljük a Cd túlzott feldúsulását, ami a rizs túlzott Cd-tartalmához vezethet, és veszélyeztetheti az emberi egészséget. Ebben a vizsgálatban a különböző foszfátorganikus szolubilizáló baktériumokkal történő beoltás a Dianzhong Lou gyökereinek, rizómáinak és rostos gyökereinek különböző dúsítási képességét eredményezte öt nehézfém elem tekintetében: Hg, Cd, Pb, Cr és As. Közülük a Cr elem dúsító képessége erősen lecsökkent, míg a Cd elemre gyakorolt bioakkumulációs hatása nagyobb volt, de mindegyik jelentősen alacsonyabb volt a hiperakkumuláló növényekre vonatkozó kritikus tartalmi szabványnál (1000mg/kg). A szálas gyökerek dúsulási együtthatója nagyobb volt, mint a rizómáké, és a vegyes beoltással kezelt csoport dúsulási képessége gyengébb volt, mint az egyszeres beoltással kezelt csoporté. Ezért ahelyett, hogy a Dianzhong Lou rostos gyökereinek gyógyászati részekként való felhasználását vennénk figyelembe, a két leghatékonyabb beoltási módszer a biotrágyák referenciájának tekinthető, és a Dianzhong Lou mesterséges termesztési folyamatában alkalmazható a Dianzhong Lou gyógyászati anyagaiban a nehézfém-szennyezés kockázatának csökkentése érdekében. A foszfátorganikus szolubilizáló baktériumokkal és a Dianzhong Lou szabadföldi promóciójával és termesztésével kapcsolatos jövőbeli kísérletek során prioritást kell adni a Cd-elemek szabályozásának.

A korrelációelemzés azt mutatja, hogy a szerves foszfátokat szolubilizáló baktériumokkal való beoltás után a Hg és a Pb elemek között jelentős korreláció van, míg a többi elem között viszonylag kicsi a korreláció. Ez azt jelzi, hogy a foszfátorganikus szolubilizáló baktériumokkal való beoltás után a Dianzhonglou jelentős szinergista hatással van a Hg és Pb elemek felszívódására a rizoszféra talajában; Ezenkívül a rizómák és a szálas gyökerek közötti korreláció erősebb, mint a rizoszféra talaj közötti, ami a nehézfém elemtartalom erősebb kölcsönös hatását jelzi a rizómák, a szálas gyökerek, valamint a rizómák és a szálas gyökerek között. Ezért a jövőbeni szántóföldi termesztés során egyszerre kell figyelembe venni a rizómák és a szálas gyökerek, valamint a Hg és a Pb elemek közötti szinergikus hatásokat.

Összefoglalva, a különböző foszfátorganikus szolubilizáló baktériumokkal vagy összetett baktériumokkal történő beoltás hatékonyan csökkentheti a Hg, Pb és Cr elemek tartalmát a Dianthus polyphylla gyökereiben, rizómáiban és rostos gyökereiben, ezáltal csökkentve a Dianthus polyphylla gyógyászati anyagokban a túlzott nehézfémtartalom kockázatát. A Dianthus polyphylla rizoszférájában lévő talajban a nehézfém-szennyezés kockázatát is hatékonyan szabályozhatja. Eközben a vizsgálat eredményei azt is jelzik, hogy a három baktérium vegyes beoltása és a B Wiedmannii törzs és a B A két proteolyticus módszer vegyes beoltása a legjobb hatással van a Dianzhong Lou-ra. Ezért a foszfátorganikus szolubilizáló baktériumok e két beoltási módszere támogatható és alkalmazható a Dianzhong Lou mesterséges ültetési folyamatában, referenciát biztosítva a nehézfém-szennyezés helyreállításához a Dianzhong Lou mesterséges ültetési folyamatában.