Organofosfat bakterilerinin Paris polyphylla var. yunnanensis'in rizomları, lifli kökleri ve rizosfer toprağındaki ağır metal elementleri üzerine etkisi. Paris polyphylla var. yunnanensis, Liliaceae familyasından çok yıllık otsu bir tıbbi bitkidir. Ana tıbbi kısımları olan rizomlar detoksifiye edici, hemostatik, antibakteriyel, anti-enflamatuar, bağışıklık düzenleyici ve anti-tümör etkilere sahiptir. Son yıllarda, piyasa arz ve talebini hafifletmek amacıyla, Dianzhong Lou'nun yapay ekim alanı sürekli olarak genişletilmiştir. Ancak, olgunlaşmamış ekim teknolojisi ve yoğun gübre kullanımı nedeniyle, Dianzhong Lou'nun büyüme ortamı ciddi şekilde zarar görmüş, bu da ekilen Dianzhong Lou'nun kalitesinin düşmesine ve verimin giderek azalmasına neden olmuştur. Bu nedenle, Dianzhong lou'nun kullanılabilir değerini artırmak için makul gübreleme yöntemleri bulmak, Dianzhong lou'nun standartlaştırılmış ekim sisteminde sıcak bir konudur.

Son yıllarda, geleneksel Çin tıbbı endüstrisinin hızla gelişmesiyle birlikte, çevre kirliliğinin neden olduğu Çin tıbbi malzemelerindeki aşırı ağır metal içeriği gibi konular da yaygın ilgi görmüştür. Ağır metal elementler yüksek gizlenme, zor bozunma ve kolay birikme özelliklerine sahiptir. İnsan vücudunda birikmeleri kolaydır ve atılmaları zordur. İnsan vücudundaki ağır metal içeriği belirli bir seviyeye ulaştığında, bir dizi hastalığı tetikleyebilecek organ fonksiyon bozuklukları ortaya çıkacaktır. Vücuttaki cıva içeriği standardı aştığında, beyin dokusuna zarar verebilir ve nörolojik bozukluklara neden olabilir; Aşırı kadmiyum ve krom elementleri böbrekler gibi organlarda karsinojenezi indükleyebilir; Aşırı kurşun elementi insan sindirimini ve hafıza işlevini etkileyebilir; Aşırı arsenik, insan vücudundaki kaslar, kan ve bağışıklık sistemi gibi çeşitli doku ve organlar üzerinde olumsuz etkilere sahip olabilir. Yeni bir mikrobiyal gübre türü olarak organik fosfor çözündürücü bakteriler, organik fosfor bileşiklerini mineralize edebilir, topraktaki çözünmeyen organik fosfor bileşiklerini bitkiler tarafından doğrudan emilebilen ve kullanılabilen fosfor elementlerine dönüştürebilir, toprağın mevcut fosfor içeriğini artırabilir ve bitki büyümesinde fosfor eksikliği olgusunu hafifletebilir. Buna ek olarak, çok sayıda çalışma, organofosfat çözündürücü bakterilerin, toprak organik fosforundan salınan fosfat iyonlarını ağır metallerle birleştirerek fosfat çökeltileri oluşturarak, toprak ortamındaki ağır metallerin hareketliliğini ve biyoyararlanımını azaltarak ve fiksasyon veya pasifleştirmede rol oynayarak kurşun, kadmiyum, bakır gibi ağır metalleri de pasifleştirebileceğini ve böylece ağır metallerin neden olduğu zararı azaltabileceğini göstermiştir. Organik fosfor çözündürücü bakteriler temel olarak bakterileri, mantarları ve aktinomisetleri içerir ve bunlar arasında en fazla tür ve miktara sahip olanlar bakterilerdir. Araştırmalar, Bacillus, Pseudomonas ve Corynebacterium'un bazı türlerinin güçlü fosfor çözündürme kabiliyetine sahip olduğunu ve genellikle tarımda fosforlu bakteriyel gübre olarak kullanıldığını ortaya koymuştur. Raporlara göre, organofosfat çözündürücü bakterilerin kullanımı, mısır ve yer fıstığı gibi ekonomik ürünlerin etkili bileşenleri ve büyümesi ve gelişmesi üzerinde kesin bir etkiye sahiptir ve yaygın olarak teşvik edilmiş ve uygulanmıştır. Dianzhong Lou tıbbi malzemelerinin ve farklı türlerden veya kökenlerden gelen toprağın ağır metal içeriğine ilişkin araştırma sonuçları zaten çok olgunlaşmıştır. Yang ve arkadaşları da arbusküler mikorizal mantarların Dianzhong Lou rizomları ve toprağın ağır metal elementleri üzerindeki etkilerini araştırmıştır. Ancak, organofosfat çözündürücü bakterilerin aşılanmasının Dianzhong Lou tıbbi malzemeleri ve toprağının ağır metal içeriği üzerindeki etkileri henüz rapor edilmemiştir.

Bu nedenle, bu çalışmada, organik fosfor çözündürücü bakterilerin üç baskın türünü suş olarak seçmek için tek faktörlü bir iç mekan saksı bitkisi kullanılmış, bunlar aşılanmış ve yetiştirme ortamında birleştirilmiştir. Araştırma nesnesi olarak Dianzhong Lou'nun rizomları, lifli kökleri ve rizosfer toprağı kullanılmıştır. Organik fosfor çözündürücü bakterilerin ve kombinasyonlarının Dianzhong Lou rizomlarının, lifli köklerinin ve rizosfer toprağının ağır metal element içeriği üzerindeki etkilerini araştırmak ve Dianzhong Lou'nun standartlaştırılmış yapay ekimi ve gelişimi için teorik temel sağlamak amacıyla cıva (Hg), kadmiyum (Cd), kurşun (Pb), krom (Cr) ve arsenik (As) olmak üzere beş ağır metal elementi tespit etmek için indüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometrisi (ICP-MS) kullanılmıştır.

 

Organik fosfor çözündürücü bakteriler, topraktaki çözünmeyen organik fosfor bileşiklerini, organik fosfor bileşiklerinin mineralizasyonu yoluyla bitkiler tarafından doğrudan emilebilen ve kullanılabilen etkili fosfora dönüştürebilir, Dianzhong Lou'nun büyümesini ve gelişmesini teşvik edebilir ve yüksek verimli ve yüksek kaliteli Çin tıbbi malzemeleri elde edebilir. Aynı zamanda, organik fosfor çözündürücü bakteriler topraktaki ağır metal elementleri de sabitleyip pasifleştirerek tıbbi bitkilerin doğrudan absorbe etmesini zorlaştırabilir ve böylece Çin tıbbi malzemelerindeki kalıntı ağır metal elementleri azaltabilir. Bu çalışmada, aşılanmamış CK grubuyla karşılaştırıldığında, organofosfat çözündürücü bakterilerle aşılama, Dianzhong Lou'nun kökleri, rizomları ve lifli köklerindeki ağır metal içeriğini genel olarak azaltabilir ve en önemli azalma Pb elementi içeriğinde olmuştur. Bunun nedeni, organofosfat çözündürücü bakterilerin topraktaki Pb elementlerini pasifleştirebilmesi, ağır metal Pb'yi oldukça aktif bir formdan daha az aktif bir forma dönüştürmesi, biyoyararlanımını azaltması ve böylece Dianzhong Lou tarafından Pb elementlerinin emilimini ve kullanımını azaltmasıdır. Hg ve Cr elementlerinin içeriğinde de önemli bir iyileşme olmuştur ve karışık aşılama işlemi tekli aşılama işleminden daha iyi olmuştur. S6 ve S7 gruplarının aşılama işlemi Dianzhong Lou üzerinde en iyi etkiye sahipti. Dianzhong Lou tıbbi malzemeleri için limit standartları olarak "Çin Farmakopesi" (2020 baskısı) ve "Ulusal Gıda Güvenliği Standardı - Gıdalardaki Kontaminantların Limitleri" (GB2762-2017) dikkate alındığında, sadece rizomlardaki bazı tedavi grupları Pb ve Cr için standartları biraz aşarken, köklerdeki çoğu ağır metal limit standartlarını aşmıştır. Bunun nedeni, köklerin yüzeyinde sadece topraktaki çeşitli zararlı maddeleri doğrudan emebilen değil, aynı zamanda toprakla temas alanını etkili bir şekilde artıran ve böylece toprak elementlerinin emme kapasitesini artıran çok sayıda kök tüyünün bulunması olabilir. Dianzhong Kulesi'nin rizosfer toprağında organofosfat çözündürücü bakterilerle aşılama yapıldıktan sonra topraktaki ağır metal içeriği değişmemiştir. "Toprak Çevre Kalitesinde Tarımsal Toprak Kirliliği için Risk Kontrol Standartları" (GB15618-2018) uyarınca, tüm uygulama gruplarının toprakları ulusal sınır standartlarını aşmamıştır; Değerlendirme standardı olarak "Toprak Çevre Testi için Teknik Şartname" (HJ/T166-2004) uyarınca, tüm uygulama gruplarının tek kirlilik endeksi 1'den azdır. Nemerow endeksi 0,7'den büyük olan S1 grubu dışında, toprak nispeten temiz seviyeye aittir ve kirlilik riski vardır. Diğer uygulama gruplarının toprağı temiz seviyeye ulaşmıştır. Bu, bu deneyde kullanılan yetiştirme substratındaki ağır metal içeriğinin ekim standartlarını tam olarak karşıladığını ve organofosfat parçalayıcı bakterilerle aşılamadan sonra toprakta önemli bir ağır metal kirliliği riski olmadığını göstermektedir. Bu nedenle, Dianzhong Lou bitkilerinin organofosfat parçalayıcı bakterilerle aşılanması deneyi güvenli ve etkilidir.

Ağır metal zenginleştirme katsayısı, organizmalarda ağır metallerin birikme eğilimini tanımlayan önemli bir göstergedir ve dolaylı olarak bitkilerin rizosfer topraklarındaki ağır metalleri zenginleştirme yeteneğini yansıtır. Genel olarak, bitkilerdeki ağır metal zenginleştirme katsayısı ne kadar küçükse, ağır metalleri absorbe etme yetenekleri o kadar zayıf ve topraktaki ağır metallere karşı dirençleri o kadar güçlüdür. Pirinç, Cd üzerinde güçlü bir zenginleştirme etkisine sahiptir, bu nedenle pirinçte aşırı Cd içeriğine yol açabilecek ve insan sağlığını tehlikeye atabilecek aşırı Cd zenginleşmesini önlemek için pirinç ekimi sırasında toprakta ve çevrede kalan Cd miktarına dikkat etmek gerekir. Bu çalışmada, farklı organofosfat çözünürleştirici bakterilerle aşılama, Dianzhong Lou'nun köklerinde, rizomlarında ve lifli köklerinde beş ağır metal elementi için farklı zenginleştirme yetenekleri ile sonuçlanmıştır: Hg, Cd, Pb, Cr ve As. Bunlar arasında, Cr elementinin zenginleştirme kabiliyeti güçlü bir şekilde tükenirken, Cd elementi üzerindeki biyoakümülasyon etkisi daha büyüktü, ancak hepsi hiperakümülasyon yapan bitkiler için kritik içerik standardından (1000 mg / kg) önemli ölçüde düşüktü. Lifli köklerin zenginleştirme katsayısı rizomlardan daha büyüktü ve karışık aşılama işlem grubunun zenginleştirme kabiliyeti tek aşılama işlem grubundan daha zayıftı. Bu nedenle, Dianzhong Lou'nun lifli köklerinin tıbbi parçalar olarak kullanılmasını düşünmek yerine, en etkili iki aşılama yöntemi biyo gübreler için referans olarak kabul edilebilir ve Dianzhong Lou tıbbi malzemelerindeki ağır metal kirliliği riskini azaltmak için Dianzhong Lou'nun yapay yetiştirme sürecinde uygulanabilir. Organofosfat çözündürücü bakteriler ve Dianzhong Lou tarla tanıtımı ve yetiştiriciliği üzerine gelecekteki deneylerde, Cd elementlerinin düzenlenmesine öncelik verilmelidir.

Korelasyon analizi, organofosfat çözündürücü bakterilerle aşılamadan sonra Hg ve Pb elementleri arasında önemli bir korelasyon olduğunu, diğer elementler arasındaki korelasyonun ise nispeten küçük olduğunu göstermektedir. Bu, organofosfat çözündürücü bakterilerle aşılamadan sonra, Dianzhonglou'nun rizosfer toprağındaki Hg ve Pb elementlerinin emilimi üzerinde önemli bir sinerjik etkiye sahip olduğunu gösterir; Ayrıca, rizomlar ve lifli kökler arasındaki korelasyon, rizosfer toprağı arasındakinden daha güçlüdür, bu da rizomlar, lifli kökler ve rizomlar ile lifli kökler arasında ağır metal element içeriğinin daha güçlü bir karşılıklı etkisine işaret eder. Bu nedenle, gelecekteki tarla yetiştiriciliğinde, rizomlar ve lifli kökler ile Hg ve Pb elementleri arasındaki sinerjik etkiler eş zamanlı olarak dikkate alınmalıdır.

Özetle, farklı organofosfat çözündürücü bakteriler veya kompozit bakterilerle aşılama, Dianthus polyphylla'nın köklerinde, rizomlarında ve lifli köklerinde Hg, Pb ve Cr elementlerinin içeriğini etkili bir şekilde azaltabilir ve böylece Dianthus polyphylla tıbbi malzemelerindeki aşırı ağır metal içeriği riskini azaltabilir. Ayrıca Dianthus polyphylla'nın rizosfer toprağındaki ağır metal kirliliği riskini de etkili bir şekilde kontrol edebilir. Bu arada, bu çalışmanın sonuçları ayrıca üç bakterinin karışık aşılanmasının ve B Wiedmannii ve B Proteolyticus suşlarının karışık aşılanmasının Dianzhong Lou üzerinde en iyi etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, organofosfat çözündürücü bakterilerin bu iki aşılama yöntemi teşvik edilebilir ve Dianzhong Lou'nun yapay ekim sürecine uygulanabilir ve Dianzhong Lou'nun yapay ekim sürecinde ağır metal kirliliğinin iyileştirilmesi için referans sağlayabilir.