Zusammensetzungsänderungen und ökologische Eigenschaften des Regenwurmschleims unter verschiedenen elektrischen Reizen

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 2332 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Regenwurmschleim ist reich an Nährstoffen, die die Mineralisierung und Humifizierung organischer Stoffe initiieren können und ist von großer Bedeutung für die Sanierung kontaminierter Böden und die Wiederverwendung von Schlamm. In dieser Studie wurden sechs Spannungs- und Stromkombinationen verwendet, um die Produktion von Regenwurmschleim zu fördern (5 V bzw. 6 V bei 10, 20 bzw. 30 mA), um die Zusammensetzungsänderungen des unter verschiedenen elektrischen Reizen erzeugten Schleims zu untersuchen und Vorschläge zu machen die beste elektrische Stimulationsgruppe und Schleimfraktion, die für die Sanierung von Schwermetallverschmutzung im Boden und die Wiederverwendung von Schlamm geeignet ist. Die Ergebnisse zeigten, dass der durch die sechs elektrischen Reize erzeugte Schleim hauptsächlich aus Proteinen, Aminosäuren, Kohlenhydraten, Fettsäuren und Polysacchariden mit geringen Mengen an Alkohol, Phenol und organischen Estersubstanzen bestand. Unter verschiedenen elektrischen Reizen veränderte sich jede Komponente signifikant (P < 0,05). pH-Wert und Leitfähigkeit waren bei 6 V 20 mA höher, der Gesamtgehalt an Stickstoff und Phosphor erreichte sein Maximum bei 5 V 30 mA und der Gesamtkaliumgehalt bei 6 V 10 mA. Proteine, Aminosäuren und Kohlenhydrate waren im bei 5 V 10 mA erzeugten Schleim am häufigsten anzutreffen, während Spurenmetallelemente bei 5 V 10 mA ihre niedrigsten Werte erreichten. Basierend auf der Hauptkomponentenanalyse und in Kombination mit früheren Studien kam man schließlich zu dem Schluss, dass der bei 5 V 10 mA erzeugte Schleim schwach alkalisch, reich an Aminosäuren und Nährstoffen und arm an Spurenmetallelementen war und sich am besten für die Schlamm- und Strohkompostierung eignete Bodensanierungs- und Änderungsexperimente.

Regenwürmer sind wirbellose Tiere, die im Boden leben und oft als ökologische Ingenieure in Bodenökosystemen fungieren1. Aus makroskopischer Sicht fördern Regenwürmer die Bildung von Bodenaggregaten durch Graben, Futtersuchen, Bewegen und Werfen und erhöhen so den Grad der Bodenmineralisierung, verbessern die Bodendurchlässigkeit und erhöhen die Wasserrückhaltekapazität. Regenwurmkot ist außerdem reich an Humus und Pflanzennährstoffen sowie ein schadstofffreier, nachhaltiger und effizienter organischer Dünger2,3,4. Auf mikroskopischer Ebene können Regenwürmer den Reichtum und die Vielfalt der mikrobiellen Gemeinschaft verändern und dadurch die Nutzung organischer Stoffe beschleunigen. Außerdem haben sie die Fähigkeit, Schwermetalle zu absorbieren und sich damit anzureichern5,6. Regenwürmer und ihre Umgebung werden zusammenfassend auch als „Regenwurm-Kontaktkreis“ bezeichnet. Wenn Regenwürmer in einem „Regenwurm-Kontaktkreis“ aktiv sind, scheiden sie aus ihrer Epidermis einen hellgelben, stechend riechenden Schleim aus, der eine natürliche Schutzbarriere der Regenwürmer darstellt. Darüber hinaus enthält dieser Schleim Proteine, Aminosäuren, Kohlenhydrate und andere Substanzen, die für das Wachstum, die Entwicklung, die Fortpflanzung und die Widerstandskraft von Regenwürmern unerlässlich sind7,8,9.

Studien haben gezeigt, dass Regenwurmschleim Immunzellen, antimikrobielle Peptide, antimikrobielle Proteine und Hämagglutination enthält, die eine phagozytische Rolle spielen, Resistenz gegen Bakterien bieten und Regenwürmer vor Krankheitserregern schützen10; Schleim enthält außerdem Verbindungen wie insektizide, antimykotische und antivirale Proteine sowie Phytohormone, die das Wachstum von Pflanzenpathogenen wie Fusarium oxysporum und Candida albicans hemmen, wodurch die Samenkeimung verbessert und das Pflanzenwachstumspotenzial gefördert wird10,11. Regenwurmschleim ist auch besonders nützlich für den Boden und wachsende Pflanzen. Die Aminosäuren im Schleim sind ein leicht absorbierbarer Flüssigdünger, der Pflanzen reichlich mit Nährstoffen versorgt, das Wachstum und die Cd-Toleranz von Tomatensämlingen fördert, die Anreicherung von Cd in Pflanzen erhöht und außerdem die mikrobielle Aktivität im Substrat steigert und so die mikrobielle Anreicherung erhöht 3,4–11-fach4,5,12. Bityutskii et al.13 fanden heraus, dass Schleim den Grad der Mineralisierung und Humifizierung von Pflanzenrückständen vorantreiben und beschleunigen kann, was zu starken qualitativen Veränderungen in der Humuszusammensetzung führt. In ähnlicher Weise fanden Pan et al.14 heraus, dass Schleim Liganden enthält, die organische Schadstoffe effektiv komplexieren, die Verteilung organischer Schadstoffe im Boden verändern, die Bioverfügbarkeit von Schadstoffen verbessern und die biologische Sanierung fördern. Sizmur et al.15 fanden außerdem heraus, dass Schleim einen signifikanten Einfluss auf den Transport und die Morphologie des Schwermetalls Arsen in kontaminierten Böden hatte.

Daher kann Schleim eine wichtige ökologische Rolle bei der Stabilisierung organischer Stoffe, der Nachfolge mikrobieller Gemeinschaften, der Regulierung von Schwermetallen, der Samenkeimung, der Verbreitung von Pflanzenschädlingen und -krankheiten, dem Pflanzenwachstum und der Bodensanierung spielen. Gegenwärtig sind Schleimextraktionsmethoden komplex und vielfältig und umfassen natürliches, destilliertes Wasser, Rühren, thermische Stimulation, steriles Wasser, Quarzsand und elektrische Stimulationsmethoden, wobei Quarzsand6 und elektrische Stimulationsmethoden16 aufgrund ihrer Eigenschaften in der wissenschaftlichen experimentellen Forschung weit verbreitet sind einfache Extraktion und hohe Sammeleffizienz. Allerdings können sich die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Schleims je nach Extraktionsmethode ändern7,11,17. Zuvor verwendeten Sizmur et al.15 die Quarzsandmethode, um von Regenwürmern produzierten Schleim in unterschiedlichen Dichten zu extrahieren, und fanden signifikante Veränderungen in den physikochemischen Eigenschaften des Schleims, aber nur wenige detaillierte Studien haben über die Merkmale von Veränderungen in den Schleimeigenschaften berichtet, die durch die Stimulation entstehen Regenwürmer mit unterschiedlichen Spannungen und Strömen. Daher bestand das Ziel der vorliegenden Forschung darin, die Variationsmuster der Eigenschaften des Regenwurmschleims bei verschiedenen Elektrostimulationsbehandlungen zu untersuchen und Schleimbestandteile und Elektrostimulationsbehandlungsgruppen zu bestimmen, die für die Sanierung von Schwermetallverschmutzung im Boden und die Wiederverwendung von Schlamm anwendbar sind, um so eine bereitzustellen Grundlegende Datenreferenz für nachfolgende ökologische Studien zum Beispiel zum Einsatz von Schleim bei der Sanierung kontaminierter Böden und der Rückgewinnung von Schlammressourcen.

In diesem Experiment, das auf der Extraktion von Regenwurmschleim ohne jegliche Blut- oder andere Flüssigkeitskontamination nach 5-V- und 6-V-Elektrostimulation von Regenwürmern durch Kobayashi et al.18, Aja et al.16 und AIlegretta et al.19 basiert, beträgt der Strom wurde verfeinert und Regenwurmschleim extrahiert, nachdem kombinierte Methoden mit niedriger Spannung (5 V, 6 V) und niedrigem Strom (10, 20, 30 mA) angewendet wurden. Wir untersuchten (1) Veränderungen der physikalisch-chemischen Faktoren und Nährstoffelemente des Regenwurmschleims unter verschiedenen elektrischen Reizen, (2) Veränderungen der organischen funktionellen Gruppen und des Aminosäuregehalts, (3) Korrelationen zwischen den Schleimkonzentrationen physikalisch-chemischer Faktoren, Nährstoffelemente und Aminosäuren , (4) Änderungen im Spurenelementgehalt, (5) Faktor-Hauptkomponentenanalyse und (6) die am besten geeigneten Forschungsziele für die Schleimproduktion unter verschiedenen Spannungs- und Stromeinstellungen.

Alle in dieser Studie beschriebenen experimentellen Verfahren wurden gemäß dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren durchgeführt und entsprachen den ARRIVE-Richtlinien. Regenwürmer (Eisenia foetida) wurden von einem Regenwurmzuchtzentrum in Jurong, Provinz Jiangsu, China, gekauft. Die gekauften Regenwürmer wurden 7 Tage lang im Labor akklimatisiert und anschließend einer Schleimextraktion unterzogen. Ausgewachsene Regenwürmer mit starker körperlicher Aktivität und offensichtlichen Ringbändern und einem Gewicht von 0,35–0,5 g wurden ausgewählt, mit destilliertem Wasser gespült und 24 Stunden lang im Dunkeln in eine Defäkationsbox gelegt, danach wurden sie erneut gespült und getrocknet. Die Regenwürmer wurden in sechs 300-g-Gruppen eingeteilt und mit einer einstellbaren Gleichstromquelle bei 5 V (10, 20, 30 mA) und 6 V (10, 20, 30 mA) elektrisch stimuliert, um die Sekretion von Regenwurmschleim zu induzieren. Bei jeder der sechs Behandlungsgruppen wurden drei 60-sekündige elektrische Stimulationen im Abstand von 60 s durchgeführt. Diese Vorgänge wurden für jede Behandlungsgruppe dreimal wiederholt und es wurden insgesamt 5400 g Regenwürmer verwendet. Die Regenwürmer überlebten die Elektroschocks und wurden zur weiteren Aufzucht in den Labor-Regenwurmbrutkasten zurückgebracht. Die Menge an Schleim, die von jeder Gruppe, die eine elektrische Stimulation erhielt, erhalten wurde, betrug etwa 25–30 g. Der gesammelte Schleim wurde 10 Minuten lang bei 5031 xg zentrifugiert, um einen reinen Regenwurmschleimüberstand ohne Zellbestandteile zu erhalten, der zur anschließenden Bestimmung in einem Gefrierschrank bei –20 °C aufbewahrt wurde.

Sowohl der pH-Wert als auch die elektrische Leitfähigkeit (EC) wurden mit einem Tisch-Säuremessgerät und einem Tisch-Leitfähigkeitsmessgerät unter Verwendung der von Nadana et al.11 beschriebenen Methode bestimmt. Gesamtstickstoff (TN) und Gesamtphosphor (TP) wurden mit der kombinierten alkalischen Kaliumpersulfatmethode20 bestimmt, und Gesamtkalium (TK) wurde durch Perchlorsäure-Flusssäure-Aufschluss7 bestimmt. Die Aminosäurefraktionen wurden auf der Grundlage der im National Standard of the People's Republic of China for the Determination of Amino Acids in Food (GB 5009.124-2016)21 beschriebenen Methoden wie folgt bestimmt. Zunächst wurden 5 ml Schleim mit 5 g 6 mol/L Salzsäure vermischt. Anschließend wurde das Rohr 15 Minuten lang mit Stickstoff mit einem trockenen Stickstoffblasgerät (LICHEN, LC-DCY-12G) gespült, versiegelt und 22–24 Stunden lang in einen Ofen bei 110 °C gestellt. Die resultierende Lösung wurde abgekühlt und mit hochreinem Wasser auf 100 ml aufgefüllt. Dann wurden 2 ml der fixierten Lösung in der Stickstoffblasvorrichtung bis zur Trockenheit entsäuert und mit 2 ml Natriumcitrat-Pufferlösung (pH d) gelöst. Die Lösung wurde aufgelöst, geschüttelt, gemischt und dann zur Bestimmung von Asparaginsäure (Asp), Threonin (Thr), Serin (Ser), Glutaminsäure (Glu), Glycin (Gly) durch eine 0,22-μm-Filtersäule geleitet. Alanin (Ala), Cystein (Cys), Valin (Val), Methionin (Met), Isoleucin (Ile), Leucin (Leu), Tyrosin (Tyr), Phenylalanin (Phe), Histidin (His), Lysin (Lys), Arginin (Arg) und Prolin (Pro) mit einem Hitachi-Aminosäureanalysator (Hitachi L-8900).

Unter Verwendung der von Aja et al.16 beschriebenen Methode der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) wurden 5 g Regenwurmschleim in einem Vakuum-Gefriertrockner (LGJ-18S, Shanghai Yuming Instrument Equipment Co, LTD., Shanghai, China) gefriergetrocknet ) bei − 50 °C. Nach 48 Stunden wurden die getrockneten Schleimproben entnommen, mit Kaliumbromid des garantierten Reagens in einem Achatmörser gemischt und mit einer 100-MPa-Tablettenpresse zu gleichmäßigen transparenten Flocken gemahlen und in ein Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer (Nicolet IS50, Thermo Fisher, Waltham, MA, USA) mit einer auf 65 Scans eingestellten Anzahl von Scans und einem Spektralbereich von 400–4000 cm−1, und die Daten wurden mit einer Auflösung von 4 cm−1 aufgezeichnet. Der Wassergehalt des Regenwurmschleims wurde auch durch die Gefriertrocknungsmethode in einem Vakuum-Gefriertrockner (LGJ-18S, Shanghai Yuming Instrument Equipment Co, LTD., Shanghai, China)14 bestimmt. Der durch 5 V 10 mA, 5 V 20 mA, 5 V 30 mA, 6 V 10 mA, 6 V 20 mA und 6 V 30 mA elektrische Stimulation erzeugte Schleimwassergehalt betrug 98,9 %, 98,7 %, 98,8 %, 99,2 % , 98,9 % bzw. 98,7 %.

Spurenmetallelemente wurden mit der von Chen et al.22 beschriebenen Methode analysiert. Zuerst wurden 0,5 ml Schleim und 8 ml konzentrierte Salpetersäure in einem Tiegel gemischt, langsam erhitzt und auf einer elektrischen Heizplatte mit einem Gradienten von 140 °C, 160 °C und 180 °C auf 1 ml eingedampft Nach dem Abkühlen durch eine mikroporöse Membran filtriert. Anschließend wurde der Probe ultrareines Wasser zugesetzt, um das Volumen auf 25 ml zu bringen, und ICP-MS (NexION300X, PerkinElmer, Wellesley, USA) wurde zur Bestimmung der folgenden Spurenelemente verwendet: Al, Mg, Fe, Cu, Cr, Zn . Mn, Ni, Pb und K. Zur Qualitätskontrolle wurden während der Analyse und Prüfung nationale Standards untersucht, einschließlich Doppelproben und Blindreagenzien, und die Probenwiederfindungen und relativen Standardabweichungen lagen unter 10 %, was den experimentellen Anforderungen entsprach.

Die Datenverarbeitung wurde mit Excel 2021 (Microsoft Corp., Redmond, WA, USA) und SPSS24 (IBM Corp., Armonk, NY, USA) für Mittelwert- und Standardabweichungsberechnungen durchgeführt. Einzelfaktor-Varianzanalyse (ANOVA) und Mehrfachvergleiche (LSD) wurden verwendet, um physikalisch-chemische Faktoren, Nährstoffe und Spurenmetallelemente im Schleim unter verschiedenen elektrischen Stimulationsbedingungen zu analysieren, wobei die Signifikanz auf 0,05- und 0,01-Niveaus bestimmt wurde, und Fourier-Transformations-Infrarotanalyse. Korrelationsanalyse, Hauptkomponentenanalyse und konventionelle grafische Darstellung wurden mit ORIGIN2021 (OriginLab, Northampton, MA, USA) durchgeführt.

Schleim enthält Elektrolyte wie Kalium sowie multivalente Calcium- und Magnesiumionen, die an der Osmoregulation des Regenwurmkörpers beteiligt sind, um das Stoffwechselgleichgewicht des Organismus aufrechtzuerhalten7,23. Wenn Regenwürmer unterschiedlichen Reizen ausgesetzt werden, verändert sich die Schleimzusammensetzung10. Wie in Abb. 1a gezeigt, produzierten Regenwürmer Schleim mit signifikanten (P < 0,05) Unterschieden im pH- und EC-Wert zwischen den sechs verschiedenen elektrischen Reizen. Der pH-Wert des Schleims zeigte durchweg eine schwache Alkalität (7,50 < pH < 8,00) und erreichte einen Maximalwert von 7,85 bei 5 V 10 mA. Auch der pH-Wert des Schleims zeigte eine Tendenz, in unterschiedlichem Ausmaß zu sinken, wenn Spannung und Strom anstiegen, und die Abnahme war für die meisten Reize signifikant (P < 0,05, mit Ausnahme von 6 V 20 mA, was nicht signifikant war) und einem Mindestwert von 7,54 trat bei 5 V 30 mA auf. Der EC-Wert des Schleims, der durch verschiedene elektrische Reize induziert wurde, variierte jedoch stärker. Der EC-Wert unterschied sich deutlich zwischen allen Gruppen (P < 0,05) und die Variation bei 6 V war offensichtlicher als bei 5 V. Darüber hinaus traten sowohl der Maximal- als auch der Minimalwert bei 6 V auf, und die EC-Werte von 6 V 10 mA und 6 V 20 mA waren 1,5–2 Mal höher als die anderer Behandlungen (5 V 10 mA, 5 V 20 mA, 5 V 30 mA, 6 V 30 mA). Somit lösten unterschiedliche elektrische Reize deutlich unterschiedliche Effekte in der Schleim-EC aus.

Veränderungen physikalisch-chemischer Faktoren und Nährstoffelemente im Regenwurmschleim, hervorgerufen durch verschiedene elektrische Reize. 5.10, 5.20, 5.30, 6.10, 6.20, 6.30 geben jeweils 5 V 10 mA, 5 V 20 mA, 5 V 30 mA, 6 V 10 mA, 6 V 20 mA und 6 V 30 mA an; Die Daten werden als Mittelwert ± SD für drei Duplikate dargestellt, n = 3. Um den Signifikanzunterschied zwischen verschiedenen Behandlungsgruppen zu testen, wurde eine einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) verwendet. Unterschiedliche Kleinbuchstaben weisen auf signifikante Unterschiede desselben Index bei unterschiedlichen elektrischen Reizen hin (P < 0,05); Elektrische Leitfähigkeit EC, TN Gesamtstickstoff, TP Gesamtphosphor, TK Gesamtkalium.

Die äußere Stimulation der Zellen verändert die Stoffverteilung und das Potenzial der Oberfläche der Zellmembran, was sich auf die Membranpermeabilität auswirkt und den pH-Wert verändert24,25. Da Schleim von den äußersten Säulendrüsenzellen und somatischen Lumenzellen in der Epidermis des Regenwurms produziert wird10, veränderten sich sowohl der pH-Wert als auch der EC-Wert, wenn sie mit unterschiedlicher Intensität elektrisch stimuliert wurden. Wenn die Intensität der elektrischen Stimulation zunahm, nahm die Durchlässigkeit der Zellmembran allmählich zu, was die Sekretion kleiner intrazellulärer organischer Säuren, NH4+ und anderer Säuren förderte, was zu einem allmählichen Abfall des pH-Werts von 12,26 führte. Die Änderung der Membranpermeabilität erhöhte auch die Freisetzung anorganischer Salze, Stoffwechselabfälle und Mineralien, und einige Mineralien wurden auch in Form von elektrolytischer Ionisierung in lösliche Formen umgewandelt27, wodurch sich der EC-Wert des Schleims so veränderte, dass er mit der Spannung zunahm, was zu a führte höherer EC bei 6 V. Der EC des Schleims nahm bei 6 V und 30 mA abrupt ab. Zu diesem Zeitpunkt zerstörte die Stimulation wahrscheinlich nicht die Integrität der Zellmembran, und der Regenwurm sonderte Schleim ab und verringerte gleichzeitig den Materialausfluss, um auf den Stress einer stärkeren elektrischen Stimulation zu reagieren und die Homöostase der Körperflüssigkeiten aufrechtzuerhalten.

Schleim enthält Nährstoffe, die für das Pflanzenwachstum erforderlich sind, wie z. B. N, P und K. Daher ist es wichtig, Veränderungen im Nährstoffgehalt von Schleim zu untersuchen, der unter verschiedenen elektrischen Reizen entsteht17. Wie in Abb. 1b gezeigt, waren die TN- und TK-Gehalte bei 6 V 30 m A bzw. 5 V 30 mA am niedrigsten, deutlich niedriger als bei den anderen Behandlungsgruppen (Hinweis: Die anderen Behandlungsgruppen lagen für Gesamtstickstoff bei 5 V 10 mA, 5 V 20 mA, 5 V 30 mA, 6 V 10 mA, 6 V 20 mA und das Gesamtkalium betrug 5 V 10 mA, 5 V 20 mA, 6 V 10 mA, 6 V 20 mA, 6 V 30 mA; P < 0,05), und es gab keinen signifikanten Unterschied zwischen den verbleibenden fünf Gruppen (Hinweis: Die anderen Behandlungsgruppen für Gesamtstickstoff waren 5 V 10 mA, 5 V 20 mA, 5 V 30 mA, 6 V 10 mA, 6 V 20 mA und Gesamtkalium betrug 5 V 10 mA, 5 V 20 mA, 6 V 10 mA, 6 V 20 mA, 6 V 30 mA; P > 0,05), wobei TN und TK bei 5 V und 6 V höher waren, jeweils. Die Variation der TP zwischen elektrischen Reizen war größer, und die Behandlungen mit elektrischen Reizen können in der folgenden absteigenden Reihenfolge des TP-Gehalts eingestuft werden: 5 V 30 mA, 5 V 20 mA, 6 V 30 mA, 6 V 20 mA, 6 V 10 mA, 5V 10mA. Obwohl der niedrigste TP-Gehalt bei 5 V auftrat, war der TP-Gehalt im Allgemeinen bei 5 V Spannung höher.

Schleim ist relativ reich an N, P und K. Schleim N wird hauptsächlich aus Substanzen wie NH4+, Harnstoff, niedermolekularen Metaboliten, Aminosäuren und Proteinen gewonnen26,28. Im Gegensatz dazu stammt Schleim P aus bakteriellen Mikroorganismen und Organophosphorverbindungen7, während Schleim K hauptsächlich im Zytoplasma und in Elektrolyten vorkommt29,30. Unter 5-V-Spannungsstimulation setzt die Körperoberfläche des Regenwurms normalerweise Schleim frei, der verschiedene von Pflanzen benötigte Nährstoffe enthält. Als die Spannung auf 6 V anstieg, nahmen die Stimulation und der Druck auf den Regenwurm zu, wodurch mehr Schleim freigesetzt wurde, während der Regenwurm auch mehr Kaliumionen in den Schleim abgab, um das Gleichgewicht von Natrium- und Kaliumionen in seiner Körperflüssigkeit aufrechtzuerhalten , was zu einem höheren Kaliumionengehalt bei 6 V31 führt. Während die Zellmembran während des gesamten Prozesses intakt und aktiv blieb, war sie dennoch selektiv für organisches Material durchlässig und ließ keinen übermäßigen Fluss organischen Materials in den Schleim zu32. Daher waren N und P aus organischen Substanzfraktionen bei 5 V höher, während anorganische Salzionen K bei 6 V höher waren.

Die FTIR-Spektren können die chemische Struktur und funktionelle Gruppen organischer Substanzen widerspiegeln; So zeigen die Infrarotspektren von Regenwurmschleim, der unter verschiedenen Spannungs-Strom-Kombinationen erzeugt wurde, dass die Absorptionspeaks aller Schleimgruppen bei 3432 cm-1, 2965–2873 cm-1, 1647 cm-1, 1575 cm-1 und 1408 auftraten cm−1, 1315 cm−1, 1085–1045 cm−1 und 769–540 cm−1 (Abb. 2). Darüber hinaus waren die Wellenformen und Spitzen bei den Behandlungen sehr ähnlich, während sich die Intensität der Spitzen deutlich veränderte. Absorptionspeaks bei 3432 cm−1 entsprechen Kohlenhydraten und Proteinen, während diejenigen bei 2965–2873 cm−1 Fettsäuren entsprechen, die hauptsächlich antisymmetrischen Streckschwingungen von C–H3 und C–H ausgesetzt sind. Peaks bei 1647 cm−1 entsprechen C = O-Streckbindung, N-H-Biegung und CH-Schwingungen mit variablem Winkel von Amid-I-Banden und Polysaccharid-Absorptionspeaks, während der Peak, der bei 1575 cm-1 erscheint, wahrscheinlich die Amid-II-Banden von C– sind. N-Streckung und N-H-Biegung. Der Peak bei 1408 cm−1 kann auf asymmetrische C-O-Streckschwingungen, O-H-Biegeschwingungen und symmetrische Streckung von COO- aus Carboxylgruppen zurückgeführt werden, während C-O-Streckschwingungen und planare O-H-Biegeschwingungen von Ethern und Phenolen auftreten und Ester würden bei 1315 cm−1 auftreten. Der breite Peak bei 1085–1045 cm−1 entspricht hauptsächlich den funktionellen C-O-C- und C-H-O-Gruppen von Alkoholen und Polysacchariden sowie den H-C-H-Streckschwingungen und der O-C-N-Biegung -ebene C = O-Biegung von Amid IV und N-H-Biegung außerhalb der Ebene von Amid V erscheinen bei 769–540 cm−17,16,33,34. Somit ist klar, dass Regenwurmschleim in diesem Experiment hauptsächlich aus Proteinen, Kohlenhydraten, Fettsäuren und Polysacchariden bestand und geringe Mengen organischer Substanzen wie Alkohole, Phenole und Ester enthielt. Somit dominieren im Wesentlichen die Absorptionsspektren von Proteinen und Kohlenhydraten, was auch mit den Ergebnissen von Guhra et al.7 übereinstimmt.

Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) verändert funktionelle Gruppen im Regenwurmschleim unter verschiedenen elektrischen Reizen. 5.10, 5.20, 5.30, 6.10, 6.20, 6.30 geben jeweils 5 V 10 mA, 5 V 20 mA, 5 V 30 mA, 6 V 10 mA, 6 V 20 mA und 6 V 30 mA an.

Von den sechs Banden im Spektralbereich von 400–4000 cm-1 waren 3432 cm-1, 1647 cm-1 und 1575 cm-1 die drei dominantesten Absorptionsbanden, die wasserlösliche Proteine sowie Amid-I- und Amid-II-Banden repräsentierten , jeweils. Darüber hinaus zeigten 9 der 20 Aminosäuren, aus denen Proteine bestehen, eine starke Absorption entsprechend den Amid-I- und II-Banden, sodass die Amid-I- und II-Banden auch den Aminosäuregehalt widerspiegeln könnten16,35. Die Absorption von 5 V 10 mA, 6 V 10 mA und 6 V 30 mA in dieser Bande lag in Abb. 2 auf einem höheren Niveau, was auf einen hohen Protein- und Aminosäuregehalt hinweist, gefolgt von 5 V 20 mA in der Mitte. und schließlich 5 V 20 mA und 6 V 20 mA mit den niedrigsten Absorptionswellenlängen. So wurde festgestellt, dass sich der Protein- und Aminosäuregehalt des Schleims, der unter verschiedenen elektrischen Reizen produziert wird, deutlich veränderte, was wahrscheinlich auf das Vorhandensein von Abwehrproteinen im Regenwurm zurückzuführen ist, die Aminosäuren mit Immunfunktionen absondern, um auf akuten Stress nach unterschiedlichen Reizen zu reagieren36 ,37.

Um den Mechanismus der Proteinaminosäureveränderungen im Schleim unter verschiedenen elektrischen Reizen weiter zu erklären, wurden Proteine im Schleim hydrolysiert und die Veränderungen im Gesamtgehalt von 17 Aminosäuren im Schleim analysiert12. Wie in Tabelle 1 gezeigt, waren Glutaminsäure, Alanin, Asparaginsäure, Prolin und Leucin die dominierenden Bestandteile der beobachteten 17 Aminosäuren (44,6–47,4 %), wobei Glutaminsäure mit 13,2–14,3 % am häufigsten vorkam Cystin machte nur 0,3–0,4 % aller Aminosäuren aus und kam im Schleim am wenigsten vor. Unter den sechs elektrischen Reizen erreichte die überwiegende Mehrheit der Aminosäuren die höchsten und niedrigsten Werte im Schleim bei 5 V 10 mA bzw. 5 V 20 mA, mit Gesamtkonzentrationen von 4,3 bzw. 3,6 mg/g, während der Aminosäuregehalt in den 6-V-Behandlungsgruppen veränderten sich die Reize moderater, ohne große Schwankungen bei 5 V. Die Stimuli können in absteigender Reihenfolge ihres Aminosäuregehalts wie folgt geordnet werden: 5 V 10 mA, 6 V 30 mA, 6 V 10 mA, 6 V 20mA, 5V 30mA, 5V 20mA. Unter allen Aminosäuren außer Alanin, Cystin und Arginin war der Aminosäuregehalt des 5 V 10 mA-Schleims höher als der Aminosäuregehalt anderer Behandlungsgruppen. Unter ihnen nahm der Gehalt an Glycin, Phenylalanin, Threonin, Prolin und Tyrosin bei 5 V 20 mA im Vergleich zu 5 V 10 mA schneller ab, und zwar um 32,4 %, 28,4 %, 28,0 %, 26,4 % bzw. 26,1 % . Im Vergleich dazu erreichten Alanin und Cystin ein Maximum bei 5 V 30 mA, mit einem Anstieg von 13,8 % bzw. 16,0 % im Vergleich zu 5 V 10 mA, und Arginin erreichte bei 6 V 30 mA einen Maximalwert, der 8,4 % höher als 5 war V 10 mA.

Unter den neun Aminosäuren, die den Amid-I- und II-Banden entsprechen, enthält dieser Schleim sieben, nämlich Glutaminsäure, Asparaginsäure, Lysin, Phenylalanin, Tyrosin, Arginin und Histidin16, was 47,3 % bis 48,8 % der gesamten Aminosäure ausmacht Gehalt, der auch mit Abb. 2 übereinstimmt. Glutaminsäure ist der am häufigsten vorkommende erregende Neurotransmitter im Zentralnervensystem und kann das Zentralnervensystem stabilisieren38, und Asparaginsäure spielt eine wichtige Rolle im Zusammenhang mit der Entwicklung des Nervensystems und der Hormonregulation39. Darüber hinaus hat Lysin eine stressschützende Funktion gegen äußere Reize40. Dementsprechend hoch ist der Gehalt dieser drei Aminosäuren im Schleim. Regenwurmschleim zeigte unter Stimulation auch Veränderungen in den Aminosäurefraktionen. Beispielsweise produzierte die Exposition von Regenwürmern gegenüber Cu Histidin41, das über einen Entgiftungsmechanismus verfügte, und die Exposition gegenüber Pestiziden führte zu einem signifikanten Anstieg von Isoleucin, Alanin und Glutamat42, die auch als Indikatoren in Regenwurm-Expositionstests verwendet werden können43. Wenn Regenwürmer also elektrisch stimuliert werden, schützen sie sich selbst, indem sie die humorale Umgebung durch Stressreaktionen verändern. Beispielsweise hat Asparaginsäure eine schützende Wirkung auf das Myokard, und eine elektrische Stimulation kann ihre Sekretion verändern, um das Elektrolytgleichgewicht des Myokards des Tieres und damit die Myokardfunktion aufrechtzuerhalten39. Darüber hinaus beeinflusst Glutamat unter elektrischer Stimulation das Zentralnervensystem von Regenwürmern und seine Sekretion wurde tatsächlich verändert. Regenwürmer produzieren auch Abwehrproteine, um sich vor Schäden zu schützen, und in den fünf von Roch et al. identifizierten Regenwurm-Abwehrproteinen sind auch 16 Aminosäuren vorhanden.44; Diese Abwehrproteine sind auch im Schleim vorhanden, um den Regenwurm zu schützen. Somit ist klar, dass Regenwürmer unterschiedliche Aminosäuren produzieren, um die Homöostase im Körper zu regulieren, wenn sie unterschiedlichen elektrischen Reizen ausgesetzt werden, wodurch der Regenwurm sich auf kostengünstige Weise vor Schäden schützen kann. Von den sechs untersuchten Spannungs-Strom-Kombinationen stimulierte 5 V 10 mA die Regenwürmer am wenigsten und induzierte die höchste Konzentration an Aminosäuren.

Die physikalisch-chemischen Faktoren, Nährstoffelemente und Aminosäuren im Schleim sind entscheidend für das Pflanzenwachstum, die Mineralisierung organischer Stoffe, die Bodensanierung und die Schlammkompoststabilisierung und gehören zu den aktuellen Kriterien zur Bewertung der Schleimleistung. Daher ist es wichtig, eine Korrelationsanalyse durchzuführen, um den intrinsischen Zusammenhang zwischen verschiedenen Spannungsströmen zu untersuchen5,7,12,16. Wie in Abb. 3 gezeigt, gab es signifikante negative Korrelationen von pH mit TP (P < 0,05), EC mit Ala (P < 0,01), TP mit Leu und Pro (P < 0,05) und pH mit Met (P < 0,05). ) bei verschiedenen Spannungs- und Stromkombinationen, während die Korrelationen zwischen den Aminosäurespiegeln stärker variierten. Die Gehalte der 10 Aminosäuren Asp, Thr, Ser, Gly, Val, Ile, Leu, Phe, Lys und Pro zeigten alle signifikante positive Korrelationen untereinander (P ≤ 0,05, außer Ile, Ser, Leu, Phe, Lys). ) und die Glu-, Tyr- und His-Spiegel zeigten ebenfalls signifikante positive Korrelationen untereinander (P ≤ 0,05). Allerdings korrelierten die Spiegel von Ala, Cys, Met und Arg nicht signifikant miteinander oder mit denen anderer Aminosäuren (P > 0,05). Tatsächlich deuten positive Korrelationen zwischen den Aminosäurespiegeln wahrscheinlich auf gemeinsame Ursprünge hin45. Basierend auf den Daten in Tabelle 1 wurde außerdem festgestellt, dass Asp, Thr, Ser, Gly, Val, Ile, Leu, Phe, Lys und Pro den gleichen Trend zeigten und Glu, Tyr und His fast den gleichen Trend zeigten . Somit scheinen Asp, Thr, Ser, Gly, Val, Ile, Leu, Phe, Lys und Pro bei verschiedenen Spannungs-Strom-Kombinationen denselben Ursprung in der Schleimproduktion zu haben, und Glu, Tyr und His haben ihren Ursprung in ähnlicher Weise die gleichen Quellbedingungen.

Korrelationen zwischen den Stoffgehalten im Regenwurmschleim unter verschiedenen elektrischen Reizen. Rot und Blau zeigen signifikante positive bzw. negative Korrelationen an; je dunkler die rote oder blaue Farbe ist, desto größer ist der Absolutwert des Korrelationskoeffizienten; ** bedeutet, dass die Korrelation auf dem Niveau von 0,01 signifikant ist. * bedeutet, dass die Korrelation auf dem Niveau von 0,05 signifikant ist.

Wie in Abb. 4 dargestellt, wurden die folgenden neun Spurenmetallelemente im Schleim, der unter verschiedenen elektrischen Reizen produziert wurde, in der folgenden absteigenden Reihenfolge ihres Gehalts identifiziert: Al, Mg, Fe, Cu, Cr, Zn, Mn, Ni und Pb. Unter diesen Spurenelementen betrugen ihre Gehalte 652,6–1159,8 μg/g, 392,4–697,8 μg/g, 36,4–64,7 μg/g, 29,7–47,9 μg/g, 12,7–22,7 μg/g, 8,8–17,3 μg/g, 4,7–9,3 μg/g, 1,3–2,9 μg/g bzw. 0,14–0,25 μg/g. Der Al- und Mg-Gehalt ist viel höher als bei den anderen Metallelementen. Im Schleim, der von Regenwürmern unter verschiedenen elektrischen Reizen produziert wurde, war der niedrigste Gehalt aller metallischen Elemente bei 5 V 10 mA zu finden, mit Ausnahme von Cu bei 6 V 20 mA. Unter ihnen waren die Gehalte an Al, Mg, Fe, Cr, Zn, Mn, Ni und Pb bei 5 V 10 mA im Vergleich zu anderen Behandlungsgruppen signifikant um 22,6–77,7 %, 22,5–77,8 %, 17,3–77,8 % verringert. , 32,3–79,0 %, 46,9–96,7 %, 46,1–97,1 %, 78,1–114,4 % und 36,4–79,4 % (Hinweis: Die anderen Behandlungsgruppen waren 5 V 20 mA, 5 V 30 mA, 6 V 10 mA, 6 V 20 mA bzw. 6 V 30 mA, P < 0,05). Darüber hinaus war der Cu-Gehalt bei 6 V 30 mA deutlich niedriger als bei den anderen Behandlungsgruppen, 25,5 %–61,2 % (Hinweis: Die anderen Behandlungsgruppen waren 5 V 10 mA, 5 V 20 mA, 5 V 30 mA, 6 V 10). mA, 6 V bzw. 30 mA, P < 0,05). Die Analyse der Trends der neun Metallelemente ergab, dass die Unterschiede in den Al-, Mg-, Fe-, Cu-, Zn- und Mn-Gehalten zwischen den verschiedenen Spannungs-Strom-Kombinationen nahezu gleich waren und ihre Gehalte alle in derselben absteigenden Reihenfolge eingestuft werden konnten Reihenfolge nach Behandlung: 5 V 20 mA, 6 V 30 mA, 5 V 30 mA, 6 V 10 mA, 6 V 20 mA, 5 V 10 mA (außer Cu bei 5 V 10 mA und Zn bei 6 V 20 mA) . Es gab signifikante Unterschiede in den Spurenmetallgehalten zwischen diesen Behandlungen (P < 0,05), während Cr, Ni und Pb ähnliche Trends in ihrer Veränderung zeigten, jedoch nicht signifikante Unterschiede (P < 0,05) zwischen mehreren Behandlungen mit elektrischen Reizen und somit eine geringere Variabilität in Metallelementebene.

Unterschiede in den Spurenelementen im Regenwurmschleim bei elektrischen Reizen. 5.10, 5.20, 5.30, 6.10, 6.20, 6.30 geben jeweils 5 V 10 mA, 5 V 20 mA, 5 V 30 mA, 6 V 10 mA, 6 V 20 mA und 6 V 30 mA an. Die Daten werden als Mittelwert ± SD für drei Duplikate dargestellt, n = 3. Um den Signifikanzunterschied zwischen verschiedenen Behandlungsgruppen zu testen, wurde eine einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) verwendet. Unterschiedliche Kleinbuchstaben weisen auf signifikante Unterschiede desselben Index bei unterschiedlichen elektrischen Reizen hin (P < 0,05).

Regenwürmer können als ökologische Ingenieure in Bodenökosystemen verschiedene Metallelemente bioakkumulieren und nutzen, und daher hängt ihr Körpergehalt an Metallelementen auch von ihrer Umgebung ab46. Beispielsweise fanden Song et al.47 heraus, dass der Cu-, Zn- und Pb-Gehalt von Regenwürmern, die in einem gemischten Substrat aus Schweinegülle und Pilzrückständen lebten, deutlich zunahm, während Zhang et al.48 feststellten, dass Regenwürmer, die in Böden mit hohen Gehalten an … leben, deutlich anstiegen Cu-, Cd-, Pb- und Zn-Kontaminationen wiesen auch erhöhte Metallgehalte in ihren Körpern auf. Im Gegensatz dazu lebten die Regenwürmer im vorliegenden Experiment in einem gemischten Substrat aus fermentiertem Kuhmist und Schlamm, und während die Regenwürmer wuchsen und sich vermehrten, sammelten sich die Metallelemente im Substrat kontinuierlich in ihren Körpern an, was sich auf den Metallelementgehalt im Schleim auswirkte. Die Gehalte an Al und Mg waren höher, wahrscheinlich aufgrund des Substrats und möglicherweise weil Al und Mg wichtige biologische Rollen spielen49. Nachdem Regenwürmer unterschiedliche elektrische Reize erhalten hatten, veränderte sich der Gehalt jedes Metallelements im produzierten Schleim in gewissem Maße, wahrscheinlich weil sich die Transportmechanismen der Metallelemente innerhalb und außerhalb der Zelle veränderten, beispielsweise das Membranpotential der Zellmembranoberfläche, die Osmotik Druck innerhalb und außerhalb der Zellen und transportieren Proteine selbst49. Gleichzeitig verfügen Zellen auch über Sensoren, die die Speicherung von Metallionen regulieren, um sie zu differenzieren. Daher änderte sich die Regulierung der Metallionen, als sich die elektrische Stimulation änderte50, was auch die Freisetzung von Metallionen veränderte.

Um die Auswirkungen verschiedener Spannungs- und Stromkombinationen auf die physikalisch-chemischen Faktoren, Nährstoffe, Aminosäuren und Spurenelemente im produzierten Schleim weiter zu klären, wurde eine Hauptkomponentenanalyse (PCA) durchgeführt (Abb. 5). Basierend auf der PCA wurde ein kumulativer Varianzbeitrag von 77,57 % für die beiden Hauptkomponenten beobachtet, wobei die erste und zweite Hauptkomponente (PC1 bzw. PC 2) 63,8 % bzw. 13,8 % der Varianz ausmachten. Wie in Abb. 5 gezeigt, hatten 5 V 10 mA und 6 V 30 mA deutlich positive Auswirkungen auf jeden Faktor in PC1- bzw. PC2-Richtung, und 5 V 20 mA und 6 V 20 mA hatten deutlich negative Auswirkungen auf jeden Faktor in die Richtungen PC1 bzw. PC2; Somit ist klar, dass sowohl 5 V 10 mA als auch 6 V 30 mA und sowohl 5 V 20 mA als auch 6 V 20 mA die wichtigsten elektrischen Stimulationsgruppen sind, die hohe bzw. niedrige Werte verschiedener Faktoren in den Schleimfraktionen beeinflussen. Darüber hinaus wurde die Faktorladung der beiden Hauptkomponenten jedes Faktors bestimmt, um den Beitrag jedes Faktors zu den beiden Hauptkomponenten weiter zu klären. Dabei zeigte sich, dass Metallelemente und die meisten Aminosäuren die signifikantesten negativen bzw. positiven Auswirkungen auf PC1 hatten . Ebenso hatten die Faktoren pH, EC, TK, TP und TK sowie die Faktoren Glu, Ala, Tyr, His und Arg die signifikantesten negativen und positiven Auswirkungen auf PC2. Abbildung 5 zeigt außerdem drei Ansammlungen von Schleimfraktionen, die durch verschiedene elektrische Reize erzeugt werden. So wurden pH, EC, TK, TK und Met dichter in einem Cluster aggregiert, Spurenelemente und TP wurden in einem anderen Cluster aggregiert und der Großteil der Aminosäuren wurde im dritten Cluster aggregiert. Dies zeigt, dass der nach Stimulation mit 5 V 10 mA extrahierte Schleim reich an Aminosäuren und arm an Metallelementen war, der nach Stimulation mit 5 V 20 mA extrahierte Schleim reich an Metallelementen und arm an Aminosäuren war, während der danach extrahierte Schleim reich war Die Stimulation mit 6 V 20 mA war reicher an physikalisch-chemischen Faktoren und Nährstoffen, mit höheren durchschnittlichen Gehalten an Aminosäuren und Metallelementen.

Hauptkomponentenanalyse jedes Faktors im Regenwurmschleim, der durch verschiedene elektrische Reize induziert wird. 5.10, 5.20, 5.30, 6.10, 6.20, 6.30 geben jeweils 5 V 10 mA, 5 V 20 mA, 5 V 30 mA, 6 V 10 mA, 6 V 20 mA und 6 V 30 mA an; Elektrische Leitfähigkeit EC, TN Gesamtstickstoff, TP Gesamtphosphor, TK Gesamtkalium.

Aus der obigen Analyse geht klar hervor, dass sich die physikalisch-chemischen Faktoren, Nährstoffe, Aminosäuren und Spurenelemente im Regenwurmschleim, die durch sechs verschiedene Spannungs-Strom-Kombinationen induziert wurden, deutlich unterschieden; Daher kann sich der Untersuchungsgegenstand für die Anwendung von Regenwurmschleim mit der Zusammensetzung ändern. Wie in Tabelle 2 gezeigt, die teilweise auf früheren Studien zu Regenwurmschleim basiert, ist es klar, dass Schleim, der einen wichtigen ökologischen Einfluss auf Boden, Kompost und Pflanzen haben kann, die folgenden spezifischen Eigenschaften aufweisen sollte: neutraler pH-Wert, niedriger EC-Wert, und exogener Gehalt an Aminosäureproteasen zur Förderung der Keimung von Pflanzensamen, hoher Gehalt an Aminosäureproteinen zur Förderung des Pflanzenwachstums als Flüssigdünger, Fähigkeit zur Adsorption von Tonmineralien und zur Komplexierung von Schwermetallen. Hohe Nährstoffgehalte können nicht nur das Pflanzenwachstum fördern, sondern auch die Mineralisierung und Humifizierung des Bodens fördern und gleichzeitig Schwermetalle passivieren. Der Mikronährstoffgehalt des gewonnenen Schleims liegt im pflanzenverfügbaren Bereich, wodurch die von den Pflanzen benötigten Mikronährstoffe besser aufgefüllt werden können und eine Brückenwirkung auf die organische Stoff-Mineralstoff-Kombination im Substrat entsteht.

Basierend auf der vorliegenden Studie können wir vorläufig den Schluss ziehen und vorschlagen, dass der unter verschiedenen elektrischen Reizen produzierte Schleim auf verschiedene Studienteilnehmer angewendet werden kann. Reize von 5 V 10 mA, 6 V 10 mA und 6 V 20 mA können aufgrund seines hohen Aminosäuregehalts Schleim erzeugen, der für Schlamm- und Strohkompostierungstests, Bodensanierungs- und -verbesserungstests sowie die Mineralisierung und Humifizierung organischer Rückstände verwendet werden kann Gehalt, hoher Nährstoffgehalt und geringer Spurenelementgehalt. Unter den gleichen Bedingungen wurde der 5 V 10 mA-Schleim mit dem höchsten Aminosäuregehalt und den niedrigsten Spurenelementen als Versuchsgruppe ausgewählt. Der durch die 5-V-30-mA-Stimulation induzierte Schleim hatte den neutralsten pH-Wert, einen niedrigeren Kaliumionengehalt und einen niedrigeren EC-Wert, einen höheren Gehalt an Aminosäuren und einen moderaten Gehalt an Spurenelementen, was darauf hindeutet, dass er für Samenkeimungstests verwendet werden kann. Der durch 6 V 30 mA induzierte Schleim hatte einen hohen Gehalt an für Pflanzen essentiellen Nährstoffen, Aminosäuren und Spurenelementen und eignete sich daher besonders für Pflanzenwachstums- und Entwicklungstests. Im Gegensatz zu durch 5 V 20 mA stimuliertem Schleim, der weniger Aminosäuren enthält, aber reich an Nährstoffen und Spurenelementen ist, kann er zur Düngung von Pflanzen ohne Spurenelemente und zur Verbesserung von Bodenagglomeratstrukturtests verwendet werden.

Der durch verschiedene elektrische Reize induzierte Regenwurmschleim enthielt allesamt organische Substanzen wie Aminosäuren, Proteine, Fettsäuren, Polysaccharide, Alkohole, Phenole und Ester sowie verschiedene Spurenelemente. Im Schleim, der unter sechs verschiedenen Spannungs- und Stromkombinationen produziert wurde, traten Veränderungen des pH-Werts, des EC-Werts, des TN-Werts, des TP-Werts, des TK-Werts, der Aminosäuren und Spurenelemente auf, wahrscheinlich aufgrund von Unterschieden im zellulären osmotischen Druck, Veränderungen des Membranpotentials, Natrium- und Kaliumpumpen usw Stressschutzreaktionen des Organismus. Die Korrelationsanalyse der physikochemischen Eigenschaften und des Aminosäuregehalts ergab auch, dass Asp, Thr, Ser, Gly, Val, Ile, Leu, Phe, Lys und Pro dieselbe Quelle im Schleim hatten, da sie zusammen unter verschiedenen elektrischen Reizen variierten. während Glu, Tyr und His ebenfalls aus demselben Ursprungsmechanismus stammen. Schließlich wurde auf der Grundlage von PCA und früheren Studien vorläufig der Schluss gezogen, dass der bei 5 V und 10 mA erzeugte Schleim für Schlamm- und Strohkompostierungsexperimente, Bodensanierungs- und -verbesserungsexperimente sowie für die Mineralisierung und Humifizierung organischer Rückstände geeignet ist, während der bei 5 V induzierte Schleim geeignet ist V 20 mA wurde als geeignet für mikronährstoffarme Pflanzendüngung und Experimente zur Bodenaggregatstruktur erachtet. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass 5 V 30 mA-Schleim für Samenkeimungsexperimente geeignet ist und 6 V 30 mA-Schleim für Pflanzenwachstums- und Entwicklungstests geeignet ist.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim jeweiligen Autor erhältlich.

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Die Autoren danken für die finanzielle Unterstützung durch das wissenschaftliche und technologische Forschungs- und Entwicklungsprojekt der Huaibei Mining Group im Jahr 2022 und die Unterstützung durch Anhui Kaiyuan Landscaping Engineering Co., Ltd.

Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (51878004; 51978001; 42102204; 32001159) und dem National Key Research and Development Program „Solid Waste Recycling“ Key Project (2020YFC1908601) unterstützt. Diese Arbeit wurde auch vom Key Research and Development Program der Provinz Anhui (202104a06020027) und der Eröffnungsstiftung des Engineering Laboratory of Water and Soil Resources Comprehensive Utilization and Ecological Protection in High Groundwater Mining Area (2022-WSREPMA-04) der Provinz Anhui unterstützt. Wir möchten uns auch beim Forschungsprogramm des University Synergy Innovation Program der Provinz Anhui (GXXT-2020-075), dem Projekt des State Key Laboratory of Safety and Health for Metal Mines (2020-JSKSSYS-02), dem Key Support Program für, bedanken Exzellente Talente an Universitäten der Provinz Anhui (gxyqZD2021129), Schlüsselprojekt der Anhui University of Science and Technology, Wuhu Research Institute der Anhui University of Science and Technology (ALW2020YF08), Doctoral Research Foundation der Huainan Normal University (Bskyqdj2022) und Doctoral Research Fund der Anhui Universität für Wissenschaft und Technologie (13210571). Vielen Dank an die Forschungsstiftung der Huaibei Mining Group im Jahr 2021 und die Forschungsstiftung der Huainan Mining Group im Jahr 2021.

Ingenieurlabor der Provinz Anhui für umfassende Nutzung und ökologischen Schutz von Wasser- und Bodenressourcen in Gebieten mit hohem Grundwasserabbau, Schule für Erde und Umwelt, Anhui-Universität für Wissenschaft und Technologie, Huainan, 232001, China

Huihui Huan, Xingming Wang, Xiaokun Yu, Tingyu Fan, Luntao Sun, Zhongbing Dong und Shijiao Zha

Staatliches Schlüssellabor für Sicherheit und Gesundheit in Metallminen, Sinosteel Maanshan General Institute of Mining Research Company Limited, Maanshan, 243000, China

Xingming Wang & Gang Li

Kollaboratives Innovationszentrum zur Wiederherstellung und Rekonstruktion geschädigter Ökosysteme im Wanjiang-Becken, gemeinsam gegründet von der Provinz Anhui und dem Bildungsministerium, Schule für Ökologie und Umwelt, Anhui Normal University, Wuhu, 241002, China

Xingming Wang & Zhaoxia Chu

Ingenieurlabor für umfassende Nutzung und ökologischen Schutz von Boden- und Wasserressourcen im Bergbaugebiet mit hohem Tauchniveau in der Provinz Anhui, Huainan, 232001, China

Xingming Wang & Tingyu Fan

Institut für umweltfreundliche Materialien und Arbeitsschutz, Anhui University of Science and Technology (Wuhu), Wuhu, 241000, China

Xingming Wang & Tingyu Fan

Schlüssellabor für Bioressourcen und Umweltbiotechnologie der Anhui Higher Education Institutes, School of Biological Engineering, Huainan Normal University, Huainan, 232038, China

Zhaoxia Chu & Xiaoping Xu

Hochschule für Bauingenieurwesen und Architektur, Anhui Polytechnic University, Wuhu, 230009, China

Xiaoping Xu

Abteilung für Präventivmedizin, Bengbu Medical College, Bengbu, 233033, China

Quan Zhen

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XW, ZC und XY hatten die Idee. HH, TF, GL und LS haben die Experimente entworfen und durchgeführt. HH, XX und QZ analysierten die Daten und erstellten Zahlen. HH, ZD und SZ analysierten die Ergebnisse und verfassten das Manuskript. Alle Autoren haben das Manuskript überprüft.

Korrespondenz mit Xingming Wang.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Huan, H., Wang, X., Chu, Z. et al. Zusammensetzungsänderungen und ökologische Eigenschaften des Regenwurmschleims unter verschiedenen elektrischen Reizen. Sci Rep 13, 2332 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-29125-7

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Eingegangen: 08. Oktober 2022

Angenommen: 31. Januar 2023

Veröffentlicht: 09. Februar 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-29125-7

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Zusammensetzungsänderungen und ökologische Eigenschaften des Regenwurmschleims unter verschiedenen elektrischen Reizen