Внекорневое обогащение кервеля селеном и йодом на фоне использования микроудобрения Силиплант, содержащего кремний

Селен (Se) и йод (I) являются эссенциальными элементами для человека, дефицит которых широко распространен во всем мире. С целью получения функционального продукта питания с повышенным содержанием микроэлементов в вегетационном опыте проведено вне- корневое обогащение двух сортообразцов кервеля селеном (селенат натрия 10 мг/л) и йодом (иодид калия 100 мг/л) без и на фоне использования кремний содержащего удобрения Силиплант (3 мл/л). Установлено, что совместное и раздельное применение селената, иодида и Силипланта увеличивает биомассу растений. Применение Силипланта усиливало накопление растениями йода в 1.7-1.9 раз, а применение селена – в 2.2-3.1 раз. Достоверное увеличение содержания аскорбиновой кислоты обеспечивалось совместным использованием йода и селена (1.25-1.27 раз), йода и кремния (1.46-1.87 раз) и селена, йода и кремния (1.31-1.73 раз) в то время как повышение общей антиоксидантной активности (в 1.3-1.4 раз) наблюдалось для вариантов (Se+I) и (Se+I+Si). Выявлены высокие межсортовые различия в отзывчивости растений на выбранные обработки, проявляющиеся, в частности, в возрастании накопления полифенолов под действием раздельных и совместных обработок кервеля йодом и селеном в 1.26 раз в сортообразце 21-20 и отсутствии значимого эффекта у сортообразца 24-20. Показано, что, учитывая суточную потребность человека в йоде и селене, 50 г получаемых функциональных продуктов питания способны обеспечить до 79% суточной потребности человека в йоде и до 40% в селене.

1. Hirschi K. D. Nutrient biofortification of food crops. Annu. Rev. Nutr. 2009;(29):401-421. https://doi.org/10.1146/annurev-nutr-080508-14114

2. White P. J., Broadley M. R. Biofortification of crops with seven mineral elements often lacking in human diets – iron, zinc, copper, calcium, magnesium, selenium and iodine. New Phytol. 2009;182(1):49-84. https://doi.org/10.1111/j.14698137.2008.02738.x

3. Wu Z., Bañuelos G.S., Lin Z.Q., Liu Y., Yuan L., Yin X., et al. Biofortification and phytoremediation of selenium in China.. Front. Plant Sci. 2015;(6);136. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00136.

4. Ahmed M. Iodine deficiency way to go yet. Lancet. 2008;372(9633):88. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(08)61009-0.

5. Mistry H.D., Broughton Pipkin F., Redman C.W., Poston L. Selenium in reproductive health. Am. J. Obstet. Gynecol. 2012;206(1):21-30 https://doi.org/10.1016/j.ajog.2011.07.034

6. Winkel L., Johnson C., Lenz M., Grundl T., Leupin O., Amini M., et al. Environmental selenium research: from microscopic processes to global understanding. Environ. Sci. Technol. 2012;(46):571–579. doi: 10.1021/es203434d

7. Ros G., van Rotterda A., Bussink D., Bindraban P. Selenium fertilization strategies for bio-fortification of food: an agro-ecosystem approach. Plant Soi. 2016;(404):99–112. doi: 10.1007/s11104-016-2830-4

8. Голубкина Н.А., Папазян Т.Т. Селен в питании. Растения, животные, человек. М., Печатный город. 2006. [Golubkina N.A., Papazyan T.T. Selenium in nutrition. Plants, animals, human beings. M., Printing town. 2006. (In Russ.)]

9. Landini M., Gonzali S., Kiferle C., Tonacchera M., Agretti P., Dimida A., et al. Metabolic engineering of the iodine content in Arabidopsis. Sci Rep. 2012;(2):338. https://doi.org/10.1038/srep00338

10. Ebrahimi N., Hartikainen H., Hajiboland H., Seppanen M. Uptake and remobilization of selenium in Brassica napus L. plants supplied with selenate or seleniumenriched plant residues. J. Plant Nutr. Soil Sci. 201; 182(2):196-202. https://doi.org/10.1002/jpln.201700316

11. Kolbert Z.S., Sz˝oll˝osi R., Feigl G. Selenium-induced abiotic stress tolerance in plants. In Plant Tolerance to Environmental Stress Role of Phytoprotectants; Hasanuzzaman, M., Fujita, M., Oku, H., Islam, M.T., Eds.; CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 2019: 255–270.

12. Ghasemi K., Bolandnazar S., Tabatabaei S.J., Pirdashti H., Arzanlou M., Ebrahimzadeh M.A., Fathi H. Antioxidant properties of garlic as affected by selenium and humic acid treatments. N. Z. J. Crop Hortic. Sci. 2015;43(3):173-181. https://doi.org/10.1080/01140671.2014.991743

13. Medrano-Macias J., Leija-Martinez P., Gonzales-Morales S., Juarez-Maldonado A., Benavides-Mendoza A. Use of iodine to biofortify and promote growth and stress tolerance in crops. Front. Plant Sci. 2016;(7):1146. doi: 10.3389/fpls.2016.01146

14. Gonzali S., Kiferle C., Perata, P. Iodine biofortification of crops: agronomic biofortification, metabolic engineering and iodine bioavailability. Curr. Opin. Plant Biotechnol. 2017;(44):16–26. doi: 10.1016/j.copbio.2016.10.004

15. Haghighi M., Ramezani M.R., Rajaii N. Improving oxidative damage, photosynthesis traits, growth and flower dropping of pepper under high temperature stress by selenium. Mol. Biol. Rep. 2019;46(1):497-503. https://doi.org/10.1007/s11033-0184502-3

16. Golubkina N., Moldovan A., Kekina H., Kharchenko V., Sekara A., Vasileva V., Skrypnik L., Tallarita A., Caruso G. Joint Biofortification of Plants with Iodine and Selenium: A New Field of Discoveries. Plants. 2021;10(7):1352. https://doi.org/.3390/plants10071352

17. Badawy S.A., Zayed B.A., Bassiouni S.M.A., Mahdi A.H.A., Majrashi A., Ali E.F., Seleiman M.F. Influence of Nano Silicon and Nano Selenium on Root Characters, Growth, Ion Selectivity, Yield, and Yield Components of Rice (Oryza sativa L.) under Salinity Conditions. Plants. 2021;10(8):1657. https://doi.org/10.3390/plants10081657

18. Харченко В.А., Молдован А.И., Голубкина Н.А., Гинс М.С., Шафигуллин Д.Р. Сравнительная оценка содержания ряда биологически активных соединений в Anthriscus sylvestris (L.) Hoffm. и садовом кервеле Anthriscus cerefolium (L.) Hoffm. Овощи России. 2020;(5(:81-87.

19. ГОСТ 31640-2012 Межгосударственный стандарт «Корма. Методы определения содержания сухого вещества».

20. Голубкина Н.А., Кекина Е.Г., Молчанова А.В., Антошкина М.С., Надежкин С.М., Солдатенко А.В. Антиоксиданты растений и методы их определения. М., Инфра-М. 2020.

21. Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Methods of Enzymology. 1987;(148):350-382 doi:10.1016/00766879(87)48036-1

22. Bradford M.M. A rapid sensitive method forthe quantification of microgram quantities of protein utilising the principle of protein-Dye Binding. Anal Biochem. 1976;(72):248-254. doi:10.1006/abio.1976.9999

23. Alfthan G.V. A micromethod for the determination of selenium in tissues and biological fluids by single-test-tube fluorimetry. Anal. Chim. Acta. 1984;(165):187–194. https://doi.org/10.1016/S0003-2670(00)85199-5

24. Баранов В.И., Солдатенкова И.А., Кекина Е.Г. Определение йода в морепродуктах методом инверсионной вольтамперометрии. Гигиена и санитария. 2008; 3: 87-89.

25. Golubkina N., Moldovan A., Fedotov M., Kekina H., Kharchenko V., Folmanis G., Alpatov A., Caruso G. Iodine and Selenium Biofortification of Chervil Plants Treated with Silicon Nanoparticles. Plants. 2021;10(11):2528. https://doi.org/10.3390/plants10112528

26. Yao X., Chu J., Wang G. Effects of selenium on wheat seedlings under drought stress. Biol. Trace Elem. Res. 2009;(130):283–290. DOI 10.1007/s12011-009-83287

27. Hartikainen H., Xue T. The Promotive Effect of Selenium on Plant Growth as Triggered by Ultraviolet Irradiation. J. Environ. Qual. 1999;(28):1372–1375. https://doi.org/10.2134/jeq1999.00472425002800040043x

28. Dobosy P., Vetési V., Sandil S., Endrédi A., Kröpfl K., Óvári M., Takács T., Rékási M., Záray G. Effect of Irrigation Water Containing Iodine on Plant Physiological Processes and Elemental Concentrations of Cabbage (Brassica oleracea L. var. capitata L.) and Tomato (Solanum lycopersicum L.) Cultivated in Different Soils. Agronomy. 2020;10(5):720. https://doi.org/10.3390/agronomy10050720

29. Incrocci, L.; Carmassi, G.; Maggini, R.; Poli, C.; Saidov, D.; Tamburini, C.; Kiferle, C.; Perata, P.; Pardossi, A. Iodine Accumulation and Tolerance in Sweet Basil (Ocimum basilicum L.) with Green or Purple Leaves Grown in Floating System Technique. Front. Plant Sci. 2019;(10):1494. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01494

30. Kiferle C., Martinelli M., Salzano A. M., Gonzali S., Beltrami S., Salvadori P.A., Hora K., Holwerda H.T., Scaloni A., Perata P. Evidences for a Nutritional Role of Iodine in Plants. Front. Plant Sci., 2021;(12):616868. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.616868

31. Barbosa M.A.M., la Silva M.H.L., Viana G.D.M., Ferreira T. R., de Carvalho Souza C.L.F., Lobato E.M.S.G., da Silva Lobato A.K. Beneficial repercussion of silicon (Si) application on photosynthetic pigments in maize plants. Aust. J. Crop Sci. 2015;9(11):1113-1118.

32. Salim B.B.M., El-Yazied A.A, Salama Y.A.M., Raza A., Osman H.S. Impact of silicon foliar application in enhancing antioxidants, growth, flowering and yield of squash plants under deficit irrigation condition. Ann. Agric. Sci. 2021;66(2):176-183. https://doi.org/10.1016/j.aoas.2021.12.003

33. Krzepiłko A., Swiȩciło A., Zych-Wȩzyk I. The Antioxidant Properties and Biological Quality of Radish Seedlings Biofortified with Iodine. Agronomy. 2021;(11):2011. https://doi.org/10.3390/agronomy11102011

34. Skrypnik L., Styran T., Savina T., Golubkina N. Effect of Selenium Application and Growth Stage at Harvest on Hydrophilic and Lipophilic Antioxidants in Lamb’s Lettuce (Valerianella locusta L. Laterr.). Plants. 2021;10(12):2733; https://doi.org/10.3390/plants10122733

35. Gupta M., Gupta S. An Overview of Selenium Uptake, Metabolism, and Toxicity in Plants. Front Plant Sci. 2016;(7):2074. doi: 10.3389/fpls.2016.02074