Genotypic Variability Of Cowpea (Vigna Unguiculata (L.) Walp) And Selenium Uptake For Determining Agronomic Biofortification Strategies To Combat Hidden Hunger

Abstract

O aumento da produtividade de grãos tem apresentado relação inversa como conteúdo nutricional das plantas, ocasionando o aumento da fome oculta. O Feijão-caupi é rico em proteínas, e fonte de alimentação com baixo valor agregado para países emergentes. Em hipótese, a determinação de genótipos mais responsivos de feijão-caupi a aplicação de Se por meio da marcha de absorção de nutrientes proporciona estratégias de biofortificação agronômica. O experimento I foi conduzido com 20 genótipos de feijão-caupi para determinação da variação genotípica nos parâmetros de produção e na eficiência do uso de nitrogênio. No experimento II foram aplicadas via solo e foliar as doses de Se (0, 10, 25, 50, 100 e 150 g ha-1) na fonte selenato de sódio e avaliados as respostas fisiológicas e morfológicas dos tratamentos. No experimento III, o genótipo responsivo do experimento I e dose-resposta do experimento II foram utilizados para determinar a aplicação no feijão caupi e avaliado a marcha de absorção de Se nos estádios fenológicos da culturas para determinar a curva de acumulo de nutrientes. Ao final dos experimentos, foi avaliado o acúmulo de nutrientes (essenciais, benéficos e antinutrientes) nos grãos de feijão-caupi em resposta a aplicação de Selênio para a alimentação humana. Foram realizadas análises de fotossíntese (A), condutância estomática (GS), clorofila (Cl), concentração interna de CO2 (E), metabolismo antioxidante (malonaldeído, peroxido de hidrogênio, enzimas antioxidantes), metabolismo do nitrogênio (ureia, urease e nitrato redutase), perfil de açucares e flavonoides (HPLC), proteínas de reserva (albumina, globulina, prolamina e glutelina) e concentração de elementos. Os resultados obtidos nesse estudo poderão gerar contribuições significativas para a seleção de genótipos de feijão-caupi responsivos aos programas de biofortificação agronômica e doses seguras de selênio para o combate das deficiências nutricionais por meio de estratégias agronômicas.

The increase in grain yield has shown an inverse relationship with the nutritional content of plants, leading to an increase in hidden hunger. Cowpea is rich in proteins and serves as a low-value food source for emerging countries. Hypothetically, determining more responsive cowpea genotypes to selenium (Se) application through nutrient uptake gait provides agronomic biofortification strategies. The experiment I conducted with 20 cowpea genotypes to determine genotypic variation in production parameters and nitrogen use efficiency. In Experiment II, Se doses (0, 10, 25, 50, 100, and 150 g ha-1) were applied via soil and foliar routes using sodium selenate, and the physiological and morphological responses of the treatments will be evaluated. In Experiment III, the responsive genotype from Experiment I and the dose-response from Experiment II were used to determine Se application in cowpea and evaluate Se uptake gait during the phenological stages of the crop to determine the nutrient accumulation curve. At the end of the experiments, the accumulation of nutrients (essential, beneficial, and antinutrients) in cowpea grains in response to Se application for human consumption was evaluated. Analyses of photosynthesis (A), stomatal conductance (GS), chlorophyll (Cl), internal CO2 concentration (E), antioxidant metabolism (malondialdehyde, hydrogen peroxide, antioxidant enzymes), nitrogen metabolism (urea, urease, and nitrate reductase), sugar and flavonoid profiles (HPLC), storage proteins (albumin, globulin, prolamin, and glutelin), and element concentration were performed. The results obtained from this study may generate significant contributions to the selection of responsive cowpea genotypes for agronomic biofortification programs and safe doses of selenium to combat nutritional deficiencies through agronomic strategies.