Agronomic biofortification of broccoli with selenium

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Data

2022-01-24

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

The increase in the selenium (Se) content in plants via fertilization has been adopted in biofortification programs aimed at reducing important nutritional deficiencies in human food, since this micronutrient can contribute to the lower incidence of a range of diseases, including cancer, hyperthyroidism, and heart disease. Se is considered an essential micronutrient for humans and animals, however, its essentiality has not yet been considered for plants, although research shows that it plays a beneficial role in plants, especially when they are under biotic and/or abiotic stresses conditions. In this context, this study aimed to investigate the agronomic biofortification of broccoli with Se, and the effect of Se on growth, nutritional status, physiology, and production of broccoli plants, besides the effects of two cooking methods (boiled and steamed) on Se content. Five Se concentrations (0, 5, 10, 20, and 40 µM) were applied as sodium selenate in two phenological growth stages of broccoli (Experiment I - seven days after transplanting the seedlings; Experiment II – at the beginning of floret development). Broccoli plants exposed to 40 µM of Se for 84 days (Experiment I) exhibited a decrease of 20.04% in the florets’ dry biomass. In experiment II, the application of 20 µM of Se led to an increase of 47.71% in the floret’s fresh biomass when compared to untreated plants. Broccoli plants achieved the highest productivity at 20 μM of Se. The results revealed that regardless of the Se application time, Se content in the leaf and florets increased linearly in response to Se concentrations, showing to be an effective agricultural management to biofortify broccoli plants and reduce widespread Se malnutrition. The cooking process had a negative effect on broccoli quality since boiling and steaming promoted Se losses. Boiling caused a decrease of 39 and 40% whilst steaming reduced 13 and 17 % of florets Se content in biofortified broccoli plants treated with 20 μM of Se, in experiments I and II, respectively.
O aumento do teor de selênio (Se) nas plantas via fertilização tem sido adotado em programas de biofortificação que visam reduzir importantes deficiências nutricionais na alimentação humana, uma vez que, este micronutriente pode contribuir para a menor incidência de uma série de doenças, incluindo câncer, hipertireoidismo e doenças cardíacas. O Se é considerado um micronutriente essencial para humanos e animais, porém, sua essencialidade ainda não foi considerada para as plantas, embora pesquisas mostrem que ele desempenha um papel benéfico nas plantas, principalmente quando estas estão sob condições de estresse biótico e / ou abiótico. Neste contexto, este estudo teve como objetivo investigar a biofortificação agronômica do brócolis com Se, e o efeito do Se no crescimento, estado nutricional, fisiologia e produção de plantas de brócolis, além dos efeitos de dois métodos de cozimento (cozido na água e cozido no vapor) sobre o teor de Se. Cinco concentrações de Se (0, 5, 10, 20 e 40 µM) foram aplicadas por meio de selenato de sódio, em dois estádios fenológicos do brócolis (Experimento I - sete dias após o transplante das mudas; Experimento II - no início do desenvolvimento dos floretes). Plantas de brócolis expostas a 40 µM de Se por 84 dias (Experimento I) apresentaram redução de 20,04% na massa seca dos floretes. No experimento II, a aplicação de 20 µM de Se ocasionou um aumento de 47,71% na massa fresca dos floretes em relação às plantas não tratadas. Máxima produtividade de brócolis foi obtida com a aplicação de 20 μM de Se. Os resultados revelaram que independente da época de aplicação do Se, houve um aumento linear do teor de Se nas folhas e floretes em resposta às concentrações de Se na solução nutritiva, mostrando ser um manejo agrícola eficaz para biofortificar plantas de brócolis e reduzir a desnutrição generalizada desse elemento. O processo de cocção teve efeito negativo na qualidade do brócolis, uma vez que, os métodos de cozimento na água e a vapor promoveram perdas de Se. O cozimento na água ocasionou um decréscimo de 39 e 40%, enquanto o cozimento a vapor reduziu em 13 e 17% o teor de Se nos floretes de plantas de brócolis biofortificadas com 20 μM de Se, nos experimentos I e II, respectivamente.

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Palavras-chave

Fertilization, Nutritional deficiencies, Hyperthyroidism

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