UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS CÂMPUS DE JABOTICABAL DESVENDANDO O PAPEL DO SÓDIO E DO SILÍCIO NA SUBSTITUIÇÃO DE PARTE DA EXIGÊNCIA EM POTÁSSIO E O IMPACTO NO CRESCIMENTO E NA QUALIDADE DA RÚCULA E DA CHICÓRIA Deyvielen Maria Ramos Alves Engenheira Agrônoma 2023 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS CÂMPUS DE JABOTICABAL DESVENDANDO O PAPEL DO SÓDIO E DO SILÍCIO NA SUBSTITUIÇÃO DE PARTE DA EXIGÊNCIA EM POTÁSSIO E O IMPACTO NO CRESCIMENTO E NA QUALIDADE DA RÚCULA E DA CHICÓRIA Deyvielen Maria Ramos Alves Orientador: Prof. Dr. Renato de Mello Prado Coorientador: Prof. Dr. Rafael Ferreira Barreto Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias – Unesp, Câmpus de Jaboticabal, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Agronomia (Ciência do Solo). 2023 A474d Alves, Deyvielen Maria Ramos Desvendando o papel do sódio e do silício na substituição de parte da exigência em potássio e o impacto no crescimento e na qualidade da rúcula e da chicória / Deyvielen Maria Ramos Alves. -- Jaboticabal, 2023 88 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Jaboticabal Orientador: Renato de Mello Prado Coorientador: Rafael Ferreira Barreto 1. Fertilizantes potássicos. 2. Elementos benéficos. 3. Eruca sativa Mill.. 4. Cichorium endivia L. I. Título. Sistema de geração automática de fichas catalográficas da Unesp. Biblioteca da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Jaboticabal. Dados fornecidos pelo autor(a). Essa ficha não pode ser modificada. IMPACTO ESPERADO NA SOCIEDADE Os resultados encontrados nessa pesquisa podem contribuir para uma estratégia adicional que pode ser implementada nos sistemas de cultivo das espécies hortícolas estudadas (rúcula e chicória), principalmente visando diminuir o uso de fertilizantes potássicos a partir do uso do silício e do sódio, que podem favorecer o consumo responsável de fontes de recursos naturais não renováveis, pois, o potássio provém de reservas de sais finitas ou que levam bilhões de anos para serem formadas. Além disso, pode contribuir de forma econômica ao diminuir os custos da fertilização dos cultivos e, como mencionado anteriormente, sendo potencial para uma agricultura sustentável. EXPECTED IMPACT ON SOCIETY The results found in this research can contribute to an additional strategy that can be implemented in the cultivation systems of the horticultural species studied (arugula and chicory), mainly aiming to reduce the use of potassium fertilizers through the use of silicon and sodium, which can favor the responsible consumption of non-renewable natural resource sources, as potassium comes from finite salt reserves or those that take billions of years to be formed. Furthermore, it can contribute economically by reducing crop fertilization costs and as mentioned previously, being potential for sustainable agriculture. DADOS CURRICULARES DO AUTOR Deyvielen Maria Ramos Alves – Brasileira, nascida em 22 de julho de 1996, natural de Abaetetuba, mas criada em Tailândia, ambos municípios do estado do Pará, filha de Maria Berenice dos Anjos Ramos e Daniel Crispim Alves. Em 2016, ingressou no curso de graduação em Agronomia na Universidade Federal do Oeste do Pará (UFOPA), câmpus de Santarém, com conclusão em 2021. Atuou como voluntária e bolsista no Programa de Ensino, Pesquisa e Extensão em Educação Ambiental (GEPEEA) nos anos de 2016 a 2020, sendo bolsista de extensão (2018-2019) pelo PIBEX/UFOPA. Atuou como bolsista de extensão (PIBEX/UFOPA) no projeto extensão de fortalecimento da agricultura familiar de Santarém (2019-2020). Atuou como voluntária no Projeto de extensão “NutriGrãos” (2017-2020). Atuou como voluntária no Grupo de pesquisa Melhoramento e Manejo da mandioca na região Amazônica (Maniva Tapajós) (2021). Fez estágio não obrigatório na Embrapa Amazônia Oriental Napt Médio Amazonas (em alguns meses nos anos iniciais da graduação) e foi bolsista de iniciação científica (PIBIC/Embrapa) por alguns meses em 2021. Em 2022, ingressou no curso de mestrado no Programa de pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo), na Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP), Câmpus de Jaboticabal, sob orientação do Prof. Dr. Renato de Mello Prado e coorientação do Prof. Dr. Rafael Ferreira Barreto. Atualmente, participa do Grupo de Estudos em Nutrição de Plantas da Unesp (GENPLANT). “Uma longa caminhada se faz com pequenos passos.” Pe. Léo Tarcísio G. Pereira À Deus em sua santíssima Trindade, à Nazinha, à minha mãe Maria Berenice, ao meu pai Daniel Crispim e às minhas irmãs Danielen e Deyviane. DEDICO AGRADECIMENTOS Agradeço Ábba (Deus) por me transbordar com seu amor e graça, por sua misericórdia para comigo e por sempre estar ao meu lado, ao meu favor, em todos os momentos, mesmo eu, indigna. A Jesus por seu sacrifício em meu favor e por estar comigo em todos os momentos, cuidando de mim e me protegendo com seu preciosíssimo sangue. Ao Espírito Santo por sua presença e cuidado constante em minha vida, por ser uma verdadeira luz em meio a escuridão. Às minhas mães do céu, Nazinha, Nossa senhora de Fátima e Aparecida por suas intercessões em meu favor, orientações no percurso, proteção e amor. Agradeço à minha amada mãe, Maria Berenice, por me ensinar o valor do conhecimento, da educação, por nunca desistir de mim e por se sacrificar tanto por nossa família, por ser essa pessoa de fé inabalável, amor inigualável, a melhor mãe e melhor amiga que eu pudesse ter. Ao meu pai, Daniel Crispim, por seu amor, cuidado e por ser exemplo de pessoa, de agricultor, de dedicação, de esforço e perseverança. À minha irmã Danielen, minha alma gêmea, por me inspirar a buscar o melhor de mim e desde sempre me colocar diante de uma das maiores dificuldades do mundo: o preconceito; e na sua plenitude e inocência me ensinar, mesmo sem perceber, que o amor pode vencer todas as coisas. À minha irmã Deyviane, pelos bons momentos de conversa ao longo da minha vida, alegrias compartilhadas, força em momentos difíceis e por tudo, tudo mesmo. Aos meus avós (In memoriam), Maria, Ezequiel, Benedito e Procília que mesmo partindo da minha vida tão cedo, tenho certeza de que me protegem de onde estão, agradeço também pelos ensinamentos importantíssimos que deixaram. Ao meu tio Edmilson (In memoriam), pois, a cada passo que eu der nessas jornadas acadêmicas, eu vou me lembrar com carinho do senhor no início da minha graduação, incentivando-me e me dizendo que sempre precisamos recomeçar a cada dificuldade. A Deus por colocar anjinhos de forma física na minha vida, os meus cãezinhos que trazem alegria à minha vida. Ao meu namorado, meu grande amor, Rodrigo Batista Pinto, por ser essa pessoa tão incrível e por estar sempre ao meu lado nos momentos bons e ruins. Agradeço para todo sempre à família dele pela acolhida como parte da família e momentos de alegrias compartilhados, em especial à sua mãe, Maria Eliete, seu pai, Irenildo e aos sobrinhos Murilo, Juan e Victor Henrique. À minha “eterna orientadora”, a pesquisadora Dra. Lucieta Martorano, por tudo, especialmente pelo seu cuidado e amor por mim e por minha família. Ao Eng. Agr. Michell e ao Dr. Eduardo Saldanha pelo conhecimento compartilhado, oportunidades concedidas, paciência, escuta ativa e amizade. A todos os meus amigos antigos e aos novos, por serem apoio, força e alegria em diversos momentos, mas que não citarei os nomes para não atribuir categorias ou excluir alguém; tendo a certeza de que sabem quem são e que são por mim muito amados. Agradeço ao meu orientador Prof. Dr. Renato de Mello Prado por quem tenho muito respeito e admiração, pelos ensinamentos, paciência, orientação e oportunidades de crescimento profissional e pessoal. Ao meu coorientador, a quem também possuo grande estima, o Prof. Dr. Rafael Ferreira Barreto pela paciência, ensinamentos e orientação. Ambos, peças fundamentais para que eu conseguisse chegar até aqui e que contribuíram imensamente para ampliar meus conhecimentos e enriquecer minha formação acadêmica. Às técnicas de laboratório Claudinha e Soninha pela paciência, conversas e ajuda importantíssima nas análises. Ao Clebson do laboratório de fisiologia vegetal, pelas ajudas e conversas. À toda equipe do GENPLANT que me ajudaram em todos os momentos, em especial à minha amiga Gelza, à Lívia, ao Carlos (cabe aqui também a minha amiga Paula Anita, mesmo não sendo do Genplant), à Cíntia, ao Milton, ao Jonas, ao Paulo, à Patrícia e os demais colegas dessa equipe. Aos docentes que tive da Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo), pois, durante às disciplinas possibilitaram que eu ampliasse meus conhecimentos e horizontes. À Seção Técnica da pós-graduação, por sempre se colocarem solícitos em esclarecer às minhas dúvidas. O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 001. Muito obrigada! i Sumário RESUMO ............................................................................................................................................ iii ABSTRACT ....................................................................................................................................... iv CAPÍTULO 1 – Efeitos do silício e do sódio na suficiência e deficiência de potássio: uma revisão ....................................................................................................................................... 1 1. Introdução ............................................................................................................................. 1 1.1. O Si pode ser benéfico na deficiência de K e indiferente na suficiência de K .........................................................................................................................................5 1.2. O Na pode ser benéfico na deficiência de K e tóxico em suficiência de K...................................................................................................................................................7 1.3. O Si pode ser melhor que o Na para atenuar a deficiência de K .................... 8 2. Conclusões e perspectivas futuras .............................................................................. 10 3. Referências ......................................................................................................................... 11 CAPÍTULO 2 - O silício e o sódio atenuam a deficiência de potássio em Eruca sativa Mill. (1) ................................................................................................................................................. 16 Resumo ............................................................................................................................................. 16 1. Introdução ............................................................................................................................... 17 2. Material e métodos ................................................................................................................ 19 2.1. Material vegetal e condições de crescimento ....................................................... 19 2.2. Delineamento experimental e tratamentos ............................................................. 20 2.3. Avaliação de crescimento ........................................................................................... 23 2.4. Avaliações de elementos químicos .......................................................................... 23 2.5. Eficiência de uso de K ................................................................................................. 23 2.6. Eficiência quântica do fotossistema II (Fv/Fm) ..................................................... 24 2.7. Avaliações Bioquímicas .............................................................................................. 24 2.7.1. Determinação de ácido ascórbico .................................................................... 24 2.7.2. Fenóis totais ........................................................................................................... 24 2.7.3. Quantificação de clorofila e carotenoides ..................................................... 25 2.8. Índice de firmeza das folhas ............................................................................................... 25 2.9. Imagens das plantas ............................................................................................................. 25 2.10. Forma de análise dos resultados .............................................................................. 26 ii 3. Resultados............................................................................................................................... 26 4. Discussão ................................................................................................................................ 33 5. Conclusão ................................................................................................................................ 37 6. Referências ............................................................................................................................. 38 CAPÍTULO 3 - O nano-silício e o sódio mitigam os danos da deficiência de potássio na chicória .................................................................................................................. 45 Resumo ............................................................................................................................................. 45 1. Introdução ............................................................................................................................... 45 2. Material e métodos ................................................................................................................ 48 2.1. Material vegetal e condições de crescimento ....................................................... 48 2.2. Desenho experimental ................................................................................................. 49 2.3. Avaliação de crescimento ........................................................................................... 51 2.4. Análise química da parte aérea das plantas .......................................................... 52 2.5. Eficiência de uso de K ................................................................................................. 52 2.6. Análise de extravasamento de eletrólitos .............................................................. 52 2.7. Eficiência quântica do fotossistema II (Fv/Fm) ..................................................... 53 2.8. Determinação de ácido ascórbico ............................................................................ 53 2.9. Fenóis totais ................................................................................................................... 53 2.10. Quantificação de clorofila e carotenoides .......................................................... 54 2.11. Conteúdo relativo de água...................................................................................... 54 2.12. Índice de firmeza das folhas .................................................................................. 54 2.13. Imagens das plantas ................................................................................................ 54 2.14. Forma de análise dos resultados .......................................................................... 55 3. Resultados............................................................................................................................... 55 4. Discussão ................................................................................................................................ 61 4.1. O Si é benéfico na deficiência de K e indiferente na suficiência de K ............ 61 4.2. O Na é benéfico na deficiência de K e tóxico em suficiência de K .................. 65 4.3. O Si é melhor que o Na para atenuar a deficiência de K .................................... 67 5. Conclusão ................................................................................................................................ 68 6. Referências ............................................................................................................................. 69 iii DESVENDANDO O PAPEL DO SÓDIO E DO SILÍCIO NA SUBSTITUIÇÃO DE PARTE DA EXIGÊNCIA EM POTÁSSIO E O IMPACTO NO CRESCIMENTO E NA QUALIDADE DA RÚCULA E DA CHICÓRIA RESUMO – Devido à natureza limitada e não renovável dos fertilizantes potássicos, torna-se cada vez mais desejável a busca por alternativas que reduzam a sua utilização nos sistemas agrícolas. Nesse contexto, explorar os efeitos benéficos do sódio (Na) e do silício (Si) para atenuar a deficiência de potássio (K) é importante. No entanto, há uma lacuna de conhecimento sobre a relação desses elementos com a nutrição e a qualidade espécies vegetais como a rúcula e a chicória em condição de deficiência de K. Com o objetivo de preencher essa lacuna, um estudo foi conduzido para investigar os efeitos do Na e do Si sobre os parâmetros da rúcula e da chicória em condições de deficiência e suficiência de K. Portanto, dois experimentos foram realizados em uma casa de vegetação, em um sistema hidropônico, utilizando solução nutritiva e areia lavada como substrato. Os tratamentos foram: suficiência de K (+K), suficiência de K mais Na (+K +Na), suficiência de K mais Si (+K +Si), deficiência de K (-K), deficiência de K mais Na (-K +Na) e deficiência de K mais Si (-K +Si). As avaliações foram realizadas abrangendo aspectos fisiológicos, bioquímicos, nutricionais, de crescimento e de qualidade. Os resultados obtidos revelaram que o fornecimento do Si teve efeitos positivos em aumentar o acúmulo de K e a eficiência do uso do K nas plantas de rúcula e chicória com deficiência de K. Além disso, tanto o Na quanto o Si foram capazes de melhorar a qualidade da rúcula e da chicória em condições de deficiência de K. Nas duas espécies, o fornecimento do Si em situação de suficiência de K foi indiferente na maioria dos parâmetros, enquanto o Na com suficiência de K reduziu a massa seca da parte aérea da planta, devido à redução dos compostos antioxidantes, pigmentos fotossintetizantes, redução da eficiência de uso de K e aumento do extravasamento de eletrólitos na chicória. Contudo, o uso dos elementos benéficos foi eficaz para atenuar a deficiência de K, representando uma estratégia para o cultivo sustentável dessas espécies. Palavras-chave: Fertilizantes potássicos, elementos benéficos, Eruca sativa Mill., Cichorium endivia L. iv DESVENDANDO O PAPEL DO SÓDIO E DO SILÍCIO NA SUBSTITUIÇÃO DE PARTE DA EXIGÊNCIA EM POTÁSSIO E O IMPACTO NO CRESCIMENTO E NA QUALIDADE DA RÚCULA E DA CHICÓRIA ABSTRACT - Due to the limited and non-renewable nature of potassium fertilizers, it is becoming increasingly desirable to search for alternatives that reduce their use in agricultural systems. In this context, exploring the beneficial effects of sodium (Na) and silicon (Si) to mitigate potassium (K) deficiency is important. However, there is a gap in knowledge regarding the relationship of these elements with the nutrition and quality of plant species such as arugula and chicory under K deficiency. With the aim of filling this gap, a study was conducted to investigate the effects of Na and Si on the parameters of arugula and chicory under conditions of K deficiency and sufficiency. Therefore, two experiments were carried out in a greenhouse, in a hydroponic system, using nutrient solution and washed sand as substrate. The treatments were: K sufficiency (+K), K plus Na sufficiency (+K +Na), K plus Si sufficiency (+K +Si), K deficiency (-K), K plus Na deficiency (-K +Na) and K plus Si deficiency (-K +Si). Assessments were carried out covering physiological, biochemical, nutritional, growth and quality aspects. The results obtained revealed that the supply of Si had positive effects in increasing the accumulation of K and the efficiency of K use in K-deficient arugula and chicory plants. Furthermore, both Na and Si were able to improve the quality of arugula and chicory under conditions of K deficiency. In both species, the supply of Si in a situation of K sufficiency was indifferent in most parameters, while Na with K sufficiency reduced the dry mass of the aerial part of the plant, due to the reduction of antioxidant compounds, photosynthetic pigments, reduced K use efficiency and increased electrolyte extravasation in chicory. However, the use of beneficial elements was effective in mitigating K deficiency, representing a strategy for the sustainable cultivation of these species. Keywords: Potassium fertilizers, beneficial elements, Eruca sativa Mill., Cichorium endivia L. 1 CAPÍTULO 1 – Efeitos do silício e do sódio na suficiência e deficiência de potássio: uma revisão 1. Introdução Em 1957 foi publicado o primeiro artigo investigando os efeitos benéficos do silício (Si) e do sódio (Na) no tomateiro, um achado importante desta pesquisa foi o aumento médio de cerca de 12% no rendimento das plantas que receberam tratamento com o Na em comparação com o controle (sem os elementos), mas a adição do Si não teve efeito no crescimento e na concentração desse elemento na parte aérea das plantas (Woolley, 1957). Este primeiro relato disponibiliza possíveis efeitos benéficos, especialmente do Na, e aponta o tomateiro de forma antecipada como uma espécie que era classificada como não acumuladora do Si (Hoffman et al. 2020) ou que rejeitam o elemento (Ma, 2003), o que poderia ser uma explicação para o efeito do Si não evidenciado. Além disso, nenhum outro relato foi encontrado com os dois elementos investigados de forma simultânea, exceto para outra linha de pesquisa, a exemplo do trabalho publicado por Ahmad e Hewitt (1971) que abordaram a toxicidade do Na e do Si no mesmo estudo. Na fase sólida dos solos o Si pode ser encontrado de diversas formas, predominando nos silicatos primários e secundários (Sharma et al. 2022), mas sua principal forma é de óxido silícico (SiO2) (Mostofa et al. 2021). Portanto, a intemperização mineral é a principal fonte para esse elemento se tornar disponível nos ecossistemas, mas a dissolução dos minerais é considerada um processo mais lento em comparação com a dissolução do Si biogênico amorfo, como os fitólitos, que são altamente reativos em relação aos minerais argilosos e os silicatos primários em condições de pH comuns na solução do solo (Schaller e Puppe, 2023). Portanto, os processos de intemperismo possibilitam que o Si sólido se dissolva (Haynes, 2014), disponibilizando o ácido monossilícico (Si (OH)4) (Sharma et al. 2022), forma pela qual é absorvido pelas plantas (Barreto; Barão, 2023). Além disso, fontes de fertilizantes ricos em Si podem ser aplicadas no solo, liberando o elemento na solução, podendo torná-lo disponível para a 2 absorção (Mukarram et al. 2022), mas pode ser perdido por imobilização ou lixiviação (Schaller e Puppe, 2023). As concentrações reais desse elemento nos solos variam, mas a faixa de 0,1 a 0,6 mM pode ser considerada normal e concentrações dessa magnitude são comuns para vários dos principais nutrientes inorgânicos, ficando evidenciado que o Si desponta como um dos principais constituintes da solução do solo em contato com as raízes (Epstein, 1994). No entanto, em solos de sistemas agrícolas a quantidade de sílica amorfa é menor quando comparada aos sistemas naturais, dado por consequência da dessilicificação antropogênica que envolve a exportação do elemento pelas colheitas (Schaller e Puppe, 2023). A depender do tipo de espécie vegetal a absorção do Si varia, por exemplo, nas acumuladoras, como a maioria da família Poaceae, ocorre um sistema ativo de absorção mediado pelos transportadores Lsi1 (que atua no influxo de Si) e Lsi2 (que atua no efluxo de Si); esses transportadores ocorrem nas células da exoderme e da endoderme, sendo o Lsi1 do lado distal (mais distante do centro da raiz) e o Lsi2 do lado proximal (mais próximo do centro da raiz); assim, Lsi1 atua na entrada do Si na célula e o Lsi2 na retirada do Si da mesma célula, transferindo-o para a célula seguinte, em direção ao xilema; já nas acumuladoras intermediárias, como pepino e abóbora, os transportadores de influxo são expressos desde a epiderme até a endoderme e o transportador de efluxo é expresso nas células da endoderme sem polaridade, ou seja, contribui para a saída do Si tanto em direção ao xilema quanto em direção à epiderme (Barreto e Barão, 2023). Nas plantas não acumuladoras como a rúcula (Silva et al., 2021) e a chicória (Crush et al. 1990), em que a quantidade do conteúdo do Si é >1% (Mitani-Ueno; Ma, 2021), a captação do elemento é limitada, acontecendo principalmente na epiderme e no córtex, com a ajuda do transportador SlLsi1; contudo, na endoderme, onde a estria de Caspary bloqueia a via aloplástica, os transportadores de influxo e efluxo não são expressos, impedindo que o Si seja transportado até o xilema (Barreto e Barão, 2023). 3 Logo, a adubação com o Si tem o potencial de aumentar a produtividade das culturas e aliviar sintomas de estresse, com poucos casos apresentando resultados negativos ou perda de produtividade (Barão, 2023). Isso acontece porque o Si oferece uma ampla gama de benefícios para a nutrição das plantas, pois, pode atenuar a deficiência de nitrogênio (N) (Campos e Silva, 2023), potássio (K) (Caione, 2023), zinco, manganês (Oliveira et al., 2023), cálcio, magnésio, enxofre (Silva e Prado, 2023), ferro (Lata-Tenesaca e Ortiz, 2023) assim como pode aliviar a deficiência e a toxicidade de fósforo (P) (Melo et al. 2023; Alves et al. 2023), de boro (Kadyampakeni e Souza Júnior, 2023), reduzir danos causados por déficit hídrico (Teixeira e Prado, 2023) e outros benefícios. Na deficiência de K, por exemplo, esse elemento pode melhorar a eficiência da absorção e do transporte desse macronutriente, otimizando seu aproveitamento pelas plantas (Caione, 2023). No meio ambiente, as raízes experimentam diferentes concentrações do Na no solo que vai depender de condições edáficas, climáticas e de manejo (principalmente pela irrigação), por exemplo, quando se trata de solos salinos, a condutividade elétrica do extrato de pasta saturada (CEe) (um método realizado para quantificar a concentração de sais solúveis em um solo), é igual ou superior a 4 dS m−1, refletindo a concentração de sais no solo saturado, e uma CEe de 4 dS m−1 equivale a 40 mmol L−1 de NaCl; deve-se considerar também os solos sódicos e alcalinos (Na trocável ≥ 15) que também são descritos como potenciais problemas de salinidade para as plantas e uma parcela de solos dos sistemas agrícolas que foram cultivados e se tornaram salinos (Munns, 2005). Nesse contexto, existe uma classificação quanto à tolerância das plantas à concentração de sais, em que, as que toleram altas concentrações do Na são ditas como halófitas e as que são sensíveis à salinidade são classificadas como glicófitas, mas ambas são capazes de armazenar o Na em seus vacúolos, só que as halófitas retêm-no de forma mais eficaz e apresentam uma atividade superior do trocador de Na/H (NHX1) (Barros et al., 2021). As espécies de hortaliças folhosas, rúcula e chicória, por exemplo, são consideradas glicófitas, 4 pois, em altas concentrações de sais (> 200 mmol L-1 NaCl), tem-se a redução da matéria seca das plantas (Sergio et al., 2012; Al-Taey; Al-Musawi, 2019). A absorção do Na ocorre por meio de influxo passivo e efluxo ativo, o Na+ entra nas células da raiz passivamente, seguindo um gradiente eletroquímico, enquanto o efluxo ativo é mediado por um antiporter Na+/H+ (SOS1). Os transportadores específicos do Na, como LCTs, NSCCs e HKTs, são proteínas que transportam o elemento para dentro das células, podendo reduzir a exclusão passiva, que é um mecanismo que algumas plantas usam para bloquear a entrada do Na nas células (Barker e Pilbeam, 2015). Alguns dos possíveis mecanismos de transporte do Na, é que as plantas absorvem-no e transportam-no através de canais de cátions não seletivos, transportadores de K e transportadores da família HKT, esses mecanismos permitem a entrada de Na nas raízes; além disso, existem transportadores da família dos anticarregadores Na+/H+ (NHX) e excessivamente sensível ao sal (SOS) que desempenham um papel na partição intracelular e sua remoção do citosol das células da raiz, mas esse transporte é particularmente complexo, com modelos que envolvem influxo, efluxo, sequestro, transporte de longa distância e recirculação (Kronzucker e Britto, 2011). A família de genes HKT2, por exemplo, está envolvida no transporte de Na através das membranas plasmáticas das raízes, esses transportadores são capazes de transportar o Na em taxas substanciais, especialmente quando o suprimento de K é limitado (Kronzucker et al. 2013). A presença do Na pode ter efeitos tanto benéficos quanto tóxicos, isso dependerá da espécie e da quantidade do elemento presente no solo e geralmente os efeitos do Na são estudados em condições de alto teor de sal, mas já foi constatado que esse elemento pode ter potenciais benefícios para certas espécies (Gattward et al. 2012). Atualmente, o Na não é considerado um nutriente para a maioria das plantas, mas em halófitas, pode estimular o crescimento e na Atriplex vesicaria foi estabelecido como um micronutriente, em que sua principal função parece ser a manutenção da osmolaridade nos tecidos sob condições elevadas de NaCl e 5 em algumas plantas com metabolismo C4, é necessário para o cotransporte com piruvato nos cloroplastos do mesofilo, importante para a regeneração do fosfoenolpiruvato (Barker e Pilbeam, 2015). Assim, o Na pode substituir parcialmente o K (Kronzucker et al. 2013), podendo atuar em funções osmóticas e desempenhar várias outras funções não específicas do K, e mesmo na ausência de deficiência desse macronutriente a adição do Na pode ter efeitos benéficos (Wakeel et al. 2011). Portanto, objetivamos analisar os efeitos do Si e do Na como atenuantes da deficiência de K em plantas, explorando os mecanismos de absorção, distribuição e regulação desses elementos e suas atuações no metabolismo das plantas. 1.1. O Si pode ser benéfico na deficiência de K e indiferente na suficiência de K O Si pode aliviar os sintomas de deficiência de K aumentando os níveis de clorofila, compostos antioxidantes, fotossíntese, regulando a condutância estomática, reduzindo a transpiração, melhorando a eficiência no uso da água e outros, consequentemente aumentando a produção de matéria seca (Caione, 2023). A interação entre o Si e o K nas plantas tem sido menos explorada em comparação com o N e o P, mas estudos têm mostrado que o Si pode afetar a concentração de K nos tecidos vegetais, a exemplo da maior absorção do K, o que melhora o desempenho fisiológico (Pavlovic et al. 2021). No entanto, a atuação do Si no milho e no sorgo em condição de deficiência em K, resultou em redução nos danos na eficiência no uso da água e na fotossíntese, mas sem aumentar a absorção de K (Chen et al. 2016; Sarah et al. 2021). Apesar disso, na suficiência de K, os efeitos do Si não foram evidenciados no sorgo, de forma mais específica as plantas não apresentaram diferenças no crescimento, na taxa fotossintética, na condutância estomática, na taxa transpiratória, no teor relativo de água foliar, no potencial hídrico foliar e no potencial osmótico foliar em relação às plantas que não foram tratadas com esse elemento na mesma condição de suficiência de K (Chen et al. 2016). 6 Em contrapartida, no milho, as plantas com suficiência de K apresentaram um aumento na concentração do macronutriente, na parte aérea e as concentrações K nas raízes foram menores que as plantas cultivadas com a mesma condição sem o Si (Sarah et al. 2021). Em plantas de cevada, cultivadas com baixo suprimento de K na presença do Si, houve uma recuperação parcial do crescimento com um aumento de 66% na biomassa da parte aérea e 100% na biomassa das raízes, mas as plantas com suprimento adequado de K e oferta do Si não apresentaram diferenças na biomassa da parte aérea (Beier et al., 2022). Além disso, ainda em cevada, o Si evitou o declínio acentuado das concentrações de clorofila nas folhas em condição de deficiência de K, mas a aplicação do Si não melhorou o conteúdo de K nas plantas, mas converteu de maneira eficiente o K em biomassa, foi evitado também o acúmulo excessivo de açúcares e aminoácidos nas folhas e na suficiência de K com presença do Si, parâmetros como a massa seca das raízes, acúmulo de K nas raízes, eficiência de absorção foram melhorados (Benslima et al., 2022). A deficiência de K está associada a uma maior perda de água por transpiração (Prado, 2021), o que pode levar a um estresse hídrico nas plantas. No entanto, na couve e na acelga o Si reduziu a perda de água por transpiração, contribuindo para a conservação da mesma nas plantas deficientes em K, sendo esse um possível resultado da atuação do elemento no aumento da resistência estomática (Souza et al., 2022). Em um cultivo com milho na condição de deficiência de K a aplicação do Si não influenciou o teor do macronutriente, mas aumentou o seu acúmulo e melhorou a eficiência de uso, assim como, aliviou o estresse oriundo dos danos no metabolismo, por meio de mecanismos que melhoraram as variáveis fisiológicas como: i) a concentração de clorofila, ii) a condutância estomática, iii) a taxa de fotossíntese, iv) a eficiência do uso da água, mas esses efeitos não foram evidenciados nas plantas que estavam com K em níveis adequados (Sarah et al. 2022). 7 Na deficiência de K, o Si pode contribuir para manutenção da integridade dos cloroplastos e estabilidade da clorofila, principalmente por sua atuação na proteção contra estresse oxidativo, em que a geração de espécies reativas oxigênio (ERO) em excesso degradam as membranas (Bhardwaj et al. 2022). Além de contribuir para a pressão de turgor celular (Sheng e Chen, 2020), que impacta positivamente para melhorar de variáveis morfológicas como aumento da área foliar e o índice de firmeza das folhas. Notavelmente, o aumento da eficiência de uso de K (Sarah et al. 2021), é um dos principais fatores pelos quais o Si pode ser utilizado como mitigador na deficiência de K, podendo ocorrer por diversos fatores, desde o possível aumento da absorção do nutriente ao regular a expressão dos transportadores específicos como SKOR e AKT1 (Khan et al. 2022), à remobilização do K vacuolar nas raízes que contribui para otimizar o aproveitamento desse nutriente (Beier et al. 2022). Além do possível aumento na absorção do nutriente, consequentemente influenciando no crescimento da planta (An et al. 2005). 1.2. O Na pode ser benéfico na deficiência de K e tóxico em suficiência de K Em uma pesquisa com a couve, foi observado que a adição do Na em deficiência de K proporcionou o aumento da eficiência do uso do K, teor de clorofilas totais (a+b), carotenoides, área foliar, massa seca da parte aérea, massa seca das raízes e reduziu a perda de águas nas folhas; mas na suficiência de K o Na foi prejudicial, apesar de ter aumentando o teor de K na parte aérea, foram reduzidas a eficiência de uso do nutriente, os pigmentos fotossintetizantes, a área foliar e a massa seca da parte aérea (Barreto et al. 2022). Na couve-flor, uma espécie também da família Brassicaceae como a couve, os efeitos negativos em decorrência da desordem nutricional pela deficiência do K foram amenizados, a exemplo da redução da clorose das folhas, manutenção da abertura dos estômatos e ao ofertar o Na com as plantas em suficiência de K a massa seca não foi reduzida, nem o teor de K e a densidade estomática (Sharma; Singh, 1990). 8 A combinação de K e de Na (50% de K e 50% do Na) resultou no maior rendimento de tubérculos em batata-chinesa quando comparadas às plantas que receberam apenas K sem esse elemento, sendo atribuído esses benefícios ao Na ter desempenhado algumas funções do K como a manutenção do equilíbrio iônico (Neenu; Sudharmaidevi, 2012) A abertura estomática é comprometida na deficiência de K (Prado, 2021), mas quando é ofertado o Na, os estômatos podem ser abertos, mas o fechamento dos estômatos possivelmente é prejudicado em altas concentrações (10 e 20 mmol L-1) do Na e ausência do K (Lebaudy et al. 2008). Além disso, é importante ressaltar que o transporte de piruvato acoplado ao Na em plantas C4 acontece, devido o Na facilitar a conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato nas células do mesofilo, sendo então transportado para o interior dos cloroplastos por um sistema de cotransporte dependente do Na e piruvato, mas essa função é considerada essencial apenas para espécies de metabolismo C4 (Buchanan e Wolosiuk, 2017). Além disso, o Na tem a capacidade de interagir com outras proteínas chamadas co-transportadores ou canais iônicos presentes nas raízes e essas interações modificam o equilíbrio eletroquímico dentro das células, permitindo que o K seja transportado para dentro da planta (Britto et al. 2021). A pressão osmótica nas células também pode ser regulada pelo Na, o que é essencial para a absorção e retenção de água na planta, ou seja, há o equilíbrio da concentração de solutos, controlando a entrada e a saída de água, assegurando a absorção e armazenagem de água quando necessário (Wakeel et al. 2011); que é de fato importante, principalmente por essa pressão osmótica ser perdida em plantas com deficiência de K (Prado, 2021). 1.3. O Si pode ser melhor que o Na para atenuar a deficiência de K O Na é um elemento benéfico para as plantas e pode substituir parcialmente algumas funções do K (Subbarao et al. 2003). Apesar da concentração do Na em crosta terrestre ser ligeiramente maior do que a de K (Ma, 2003), a razão então pela qual o K se tornou o cátion predominante nas 9 células em vez do Na, é explicada por uma hipótese emergente que sugere que a vida pode ter surgido em lagoas na superfície terrestre associadas a fontes hidrotermais ricas em K e essa ideia é apoiada por evidências de que essas fontes emitiam mais K do que Na e que as condições nessas áreas poderiam favorecer a síntese de moléculas orgânicas complexas, mas essa hipótese ainda é debatida na comunidade científica (Britto et al. 2021). Nos solos de regiões semiáridas e áridas, especialmente sob irrigação, a concentração do Na, na solução do solo pode chegar a 50 e a 100 mmol L-1, principalmente como NaCl, o que pode prejudicar o crescimento da maioria das plantas cultivadas (Ma, 2003). Apesar disso, as baixas concentrações (2 mmol L-1) do Na, associadas a um fornecimento ótimo do K também já foram descritas como prejudiciais para a couve (Barreto et al. 2022), mas que requerem mais pesquisas para compreender os mecanismos do porquê isso pode acontecer ou se em algumas espécies isso não ocorrerá. Já a absorção do Si é um processo que varia entre diferentes espécies com algumas acumulando mais o elemento que as outras (Barreto; Barão, 2023). E as plantas que acumulam esse elemento, geralmente não apresentam redução de produtividade, a exemplo do arroz que acumula até 10% de Si na parte aérea, quantidade expressiva quando se considera que é superior até mesmo que os macronutrientes N, P e K (Ma, 2003). No entanto, em exceções, o Si pode ser tóxico em excesso ofertadas para a planta, a exemplo de uma pesquisa com duas espécies de orquídea, em que a fonte nanossílica ofertada com 21,4 mmol L−1 e o ácido monossilícico (> 11,2 mmol L−1) afetaram de maneira negativa as plantas (Mantovani et al. 2020). Apesar disso, o Si é descrito melhorando diferentes processos no metabolismo de plantas em deficiência de K, com efeitos bem evidenciados na absorção, transporte e acúmulo do K em condição de deficiência (Beier et al., 2022). Isso se deve a atuação do elemento como regulador da expressão de transportadores específicos de K, como SKOR e AKT1, melhorando a absorção e o transporte (Khan et al., 2022). Além disso, foi descrito auxiliando na redução 10 do estresse oxidativo, ao diminuir a produção de ERO e aumentar a produção de compostos antioxidantes (Caione, 2023). Nesse contexto, possivelmente as plantas tratadas com o Si podem atingir um novo estado metabólico, que pode ser considerado estável, em outras palavras, pode ocorrer a reorganização nos processos metabólicos das células das folhas e esse estado pode se assemelhar ao estado de plantas com K- suficiente, mecanismo descrito em cevada (Beier et al. 2022). Enquanto o Na é relatado atuando em funções inespecíficas do K (Subbarao, 2003), focadas principalmente na substituição parcial dessas funções, portanto, essa gama de atuações no metabolismo da planta, como ocorre com o Si, ainda não foi relatada e a aplicação desse elemento como benéfico em diferentes culturas ainda é pouco explorado. 2. Conclusões e perspectivas futuras O Si, demostra-se promissor no alívio dos sintomas de deficiência de K em plantas, melhorando a eficiência no uso da água, aumentando a produção de matéria seca e regulando processos fisiológicos. A interação entre o Si e o K ainda é pouco explorada, principalmente ao nível metabólico, mas os estudos existentes indicam que a suplementação do Si em plantas deficientes em K pode melhorar a absorção desse nutriente e aliviar os efeitos negativos da deficiência. Por outro lado, o Na pode ter efeitos benéficos em plantas deficientes em K como um substituto parcial de funções não específicas. O Si pode ser uma opção mais promissora do que o Na para atenuar a deficiência de K, apresentando benefícios no metabolismo das plantas e promovendo um estado metabólico semelhante ao das plantas com suprimento adequado de K, mas esses resultados são pautados em um volume maior de estudos envolvendo os benefícios do Si em relação ao Na. Portanto, são necessárias mais pesquisas para compreender a interação entre o Si, o K e principalmente com o Na, para que seja possível desenvolver estratégias de manejo eficientes e explorar diferentes culturas e condições de cultivo. 11 3. 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Nesse contexto, explorar os efeitos benéficos do sódio (Na) e do silício (Si) para atenuar a deficiência de potássio (K) e aumentar a eficiência de uso do K, torna-se relevante. No entanto, a relação desses elementos com a nutrição e a qualidade da rúcula é desconhecida. Por isso, objetivou-se nesse estudo verificar os efeitos do Na e do Si sobre os parâmetros nutricionais, fisiológicos, de crescimento e de qualidade da rúcula em condições de deficiência e suficiência de K. O experimento foi conduzido em casa de vegetação em hidroponia com o fornecimento de solução nutritiva e areia como substrato. Os tratamentos foram: suficiência de K, suficiência de K mais Na, suficiência de K mais Si, deficiência de K, deficiência de K mais Na e deficiência de K mais Si em delineamento inteiramente casualizado, com seis repetições. Foram realizadas avaliações dos aspectos fisiológicos, bioquímicos, nutricionais e de crescimento. O fornecimento de Si aumentou a produção de fenóis totais, ácido ascórbico e carotenoides em plantas com deficiência de K. O Si na deficiência de K se destacou em relação ao Na no aumento da eficiência de uso do K. Ambos os elementos atenuaram os danos causados pela deficiência de K e melhoraram a qualidade da rúcula. Portanto, esses achados podem constituir uma estratégia inovadora para o cultivo sustentável desta espécie. Keywords: nutrição de plantas, elemento benéfico, eficiência nutricional, rúcula (1) Capítulo publicado na Food Chemistry em 2024 Doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.137225 (2024) 17 1. Introdução O potássio (K) é um recurso essencial para garantir altas produtividades agrícolas e a segurança alimentar, mas a diminuição das reservas de sais desse nutriente e o aumento do preço das fontes indicam preocupações com um cenário de escassez, principalmente em países que dependem da importação de fertilizantes potássicos (Sipert; Nascimento, 2020) e a ocorrência de guerras como da Ucrânia induz mais instabilidades no mercado mundial dos fertilizantes (Bilali e Hassen, 2022). O K está presente em funções vitais dos seres vivos (Britto et al., 2021; Johnson et al., 2022). Nas plantas, apesar de não desempenhar função estrutural, participa na conformação de moléculas aumentando a exposição aos sítios ativos, além de promover a regulação osmótica, a expansão e o turgor das células (Prado, 2021). O grupo das hortaliças folhosas, como a rúcula (Eruca sativa Mill.), são consideradas espécies sensíveis a baixos teores de K no tecido vegetal e a deficiência deste nutriente diminui o rendimento e as concentrações dos compostos benéficos para saúde humana (Chun et al. 2016). As hortaliças são alimentos importantes para a segurança alimentar por apresentarem um alto valor nutricional (Rouphael et al. 2018), pois contém diversos minerais essenciais para a saúde humana e compostos antioxidantes (Ku et al., 2016), a exemplo dos compostos fenólicos e ácido ascórbico. Diante da importância do K, novas alternativas têm sido discutidas para aumentar a eficiência de uso deste nutriente pelas plantas e ao mesmo tempo atender sua demanda nutricional. No entanto, o desafio é que isso precisa ocorrer em condição de uma menor oferta de K e essa nova abordagem vem sendo pesquisadas a partir do uso de elementos benéficos como o sódio (Na) (Barreto et al. 2022) e o silício (Si) (Chen et al. 2016). O Na tem sido relatado como um elemento atenuador de deficiência de K para algumas espécies vegetais, ou seja, na oferta reduzida do nutriente, o Na exerce algumas das suas funções, como a osmose nos vacúolos celulares (Kronzucker et al., 2013). No entanto, em condições de suficiência de K e 18 presença do Na, podem ocorrer danos no metabolismo, como a diminuição de pigmentos fotossintéticos e da área foliar, consequentemente da massa seca das plantas, fato que ocorreu na couve (Barreto et al., 2022), mas faltam pesquisas em outras espécies, pois, o fator genético afeta a tolerância das plantas ao Na (Prado, 2021). O Si também é descrito como um elemento benéfico para plantas (Liang et al., 2015; Prado, 2023). Desses benefícios, tem-se a diminuição dos danos causados por estresse oxidativo em função de deficiências nutricionais (Buchelt et al. 2020; Silva et al. 2021) e o aumento da eficiência do uso de nutrientes, a exemplo do K visto apenas em forrageiras (Buchelt et al. 2020) e em feijão (Sarah et al. 2021). O Si em plantas suficientes de K é indiferente, ou seja, não apresenta benefícios significativos para plantas sem situação de estresse (Chen et al., 2016; Buchelt et al. 2020; Sarah et al. 2021). O Si mesmo sendo absorvido em excesso, geralmente não tem risco de toxicidade nas plantas, diferentemente do Na que pode induzir danos fisiológicos irreparáveis (Prado, 2023). Assim, estudos recentes indicam que o Si em fontes convencionais como silicato de potássio ou silicato de sódio atenua deficiência de K em algumas espécies de plantas (Buchelt, 2020, Sarah et al., 2021), mas ainda não foi estudado em rúcula, especialmente com fontes inovadoras de Si como nanosílica. As nanopartículas de sílica podem permitir uma maior absorção do Si pelas plantas quando comparadas à sílica não nano particulada (Rastogi et al., 2019) mas isso precisa ser comprovado com experimentação em diferentes espécies de plantas. Para avançar nas pesquisas visando a maior compreensão da sinergia ou não do K especialmente em sub-dose com elementos benéficos para cultivo mais eficiente e sustentável da rúcula é importante ter respostas para algumas hipóteses como: i) o uso de Na e de Si na solução nutritiva atenuam os sintomas da deficiência de K em rúcula, em especial o Si, devido a sua atuação em maior intensidade nos processos fisiológicos da planta; ii) na rúcula em condição de suficiência nutricional de K, o acréscimo de Si na solução nutritiva seja 19 indiferente e o de Na já prejudica o crescimento das plantas. Para testar essas hipóteses foi realizada essa pesquisa, objetivando-se verificar os efeitos do Na e do Si nanoparticulado sobre os aspectos nutricionais, fisiológicos, de crescimento e de qualidade da rúcula em condições de deficiência e suficiência de K. Se as hipóteses deste estudo forem aceitas surgirá a possibilidade de diminuir o consumo de K a partir do uso de um elemento benéficos sem risco para a produtividade e qualidade do cultivo da rúcula. Além disso, poderá ter impacto global, pois, a rúcula é uma hortaliça cultivada em todo mundo dada sua importância funcional tendo inclusive atividade anticancerígena e outros benefícios à saúde humana (Bell and Wagstaff, 2019). 2. Material e métodos 2.1. Material vegetal e condições de crescimento O experimento foi desenvolvido em sistema hidropônico com uso de areia lavada na casa de vegetação da Universidade Estadual Paulista, Campus de Jaboticabal, Brasil, no período de abril a agosto de 2022. A semeadura de rúcula (Eruca sativa Mill) foi realizada com vinte sementes por vaso a 0,5 cm de profundidade. Posteriormente, aos doze dias após a semeadura, o raleio foi realizado mantendo dez plantas por vaso. Durante o período experimental, a temperatura e a umidade relativa do ar na casa de vegetação foram monitoradas e registradas diariamente após a emergência das plantas com auxílio de um sensor termo-higrômetro. A variação de temperatura do ar dentro da casa de vegetação foi de média de 27.3°C. A umidade relativa do ar com média 50.6% (Fig. 1). 20 Figura 1. Resultados da temperatura do ar (°C) máxima (Tmax) e mínima (Tmin); umidade relativa do ar (%) máxima (Umax) e mínima (Umin) coletadas durante o período experimental. 2.2. Delineamento experimental e tratamentos O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com seis tratamentos e seis repetições. Duas vezes por semana, os vasos foram trocados de posição de forma aleatória como medida preventiva para evitar possíveis influências mínimas de intensidade luminosa provocado pela estrutura da casa de vegetação (Banzato e Kronka, 2013). Os tratamentos foram: suficiência de K (+K), suficiência de K mais Na (+K +Na), suficiência de K mais Si (+K +Si), deficiência de K (-K), deficiência de K mais Na (-K +Na) e deficiência de K mais Si (-K +Si). A concentração de K nos tratamentos com +K e –K foi de 3,0 mmol L-1 e 1,5 mmol L-1, respectivamente. A concentração de 3,0 mmol L-1 foi definida para a suficiência de K considerando-se 50% da recomendação de Hoagland e Arnon (1950), que resultou em bom desenvolvimento das plantas de feijão-vagem (Osório et al. 2020). Para a deficiência de K, as plantas receberam 1,0 mmol L-1 de K até os 21 18 dias após a emergência e 1,5 mmol L-1 até o final do experimento. Nos tratamentos com o Na, foi utilizada a concentração de 2 mmol L-1. Essa concentração foi definida por atenuar a deficiência de K em plantas de couve (Barreto et al. 2022). Nos tratamentos com o Si, a concentração foi de 2,0 mmol L-1. Essa concentração foi escolhida por ter atenuado a deficiência de K em plantas de manjericão e de milho (Barreto et al. 2022; Sarah et al. 2021). 22 A concentração da solução nutritiva foi aumentada ao longo do desenvolvimento das plantas para evitar riscos de salinidade. Portanto, ao fornecer a solução nutritiva as concentrações começaram com 20% na primeira semana, 35% na segunda semana e 50% na terceira semana após a emergência das plantas e até o final do experimento. Os tratamentos foram fornecidos com solução nutritiva via substrato. Foi utilizada a solução de Hoagland e Arnon (1950), com as modificações conforme os tratamentos (Tabela 1). Tabela 1. Composição da solução nutritiva com os tratamentos estudados Fertilizantes +K –Na +K + Na - K +Na -K -Na +K +Si -K +Si Mol L-1 mL L-1 KH2PO4 0.5 0.5 - - 0.5 - MgSO4 7H2O - - 1.0 1.0 - 1.0 KCl 2.5 2.5 1.5 1.5 2.5 1.5 NH4H2PO4 - - 0.5 0.5 - 0.5 NH4NO3 - - 1.0 1.0 - 1.0 (NH4)2SO4 1.0 1.0 - - 1.0 - MgNO3 6H2O 1.0 1.0 - - 1.0 - NaCl - 2.0 2.0 - - - Ca (NO3)2 4H2O 2.25 2.25 2.5 2.5 2.25 2.5 CaCl2 2H2O 0.25 0.25 - - 0.25 - SiO2 Nano - - - - 0.33 0.33 Micronutrientes* 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Fe-EDDHA** 1 1 1 1 1 1 (*) Em 1L: 2.86 g H3BO3; 1.81 g MnCl2.4H2O; 0.22 g ZnSO4.7H2O; 0.04 g CuCl2; 0.02 g H2MoO4H2O. (**) Fe-EDDHA com 6% de Fe (83.33 g L-1). A solução nutritiva foi preparada com água destilada e deionizada, a qual apresentava o valor pH próximo à neutralidade. Após o preparo da solução nutritiva, o valor pH era corrigido para 5,5-6,0 com solução de ácido clorídrico. Esta solução foi adicionada com o cuidado para não diminuir o pH para valores inferiores a 5,5. Assim, não foi necessário o uso de soluções para elevar o valor 23 pH como o NaOH ou o KOH, pois seus íons acompanhantes (Na e K) poderiam interferir na concentração dos tratamentos. A fonte de Si foi a nanossílica (Si: 168,3 g L-1; área superficial específica: 300 m2 g-1; pH: 10,5; densidade: 1,2 g cm-3; Na2O: 0,5%; viscosidade: 7 centi Poise - cP). 2.3. Avaliação de crescimento Aos 60 dias após a emergência das plantas, iniciaram-se as avaliações de crescimento para as variáveis: altura da planta medida do colo no nível do substrato ao ápice, diâmetro do caule com auxílio de paquímetro digital e contagem do número de folhas. Utilizando um integrador de área foliar (modelo L3100, LiCor, EUA) as áreas foliares foram quantificadas. As amostras da parte aérea foram coletadas e obtidas a massa fresca em balança analítica de precisão. A parte aérea e as raízes das plantas foram coletadas e lavadas em água contendo detergente neutro (0,1%), solução de ácido clorídrico (0,3%) e água deionizada, secas em estufa de circulação forçada (65±5°C) até atingirem a massa constante para a obtenção da matéria seca da parte aérea e das raízes. 2.4. Avaliações de elementos químicos As amostras da parte aérea foram moídas em moinho tipo Wiley (Modelo MA 340) (MARCONI, Brasil) e utilizadas para determinar os teores de K, Na e Si. O teor do Si foi obtido por meio da sua extração conforme metodologia proposta por Kraska e Breitenbech (2010) e a leitura realizada após reação colorimétrica com molibdato de amônio, ácido oxálico e HCL, no espectrofotômetro (B442, Micronal, BR) no comprimento de onda 420 nm (Korndörfer et al., 2004). A análise dos teores de K e de Na foi de acordo com Bataglia et al. (1983). Após análise química dos elementos, o acúmulo foi calculado, considerando o teor de K, Na e Si e a massa seca da parte aérea das plantas. 2.5. Eficiência de uso de K O cálculo da eficiência do uso de potássio (EUK) para a parte aérea das plantas foi realizado conforme fórmula adaptada (Siddiqi; Glass, 1981): 24 𝐸𝑈𝐾 = (massa seca da parte aérea)² Acúmulo de K na massa seca da parte aérea 2.6. Eficiência quântica do fotossistema II (Fv/Fm) Aos 58 dias após a emergência das plantas, uma folha completamente desenvolvida de cada planta foi adaptada ao escuro e intensidade de saturação de 3.500 μmol com auxílio de grampos acessórios por um período de trinta minutos. Com o auxílio do fluorômetro portátil (Os30P+, Opti-Sciences Inc., USA) foram realizadas as medições da fluorescência mínima (F0) e da fluorescência máxima para excitação da clorofila (Fm) que originam a fluorescência variável (Fv). Com esses resultados foram possíveis obter a eficiência máxima do fotossistema II, resultante da razão da Fv por Fm (Lichtenthaler et al., 2005). 2.7. Avaliações Bioquímicas 2.7.1. Determinação de ácido ascórbico Aos 58 dias após a emergência das plantas as amostras de folhas foram coletadas e colocadas imediatamente em banho de gelo. Após a coleta, obteve- se a massa das amostras em balança analítica de precisão. Em seguida, foram maceradas em almofariz e adicionados 5,0 mL de ácido oxálico (0,5%) em ± 15°C até homogeneizar, após homogêneo, adicionado mais 5 mL de ácido oxálico (0,5%) e filtrado com papel filtro em um Becker; o extrato filtrado foi quantificado em triplicata, retiraram-se 1,0 mL do extrato e adicionamos 4,0 mL de ácido oxálico (0,5%) filtrado. Assim que homogeneizados, foram tituladas com DFI – 2,6 dicloro – fenol indofenol a 0,02% (Solução de Tilman) até o ponto de viragem uma coloração róseo-claro. O cálculo do conteúdo de ácido ascórbico e a metodologia descrita está em conformidade com o proposto por Strohecker e Henning (1967). 2.7.2. Fenóis totais Coletaram-se 0,1 g da matéria fresca, aos 58 dias após a emergência das plantas, considerando-se as folhas totalmente desenvolvidas. As amostras foram inseridas em tubos de ensaio de 15 mL, com 5 mL total de metanol. Os tubos estavam cobertos com papel alumínio e permaneceram em repouso no escuro em temperatura ambiente (25°C) durante 3 horas. 25 Após esse período foi realizada uma reação colorimétrica, utilizando 1 mL do extrato filtrado da amostra, acrescido de 10 mL de água deionizada e 0,5 mL de Folin–Ciocalteu (2N), posteriormente, manteve-se em repouso por 3 minutos. Sequencialmente, foi adicionado 1,5 mL de carbonato de sódio a 20% e mantido por 2 horas em temperatura ambiente. Depois de 2 horas com auxílio de espectrofotômetro (B442) as leituras foram realizadas no comprimento de onda de 765 nanômetros (nm). Os resultados foram calculados como Equivalente Ácido Gálico (EAG), dado em g EAG 100 g-¹. Os procedimentos estão de acordo com Singleton e Rossi, 1965. 2.7.3. Quantificação de clorofila e carotenoides Os discos foliares de folhas verdes maduras foram coletadas aos 58 dias após a emergência das plantas e adicionados a um tubo com 1,5 mL de solução de acetona a 80%, armazenado em local sem iluminação e refrigerado. Após a despigmentação completa dos discos, com auxílio de espectrofotômetro (DU 640, Beckman, EUA) e metodologia proposta por Lichtenthaler (1987), realizaram-se as leituras em 663 nanômetros (nm) para a clorofila a, 647 nm para clorofila b e 470 nm para carotenoides. 2.8. Índice de firmeza das folhas Aos 60 dias após a emergência das plantas, foi coletada a terceira folha totalmente expandida da rúcula e as medições foram realizadas em três pontos próximos ao centro no limbo foliar, evitando a nervura principal (Calbo et al. 2010). Para isso, o equipamento utilizado foi o penetrômetro digital de 5 a 200 Newton (N) com precisão de ± 1 N (Impac, Modelo IP-90DI, São Paulo, SP, Brasil) com ponteira de 8mm. 2.9. Imagens das plantas Aos 58 dias após a emergência das plantas, uma repetição de cada tratamento foi fotografada com uma câmera de 5 megapixels acoplada a um smartphone. Os vasos com as plantas foram posicionados lado a lado em um fundo preto. Uma régua graduada foi colocada ao lado dos vasos a fim de dimensionar a escala das fotografias. 26 2.10. Forma de análise dos resultados Os dados foram submetidos ao teste de normalidade e homogeneidade das variâncias, atenderam aos pressupostos de distribuição normal, foram submetidos a análise de variância e realizado teste t (LSD) de comparação de médias a 5% de probabilidade (p < 0,05) no software estatístico R, versão 4.1.0 (Team, 2022). 3. Resultados As plantas cultivadas com a solução nutritiva de deficiência de K apresentaram redução no acúmulo de K em relação às suficientes. Na rúcula cultivada na suficiência de K com presença do Na, houve uma diminuição no acúmulo de K em comparação ao controle (suficiência de K). A utilização de uma solução nutritiva com deficiência de K que recebeu o Na resultou em aumento no acúmulo de K na parte aérea das plantas em relação a mesma condição de K sem o Na. Com a deficiência de K e o suprimento do Si, o acúmulo de K foi maior quando comparado às plantas com deficiência de K mais o Na (Fig. 2a). A eficiência de uso de K diminuiu em plantas com deficiência de K em relação ao controle. A presença do Na com deficiência de K resultou em um aumento na eficiência de uso do K em comparação com as deficientes em K sem suprimento do Na. Notavelmente, as plantas com deficiência de K com o Si resultaram na maior eficiência de uso do nutriente em comparação com a deficiência de K com ou sem o Na e plantas na suficiência de K com e sem o Na (Fig. 2b). O maior acúmulo do Na foi em plantas que o receberam (Fig. 2c). O acúmulo do Si foi maior na rúcula que recebeu esse elemento (Fig. 2d). 27 Figura 2. Acúmulo de K (a), eficiência de uso de K (b), acúmulo de Na (c) e acúmulo de Si na parte aérea (d) da rúcula cultivada na suficiência de K (+K), deficiência de K (-K), deficiência de K mais Na (-K +Na), deficiência de K mais Si (-K +Si), suficiência de K mais Na (+K +Na) e suficiência de K mais Si (+K +Si). Letras diferentes indicam diferenças entre os tratamentos pelo teste t (LSD) a 5% de probabilidade (p<0,05). As barras representam o erro padrão da média. Os fenóis totais e o ácido ascórbico diminuíram em plantas com deficiência de K em relação ao controle. A rúcula com deficiência de K cultivada com soluções nutritivas suplementadas com o Na e o Si resultaram em aumento dos fenóis totais e ácido ascórbico (Fig. 2a). Nas plantas cultivadas com suficiência de K mais o Na, ocorreu uma redução de fenóis e ácido ascórbico (Fig. 3a, b). Ao fornecer o Si com suficiência de K, não houve diferenças nos fenóis totais e ácido ascórbico em comparação com o tratamento controle (Fig. 3a, b). 28 A rúcula com deficiência em K resultou em diminuição da Fv/Fm em relação ao controle. Porém, na deficiência de K quando adicionado o Na, houve aumento da Fv/Fm quando comparadas a mesma condição de K sem esse elemento, mas houve a redução dessa variável na suficiência de K mais o Na em relação ao controle. O uso do Si permitiu um aumento da Fv/Fm em relação às plantas cultivadas com deficiência de K sem o Si. Na suficiência de K com presença do Si, houve redução da Fv/Fm em relação ao controle (Fig. 3c). O índice de firmeza das folhas de rúcula diminuiu devido à deficiência de K em relação ao controle. Apesar disso, o fornecimento do Si com deficiência de K aumentou o índice de firmeza das folhas mais do que nas plantas com deficiência de K e fornecimento do Na. O índice de firmeza foliar na rúcula com suficiência de K na presença ou ausência de elementos benéficos (Na e Si) foi menor do que em plantas com deficiência de K e fornecimento do Si (Fig. 3d). Figura 3. Fenóis totais (a), ácido ascórbico (b), eficiência quântica do fotossistema II (c, Fv/Fm) e índice de firmeza das folhas (d) de rúcula cultivada 29 na suficiência de K (+K), deficiência de K (-K), deficiência de K mais Na (-K +Na), deficiência de K mais Si (-K +Si), suficiência de K mais Na (+K +Na) e suficiência de K mais Si (+K +Si). Letras diferentes indicam diferenças entre os tratamentos pelo teste t (LSD) a 5% de probabilidade (p<0,05). As barras representam o erro padrão da média. O fornecimento do Si com suficiência de K resultou no aumento da clorofila a em relação à mesma condição de K sem o elemento (Fig. 4a). O cultivo da rúcula em solução nutritiva com deficiência de K levou à redução de clorofila a, b, total (a+b) e carotenoides em comparação ao controle. No entanto, a adição do Na e do Si promoveu aumento nos teores de clorofila a, b e clorofila total (Fig. 4a, b, c, d). Figura 4. Clorofila a (Chla, a), clorofila b (Chlb, b) clorofila total a+b (Chla+b, c), carotenoides (d) de rúcula cultivada na suficiência de K (+K), deficiência de K (- K), deficiência de K mais Na (-K +Na), deficiência de K mais Si (-K +Si), suficiência de K mais Na (+K +Na) e suficiência de K mais Si (+K +Si). Letras 30 diferentes indicam diferenças entre os tratamentos pelo teste t (LSD) a 5% de probabilidade (p<0,05). As barras representam o erro padrão da média. 31 A rúcula cultivada com deficiência de K apresentou redução na área foliar, número de folhas, altura da planta, diâmetro do caule, matéria fresca da parte aérea, matéria seca da parte aérea e matéria seca das raízes. No entanto, o uso do Na e do Si com deficiência de K resultaram no aumento dessas variáveis em relação à deficiência de K sem o Na e Si (Fig. 5a,b,c,d,f, g). O fornecimento do Na em plantas com suficiência de K resultou em uma diminuição da área foliar, número de folhas, massa fresca da parte aérea e massa seca da parte aérea em relação ao controle (Fig. 5a,b,e, f). O uso do Si na suficiência de K foi indiferente para a maioria dessas variáveis em relação ao controle, exceto para a massa seca da raiz que foi menor que o controle (Fig. 5g). 32 Figura 5. Área foliar (a), número de folhas (b) altura da planta (c), diâmetro do caule (d), massa fresca da parte aérea (MFPA, e), massa seca da parte aérea (MSPA, f) e massa seca da raiz (MSR, g) de rúcula cultivada na suficiência de K (+K), deficiência de K (-K), deficiência de K mais Na (-K +Na), deficiência de K mais Si (-K +Si), suficiência de K mais Na (+K +Na) e suficiência de K mais Si (+K +Si). Letras diferentes indicam diferenças entre os tratamentos pelo teste t (LSD) a 5% de probabilidade (p<0,05). As barras representam o erro padrão da média. A rúcula cultivada na solução nutritiva com deficiência de K teve a redução no crescimento, isso induziu o amarelecimento das folhas. Apesar disso, quando deficiência de K a presença do Si e do Na minimizaram os sintomas de deficiência nutricional, mas o Si favoreceu mais o crescimento da planta. As plantas de rúcula cultivadas em suficiência de K e oferta do Na apresentaram redução no crescimento (Fig.6). Figura 6. Rúcula cultivada em sistema hidropônico com suficiência em K (+K), deficiência em K (-K), suficiência em K mais Na (+K+Na), suficiência em K mais Si (+K+Si), deficiência de K mais Na (-K+Na) e deficiência de K mais Si (-K+Si). Barra de escala: 16 cm. 33 4. Discussão Nesse estudo, foram avaliados os efeitos do Na e do Si sobre variáveis nutricionais, fisiológicos, de crescimento e de qualidade da rúcula cultivada em condições de deficiência e de suficiência de K. As hipóteses foram confirmadas porque: i) o Na e o Si atenuaram os danos causados pela deficiência de K, com destaque para o Si, em que o crescimento das plantas não diferiu da condição controle (suficiência em K) e ii) na rúcula em condição de suficiência nutricional de K, o acréscimo de Si na solução nutritiva foi indiferente e o de Na prejudicou o crescimento das plantas. Os parâmetros que explicam esses resultados são discutidos a seguir. A quantidade de um nutriente na planta se refere ao acúmulo (Prado, 2021). Assim, conforme esperado, evidenciou-se que a deficiência de K resultou em diminuição do acúmulo de K na parte aérea. No entanto, as plantas com deficiência de K quando ofertado o Na e o Si apresentaram o aumento do acúmulo desse nutriente (Fig. 2a). Uma possível explicação para esse resultado, com o fornecimento do Si, é que na fase inicial da deficiência de K, o Si estimula a remobilização do K vacuolar nas raízes, promovendo sua translocação para a parte aérea e como consequência, há um aumento na capacidade de absorção do nutriente (Beier et al. 2022). Outra explicação está associada a possibilidade da ativação da H-ATPase pelo Si aumentando a captação do K (Mehrabanjoubani et al. 2015). O aumento do acúmulo de K pela oferta do Na com menos K pode ter ocorrido por esse elemento ter favorecido a maior absorção do macronutriente (Britto et al. 2021) pelo canal de maior afinidade, ao ativar o carregador HKT1 nas raízes (Rubio et al. 1995). A eficiência de uso de K indica a capacidade da planta em converter este nutriente em massa seca (Prado, 2021) e pode aumentar por três formas: i) menor absorção do nutriente sem diferença no crescimento, ii) absorção igual e aumento no crescimento e iii) maior absorção do nutriente e aumento no crescimento (An et al. 2005). Nesse estudo, a terceira condição de aumento da eficiência de uso foi atendida, pois, houve maior acúmulo de K nas plantas deficientes em K com aumento significativo do crescimento quando ofertados o Si e o Na (Fig. 2 e 5). A fonte de Si (nano-sílica) indicada na literatura como 34 viável (Rastogi et al. 2019) foi eficiente para promover aumento no acúmulo em relação as plantas que não a receberam (Fig. 2). Os compostos antioxidantes como fenóis totais e ácido ascórbico atuam nas células contra a ação de espécies reativas de oxigênio (ERO) e peroxidação lipídica, consequentemente auxiliam na manutenção da integridade celular (Sharma et al. 2019). Nesse contexto, o Si pode desempenhar um papel na regulação do sistema antioxidante das plantas e essa regulação é importante para proteger as células vegetais contra o estresse oxidativo (Benslima et al. 2022). O aumento de compostos fenólicos e ácido ascórbico em plantas com deficiência de K na presença do Si (Fig. 3a, b) pode ser entendido por um possível papel do Si na biossíntese de compostos fenólicos (Luyckx et al. 2017) e aumento em ácido ascórbico (Souza et al. 2019). A presença do Na em plantas deficientes em K pode ter contribuído para o aumento da produção de pigmentos fotossintéticos (Figura 4) e Fv/Fm (Figura 3c). Isso, por sua vez, pode ter facilitado uma maior biossíntese de ácido ascórbico (Figura 3b), pois esse composto está intimamente ligado à fotossíntese (Ishikawa et al., 2006). Consequentemente, fornecendo precursores como a frutose-6-fosfato, uma hexose necessária para iniciar a biossíntese do ácido ascórbico (Asensi-Fabado; Munne-Bosch, 2010). Cabe destacar que a eficiência fotoquímica das plantas vem sendo mensurada por meio da fluorescência da clorofila resultante do rendimento quântico máximo para o fotossistema II (PSII) por meio das razões Fv/Fm (Lichtenthaler et al., 2005), que são descritas com uma faixa adequada compreendidas entre 0,7 e 0,9 (Roháček, 2002). A rúcula cultivada com deficiência de K apresentaram redução da Fv/Fm (0,65) quando comparadas às suficientes em K (0,82), apesar disso, o fornecimento dos elementos o Na e o Si para as plantas com menos K proporcionaram o aumento de 14% e 22%, respectivamente (Fig. 3c), reforçando que houve melhoria relevante da eficiência quântica do fotossistema II (Roháček, 2002). A firmeza das folhas de rúcula silvestre foi relatada como um dos atributos relacionados à alta qualidade da espécie cultivada em sistema 35 hidropônico (Bonasia et al. 2017). Curiosamente, nossos resultados revelaram que as folhas de rúcula cultivadas sob deficiência de K e suplementadas com Si apresentaram o maior índice de firmeza (Fig. 3d). Embora a rúcula seja geralmente considerada um baixo acumulador do Si, nossos resultados mostram que a quantidade do Si nas folhas foi maior devido ao uso de Nanosílica, o que possivelmente favoreceu a absorção do elemento. É importante notar que a deposição de Si na parede celular ou entre a parede celular e a cutícula tem sido associada à firmeza foliar em espécies que acumulam Si (Epstein, 2009). Estudos anteriores mostraram que a suplementação de Si aumentou o índice de firmeza foliar em espécies como repolho (Silva et al. 2021) e alface, relacionado à redução da transpiração e aumento da turgescência celular (Galati et al. 2015). Entretanto, há um desconhecimento sobre como o Si atua no metabolismo vegetal para garantir a firmeza foliar, principalmente em espécies que não acumulam naturalmente esse elemento. Essa lacuna precisa ser mais explorada e compreendida, conforme sugerido por estudos recentes (Tombeur et al., 2022). A deficiência de K promove danos nas membranas internas das clorofilas (Jhonson et al. 2022), ocasionando a desestruturação das lamelas de granum e dos estromas, consequentemente danificando a integridade e a funcionalidade dos cloroplastos (Tränkner et al. 2018). Além disso, alto conteúdo de ERO nas plantas são descritos em condição de baixo suprimento de K (Jhonson et al. 2022) e estão associadas a oxidação e danos em membranas (Mittler et al. 2022). Embora a rúcula com menos K tenha apresentado redução dos pigmentos fotossintetizantes, ao fornecer Na e Si na solução nutritiva para essas plantas houve o aumento da clorofila a, b e dos carotenoides (Fig. 4). Portanto, na presença de Si, os teores de clorofilas e carotenoides podem ser compensados, ou seja, houve aumento ou manutenção de pigmentos fotossintéticos semelhante ao teor de plantas com K adequado (Benslima et al. 2021). E na deficiência de K com oferta do Na, esse aumento pode ser explicado devido o auxílio desse elemento na síntese das clorofilas, apesar dessa função estar descrita para espécies C4 (Wakeel et al. 2011), mas ainda requer investigações para outros metabolismos de plantas e em condição de deficiência de K. 36 Em plantas com deficiência de K a diminuição do crescimento e do desenvolvimento ocorre por diversos fatores como a diminuição da produção de fotoassimilados por consequência de danos no metabolismo (Pettigrew, 2008), como efeitos deletérios na fotossíntese (Rawat et al. 2022). No entanto, ficou evidente que na presença do Na e do Si na solução nutritiva com menos K houve aumento no crescimento das plantas (Fig. 5), associado com o aumento das variáveis: fenóis, ácido ascórbico, Fv/Fm, pigmentos fotossintetizantes, no presente estudo (Fig. 3 e 4) e conforme indicado por Dhakate et al. (2022). Além disso, o aumento do crescimento da rúcula com deficiência do K e oferta do Na também foi relatado para outras espécies hortícolas (Wakeel et al. 2011). Isso pode ser compreendido pelo fato de o Na ter desempenhado alguma função inespecífica ou específicas do K devido sua similaridade físico-química com o K, fato este evidenciado no incremento da área foliar (Fig. 5a), em que o Na provavelmente desempenhou a função da pressão osmótica que contribui para o turgor que tem relação com a expansão das folhas (Wakeel et al. 2011). Vale ressaltar que esta mesma função já foi relatada para o Si (Ahire et al., 2021), reforçando o desempenho do elemento no aumento da área foliar da rúcula (Fig.5a). A rúcula é uma hortaliça consumida principalmente como salada fresca devido seu alto teor nutricional (Gato et al. 2023). Portanto, os danos causados no metabolismo das plantas deficientes em K ocasionaram a redução do produto comercial da hortaliça, a massa fresca das plantas (Fig. 5e), assim como diminuiu a massa seca da parte aérea e raízes (Fig. 5f, g) e isso refletiu em sintomas característicos na planta. Os sintomas visuais de deficiência de K como clorose na ponta das folhas que evoluem para necroses na margem, por conta da redução da quantidade do macronutriente no ápice do limbo foliar em comparação com a base (Ueno et al. 2018). Além disso, a redução de K provoca danos nas clorofilas e nas membranas celulares com o aumento da produção de ERO pela inativação de enzimas relacionadas com a proteção das plantas (Johnson et al. 2022), gerando consequências como a clorose das folhas e a redução no crescimento (Fig. 6). 37 Cabe destacar ainda que em plantas de rúcula cultivada com a suficiência de K com oferta do Na em relação a planta com a suficiência de K causou danos na planta ao diminuir processo de absorção e eficiência de uso do K pela planta e consequentemente compostos antioxidantes, Fv/Fm e a produção de massa seca da planta. Pode ter havido efeito salino dado os prejuízos fisiológicos indicados (Hurtado et al., 2020) e essa espécie pode ser pouco tolerante a esse efeito. No entanto, o acréscimo de Si em plantas com solução nutritiva suficiente de K não prejudicou, mas não favoreceu a absorção e a eficiência de uso do K e a produção de massa seca da planta. De forma geral as perspectivas futuras desta pesquisa contemplam muitos benefícios práticos para sistema de produção desta hortaliça. É possível cultivo da rúcula com aumento da receita líquida do produtor por diminuir uso do K a partir da adoção do uso de elementos benéficos Na e Si e ainda com ganhos ambientais preservando mais as jazidas de K e sem perdas na produção comercial de massa fresca da cultura comparado as plantas com suficiência de K. É possível ainda ampliar o benefício especialmente na opção do uso do Si pois aumentou o índice de firmeza das folhas e isso pode implicar na melhoria na qualidade pós-colheita da rúcula, pois, pode diminuir a perda de água do tecido vegetal aumentando tempo para comercialização visto em acelga e couve por Souza et al., (2019), fatos que precisam ser investigados em outras espécies. A melhoria nutricional da rúcula com deficiência de K sob aplicação do Si deve refletir na saúde humana de diferentes formas como aumento de compostos antioxidantes, a biofortificação de Si por ser um nutriente para nutrição humana e especificamente para a saúde de pacientes com doença renal crônica que segundo Kelly et al. (2017) exigem dietas com restrição ao K. 5. Conclusão O fornecimento do Na e principalmente Si na solução nutritiva para plantas deficientes em K permite aumentar o acúmulo e a eficiência de uso de K. O uso de elementos benéficos, especialmente Si, possibilitou atenuar danos ao metabolismo vegetal causados pela deficiência de K, por exemplo, o aumento de dois compostos antioxidantes que atuam na proteção das plantas, como 38 fenóis e ácido ascórbico, aumento de Fv/Fm e pigmentos fotossintetizantes. Além disso, manteve a qualidade do alimento, mesmo com baixa concentração de K, observada por aumento no índice de firmeza das folhas, na massa fresca, nos compostos fenólicos e compostos que contêm vitaminas importantes para a saúde humana como ascórbico ácido, vitamina C e carotenoides que são provitamina A. 6. Referências Ahire, M. L., Mundada, P. S., Nikam, T. D., Bapat, V. A., & Penna, S. (2021). Multifaceted roles of silicon in mitigating environmental stresses in plants. Plant Physiology and Biochemistry, 169, 291-310. An, Y., Wan, S., Zhou, X., Subedar, A. A., Wallace, L. L., & Luo, Y. (2005). Plant nitrogen concentration, use efficiency, and contents in a tallgrass prairie ecosystem under experimental warming. Global Change Biology, 11, 1733- 1744. Asensi-Fabado, M. A., & Munne-Bosch, S. (2010). Vitamins in plants: occurrence, biosynthesis and antioxidant function. Trends in plant science, 15, 582-592. Banzato D.A, Kronka S.N. (2013). Experimentação Agrícola. (4ª ed). 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