Integrative effects of selenium and sulfur on nutritional and physiological responses of Cowpea (vigna unguiculata (l.) Walp) genotypes - Silva, Vinicius Martins [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
Selênio (Se) e enxofre (S) são elementos similares que afetam a absorção e assimilação um do outro pelas plantas, principalmente na forma de selenato e sulfato, pois compartilham transportadores nas plantas. Essa tese objetivou investigar mais a fundo a interação entre Se e S no metabolismo de plantas, estudando o feijão-caupi (Vigna unguiculata), uma importante fonte de proteína e nutrientes em países em desenvolvimento. Na revisão de literatura (capítulo 1), foi observado que a interação entre Se e S pode afetar produtividade das culturas, concentração de metabólitos e que o S pode atenuar a toxicidade de plantas a exposição ao Se. Muitos trabalhos mencionam a importância dos transportadores de sulfato (SULTRs) na absorção e assimilação de Se e S, mas apenas alguns estudos de fato estudam o efeito desses elementos combinado na expressão desses genes. No capítulo dois, o efeito da aplicação de selenito e selenato no sistema antioxidante e na concentração de pigmentos e açúcares foi avaliado em experimento de feijão-caupi cultivado em condições de campo. A aplicação de doses baixas de selenato (2,5 e 5 g ha-1) resultou em notável aumentos na concentração de pigmentos e açúcares, bem como estimulou o sistema antioxidante. Nos capítulos três e quatro, 29 genótipos de feijão-caupi sob aplicação de Se foram avaliados para observação da partição do Se pelos tecidos (cap 3) e o seu efeito na biossíntese de açucares e ureídeos, bem como a produtividade (cap 4). E os resultados observados demonstram que BRS-Guariba é um bom candidato de acordo com sua resposta para aplicação de Se. No capítulo 5, um experimento foi realizado visando observar a interação entre selenato e sulfato em condições de campo. Os resultados reportados demonstram que a interação entre S e Se no campo pode gerar aumentos de proteínas, amino ácidos e açúcares, sem comprometer a produtividade. Enfim, no capítulo 6, foi observado o efeito da interação entre Se e S na expressão gênica, nodulação e síntese de flavonoides no genótipo guariba. A interação entre Se e S resultou no aumento da expressão de genes transportadores de sulfato (SULTRs), enquanto a nodulação e síntese de flavonoides foram afetadas negativamente pela aplicação combinadas desses elementos.

Selenium (Se) and Sulfur (S) are similar elements that affect each other uptake and assimilation in plants, mainly Selenate and Sulfate since both share transporters in plants. In this thesis, it was aimed to further investigate S and Se interaction in plant metabolism, studying cowpea (Vigna unguiculata), an important source of protein and nutrients in developing countries. In the literature review (Chapter 1), it was observed that S and Se affect crop yield, and the concentration of metabolites, in addition was observed that S application can increase plant’s tolerance to Se toxicity. Many studies mention sulfate transporters' importance in Se and S uptake and assimilation, but just a few studies focus on transporters under the application of both elements. In chapter two, the effect of selenite and selenate in pigment concentration, antioxidant system, and sugar content were evaluated in cowpea plants under field conditions. The application of low rates of selenate (2.5 and 5 g Se ha-1) enhances pigments, sugar concentration, and antioxidant activity in plants. In chapters three and four, 29 cowpea genotypes under Se application were studied to observe this element partitioning (Ch3) and its effect on yield, and on sugars and ureides biosynthesis (Ch4). Considering the observed results, BRS-Guariba is a good genotype regarding response to Se. In chapter 5, a field experiment was carried out to observe sulfate and selenate interaction. The reported results demonstrate that Se and S interaction in the field might lead to increased sugars, proteins, and amino acids concentration in seeds without impairing crop yield. Finally, in chapter 6 the effect of Se and S interaction on gene expression, root nodulation, and flavonoid synthesis was reported in cowpea genotype BRS Guariba. The interaction between Se and S resulted in the up-regulation of SULTRs genes, while nodulation and flavonoid biosynthesis were negatively affected by Se and S combined application.
Efeitos integrados do selênio e enxofre nas respostas nutricionais e fisiológicas em genótipos de feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp)
Keywords: Vigna unguiculata; Genotypic variation; Selenate; Nodulation; SULTRs; Sulfates; Flavonoids