Content

Porady ekspertów

Nawożenie

Biofortyfikacja roślin w selen

Data19 dni temu Ilość wyświetleń149 wyświetleń
dodaj
do ulubionych
usuń
z ulubionych


Selen od momentu odkrycia (1817 r.) aż do końca lat 50. ubiegłego wieku był uważany za substancję niebezpieczną ze względu na swoją toksyczność. Dopiero w ostatnim okresie dostrzeżono konieczność stosowania go jako mikroelementu fundamentalnego dla zdrowia ludzi i zwierząt, głównie ze względu na jego obecność w selenobiałkach. Selen jest składnikiem wielu enzymów, wykazuje właściwości antyoksydacyjne oraz antykancerogenne, jednak w przypadku jego nadmiaru ma działanie toksyczne i wywołuje chorobę zwaną selenozą.

Selen w organizmach żywych

Główną funkcją selenu w organizmie jest jego działanie antyoksydacyjne. Obecny jest w peroksydazie glutationowej, chroniącej hemoglobinę i wielonienasycone kwasy tłuszczowe przed utlenieniem. Bierze udział w stymulowaniu układu odpornościowego oraz w odtruwaniu organizmu, tworząc związki z metalami ciężkimi. Odpowiada za prawidłową regulację hormonów tarczycy, chroni wątrobę, trzustkę i mięśnie szkieletowe przed uszkodzeniami, ma również działania insulinopodobne. Trwają badania nad jego wpływem na obniżenie ryzyka powstawania raka płuc, jelita grubego i prostaty.

Niedobór selenu może prowadzić do powstawania lub pogłębiania się chorób, których występowanie związane jest z obniżoną odpornością organizmu. Odpowiada za wystąpienie choroby Keshan czy Kashin-Bek, a także może przyczyniać się do rozwinięcia się depresji, stanów lękowych oraz niektórych chorób cywilizacyjnych, takich jak udar czy choroby sercowo-naczyniowe.

Selen w diecie organizmów żywych

Selen ma jeden z najwęższych zakresów pomiędzy niedoborem w diecie (>40 µg na dzień), a działaniem szkodliwym (<400 µg na dzień). Dobowe zapotrzebowanie dorosłego człowieka na selen wynosi 50-70 µg, średnio 1 µg na kg masy ciała. Poziom przyjmowanego selenu w diecie zależy od jego całkowitego stężenia oraz biodostępności w źródłach pokarmowych (rośliny uprawne, ryby i produkty pochodzenia zwierzęcego), na które wpływają między innymi takie czynniki, jak zawartość w glebie oraz rodzaj pasz dla zwierząt. Występują wyraźne różnice w zawartości selenu w zależności od źródła żywności i pochodzenia geograficznego, a jego niedobór jest bardziej rozpowszechniony niż nadmiar, zarówno w warunkach naturalnych, jak i w uprawach. Zawartość tego pierwiastka w artykułach spożywczych jest proporcjonalna do jego koncentracji w glebach na danym obszarze.

Selen w glebach

Wysokie zawartości selenu stwierdza się w glebach Wenezueli, części Chin (w prowincji Enshi), a także środkowych terenów USA i Kanady, zaś niskie w glebach Nowej Zelandii, Filipin i prowincji Keshan w Chinach. Gleby Polski również należą do gleb ubogich w ten pierwiastek. Wykazano, że średnia zawartość selenu w glebach Polski wynosi średnio około 0,3 mg na kg. Największe ilości selenu (0,38-0,64 mg/kg) występują w glebach wytworzonych z glin ciężkich oraz iłów, natomiast najmniejsze w glebach powstałych z piasków luźnych i słabo gliniastych (0,04-0,10 mg/kg). Największą zawartość selenu w glebach odnotowuje się w województwie świętokrzyskim, śląskim oraz w zachodniopomorskim. Z kolei województwo lubelskie, warmińsko-mazurskie, opolskie, a także dolnośląskie to regiony, w których stwierdza się najniższą zawartość selenu.

Niska zawartość selenu w diecie mieszkańców zamieszkujących wiele obszarów na ziemi skłoniła do podjęcia prób podniesienia zawartości tego pierwiastka w glebach, plonach roślin, a w konsekwencji w końcowych ogniwach łańcucha troficznego, czyli u ludzi i zwierząt. W związku z tym, iż ważnym źródłem selenu są rośliny, dlatego tak istotne jest zwiększenie w nich poziomu tego pierwiastka. Osiągnąć to można różnymi drogami, między innymi poprzez bioforyfikację agronomiczną, inżynierię genetyczną oraz zastosowanie materiałów naturalnie bogatych w selen. Nowym podejściem do nawożenia roślin selenem jest stosowanie nanomateriałów.

Fortyfikacja agronomiczna roślin

Jednym z najbardziej obiecujących podejść do przeciwdziałania niskiemu poziomowi selenu w organizmach żywych jest biofortyfikacja, definiowana jako zwiększanie stężenia biodostępnych niezbędnych pierwiastków w jadalnych częściach roślin uprawnych. Zwiększenie spożycia tego mikroelementu, jego biodostępności i akumulacji przez rośliny jadalne może zostać osiągnięte na drodze aplikacji selenu, doboru odmian roślin akumulujących ten pierwiastek oraz nowoczesnych technologii inżynierii genetycznej.

Niedobory selenu u ludzi i zwierząt można uzupełniać suplementami, jednakże korzystniejsze jest dostarczanie tego pierwiastka wraz z żywnością. Dlatego też poszukuje się efektywnych i zarazem ekonomicznych metod wprowadzania selenu do łańcucha pokarmowego. Wydaje się, że najefektywniejszym i jednocześnie najbezpieczniejszym sposobem jest wzbogacanie w selen warzyw i roślin pastewnych. Selen można wprowadzać jako dodatek do nawozów mineralnych stosowanych zarówno doglebowo, jak i dolistnie.

Dodatek nieorganicznych lub organicznych form selenu w formie nawozów stosowany jest w takich krajach jak Finlandia, Wielka Brytania, Nowa Zelandia oraz USA. W uprawach fortyfikowanych selenem należy pamiętać o tym, aby nie dostarczać zbyt dużych ilości siarki, która zmniejsza jego pobieranie. Dzięki aplikacji selenu do gleb w Finlandii w okresie kilku lat (1983-1990) udało się 10-krotnie zwiększyć zawartość tego pierwiastka w zbożach, podnosząc jego dzienne spożycie z poziomu 26 do 56 mikrogramów. Dokonano tego poprzez dodawanie selenianu(VI) sodu do nawozów mineralnych.

W kontekście biofortyfikacji ważny jest fakt, że rośliny pobierają selen z gleby w formie nieorganicznej (selenianu(VI) (SeO42-), selenianu(IV) (SeO32-)) i przekształcają go do selenu w postaci organicznej, który jest preferowany przez organizmy zwierzęce i człowieka, ze względu na mniejszą toksyczność oraz dłuższy biologiczny okres półtrwania. Z kolei liście mogą wykorzystywać występujące w powietrzu formy organiczne tego pierwiastka. Rośliny nie pobierają selenu elementarnego oraz selenków metali. Łatwo pobierane są formy rozpuszczalne w wodzie, jednak proces ten zależy od gatunku i odmiany rośliny.

Selen nie jest pierwiastkiem niezbędnym dla roślin, dlatego też nie wykształciły one specyficznych dla niego szlaków pobierania. Ponieważ jednak jest on chemicznym analogiem siarki, pobieranie selenianów(VI) zachodzi tym samym szlakiem co siarczanów(VI). Warto podkreślić, że w procesie transportu pierwiastków siarczany(VI) konkurują z selenianem(VI), a fosforany z selenianem(IV).

Rośliny akumulujące selen faworyzują ten pierwiastek i mogą go pobierać nawet do kilku miligramów selenu na kilogram suchej masy, natomiast te nie zaliczane do akumulatorów (rośliny paszowe oraz większość roślin uprawnych) rzadko zawierają 0,1 miligrama selenu na kilogram suchej masy. Warto podkreślić, że rośliny mające zdolność do akumulacji selenu mogą przekształcać go do zdecydowanie większej liczby związków. Poza prostymi aminokwasami, jak selenometionina czy selenocysteina, również do ich połączeń i modyfikacji, które zabezpieczają rośliny przed fitotoksycznością zbyt dużej ilości tego pierwiastka.

Najłatwiej jest zwiększyć zawartość selenu w roślinach kapustnych, jak kapusta, jarmuż, brokuł, brukselka, kalafior, kalarepa oraz w warzywach z rodzaju Allium – czosnek, cebula, szczypiorek, które to pobierają z gleby znaczne ilości siarki. Selen jest pierwiastkiem równie chętnie jak siarka pobieranym przez rośliny. Należy jednak pamiętać, że obecność siarki hamuje pobieranie selenu. Dużo selenu, obok siarki, mogą zawierać też bogate w białka nasiona roślin bobowatych, takich jak bób, fasola, groch, soczewica.

 
Efektywną metodą biofortyfikacji jest aplikacja dolistna, przy czym formy nieorganiczne są bardziej dostępne dla roślin podczas aplikacji bezpośrednio na powierzchnię liścia, w porównaniu do aplikacji doglebowej. Co ważne, bezpośrednie dokarmianie drogą dolistną zapewnia wysoką przyswajalność selenu przez rośliny, ponieważ nie zależy od transportu pierwiastka z korzenia.
 

Nadal niezbędne jest przeprowadzenie większej ilości badań wskazujących jak aplikowana forma selenu, dawka doglebowa oraz dokarmianie dolistne wpływa na powstawanie organicznych form selenu w jadalnych częściach rośliny. Organiczne formy selenu powstałe podczas jego metabolizmu są preferowanym wyborem długoterminowych strategii suplementacji dla całej populacji, ponieważ mogą mieć dodatkową wartość zdrowotną poza uzupełnianiem deficytu tego pierwiastka.

Inżynieria genetyczna

Strategie genetycznej biofortyfikacji roślin wykorzystują technologie transgeniczne oraz zmienność genetyczną, aby zwiększać zdolność roślin do pobierania oraz akumulowania w jadalnych częściach roślin wybranych mikroelementów. Istnieje teoria, że istnieją substancje zwane promotorami (takie jak β-karoten, askorbinian oraz polipeptydy cysteinowe), które mogą przyspieszać wchłanianie mikroelementów przez rośliny. Jednym ze sposobów zwiększania poziomu danego mikroelementu w roślinie jest dodatek i zwiększenie poziomu odpowiedniego promotora metodami inżynierii genetycznej. Znane są również substancje o przeciwnym działaniu, jak szczawiany, polifenole czy fityniany. Jednak zastosowanie roślin transgenicznych, charakteryzujących się sztucznie zwiększoną akumulacją selenu, będzie wymagało większej kontroli oraz stałego monitoringu jego zawartości w roślinach.

Nanoselen w nawożeniu roślin

Nanomateriały ze względu na dużą reaktywność powierzchniową i mały rozmiar cząstek stosowane są w wielu dziedzinach życia. Nanoselen używany jest do produkcji bezpieczniejszych suplementów i dodatków żywieniowych, leków przeciwnowotworowych, a także w elektronice jako fotosensory czy sensory chemiczne. Dlatego też nie jest zaskoczeniem próba wykorzystania nanoselenu do nawożenia roślin. Nanoselen wyraźnie stymuluje (o około 40%) wzrost systemu korzeniowego, podczas gdy selenian nie wykazuje takich właściwości. Niezbędne są jednak dalsze badania, aby uzyskać więcej informacji dotyczących różnych efektów biologicznych nanoselenu.

Literatura:
1. Bojanowska M., Brodowska M. S., Jackowska I. 2018. The role of selenium in the risk and prevention of neoplastic diseases. J. Elem., 23(3): 1073-1085.
2. Brodowska M. S., Kurzyna-Szklarek M., Haliniarz M. 2016. Selenium in the environment. J. Elem. 21, 4, 1173-1185.
3. Darecki A., Saeid A., Górecki H., 2015. Selen w perspektywie fortyfikacji roślin o znaczeniu gospodarczym dla Polski. Wiadomości Chemiczne 69:1067-1081.
4. Wierzbicka M., Bulska E., Pyrzyńska K., Wysocka I., Zachara B.A., 2007. Selen pierwiastek ważny dla zdrowia, fascynujący dla badacza. Wyd. MALAMUT, Warszawa.

Czy ten artykuł był dla Ciebie pomocny?

Nie był pomocny
Był średnio pomocny
Był pomocny
Był bardzo pomocny

Tagi

Ekspert nawozy.eu

Masz pytanie dotyczące tego artykułu? Szukasz porady?

Ilość pytań do ekspertów, które możesz jeszcze zadać w tym miesiącu: 2
*pola wymagane
doradca nawozy.eu

doradca nawozy.eu


Zapytaj eksperta

NEWSY

Nawożenie

Nawożenie

Ceny czystego składnika nawozów azotowych, fosforowych i potasowych w maju 2018

Maksymalne ceny czystego składnika w nawozach azotowych w maju 2018 roku nadal odznaczały się w saletrzaku, niższe były ceny azotu w saletrze amonowej, a najmniejsze w moczniku.

Nawożenie

MRiRW rozwiewa wątpliwości odnośnie terminów stosowania nawozów

Z uwagi na nurtujące rolników wątpliwości związane z terminowym stosowaniem nawozów zgodnego z programem azotanowym, MRiRW wyjaśnia, że można używać na jesieni nawozów w sytuacjach nadzwyczajnych, do których niewątpliwie należą niekorzystne warunki atmosferyczne.

Nawożenie

nawozy.eu polecają

charakterystyka ogólna, wymagania glebowe i pokarmowe, wybór nawozu, pogoda, notowania

upload/newsy/4137/windproof-3802155-1280_nmedium.jpg

Koniec prac sezonowych to wzrost bezrobocia

Jak wynika z danych Ministerstwa Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej, w listopadzie bieżącego roku liczba osób bezrobotnych wyniosła 850,7 tys., a więc to więcej o 10,2 tys. niż miesiąc wcześniej, ale mniej o 100 tys. niż w roku poprzednim.

Z kraju
upload/nawozenie/7/sady_medium.jpg
Nawożenie upraw

Sady
Do rodziny różowatych należą: brzoskwinia, czereśnia, grusza, jabłoń, morela, śliwa i wiśnia
Nowa Wieś Wielka
poniedziałek, 27 Styczeń 2020
2°C
0°C
min
4°C
max
Najciekawsze informacje z serwisu nawozy.eu na Twojej skrzynce pocztowej.
Proszę wpisać poprawny adres e-mail.
Proszę zalogować się na swoje konto i zmienić ustawienia newslettera.
Potwierdź zapisanie się do newslettera klikając w link w wiadomości wysłanej na Twój adres e-mail.
Nieznany błąd, spróbuj ponownie za chwilę.
Proszę zaznaczyć zgodę.
0
Najciekawsze informacje z serwisu nawozy.eu na Twojej skrzynce pocztowej.
Proszę wpisać poprawny adres e-mail.
Proszę zalogować się na swoje konto i zmienić ustawienia newslettera.





Potwierdź zapisanie się do newslettera klikając w link w wiadomości wysłanej na Twój adres e-mail.




Nieznany błąd, spróbuj ponownie za chwilę.
Proszę zaznaczyć zgodę.