Biofortificación de brócoli utilizando aminoácidos acoplados con selenio bajo diferentes surfactantes: un estudio de caso sobre el cultivo de alimentos funcionales
Autores: Bouranis, Dimitris L.; Stylianidis, Georgios P.; Manta, Vassiliki; Karousis, Evangelos N.; Tzanaki, Andriani; Dimitriadi, Despina; Bouzas, Emmanuel A.; Siyiannis, Vassilis F.; Constantinou-Kokotou, Violetta; Chorianopoulou, Styliani N.; Bloem, Elke
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Biofortificación de brócoli utilizando aminoácidos acoplados con selenio bajo diferentes surfactantes: un estudio de caso sobre el cultivo de alimentos funcionales
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Brócoli
Selenio
Aminoácidos
Polifenoles
Glucosinolato
Biofortificación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
El brócoli sirve como un alimento funcional porque puede acumular selenio (Se), metabolitos secundarios derivados de aminoácidos bioactivos bien conocidos y polifenoles. Las propiedades químicas y físicas del Se son muy similares a las del azufre (S), y se ha demostrado la competencia entre sulfato y selenato para la absorción y asimilación. Hacia una fortificación agronómica eficiente de los floretes de brócoli, las preguntas de trabajo eran si podríamos superar esta competencia aplicando exógenamente los aminoácidos que contienen S, cisteína (Cys) o/ y metionina (Met), o/ y los precursores de tipos de glucosinolato (GSL) junto con la aplicación de Se. Las plantas de brócoli se cultivaron en un invernadero y al comienzo del crecimiento de los floretes, aplicamos exógenamente selenato de sodio en un gradiente de concentración de 0, 0.2, 1.5 y 3.0 mM para estudiar el impacto del aumento de la concentración de Se en el contenido de S orgánico (S) del florete. La concentración de Se de 0.2 mM (Se0.2) se acopló con la aplicación de Cys, Met, su combinación, o una mezcla de fenilalanina, triptófano y Met. La aplicación se realizó a través de fertirrigación o aplicación foliar (FA) añadiendo alcohol isodecil etoxilado (IAE) o un surfactante de etoxilato de silicio (SiE). Se evaluaron la biomasa fresca, la masa seca y la acumulación de Se en los floretes, junto con sus contenidos de S, clorofilas (Chl), carotenoides (Car), glucorafanin (GlRa), glucobrassicina (GlBra), glucoiberina (GlIb) y polifenoles (PPs), para la eficiencia de biofortificación de los tres modos de aplicación. Del gradiente de concentración de selenio estudiado, la aplicación foliar de 0.2 mM Se utilizando etoxilato de silicio (SiE) como surfactante proporcionó el contenido de Se comercialmente aceptable más bajo en los floretes (239 g o 0.3 mol g DM); redujo S (-45%), GlIb (-31%) y GlBr (-27%); y aumentó Car (21%) y GlRa (27%). Acoplado con aminoácidos, 0.2 mM Se proporcionó contenidos de Se comercialmente aceptables por florete solo a través de la aplicación foliar. De las combinaciones estudiadas, la de Met,Se0.2/FA,IAE proporcionó el contenido de Se más bajo por florete (183 g o 0.2 mol g DM) y aumentó S (35%), Car (45%) y Chl total (27%), sin efecto en PPs o GSLs. Cys,Met,Se0.2/FA,IAE y la mezcla de aminoácidos,Se0.2/FA,IAE también aumentaron el contenido de S, en un 36% y un 16%, respectivamente. Así, la aplicación foliar con el surfactante IAE pudo aumentar S, y la metionina fue el aminoácido común en estos tratamientos, con efectos positivos variables en carotenoides y clorofilas. Solo la combinación Cys,Met,Se0.2 presentó efectos positivos en GSLs, especialmente GlRa, pero redujo la masa fresca del florete. La aplicación foliar con SiE como surfactante no logró afectar positivamente el contenido de S orgánico. Sin embargo, en todas las combinaciones estudiadas de Se 0.2 mM con aminoácidos, el contenido de Se por florete fue comercialmente aceptable, el rendimiento no se vio afectado, el contenido de GSLs aumentó (especialmente el de GlRa y GlIb), y los PPs no se vieron afectados. El contenido de GlBr disminuyó, excepto en el tratamiento con metionina (Met,Se0.2/FA,SiE) donde GlBr permaneció sin afectar. Por lo tanto, la combinación de Se con los aminoácidos y surfactantes utilizados puede proporcionar una mayor eficiencia de biofortificación en el brócoli al ofrecer floretes como alimentos funcionales con propiedades funcionales mejoradas.
Descripción
El brócoli sirve como un alimento funcional porque puede acumular selenio (Se), metabolitos secundarios derivados de aminoácidos bioactivos bien conocidos y polifenoles. Las propiedades químicas y físicas del Se son muy similares a las del azufre (S), y se ha demostrado la competencia entre sulfato y selenato para la absorción y asimilación. Hacia una fortificación agronómica eficiente de los floretes de brócoli, las preguntas de trabajo eran si podríamos superar esta competencia aplicando exógenamente los aminoácidos que contienen S, cisteína (Cys) o/ y metionina (Met), o/ y los precursores de tipos de glucosinolato (GSL) junto con la aplicación de Se. Las plantas de brócoli se cultivaron en un invernadero y al comienzo del crecimiento de los floretes, aplicamos exógenamente selenato de sodio en un gradiente de concentración de 0, 0.2, 1.5 y 3.0 mM para estudiar el impacto del aumento de la concentración de Se en el contenido de S orgánico (S) del florete. La concentración de Se de 0.2 mM (Se0.2) se acopló con la aplicación de Cys, Met, su combinación, o una mezcla de fenilalanina, triptófano y Met. La aplicación se realizó a través de fertirrigación o aplicación foliar (FA) añadiendo alcohol isodecil etoxilado (IAE) o un surfactante de etoxilato de silicio (SiE). Se evaluaron la biomasa fresca, la masa seca y la acumulación de Se en los floretes, junto con sus contenidos de S, clorofilas (Chl), carotenoides (Car), glucorafanin (GlRa), glucobrassicina (GlBra), glucoiberina (GlIb) y polifenoles (PPs), para la eficiencia de biofortificación de los tres modos de aplicación. Del gradiente de concentración de selenio estudiado, la aplicación foliar de 0.2 mM Se utilizando etoxilato de silicio (SiE) como surfactante proporcionó el contenido de Se comercialmente aceptable más bajo en los floretes (239 g o 0.3 mol g DM); redujo S (-45%), GlIb (-31%) y GlBr (-27%); y aumentó Car (21%) y GlRa (27%). Acoplado con aminoácidos, 0.2 mM Se proporcionó contenidos de Se comercialmente aceptables por florete solo a través de la aplicación foliar. De las combinaciones estudiadas, la de Met,Se0.2/FA,IAE proporcionó el contenido de Se más bajo por florete (183 g o 0.2 mol g DM) y aumentó S (35%), Car (45%) y Chl total (27%), sin efecto en PPs o GSLs. Cys,Met,Se0.2/FA,IAE y la mezcla de aminoácidos,Se0.2/FA,IAE también aumentaron el contenido de S, en un 36% y un 16%, respectivamente. Así, la aplicación foliar con el surfactante IAE pudo aumentar S, y la metionina fue el aminoácido común en estos tratamientos, con efectos positivos variables en carotenoides y clorofilas. Solo la combinación Cys,Met,Se0.2 presentó efectos positivos en GSLs, especialmente GlRa, pero redujo la masa fresca del florete. La aplicación foliar con SiE como surfactante no logró afectar positivamente el contenido de S orgánico. Sin embargo, en todas las combinaciones estudiadas de Se 0.2 mM con aminoácidos, el contenido de Se por florete fue comercialmente aceptable, el rendimiento no se vio afectado, el contenido de GSLs aumentó (especialmente el de GlRa y GlIb), y los PPs no se vieron afectados. El contenido de GlBr disminuyó, excepto en el tratamiento con metionina (Met,Se0.2/FA,SiE) donde GlBr permaneció sin afectar. Por lo tanto, la combinación de Se con los aminoácidos y surfactantes utilizados puede proporcionar una mayor eficiencia de biofortificación en el brócoli al ofrecer floretes como alimentos funcionales con propiedades funcionales mejoradas.