Selenium biofortification of wheat: Distribution and spatially resolved selenium speciation by synchrotron-based techniques
El seleni és un micronutrient essencial pels humans. Té diversos rols en la salut i per tant, el seu consum a nivells òptims és altament beneficial. Tot i així, 500-1000 milions de persones al món pateixen dèficit de seleni, degut als baixos nivells de seleni als sòls del camps de conreu. La biofort...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2018 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/666886 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/666886 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Seleni Selenio Selenium Especiació Especiación Spaciation Blat Trigo Wheat Ciències Experimentals 543 |
| Sumario: | El seleni és un micronutrient essencial pels humans. Té diversos rols en la salut i per tant, el seu consum a nivells òptims és altament beneficial. Tot i així, 500-1000 milions de persones al món pateixen dèficit de seleni, degut als baixos nivells de seleni als sòls del camps de conreu. La biofortificació dels cultius amb fertilitzants rics en seleni és la manera més efectiva de contrarestar la deficiència de seleni. Tot i així, la especiació de seleni és fonamental: les plantes són capaces de transformar el seleni inorgànic del sòl, com els ions selenit i selenat, en seleni orgànic, com els selenoamino àcids, que són menys tòxics i més biodisponibles. El blat és el cereal més consumit al món i és capaç de tolerar i acumular més de 100 mg de Se per Kg de pes sec, i per tant, és un candidat adequat per la biofortificació amb seleni per produir un aliment funcional. El seleni en el blat es troba en forma de cinc espècies principals: selenit, selenat, selenometionina, metilselenocisteina i selenocistina. A la present tesis, el contingut i la distribució d’aquestes espècies en el blat s’ha determinat amb el tàndem de cromatografia líquida d’alta precisió (HPLC-ICP-MS) després de una apropiada digestió enzimàtica de la mostra, i per espectroscòpia d’absorció de raig-X (XAS) amb radiació de sincrotró, entre d’altres tècniques. La especiació i la concentració de seleni, les condicions de creixement de la planta, i el temps in que el seleni és aplicat a la planta, defineixen el grau d’absorció, metabolització i distribució de seleni a través dels diferent òrgans de la planta. El selenit es redueix ràpidament a les arrels, i per tant s’acumula en els teixits subterranis. D’altra banda, el selenat és molt mòbil a través del xilem de la planta i la seva translocació és més ràpida que la seva reducció, i per tant s’acumula a la part aèria. La aplicació d’altes concentracions de seleni pot resultar en l’acumulació excessiva als teixits, provocant estrès i toxicitat, fent decréixer la producció de biomassa a la planta i reduint el rendiment del gra. Tan mateix, la fitotoxicitat en el blat pot ser reduïda amb la aplicació del seleni a la florescència, i tot i així aconseguint un enriquiment del gra i una metabolització del seleni similars. El selenit va ser casi completament reduït a espècies orgàniques, principalment a les arrels, on la toxicitat induïda va produir un ambient altament oxidant a la planta, i per tant va resultar en una acumulació de seleni orgànic en forma de selenocistina. En contra, el selenat va mostrar una metabolització més lenta i una acumulació significativa en forma inorgànica a les tiges i fulles, tot i que en el gra el seleni es va trobar com a espècies orgàniques en forma de selenometionina, la qual es pot incorporar de forma no específica a les proteïnes. D’altra banda, la aplicació de els dos anions de forma simultània va contribuir a anivellar l’enriquiment de seleni, degut a les seves vies metabòliques separades. La mescla va causar una distribució més equilibrada de seleni en els teixits vegetals, reduint la seva fitotoxicitat, però resultant en la mateixa concentració total en el gra i uns nivells intermedis de selenometionina i selenocistina. A més, l’anàlisi espacialment resolt de la especiació als grans de blat va mostra una alta acumulació de seleni en l’embrió, el segó i l’àrea vascular pigmentada, i una baixa concentració al endosperma, que correlaciona amb la concentració de proteïnes a les diferents parts del gra. Finalment, s’ha mostrat l’efecte protector del seleni en front de la toxicitat del mercuri, la qual sembla que és deguda a la formació d’un complex proteïna-Se-Hg a les arrels. Aquest complex redueix la translocació del mercuri a les parts aèries i al gra, la mobilitat dels selenat i la reducció del selenit a les arrels, al mateix temps que afavoreix l’acumulació d’amino àcids amb la estructura de C-Se-C com la selenometionina en el gra. D’aquesta forma, el seleni pot contrarestar la fitotoxicitat del mercuri i reduir el risc en conreus exposats a sòls contaminats amb mercuri. |
|---|