Projekti / Programi
Vpliv selena in joda na gojenje kmetijskih rastlin
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.03.01 |
Biotehnika |
Rastlinska produkcija in predelava |
Kmetijske rastline |
| Koda |
Veda |
Področje |
| B310 |
Biomedicinske vede |
Fiziologija žilnih rastlin |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 4.01 |
Kmetijske vede in veterina |
Kmetijstvo, gozdarstvo in ribištvo |
grah, buče, tatarska ajda, radič, obogatitev, selenit, selenat, jodid, jodat
Raziskovalci (17)
Organizacije (2)
Povzetek
Jod in selen sta esencialna elementa za ljudi in živali, potrebna za normalno delovanje ščitnice. Slovenija velja za državo s pomanjkanjem joda, zato se je leta 1999 povečalo jodiranje soli s KI in sicer na 25 mg KI/kg soli. Vendar priporočeno postopno manjšanje odstotka soli v hrani manjša ta prehranski vir joda. Znano je, da je v Sloveniji v tleh tudi malo selena, zato ga je v rastlinah manj, kot bi bilo potrebno za zagotovitev priporočene vrednosti v hrani rastlinskega izvora. Vpliv selena na rastline je le delno znan (raziskave na tem področju je opravila tudi raziskovalna skupina predlaganega projekta), o vplivu joda na rastline so šele nedavno opravili prve raziskave. Skorajda ni pa podatkov o možni interakciji med obema elementoma. Raziskati je potrebno (1) kako rastline sprejemajo dodan jod in selen (v kakšni obliki, koncentraciji, možne interakcije in način dodajanja), (2) ali oba elementa posamezno ali v interakciji vplivata na rast, višino pridelka ali druge lastnosti rastlin, in (3) razvoj zanesljivih analitskih metod za speciacijo obeh elementov v hrani rastlinskega izvora, saj je biorazpoložljivost, mobilnost in toksičnost določenega elementa odvisna od njegove oblike. Kemijska oblika elementa, v kateri se nahaja v hrani, je ključnega pomena za določitev varnosti in prehranske vrednosti hrane (Khouzam in sod. 2012).
Kot modelne rastline bomo uporabili buče, grah, radič in tatarsko ajdo. Plodovi buč so dobro obstojni med skladiščenjem pozimi, grah ima semena, ki vsebujejo veliko proteinov. Tatarska ajda ni zelo pogosta v Sloveniji, je postopoma izginjala, vendar smo zadnje čase vložili veliko truda, da bi jo ponovno razširili. Vsebuje veliko flavonoidov, je uporaben vir joda, ima uravnoteženo aminokislinsko sestavo proteinov in je tako primerna kot funkcionalna hrana (Wieslander in sod. 2011). Radič je listnata zelenjava, ki je poceni in široko uporabljen v zmerni klimi. Radič je primeren za raziskave interakcij razporeditve obeh elementov v liste in korenine. Visoke koncentracije proučevanih elementov utegnejo vplivati na njihov prenos in razporeditev v rastlinah.
Prvo leto bomo proučevali kalice, ki bodo zrasle iz semen graha, buč, tatarske ajde in radiča obogatenih z različnimi koncentracijami in kombinacijami Se in I (za Se: 0, 5 in 10 mg/L; za I: 0, 250, 500 in 1000 mg/L). Raziskali bomo: (1) kako kalice privzemajo dodani jod in selen (koncentracija in v primeru odobritve večjega projekta tudi zvrsti), in (2) če imata oba elementa posamezen ali skupen vpliv na rast ter biokemijske in fiziološke značilnosti kalic (klorofil, karotenoidi, fluorescenca, aktivnost elektronskega transportnega sistema). Določili bomo najbolj primerno koncentracijo in kemijsko obliko elementa za obogatitev semen.
Drugo leto projekta bomo rastline foliarno škropili, da bi raziskali vpliv Se in I na višino in kakovost pridelka. Določili bomo primerno koncentracijo in obliko Se in I za obogatitev rastlin, ki bile po svoji sestavi optimalne za prehrano ljudi. Analizirali bomo koncentracijo Se in I ter zvrsti Se (selenat, selenit, selenometionin in selenocistin) in I (jodid in jodat). Določili bomo vsebnost celokupnih flavonoidov in fagopirin v tatarski ajdi in neencimski antioksidativni odgovor s spremljanjem glutationa. Če bo odobren večji projekt bomo razvili in optimizirali metode za spremljanje metabolizma reaktivnih kisikovih zvrsti. Določili bomo H2O2, ter aktivnost antioksidativih encimov – superoksid dizmutaza, katalaza in L-galaktono dehidrogenaza. Tako bomo raziskali korelacijo med obogatitvijo rastlin s Se in I ter antioksidacijsko aktivnostjo rastlin kot njihov odgovor na stres iz okolja.
V tretjem letu projekta bomo del grahovih semen rastlin iz prejšnjega leta, ki so bila foliarno škropljena, dali kaliti in v kalicah določili koncentracijo I in Se ter fiziološke parametre (ETS in klorofil). Tako bomo dobili na primeru graha odgovor, če obogatitev rastlin z I in kombinacijo I in Se vpliva na rastline naslednje generacije.
Pomen za razvoj znanosti
Izsledki, ki so rezultat projekta o vplivu selena in joda ter njunega hkratnega delovanja na rastline, so zelo pomembni. Selen in jod sta elementa, ki sta ključnega pomena za pravilno delovanje ščitnice, zato je vedenje o vplivu obeh elementov na kmetijske rastline, ki so hrana za človeka, izrednega pomena. Koncentracije in oblike selena in joda, s katerimi smo obravnavali preučevane rastline ter njune kombinacije, večinoma niso negativno vplivale na izbrane fiziološke lastnosti rastlin, kar je v literaturi do sedaj redek podatek. Razvoj metode za določanje joda in določanje jodovih spojin je težka naloga zaradi hlapnosti in oksidacije/redukcije jodovih spojin. Do sedaj je v literaturi zelo malo člankov, ki obravnavajo oba elementa in njune spojine v rastlinah.
Pomen za razvoj Slovenije
Ob potencialni uporabi obravnavanih rastlin s Se in I v prehrani ljudi je ključnega pomena ugotovitev, da preučevane koncentracije in oblike v večini primerov ne delujejo negativno na izbrane fiziološke lastnosti rastlin. S primerno koncentracijo obeh elementov v raztopini za namakanje semen ali pa s foliarnim gnojenjem lahko pridelamo funkcionalno hrano. Z optimiziranima metodoma za določanje joda in njegovih spojin lahko preverjamo njegovo vsebnost in prisotnost njegovih spojin v hrani.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
