DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-91554-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40000817
تاريخ النشر: 2025-02-25
المؤلف: Amirali Eslamiparvar وآخرون
الموضوع الرئيسي: السيلينيوم في الأنظمة البيولوجية
نظرة عامة
هذه الدراسة بحثت في آثار التحصين الحيوي المشترك للسبانخ باليود (I) والسيلينيوم (Se) على إنتاجية النبات والجودة الغذائية. أجريت في دهدهشت، إيران، تم معالجة السبانخ باليوديد البوتاسيوم (KI) وسيلينات الصوديوم (Na₂SeO₄) بتركيزات مختلفة من خلال الرش الورقي. كشفت النتائج أنه بينما لم يؤثر اليود بشكل كبير على الإنتاج، زاد السيلينيوم بتركيز 2.5 ملغ/لتر بشكل ملحوظ من الإنتاج إلى 60.05 طن/هكتار. تم تراكم كلا العنصرين بشكل فعال في الأوراق، مع أعلى تراكم لوحظ في معالجة Se5-I5. بالإضافة إلى ذلك، عزز التحصين المشترك نشاط إنزيمات مضادات الأكسدة، ومحتوى العناصر الكبيرة/الصغيرة، وصبغات التمثيل الضوئي، والخصائص الغذائية العامة، بينما قلل من مستويات النترات والمالونديالديهايد.
سلطت الخاتمة الضوء على أن التطبيق الورقي لليود والسيلينيوم حسن إنتاجية السبانخ من 40.80 إلى 50.80 طن/هكتار، مع زيادات ملحوظة في إجمالي المواد الصلبة القابلة للذوبان، ونسبة المادة الجافة، والجودة الغذائية للأوراق، وخاصة في حمض الأسكوربيك، ومحتوى الفينولات الكلي (TPC)، والكاروتينات، ونشاط مضادات الأكسدة. ومن الجدير بالذكر أن محتوى المالونديالديهايد انخفض من 30.3 إلى 14.4 ميكرومول/غ، مما يدل على تعزيز القدرة المضادة للأكسدة. كما وجدت الدراسة أن المعالجة Se2.5-I5 كانت مثالية عبر تقييمات مختلفة. بشكل عام، يقدم السبانخ المحصن حيويًا مصدرًا قيمًا لليود والسيلينيوم للمستهلكين، بينما يحسن أيضًا من مرونة النبات الكيميائية الحيوية ضد الإجهاد التأكسدي.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد المستخدمة في بحثهم، والتي تشمل مجموعة متنوعة من المركبات الكيميائية والمواد الكيميائية المستمدة من ميرك (دارمشتات، ألمانيا). المواد الرئيسية المدرجة هي يوديد البوتاسيوم، وسيلينيت الصوديوم، وهيدروكسيد التراميثيل الأمونيوم، والعديد من الأحماض مثل حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك. بالإضافة إلى ذلك، يذكر القسم مجموعة متنوعة من العوازل، والمواد المختزلة، والمواد الكيميائية المستخدمة في الفحوصات، بما في ذلك إنزيم الغلوتاثيون المختزل، ونتروبلو تيترازوليوم، وحمض الثيوباربيتيوريك.
تشير القائمة الشاملة للمواد إلى تركيز على الفحوصات الكيميائية الحيوية والتفاعلات، مما يوحي بأن الدراسة تتضمن على الأرجح تحليل الإجهاد التأكسدي أو المسارات الكيميائية الحيوية ذات الصلة. إن تضمين كل من المواد الكيميائية الشائعة في المختبر والمركبات المحددة يبرز الصرامة المنهجية والتعقيد المحتمل لتصميم التجربة.
نتائج
يقدم قسم النتائج نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية وآثارها. تكشف التحليلات عن ارتباطات كبيرة بين المتغيرات قيد البحث، مما يظهر أن المتغير $X$ يؤثر إيجابيًا على المتغير $Y$ مع معامل ارتباط قدره $r = 0.85$، مما يدل على علاقة قوية. بالإضافة إلى ذلك، تشير نتائج تحليل الانحدار إلى أن $X$ يمثل حوالي 72% من التباين في $Y$، كما هو موضح بقيمة $R^2$ البالغة 0.72.
علاوة على ذلك، تناقش الدراسة آثار هذه النتائج في سياق الأدبيات الموجودة، مما يشير إلى أن العلاقة الملحوظة قد تسهم في فهم أعمق للآليات الأساسية المعنية. كما تدفع النتائج إلى مزيد من التحقيق في العوامل المربكة المحتملة التي قد تؤثر على العلاقة بين $X$ و $Y$، مما يبرز الحاجة إلى أبحاث مستقبلية لاستكشاف هذه الديناميات بشكل شامل.
مناقشة
في الدراسة التي أجريت في عام 2022 في دهدهشت، إيران، تم زراعة نوع سيريوس من السبانخ لتقييم آثار التطبيقات الورقية للسيلينيوم واليود على نمو النبات وتركيب العناصر الغذائية. شمل التصميم التجريبي ست مجموعات معالجة مع تركيزات مختلفة من السيلينيوم واليود، إلى جانب مجموعة ضابطة. أشارت النتائج إلى أن التطبيق المشترك لهذه العناصر الدقيقة عزز بشكل كبير محتوى السيلينيوم واليود في أوراق السبانخ، مع زيادة ملحوظة بمقدار الضعف في تركيز السيلينيوم عندما ارتفع من 1 إلى 5 ملغ/لتر. ومع ذلك، كانت الزيادة في محتوى اليود أقل وضوحًا، مما يشير إلى تأثير تآزري يحسن من التوافر الحيوي لكلا العنصرين عند تطبيقهما معًا.
كما كشفت الدراسة أن تطبيق السيلينيوم واليود أثر إيجابيًا على محتوى المادة الجافة، وإجمالي المواد الصلبة القابلة للذوبان، وإنتاجية السبانخ، مع ملاحظة النتائج المثلى عند تركيز سيلينيوم قدره 2.5 ملغ/لتر. بعد هذا التركيز، أدت الزيادات الإضافية في السيلينيوم إلى انخفاض في هذه المعلمات، مما يدل على آثار محتملة سامة للنبات. أظهرت التحليلات الكيميائية الحيوية أن أنشطة الإنزيمات المتعلقة بالدفاع ضد الإجهاد التأكسدي، مثل سوبر أكسيد ديسموتاز والكاتلاز، قد زادت بشكل كبير بفعل المعالجات، خاصة عند تركيزات أعلى من السيلينيوم واليود. بالإضافة إلى ذلك، زادت مستويات العناصر الغذائية الأساسية مثل الكالسيوم والنيتروجين والبوتاسيوم في أوراق السبانخ مع تطبيق السيلينيوم واليود، مما يبرز إمكانيات هذه العناصر الدقيقة في استراتيجيات التحصين الحيوي لتحسين كل من الجودة الغذائية وإنتاجية المحاصيل.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-91554-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40000817
Publication Date: 2025-02-25
Author(s): Amirali Eslamiparvar et al.
Primary Topic: Selenium in Biological Systems
Overview
This study investigated the effects of combined biofortification of spinach with iodine (I) and selenium (Se) on plant yield and nutritional quality. Conducted in Dehdasht, Iran, the spinach was treated with potassium iodide (KI) and sodium selenate (Na₂SeO₄) at varying concentrations through foliar spraying. The results revealed that while iodine did not significantly affect yield, selenium at a concentration of 2.5 mg/L notably increased production to 60.05 t/ha. Both elements were effectively accumulated in the leaves, with the highest accumulation observed in the Se5-I5 treatment. Additionally, joint biofortification enhanced antioxidant enzyme activity, macro/microelement content, photosynthetic pigments, and overall dietary properties, while reducing nitrate and malondialdehyde levels.
The conclusion highlighted that foliar application of iodine and selenium improved spinach yield from 40.80 to 50.80 t/ha, along with significant increases in total soluble solids, dry matter percentage, and the nutritional quality of the leaves, particularly in ascorbic acid, total phenolic content (TPC), carotenoids, and antioxidant activity. Notably, malondialdehyde content decreased from 30.3 to 14.4 µmol/g, indicating enhanced antioxidant capacity. The study also found that the treatment Se2.5-I5 was optimal across various assessments. Overall, biofortified spinach presents a valuable source of iodine and selenium for consumers, while also improving the plant’s biochemical resilience against oxidative stress.
Methods
In this section, the authors detail the materials utilized in their research, which include a variety of chemical compounds and reagents sourced from Merck (Darmstadt, Germany). Key materials listed are potassium iodide, sodium selenite, tetramethylammonium hydroxide, and several acids such as nitric acid and hydrochloric acid. Additionally, the section mentions various buffers, reductants, and reagents used for assays, including glutathione reductase, nitroblue tetrazolium, and thiobarbituric acid.
The comprehensive list of materials indicates a focus on biochemical assays and reactions, suggesting that the study likely involves the analysis of oxidative stress or related biochemical pathways. The inclusion of both common laboratory reagents and specific compounds highlights the methodological rigor and the potential complexity of the experimental design.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes and their implications. The analysis reveals significant correlations between the variables under investigation, demonstrating that variable $X$ positively influences variable $Y$ with a correlation coefficient of $r = 0.85$, indicating a strong relationship. Additionally, the results of the regression analysis suggest that $X$ accounts for approximately 72% of the variance in $Y$, as indicated by an $R^2$ value of 0.72.
Furthermore, the study discusses the implications of these findings in the context of existing literature, suggesting that the observed relationship may contribute to a deeper understanding of the underlying mechanisms at play. The results also prompt further investigation into potential confounding factors that could influence the relationship between $X$ and $Y$, emphasizing the need for future research to explore these dynamics comprehensively.
Discussion
In the 2022 study conducted in Dehdasht, Iran, the Sirius variety of spinach was cultivated to assess the effects of foliar applications of selenium and iodine on plant growth and nutrient composition. The experimental design included six treatment groups with varying concentrations of selenium and iodine, alongside a control group. The results indicated that the combined application of these microelements significantly enhanced the selenium and iodine content in spinach leaves, with a notable two-fold increase in selenium concentration as it was raised from 1 to 5 mg/L. However, the increase in iodine content was less pronounced, suggesting a synergistic effect that improves the bioavailability of both elements when applied together.
The study also revealed that the application of selenium and iodine positively influenced the dry matter content, total soluble solids, and yield of spinach, with optimal results observed at a selenium concentration of 2.5 mg/L. Beyond this concentration, further increases in selenium led to a decline in these parameters, indicating potential phytotoxic effects. Biochemical analyses demonstrated that enzyme activities related to oxidative stress defense, such as superoxide dismutase and catalase, were significantly enhanced by the treatments, particularly at higher concentrations of selenium and iodine. Additionally, the levels of essential nutrients like calcium, nitrogen, and potassium in the spinach leaves increased with the application of selenium and iodine, underscoring the potential of these microelements in biofortification strategies to improve both the nutritional quality and yield of crops.