The effect of iodine biofortification on selected biological quality parameters of lettuce and radish seedlings

• Autorzy: Krzepilko A. , Zych-Wezyk I. , Molas J. , Skwarylo-Bednarz B. , Swiecilo A. , Skowronska M.

Warianty tytułu

PL

Wplyw biofortyfikacji w jod na wybrane parametry biologicznej jakości siewek sałaty i rzodkiewki

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Iodine deficiency disorders are one of the serious worldwide public health problem in the world. The need to search for alternative methods of iodine supplementation results from the recommendation of the World Heath Organization and aims to significantly reduce iodine malnutrition in humans diet. Iodine is not included among essentials nutrients for plants, but the plants are able to accumulate it. Seedlings biofortified with iodine can become an alternative source of this element for humans. The aim of the study was to attempt to obtain iodine-fortified lettuce and radish seedlings and to determine the effect of the level of iodine applied in the form of potassium iodide on their biological quality. The following levels of KI were used: 0 (control), 0.075, 0.15, 0.0375, 0.75 and 1.5 mg per Petri dishes. The effect of potassium iodide on the selected parameters of their biological quality varied depending on the KI doses and species of plant. The seedlings grown in the presence of KI had a higher iodine content. The results showed that the most appropriate biofortification application rates were 0.075 and 0.15 mg because the enriched seedlings had biological quality parameters similar to the control. Statistically significant differences in the parameters characterizing seedling quality were noted most often in the case of the highest amounts of KI (0.375–1.5 mg). These KI concentrations reduced seedling’s lenght in radish and lettuce seedling but increased dry weight only in lettuce. A significant increase in ascorbic acid concentration only in the lettuce seedlings was obtained. In comparison with the control, no significant differences in the content of biomass and chlorophyll content were noted in the biofortified seedlings. Thiol group content was decreased in both radish and lettuce, but the antioxidant activity measured by DPPH method only in lettuce seedling extracts.

PL

Zaburzenia spowodowane niedoborem jodu są ważnym problem zdrowotnym na świecie. Poszukiwanie alternatywnych metod suplementacji żywności w jod wynika z zaleceń Światowej Organizacji Zdrowia i ma na celu zmniejszenie niedoborów jodu w żywieniu człowieka. Jod nie jest zaliczany do podstawowych składników odżywczych dla roślin, ale rośliny mogą go akumulować. Siewki biofortikowane w jod mogą stać się dla ludzi źródła tego składnika. Celem przeprowadzonych badań była próba uzyskania siewek sałaty i rzodkiewki wzbogaconych w jod i ustalenie wpływu dawki jodu stosowanego w formie jodku potasu na ich jakość biologiczną. Zastosowano następujące dawki KI: 0; 0,075; 0,15; 0,75 i 1,5 mg na szalkę Petriego. Wpływ jodku potasu na oznaczane parametry jakości biologicznej zależał od dawki KI i gatunku testowanej rośliny. Siewki rosnące w obecności KI charakteryzowały się zwiększoną zawartością jodu. W warunkach doświadczenia najbardziej odpowiednie do biofortyfikacji dawki to 0,075 i 0,15 mg, przy których parametry jakości biologicznej siewek są zbliżone do kontroli. Stwierdzono, że statystycznie istotne różnice wartości parametrów charakteryzujące jakość biologiczną siewek obu gatunków występują najczęściej w przypadku najwyższych dawek KI (0.375–1.5 mg). Zastosowanie KI w tych dawkach spowodowało zmniejszenie długości siewek sałaty i rzodkiewki, ale tylko w przypadku siewek sałaty zwiększenie suchej masy. Tylko w siewkach sałaty stwierdzono znaczący wzrost zawartości kwasu askorbinowego. W porównaniu z kontrolą nie odnotowano znaczących różnic biomasy i zawartości chlorofilu w biofortyfikowanych siewkach. Stężenie grup tiolowych uległo zmniejszeniu zarówno w siewkach rzodkiewki, jak i sałaty, ale całkowita zdolność antyoksydacyjna mierzona metodą DPPH zmniejszyła się tylko w siewkach sałaty.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Hortorum Cultus
• Rocznik: 2016
• Tom: 15
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.3-16,ref.

Twórcy

autor

Krzepilko A.

• Faculty of Food Sciences and Biotechnology, University of Life Sciences in Lublin, Skromna 8, 20-704 Lublin, Poland

autor

Zych-Wezyk I.

• University of Life Sciences in Lublin, Lublin, Poland

autor

Molas J.

• University of Life Sciences in Lublin, Lublin, Poland

autor

Skwarylo-Bednarz B.

• University of Life Sciences in Lublin, Lublin, Poland

autor

Swiecilo A.

• University of Life Sciences in Lublin, Lublin, Poland

autor

Skowronska M.

• University of Life Sciences in Lublin, Lublin, Poland

Bibliografia

• Aghajanzadeh, T., Hawkesford, M.J., De Kok, L.J. (2014). The significance of glucosinolates for sulfur storage in Brassicaceae seedlings. Front. Plant Scien., 5, 704. Published online, doi: 10.3389/fpls.2014.00704.
• Allen, L., Bruno, D., Benoit, B., Dary, O., Hurrell, R. (2006). Guidelines on food fortification with micronutrients. World Health Organization. Dept, of Nutrition for Health and Development. http://www.who.int/iris/handle/10665/43412#sthash.ma6xq439.dpuf.
• Anjum, N., Ahmad, I., Mohmood, M., Pacheco, A.C., Duarte, E., Pereira, S., Umar, A., Ahmad, N.A., Khan, M., Prasad, M. (2012). Modulation of glutathione and its related enzymes in plants’ responses to toxic metals and metalloids - a review. Environ. Exp. Bot., 75, 307-324.
• Attieh, J., Kleppinger-Sparace, K.F., Nunes, C., Sparace, S.A., Saini, H.S. (2000) Evidence implicating a novel thiol methyltransferase in the detoxification of glucosinolate hydrolysis products in Brassica oleracea L. J. Plant, Cell Envir., 23, 2, 165-174.
• Bajaj, K.L., Kaur, G. (1981). Spectrophotometric determination of L-ascorbic acid in vegetables and fruits. Analyst., 106, 117-120.
• Biliński, T., Bartosz, G., (2006). Ćwiczenia. Podstawy biofizyki, chemia fizyczna, biochemia, enzymologia, biologia komórki. Wyd. UR, Rzeszów, 143-145.
• Blasco, B., Rios, J., Cervilla, L., Sanchez-Rodrigez, E., Ruiz, J., Romero, L. (2008). Iodine biofortification and antioxidant capacity of lettuce: potential benefits for cultivation and human health. Ann. App. Biol., 52, 289-299.
• Blasco, B., Rios, J., Leyva, R., Melgarejo, R., Constan-Aguilar, C., Sanchez-Rodriguez, E., Rubio-Wilhelmi, M., Romero, L., Ruiz, J. (2011). Photosynthesis and metabolism of sugars from lettuce plants (Lactuca sativa L. var. longifolia) subjected to biofortification with iodine. Plant Growth Regul., 137-143.
• Brand-Williams, W., Cuvelier, M., Berset, C. (1995). Use of free radical method to evaluate antioxidant activity. Lebensm. Wiss. Technol., 28, 25-30.
• Caffagni, A., Pecchioni, N., Meriggi, P., Bucci, N., Sabatini, E., Acciarri, N., Ciriaci, T. (2012). Iodine uptake and distribution in horticultural and fruit tree species. Ital. J. Agronom., 7, 229-236.
• Dai, J.L., Zhu, Y.G., Zhang, M., Huang, Y.Z. (2004). Selecting iodine-enriched vegetables and the residual effect of iodate application to soil. Biol. Trace Elem. Res., 101, 265-276.
• Duenas, M., Hernandez, T., Estrella, I., Fernandez, D. (2009). Germination as a process to increase the polyphenol content and antioxidant activity of lupine seeds (Lupinus angustifolius L). FoodChem., 117, 599-607.
• EP 1018883 Al. www.google.com.ar/patents/EP1018883Al?hl=pl&cl=en.
• Fuge, R. (2013). Soils and iodine deficiency. In: Essentials of medical geology: revised edition, Selinus, O. (ed.). Springer Science and Business Media, 417- 432.
• Gajewski, M., Danicenko, H., Taraseviciene, Z., Szymczak, P., Seroczyńska, A., Radzanowska, J. (2008). Quality characteristics of fresh plant sprouts and after their short-term storage. Vegetab. Crops Res. Bull., 68, 155-166.
• Gruhlke, M., Slusarenko, A. (2012). The biology of reactive sulfur species (RSS). Plant Physiol. Bioch., 59, 98-107.
• Higdon, J., Delage, B., Williams, D., Dashwood, R. (2007). Cruciferous vegetables and human cancer risk: epidemiologic evidence and mechanistic basis. Pharmacol. Res., 55, 224-236.
• ISTA (2011). Intemational Rules for Seed Testing. Ver., Radzików.
• Itoh, N., Toda, H., Matsuda, M., Negishi, N., Taniguchi, T., Ohsawa, N. (2009). Involvement of Sadenosylmethionine-dependent halide/thiol methyltransferase (HTMT) in methyl halide emissions from agricultural plants: isolation and characterization of an HTMT-coding gene from Raphanus sativus (daikon radish). BMC Plant Biol., 9, 116-126.
• Kiferle, C., Gonzali, S., Holwerda, H., Ibaceta, R., Perata, P. (2013). Tomato fruits: a good target for iodine biofortification. Front. Plant Sci., 4, 205, 1-10 .
• Landini, M., Gonzali, S., Perata, P. (2011). Iodine biofortification in tomato. J. Plant Nutr. Soil Sci., 174, 480-486.
• Maćkowiak, C., Grossl, P., Cook, K. (2005). Iodine toxicity in a plant-solution system with and without humic acid. Plant Soil, 269, 141-150.
• Ni, Z., Kim, E.-D., Chen, Z.J. (2009). Chlorophyll and starch assays Protocol Exchange. doi:10.1038/nprot.2009.12.
• Rice-Evans, C., Miller, N., Paganga, G. (1996). Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids. Free Rad. Biol. Med., 20, 933-956.
• Samotyja, U., Zdziebłowski, T., Szlachta, M., Małecka, M. (2007). Przeciwutleniające właściwości ekstraktów z kiełków roślin. Żyw. Nauka Tech. Jakość, 5, 122-128.
• Sasikala, S., Kannan, E. (2014). Nutricognosy in cancer. Int. J. Pharm., 6, 23-29.
• Smoleń, S., Ledwożyw, I., Strzetelski, P., Sady, W., Rożek, S. (2009). Wstępna ocena wpływu nawożenia i dokarmiania dolistnego jodem na efektywność biofortyfrkacji marchwi w jod oraz jej skład mineralny. Ochr. Śród. Zas. Nat.,40, 313-320.
• Smoleń, S., Sady, W. (2011). Influence of iodine fertilization and soil application of sucrose on the effectiveness of iodine biofortification, yield, nitrogen metabolism and biological quality of spinach. Acta Sci. Pol. Hortorum Cultus, 10, 51-63.
• Smoleń, S., Strzetelski, P., Rożek, S., Ledwożyw-Smoleń, I. (2011a). Comparison of iodine determination in spinach using 2% CH3COOH and TMAH. Acta Sci. Pol. Hortorum Cultus, 10, 29-38.
• Smoleń, S., Wierzbińska, J., Liszka-Skoczylas, M., Rakoczy, R. (2011b). Wpływ formy jodu na plonowanie oraz jakość owoców pomidora uprawianego w systemie hydroponicznym CKP. Ochr. Śród. Zas. Nat., 48, 59-66.
• Strzetelski, P., Smoleń, S., Rożek, S., Sady, W. (2010). The effect of differentiated fertilization and foliar application of iodine on yielding and antioxidant properties in radish (Raphanus sativus L.) plants. Ecol. Chem. Engin. A., 17, 1189-1195.
• Szybiński, Z. (2012). Work of the polish council for control of iodine deficiency disorders, and the model of iodine prophylaxis in Poland. Endokrynol. Pol., 63, 156-160.
• Thaiponga, K., Boonprakoba, U., Crosbyb, K., Cisneros-Zevallosc, L., Bymec, D. H. (2006). Comparison of ABTS, DPPH, FRAP, and ORAC assays for estimating antioxidant activity from guava fruit extracts. J. Food Comp. Anal., 19, 669-675.
• Untoro, J., Timmer, A., Schultink, W. (2010). The challenges of iodine supplementation: a public health programme perspective. Best Pract. Res. Clin. Endocrinol. Metab., 24, 89-99.
• Weng, H.X., Hong, C.L., Xia, T.H., Bao, L.T., Liu, H.P., Li, D.W. (2013). Iodine biofortification of vegetable plants - an innovative method for iodine supplementation. Chin. Sci. Bull., 17, 2066-2072.
• White, P., Broadley, M. (2005). Biofortifying crops with essential mineral elements. Trends Plant Sci., 10, 586-593.
• Zieliński, H., Piskuła, M.K, Michalska, A., Kozłowska, H. (2007). Antioxidant capacity and its components of cruciferous sprouts. Pol. J. Food Nutr. Sci., 57, 315-321.
• Zhu, Y., Huang, Y., Hu, Y., Liu, Y. (2003). Iodine uptake by spinach (Spinacia oleracea L.) plants grown in solution culture: effects of iodine species and solution concentrations. Environ. Int., 29, 33-37.
• Zimmermann, M.B. (2011). The role of iodine in human growth and development. Semin. Cell Dev. Biol., 22, 645-652.