Effect of selenium on selected macronutrients in maize plants

• Autorzy: Hawrylak-Nowak B

Warianty tytułu

PL

Wplyw selenu na zawartosc wybranych makroelementow w roslinach kukurydzy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Selenium is an essential element for humans, animals and some species of microorganisms. In higher plants, however, the role of selenium is still unclear. Because selenium enrichment may influence the nutrient balance of plants, a study was done to test the effects of selenite-Se (Na2SeO3⋅5H2O) on selected macronutrients content in maize (Zea mays L. var. saccharata Kcke. cv. Złota Karłowa) seedlings. Plants were grown in Hoagland I nutrient solution (pH 6,2) amended with selenite at 0 (control), 5, 25, 50 and 100 μmol⋅dm-3 for 14 days. The dry weight of the shoots was then analyzed for phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca) and magnesium (Mg) content. Phosphorus and calcium content increased, while potassium content decreased with increasing selenium treatments. No significant differences were found for magnesium level. Plant growth was affected by excessive selenium concentration. At low concentration (5 μmol⋅dm-3), selenium tended to stimulate the plant growth and the root elongation but at higher concentrations (50 and 100 μmol⋅dm-3) the dry mass accumulation and root tolerance index severely decreased. The study revealed that disturbances of growth and reduction of plant’s biomass at the presence of high selenium concentrations in the nutrient solution may have resulted from the disturbance of mineral balance of plants, namely accumulation of large amounts of calcium and phosphorus in shoot tissues.

PL

Selen jest pierwiastkiem niezbędnym dla ludzi, zwierząt oraz niektórych mikroorganizmów, jednak jego rola w roślinach wyższych nie jest w pełni poznana. Ponieważ wzbogacenie podłoża w selen może wpływać na równowagę mineralną roślin, przeprowadzono badania dotyczące wpływu selenu w formie seleninu (Na2SeO3·5H2O) na zawartość wybranych makroelementów w siewkach kukurydzy (Zea mays L. var. saccharata Kcke. cv. Złota Karłowa). Rośliny rosły przez 14 dni w pożywce Hoaglanda I (pH 6,2) wzbogaconej w selen, który stosowano w następujących stężeniach: 0 (kontrola), 5, 25, 50 i 100 µmol·dm-3. Po tym czasie w suchej masie organów nadziemnych analizowano zawartość fosforu (P), magnezu (Mg), potasu (K) i wapnia (Ca). Stwierdzono, że wraz ze wzrostem stężenia selenu w pożywce, w organach nadziemnych roślin wzrastała zawartość fosforu i wapnia, malała zaś zawartość potasu. Nie wykazano istotnych różnic w zawartości magnezu. Wprowadzenie do podłoża selenu wpływało również na wzrost roślin. Stwierdzono, że selen w niskim stężeniu (5 µmol·dm-3) stymulował wzrost siewek oraz elongację systemu korzeniowego, ale w jego wyższych stężeniach tego pierwiastka (50 i 100 µmol·dm-3) akumulacja biomasy oraz indeks tolerancji korzenia drastycznie malały. Z przeprowadzonych badań wynika, że zaburzenia wzrostu oraz redukcja biomasy roślin w obecności wysokich stężeń selenu w podłożu może być związana z zakłóceniem równowagi mineralnej roślin, a zwłaszcza z gromadzeniem w tkankach pędów znacznej ilości wapnia i fosforu.

Słowa kluczowe

EN

maize plant; selenium; macronutrient; chemical composition; plant biomass; selenium concentration; nutrient solution; mineral balance; shoot tissue; calcium; phosphorus

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2008
• Tom: 13
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.513-519,ref.

Twórcy

autor

Hawrylak-Nowak B

• University of Life Sciences in Lublin, Akademicka 15, 20-950 Lublin, Poland

Bibliografia

• Adriano D.C. 1986. Trace elements in the terrestrial environment. Springer-Verlag New York Inc.
• Arvy M.P., Thiersault M., Doireau P. 1995. Relationships between selenium, micronutrients, carbohydrates, and alkaloid accumulation in Catharanthus roseus cells. J. Plant Nutr., 18(8): 1535-1546.
• Baranowska-Morek A. 2003. Roślinne mechanizmy tolerancji na toksyczne działanie metali ciężkich. Kosmos, 52: 283-298.
• Ellis D.R., Salt D.E. 2003. Plants, selenium and human health. Curr. Opin. Plant Biol., 6: 273-279.
• Hartikainen H., Xue T., Piironen V. 2000. Selenium as an anti-oxidant and pro-oxidant in ryegrass. Plant Soil, 225: 193-200.
• Kinraide T.B. 2003. The controlling influence of cell-surface electrical potential on the uptake and toxicity of selenate (SO42-). Physiol. Plant., 117: 64-71.
• Kopsell D.A., Randle W.M., Mills H.A. 2000. Nutrient accumulation in leaf tissue of rapidcycling Brassica oleracea responds to increasing sodium selenate concentrations. J. Plant Nutr., 23(7): 927-935.
• Mazzafera P. 1998. Growth and biochemical alterations in coffee due to selenite toxicity. Plant Soil, 102: 189-196.
• Mc Neilly T. 1994. Metal toxicity, In: Soil mineral stresses. Approaches to crop improvement. Yeo A.R., Flowers T.J. (eds.): Springer — Verlag Berlin Heidelberg.
• Mikkelsen R.L., Page A.L., Bingham F.T. 1989. Factors affecting selenium accumulation by agricultural crops, In: Selenium in agriculture and the environment. Jacobs L.W. (eds.) Am. Soc. of Agronomy, Madison, WI.
• Nowosielski O. 1974. Metody oznaczania potrzeb nawożenia. PWRiL, Warszawa.
• Pazurkiewicz-Kocot K., Galas W., Kita A. 2003. The effect of selenium on the accumulation of some metals in Zea mays L. plants treated with indole-3-acetic acid. Cell. Moll. Biol. Lett., 8: 97-103.
• Pyrzyńska K. 2000. Związki selenu w środowisku naturalnym. Wiad. Chem., 54: 140-150.
• Sembratowicz I., Grela E. 1997. Selen w żywieniu zwierząt. Post. Nauk Rol., 1(97): 97-106.
• Singh M., Malhotra P.K. 1976. Selenium availability in berseem (Trifolium alexandrium) as affected by selenium and phosphorus application. Plant Soil, 44: 261-266.
• Terry N., Zayed M., De Souza M.P., Tarun A.S. 2000. Selenium in higher plants. Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 51: 401-432.
• Wu L., Huang Z-Z. 1992. Selenium assimilation and nutrient element uptake in white clover and tall fescue under the influence of sulphate concentration and selenium tolerance ofthe plants. J. Exp. Bot., 43(4): 549-555.
• Xue T., Hartikainen H., Piironen V. 2001. Antioxidative and growth-promoting effect of selenium in senescing lettuce. Plant Soil, 237: 55-61.