Rośliny potrzebują jodu do wzrostu liści i korzeni i wielu innych procesów życiowych.

PODosłonami.pl

OSRAM - FLUENCE - czerwiec

Rośliny potrzebują jodu — pierwiastka niedawno rozpoznanego jako ich składnik

„Jod należy uznawać za składnik odżywczy roślin”. Jest to główny wniosek płynący z pracy naukowej opublikowanej przez włoskich badaczy w 2021 r. Nie jest tajemnicą, że jod jest niezbędny dla zdrowia ludzi i zwierząt hodowlanych, jednak teraz odkryto, że pierwiastka tego potrzebują też rośliny – należy go podawać w stężeniu mikromolowym w pożywce. Niedawno po raz pierwszy opisano obecność naturalnie występujących jodowanych białek w roślinach naczyniowych, a także zidentyfikowano 82 białka jodowane.

Czytaj dalej...

Na podstawie fenotypowania oraz badań genomicznych i proteomicznych (gałąź nauki zajmująca się badaniem białek) dowiedziono, że rośliny potrzebują jodu do wzrostu liści i korzeni, efektywnej fotosyntezy (procesu przekształcania światła słonecznego w energię chemiczną w liściach), kwitnienia w odpowiednim czasie, większej produkcji nasion oraz funkcjonowania systemu wczesnego ostrzegania, który chroni roślinę przed obciążeniami wywoływanymi przez czynniki abiotyczne i biotyczne. W regionach, w których poziom jodu w glebie i wodzie jest naturalnie niski, niedobór tego pierwiastka może prowadzić do strat w plonach oraz pogorszenia jakości owoców. Zapotrzebowanie na jod u roślin jest dobrze zsynchronizowane z okresami podawania azotanu potasu jako źródła azotu i potasu w pożywkach. W związku z tym, aby łatwiej zapewnić odpowiednie źródło i dawkę jodu we właściwym czasie, plantatorzy mogą skorzystać z dostępnych na rynku produktów, które łączą jod i azotan potasu w jednym nawozie specjalnym.

Jod to mineralny składnik odżywczy potrzebny roślinom

Pierwiastki, które obecnie uznaje się za składniki odżywcze roślin to C, H, O, N, P, K (składniki podstawowe), Ca, Mg, S (składniki drugorzędowe), oraz Fe, Zn, Cu, Mn, B, Cl, Mo, Co i Ni (mikroskładniki). Tę listę znanych składników pokarmowych roślin można teraz rozszerzyć o jod, który byłby pierwszym pierwiastkiem dodanym do listy mikroskładników odżywczych od 1987 r. (kiedy uzupełniono ją o nikiel). We Włoszech profesor Pierdomenico Perata, dr Claudia Kiferle, ich zespół na Uniwersytecie Świętej Anny w Pizie oraz naukowcy powiązani z Krajową Radą Naukową w Neapolu właśnie opublikowali swoje nowe istotne odkrycie. Jak podają, rośliny wiążą jod w co najmniej 82 białkach wykorzystywanych w wielu ważnych procesach biologicznych. Są to między innymi białko Rubisco, pozwalające na efektywną fotosyntezę w liściach, peroksydazy, chroniące rośliny przed stresami abiotycznymi i biotycznymi, czy też ATPazy, wspomagające dostawy energii potrzebnej do wzrostu i transportu składników pokarmowych. Przewiduje się, że niedobór jodu w roślinach może powodować straty w plonach podobne do tych, wynikających z niedoboru dowolnych innych składników odżywczych. Optymalna produkcja roślinna wiąże się z koniecznością dostarczania roślinom jodu w odpowiedniej dawce.

Czym jest jod?

Jod to pierwiastek w układzie okresowym o symbolu I oraz liczbie atomowej 53. Jod jest jednym z halogenów (fluorowców), czyli pierwiastków należących do tej samej grupy, co chlor (Cl) oraz brom (Br). Halogeny łatwo reagują z metalami, takimi jak sód oraz potas. Przykładowe związki powstające w ten sposób to chlorek sodu (sól stołowa, NaCl) czy jodek potasu (KI), który stosowany jest do produkcji korzystnie wpływającej na ludzkie zdrowie soli jodowanej.

Gdzie jod występuje naturalnie?

Jod jest obecny wszędzie, lecz jedynie w niewielkich ilościach. Największe jego stężenia występują w oceanach i wynoszą średnio 0,5 mikromola na litr wody morskiej. Natomiast w wodzie deszczowej, roztworze glebowym i wodzie irygacyjnej stężenia są niższe, na poziomie poniżej 0,2 mikromola na litr. Dodatkowo rośliny zazwyczaj są w stanie pobierać mniej niż 10% całkowitej ilości jodu w glebie.  Niedobór jodu w roślinach powoduje u ludzi i zwierząt hodowlanych zaburzenia pracy tarczycy, takie jak wole czy niedoczynność.

W większości krajów w Europie sól stołowa jest wzbogacana jodem, aby zapobiegać występowaniu niedoboru tego pierwiastka u ludzi. Pasze dla zwierząt również zawierają jod. Dzięki takiej suplementacji jodem poważne zaburzenia wynikające z jego niedoboru występują w Europie i innych częściach świata coraz rzadziej. Jednak w europejskiej populacji wciąż występują lekkie i średnie niedobory jodu, szczególnie u osób, których dieta nie zawiera białek pochodzenia zwierzęcego ani soli jodowanej.

Rośliny mogą przyswajać i magazynować jod

Od dawna wiadomo, że rośliny potrafią przyswajać jod przez korzenie i magazynować go w liściach i owocach. W wielu wcześniejszych badaniach zaobserwowano korzyści płynące z podawania niewielkich ilości jodu w celu wsparcia wzrostu roślin i ich ochrony przed obciążeniami. Po zapoznaniu się ze wszystkimi opublikowanymi wcześniej dowodami naukowcy we Włoszech doszli do takiego samego wniosku. Rośliny mogą gromadzić jod, ponieważ ma on korzystny wpływ na ich wzrost, przemianę azotu, odporność na zasolenie roztworu pobieranego przez korzenie, a także w szczególności na produkcję antyoksydantów. Podobnie jak w przypadku innych mikroskładników odżywczych, bardzo ważne jest dostarczenie odpowiedniej ilości (ani za mało, ani za dużo).

Należy też zadbać, aby dostarczana była właściwa forma jodu. Na przykład jod zawarty w środkach dezynfekujących (wolny jod, I2 oraz jodki I) może w małej dawce mieć szkodliwe działanie w porównaniu z innymi formami pierwiastka.

Dlaczego rośliny potrzebują jodu?

Chociaż korzyści płynące z podawania jodu w odpowiedniej ilości są znane, środowisko naukowe nie poświęcało należytej uwagi roli tego pierwiastka jako składnika pokarmowego roślin. To się właśnie zmieniło. W niedawno opublikowanej pracy opisano szereg eksperymentów. Zostały one przeprowadzone przez grupę naukowców z Pizy we Włoszech i wykazały, dlaczego rośliny potrzebują jodu.

Jako roślinę modelową w doświadczeniach wykorzystano Arabidopsis thaliana. Rośłiny tego gatunku, zwanego rzodkiewnikiem pospolitym, można szybko wyprodukować w laboratorium (cały cykl życiowy trwa tylko sześć tygodni), a informacje o genach i metabolizmie są udostępniane online przez naukowców na całym świecie.

Zazwyczaj jod dodaje się do popularnego podłoża w celu zbadania fizjologii rzodkiewnika. Aby oszacować wpływ niedoboru jodu na rzodkiewnik, woda wykorzystana do przygotowania pożywki została zdemineralizowana metodą odwróconej osmozy. Zastosowano też wyjątkowo czyste substancje chemiczne, aby mieć pewność, że pożywka nie zawierała możliwych do zmierzenia ilości jodu.

Gdy jod nie był podawany, wzrost i kwitnienie rośliny przebiegało znacznie wolniej, w porównaniu do prób, w których dostarczano 0,2 lub 10 mikromoli jodu na litr. Podawanie jodu w ilościach mierzonych w mikromolach doprowadziło do zwiększonego wzrostu korzeni i pędu oraz produkcji nasion, a także do przyspieszenia kwitnienia.

Aby dowiedzieć się, dlaczego wzrost roślin, którym podawano pożywki bez jodu, uległ spowolnieniu, zbadano ich odpowiedź genetyczną na obecność i brak jodu w roztworze dostarczanym do korzeni. Nawożenie jodem regulowało ekspresję kilku genów biorących udział w fotosyntezie, mechanizmie reagowania na obciążenia wywoływane przez kwas salicylowy (SA), reakcji hormonalnej, sygnalizacji wapniowej (Ca2+) oraz obronie przed atakami patogenów. Połączenie tych procesów potwierdza wcześniej opublikowane obserwacje, zgodnie z którymi jod pomaga roślinom zapobiegać szkodom powodowanym przez stresy biotyczne i abiotyczne.

Aby upewnić się, że wzrost roślin oraz ekspresja genów były unikatowym efektem dodania jodu do pożywki pozbawionej tego pierwiastka, przeprowadzono taki sam eksperyment z wykorzystaniem bromu, halogenu o strukturze atomowej najbardziej zbliżonej do jodu. W przeciwieństwie do badań z wykorzystaniem jodu, brom nie przyspieszył wzrostu ani nie wpłynął na ekspresję genów roślin. Oznacza to, że reakcja roślin na jod jest unikatowa, a pierwiastka tego nie można zastąpić innym.

Naukowcy dowiedli też, że rośliny wiążą jod w białkach, podając im radioznakowane izotopy jodu, które udało się odzyskać z białek. Białka te mogą być enzymami lub budulcami złożonych struktur niezbędnych do wszystkich funkcji komórkowych oraz do współpracy i komunikacji z innymi komórkami w obrębie oraz pomiędzy różnymi organami roślin.

„Białka jodowane odkryto nie tylko w rzodkiewniku, ale też w pomidorze, kukurydzy, pszenicy i sałacie.” Fakt, że udało się znaleźć białka jodowane w niepowiązanych rodzinach roślin, świadczy to tym, że występują one w powszechnie w całym królestwie roślin.

Korzystając z narzędzi bioinformatycznych i niezależnych baz danych badań proteomicznych zawierających informacje o wszystkich białkach roślinnych badanych na całym świecie, w Arabidopsis thaliana zidentyfikowano 82 białka jodowane. W pędach białka jodowane występują głównie w chloroplaście i biorą udział w procesach fotosyntezy. W korzeniach są to najczęściej różne peroksydazy, odgrywające ważną rolę w sygnalizacji obciążeń lub związane z aktywnością peroksydazy. Niektóre z tych białek są niezbędne do wzrostu korzeni. Rozpoznano też białka jodowane pełniące kluczową rolę w procesach przemiany azotu, regulacji hormonalnej oraz produkcji energii zarówno w korzeniach, jak i komórkach liści.

Te odkrycia stwarzają nowe możliwości badania nowych aspektów fizjologii roślin, w szczególności w obszarze proteomiki oraz enzymologii. Odnaleziono enzymy jodowane pełniące kluczowe role w ewolucyjnie niezmiennych funkcjach podstawowych. To odkrycie doprowadzi do większego zainteresowania środowisk akademickich jodem jako istotnym czynnikiem wpływającym na produkcję plonów.

Nauka w praktyce w SQM

Biorąc pod uwagę naukowo dowiedzioną rolę jodu, jako ważnego składnika pokarmowego roślin, firma SQM — światowy lider w specjalistycznych pożywkach dla roślin — dołożyła wszelkich starań, aby opracować specjalny nawóz do upraw poddawanych fertygacji, który pozwala na podawanie jodu (jako mikroskładnika odżywczego roślin) w bezpiecznej formie i dawce przygotowanej w oparciu o wyniki badań naukowych.

Ultrasol®ine K Plus firmy SQM zawiera dwa niezbędne makroskładniki odżywcze roślin — potas i azot azotanowy — a także jod pochodzący z naturalnych źródeł. Jako że potas i azot azotanowy są podawane w precyzyjnie określonych dawkach, wybierając Ultrasol®ine K Plus można mieć pewność, że z jodem będzie tak samo. Dzięki temu plantator może z łatwością utrzymać skuteczne i bezpieczne stężenie jodu w strefie korzeni.  Oznacza to, że Ultrasol®ine K Plus zapobiega niedoborowi jodu w uprawach, nie narażając ich na nadmiarowe podawanie tego pierwiastka.

Na całym świecie firma SQM udokumentowała zastosowanie tego produktu przez ponad stu plantatorów, którzy dodali go do swoich pożywek w miejsce standardowego azotanu potasu pozbawionego jodu. Doświadczenia producentów potwierdzają pozytywny wpływ jodu na wzrost korzeni i nadziemnych części roślin, fotosyntezę, przemianę azotu, odporność na obciążenie przez czynniki abiotyczne, kwitnienie oraz jakość owoców, która objawia się zmniejszonym gniciem i dłuższym okresem trwałości. W 34 gospodarstwach rolnych zlokalizowanych w 9 krajach, na których uprawiano 10 różnych roślin, stworzono warunki do porównania produktu Ultrasol®ine K Plus z azotanem potasu pozbawionym jodu. Dokonano tego na tych samych uprawach, przy identycznej dacie zasiewu i takim samym programie nawożenia. W sektorach nawożonych Ultrasol®ine K Plus zarejestrowano średnio 10% więcej plonów nadających się do sprzedaży.  Uprawy obejmowały: pomidory, sałatę, paprykę, ogórki, melony, trzcinę cukrową, granty, papaję, banany i kawę. Wykazano, że Ultrasol®ine K Plus umożliwia łatwe podawanie jodu w celu poprawy parametrów uprawy i uzyskania większych i lepszej jakości plonów, co pozwala na osiągnięcie wyższych przychodów. Produkt będzie dostępny na rynkach europejskich od połowy lipca 2022 r.

Autorka: Katja Hora, Ph.D. 

Research Manager SQM

Katja Hora, Ph.D. Research Manager SQM

***

Jeżeli jesteś zainteresowany większą ilością szczegółów skontaktuj się z lokalnym dystrybutorem lub lokalnym przedstawicielem SQM: Mariusz.Hoszowski@sqm.com. Tel. +48 533 200 927

 

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Układ do dezynfekcji pożywki promieniami UV

Dezynfekcja pożywki i wody promieniami UV

Odkażanie wody używanej do fertygacji i nawadniania ma ogromne znaczenie w uprawie roślin pod osłonami. Na temat metod dezynfekcji pożywki w systemie zamkniętym mówił prof. UPP, dr hab. Włodzimierz Krzesiński w trakcie wykładów na targach [...]

Florensis_Dianthus
TSW 23
HortiAdNet