Maria da Conceição Rangel, profesor asociat la ICBAS_University of Porto și REQUIMTE-LAQV detaliază un aspect al nutriției plantelor care se referă la proiectarea de navete eficiente de Fe pentru a preveni cloroza cu deficit de fier (IDC)

Fierul (Fe) este unul dintre cele mai abundente elemente din scoarța Pământului și cel mai abundent metal de tranziție, fiind un micronutrient esențial pentru toate organismele vii, cu excepția Lactobacili și Borrelia burgdorferi. În ciuda abundenței sale, disponibilitatea geologică a Fe este compromisă de faptul că elementul există în forme chimice insolubile, ceea ce face ca absorbția sa să fie extrem de dificilă pentru organismele vii. Bacteriile și plantele obțin fier din mediu prin chelare, prin care elementul este legat chimic de o altă substanță, făcând întregul complex (chelat de Fe) solubil și disponibil. Chelarea este instrumentul chimic utilizat de organismele vii pentru absorbția, transportul, depozitarea și funcția biologică a ionilor metalici și o alegere judicioasă a unui chelator permite reglarea proprietăților fizico-chimice ale chelatului ionilor metalici.

navetelor

Absența unei cantități adecvate de Fe pune sănătatea plantelor în pericol, deoarece o astfel de lipsă are implicații în mai multe funcții și anume biosinteza clorofilei. Cloroza cu deficit de fier (IDC) este o afecțiune severă în care plantele cu deficit de Fe dezvoltă îngălbenirea frunzelor trifoliate mai tinere, reducerea suprafețelor frunzelor și greutatea uscată a lăstarilor și a rădăcinilor, ducând la reducerea randamentului recoltei și la pierderi economice grave.

Problemele ridicate de disponibilitatea redusă a fierului se reflectă nu numai în creșterea plantelor, ci și în conținutul de Fe al semințelor și fructelor. În consecință, această problemă afectează sănătatea și sănătatea animalelor, deoarece legumele, cerealele și fructele sunt surse comune ale elementului. Plantele reprezintă o mare parte a dietei umane și în anumite regiuni reprezintă până la 80% din aportul zilnic de Fe. Acest lucru face ca plantele sănătoase cu concentrațiile adecvate de Fe să devină o problemă importantă pentru sănătate, deoarece dietele cu deficit de fier contribuie semnificativ la anemia cu deficit de fier, o tulburare care afectează un număr mare de populație atât în ​​lumea dezvoltată, cât și în cea în curs de dezvoltare.

În plus, rațiile de animale sunt, de asemenea, în principal formate din material vegetal pe care îl producem. Astfel, cultivarea cerealelor, legumelor și fructelor cu proprietăți nutriționale mai bune va avea un impact enorm asupra sănătății umane. Cultivarea cu succes a culturilor cu cele mai bune proprietăți nutriționale este o problemă de o importanță capitală în agricultură și sănătate și, în consecință, determinantă pentru o dezvoltare durabilă.

Cloroza cu deficit de fier este deosebit de severă în solurile alcaline, care reprezintă aproximativ 30% din terenurile arabile ale lumii. În consecință, fermierii trebuie să se bazeze pe suplimentarea culturilor cu fier pentru a evita deficiențele și tulburările grave de creștere, cum ar fi IDC. Solul sau aplicarea foliară a Fe-chelaților sintetici este una dintre măsurile comune pentru corectarea IDC. Fe-chelații derivați din acizi poliaminocarboxilici, și anume Fe-EDTA și Fe-EDDHA, sunt produsele comerciale disponibile utilizate într-un context agricol și au fost raportate deja unele dezavantaje în acest sens. Numărul limitat de chelați de Fe diferiți care sunt folosiți ca îngrășăminte necesită identificarea de noi liganzi capabili să producă complexe de Fe cu proprietăți care permit căi mai eficiente pentru absorbția rădăcinii, rădăcina pentru a trage translocația și menținerea homeostaziei metalice.

Obiectivul pe termen lung al proiectului este de a proiecta vehicule mai bune (Fe) care să înceapă transportul fierului în plante și să înțeleagă modul în care aceste noi navete Fe funcționează în plantă. Pentru a atinge acest scop, cercetarea a dezvoltat următorii trei vectori principali:

Proiectarea chelaților Fe;

  • Evaluarea eficienței chelatului Fe într-o plantă de soia model (Glicină max L.) și;
  • Investigarea mecanismelor de absorbție și translocație rădăcină a tragei a chelaților Fe la nivel fiziologic, biochimic și molecular.

Inovația și ideea cheie a acestei propuneri este formularea de chelați Fe pe baza unei familii distincte de chelatori care permite proiectarea compușilor cu o varietate de proprietăți chimice care pot fi reglate fin conform rezultatelor obținute la evaluare. a proprietăților lor biologice. O astfel de posibilitate permite nu numai îmbunătățirea performanței îngrășământului, ci și investigarea mecanismelor care stau la baza activității lor.

În primul studiu privind creșterea hidroponică a soiei (Glycine max L.), am testat o nouă familie de chelați de Fe și am constatat că au un potențial mare ca noi corectori IDC, deoarece plantele erau semnificativ mai verzi și aveau biomasă crescută în comparație cu plantele furnizate împreună cu îngrășămintele comerciale. În special, plantele aprovizionate cu unul dintre compuși au reușit să transloce mai mult fier din rădăcini în lăstari. Mai mult, feedback-ul din studiu a inspirat deja modificarea structurilor chelatorului, iar altele noi sunt în prezent în încercare.

După ce am identificat un compus de plumb care prezintă caracteristici foarte promițătoare, vom proceda la: (a) înțelegerea proprietăților fizico-chimice care sunt cruciale; (b) stabilirea relațiilor structură-activitate și (c) o investigație a mecanismelor de absorbție și translocație rădăcină-a-trage a chelaților Fe la nivel fiziologic, biochimic și molecular.

Într-un studiu pilot recent efectuat pe sol artificial, compusul de plumb a fost comparat cu îngrășământul disponibil comercial și, de asemenea, compusul s-a dovedit a fi avantajos în asemenea condiții.

IP al proiectului1, Maria Rangel, este un chimist bioinorganic al cărui laborator se concentrează pe proiectarea moleculelor care pot lega și livra ioni metalici pentru a aborda problemele biomedicale și de mediu. În ultimul deceniu, a existat un interes deosebit în proiectarea chelatorilor de fier pentru a aborda infecțiile și tulburările de supraîncărcare a fierului. Evoluția domeniului nutriției plantelor a părut destul de dificilă în zona biologiei Fe. Co-PI, Marta Vasconcelos conduce grupul PlanTech și este dedicat domeniilor nutriției plantelor și fiziologiei plantelor cu scopul principal de a reduce malnutriția umană.

Echipa de cercetare multidisciplinară și complementară este compusă din 14 membri care lucrează în două unități de cercetare LAQV @ REQUIMTE (Universitatea din Porto) și CBQF @ ESB-UCP ​​(Universitatea Catolică Portugheză).

O colaborare puternică între domeniile chimiei bioinorganice și a biologiei plantelor nu este atât de des vizibilă și a fost foarte îmbogățitoare și a avut un mare succes. Cele două grupuri de cercetare nu interacționaseră înainte și au învățat multe unele de la altele. Câțiva tineri oameni de știință și studenți au devenit foarte interesați de acest subiect și s-au alăturat echipei pentru a lucra ca doctoranzi și stagiari de proiect.

Vă rugăm să rețineți: acesta este un profil comercial