Kalenska, S., Falko, G., Antal, T., Hordyna, O., & Fediv, R.
(2023).
Iodine-containing preparations in grain growing technologies.
Plant and Soil Science,
14(2),
33-45.
https://doi.org/10.31548/plant2.2023.33
Актуальність дослідження та вирішення проблеми відкритого та замаскованого йодного голодування людей, що проявляється через низку хвороб, є нині глобальною в світі. Ініційовано багато досліджень та програм щодо альтернативних методів введення йоду в харчування людини і один із них – біофортифікація посівів. Біофортифікація посівів шляхом застосування добрив, позакореневого підживлення йодом – забезпечують найкращу біологічну доступність для рослин водорозчинних форм йоду. В той же час функціональна роль йоду, як елемента живлення для рослин, є досить слабо дослідженою. Метою дослідження є встановлення та обґрунтування ефективності йодовмісних препаратів в технологіях вирощування зернових культур. Для досягнення поставленої мети були проведені польові та лабораторні дослідження. Польовий багатофакторний дослід закладався на чорноземах опідзолених в стаціонарному досліді кафедри рослинництва НУБІП України. Математичну обробку результатів проводили з використанням програм SAS 9.4 та «Агростат 6». Ідентифіковано антистресову дію препаратів з біологічно активним йодом за комбінованої передпосівної обробки насіння та обробки рослин по вегетації – отримано суттєві прирости урожайності, навіть за умов сильної повітряної та ґрунтової посухи впродовж вегетації зернових культур. Внесення фонових доз добрив та застосування препаратів з біологічно активним йодом забезпечили суттєве зростання урожайності. Середня урожайність пшениці озимої коливалася від 2,96 до 6,46 т/га; вівса – від 2,79 до 5,41 т/га залежно від фону живлення, протруйника та препаратів з біологічно активним йодом. Йодовмісні препарати є ефективними в системі профілактичного захисту за обробки насіння і рослин по вегетації , що дозволяє суттєво зменшити ураження рослин пшениці та вівса хворобами. Обробка посівів по вегетації йодовмісними препаратами, особливо на пізніх мікростадіях дозволяє знизити рівень вторинного ураження хворобами та попереджає інфікування насіння, що формується на материнській рослині і в подальшому є основним джерелом патогенної інфекції, яка розвивається після висіву насіння в грунт. Розроблені регламенти будуть сприяти поширенню використання йодовмісних препаратів в технологіях вирощування сільськогосподарських культур, що є особливо ефективними для регіонів із дефіцитом йоду в довкіллі
біологічно активний йод, пшениця озима, овес, ураження хворобами, урожайність
[1] Acar, O., Izydorczyk, M.S., Kletke, J., Yazici, A., Imamoglu, A., Cakmak, I., & Koksel, H. (2020). Comparison of short and long milling flows on yield and physicochemical properties of brans from biofortified and nonbiofortified hull-less oats. Cereal Chemistry, 97(4), 859-867. doi: 10.1002/cche.10308.
[2] Brown, P.H., Zhao, F.J., & Dobermann, A. (2021). What is a plant nutrient? Changing definitions to advance science and innovation in plant nutrition. Plant and Soil, 476, 11-23. doi: 10.1007/s11104-021-05171-w.
[3] Cakmak, I., Marzorati, M., Van den Abbeele, P., Hora, K., Holwerda, H.T., Yazici, M.A., & Du Laing, G. (2020). Fate and bioaccessibility of iodine in food prepared from agronomically biofortified wheat and rice and impact of cofertilization with zinc and selenium. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68(6), 1525-1535. doi: 10.1021/acs.jafc.9b05912.
[4] Convention on Biological Diversity (1992). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.
[5] Dobosy, P., Kröpfl, K., Óvá, M., Sandil, S., Németh, K., Engloner, A., Tünde, T., & Záray, G.Y. (2020a). Biofortification of green bean (Phaseolus vulgaris L.) and lettuce (Lactuca sativa L.) with iodine in a plant-calcareous sandy soil system irrigated with water containing KI. Journal of Food Composition and Analysis, 88, article number 103434. doi: 10.1016/j.jfca.2020.103434.
[6] Dobosy, P., Vetési, V., Sandil, S., Endrédi, A., Kröpfl, K., Óvári, M., Takács, T., Rékási, M., & Záray, G. (2020b). Effect of irrigation water containing iodine on plant physiological processes and elemental concentrations of Cabbage (Brassica oleracea L. var. capitata L.) and tomato (Solanum lycopersicum L.) cultivated in different soils. Agronomy, 10(5), article number 720. doi: 10.3390/agronomy10050720.
[7] Germ, M., Stibilj, V., Šircelj, H., Jerše, A., Kroflič, A., Golob, A., & Maršić, N.K. (2019). Biofortification of common buckwheat microgreens and seeds with different forms of selenium and iodine. Journal of the Science of Food and Agriculture, 99, 4353-4362. doi: 10.1002/jsfa.9669.
[8] Golob, A., Novak, T., Maršiæ, N.K., Šircelj, H., Stibilj, V., Jerše, A., Kroflič, A., & Germ, M. (2020). Biofortification with selenium and iodine changes morphological properties of Brassica oleracea L. var. gongylodes and increases their contents in tubers. Plant Physiology and Biochemistry, 150, 234-243. doi: 10.1016/j.plaphy.2020.02.044.
[9] Gonzali, S., Kiferle, C., & Perata, P. (2017). Iodine biofortification of crops: Agronomic biofortification, metabolic engineering and iodine bioavailability. Current Opinion in Biotechnology, 44, 16-26. doi: 10.1016/j.copbio.2016.10.004.
[10] Grzanka, M., Smoleń, S., Skoczylas, L., & Grzanka D. (2022). Synthesis of organic iodine compounds in sweetcorn under the influence of exogenous foliar application of iodine and vanadium. Molecules, 27(6), article number 1822. doi: 10.3390/molecules27061822.
[11] Humphrey, O., Young, S., Bailey, E., Crout, N., Ander, E., Hamilton, E., & Watts, M.J. (2019). Iodine uptake, storage and translocation mechanisms in spinach (Spinacia oleracea L.). Environmental Geochemistry and Health, 41, 2145-2156. doi: 10.1007/s10653–019–00272–z.
[12] Hunchak, R.V., Sedilo, H.M., & Vovk, S.O. (2016). The iodine content of the soil and cereals in the area of the Woodlands. Scientific Messenger LNUVMBT named after S.Z. Gzhytskyj, 18(2), 77-80. doi: 10.15421/nvlvet6717.
[13] Incrocci, L., Carmassi, G., Maggini, R., Poli, C., Saidov, D., Tamburini, C., Kiferle, C., Perata, P., & Pardossi, A. (2019). Iodine accumulation and tolerance in Sweet basil (Ocimum basilicum L.) with green or purple leaves grown in floating system technique. Frontiers in Plant Science, 10, article number 1494. doi: 10.3389/fpls.2019.01494.
[14] Kiferle, C., Ascrizzi, R., Martinelli, M., Gonzali, S., Mariotti, L., Pistelli, L., Flamini, G., & Perata, P. (2019). Effect of Iodine treatments on Ocimum basilicum L.: Biofortification, phenolics production and essential oil composition. PLoS One, 14, article number e0226559. doi: 10.1371/journal.pone.0226559.
[15] Kiferle, C., Martinelli, M., Salzano, A.M., Gonzali, S., Beltrami, S., Salvadori, P.A, Hora, K, Holwerda, H.T., Scaloni, A., & Perata, P. (2021). Evidences for a nutritional role of iodine in plants. Frontiers in Plant Science, 12, article number 616868. doi: 10.3389/fpls.2021.616868.
[16] Koening, T.K., Baidar, S., Campuzano-Jost, P., Cuevas, C.A., Dix, B., Fernandez, R.P., Guo, H., Hall, S.R., Kinnison, D., Nault, B.A., Ullmann, K., Jimenez, J.L., Saiz-Lopez, A., & Volkamer, R. (2020). Quantitative detection of iodine in the stratosphere. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117, 186-1866. doi: 10.1073/pnas.1916828117.
[17] Kutlu, İ., Gülmezoğlu, N., & Smolen, S. (2023). Comparison of biologically active iodine and potassium iodide treatments in increasing grain iodine content and quality of oats. Journal of plant growth regulation, 42, 2776-2786. doi: 10.1007/s00344-022-10744-9.
[18] Lehr, J.J., Wybenga, J.M., & Rosanow, M. (1958). Iodine as a micronutrient for tomatoes. Plant Physiology, 33, 421-427. doi: 10.1104/pp.33.6.421.
[19] Lyons, G. (2018). Biofortification of cereals with foliar selenium and iodine could reduce hypothyroidism. Frontiers in Plant Science, 9, article number 730. doi: 10.3389/fpls.2018.00730.
[20] Medrano-Macías, J., Leija-Martínez, P., González-Morales, S., Juárez-Maldonado, A., & Benavides-Mendoza, A. (2016). Use of iodine to biofortify and promote growth and stress tolerance in crops. Frontiers in Plant Science, 7, article number 1146. doi: 10.3389/fpls.2016.01146.
[21] Naeem, A., Muhammad, A., Mumtaz, A., Muhammad, A., Yazici, M.A., Cakmak, I., & Rashid, A. (2021). Biofortification of diverse basmati rice cultivars with iodine, selenium, and zinc by individual and cocktail spray of micronutrients. Agronomy, 12(1), article number 49. doi: 10.3390/agronomy12010049.
[22] Prom-u-thai, et al. (2020). Simultaneous biofortification of rice with zinc, iodine, iron and selenium through foliar treatment of a micronutrient cocktail in five countries. Frontiers in Plant Science, 11, article number 589835. doi: 10.3389/fpls.2020.589835.
[23] Rozhkov, A.O. (Ed.). (2016). Experimental work in agronomy. Kharkiv: Maidan.
[24] Smoleń, S., Kowalska, I., Halka, M., Ledwozyw-Smoleń, I., Grzanka, M., Skoczylas, Ł., Czhernicka, & Pitala, J. (2020). Selected aspects of iodate and iodosalicylate metabolism in lettuce including the activity of vanadium dependent haloperoxidases as affected by exogenous vanadium. Agronomy, 10, article number 10010001. doi: 10.3390/agronomy10010001.
[25] Szymandera-Buszka, K., Waszkowiak, K., Kaczmarek, A., & Zaremba A. (2021). Wheat dietary fibre and soy protein as new carriers of iodine compounds for food fortification – The effect of storage conditions on the stability of potassium iodide and potassium iodate. LWT, 137, article number 110424. doi: 10.1016/j.lwt.2020.110424.
[26] Tsukada, H., Takeda, A., Tagami, K., & Uchida, S. (2008). Uptake and distribution of iodine in rice plants. Journal of Environmental Quality, 37(6), 2243-2247. doi: 10.2134/jeq2008.0010.
[27] Voogt, W., Holwerda, H.T., & Khodabaks, R. (2010). Biofortification of lettuce (Lactuca sativa L.) with iodine: The effect of iodine form and concentration in the nutrient solution on growth, development and iodine uptake of lettuce grown in water culture. Journal of the Science of Food and Agriculture, 90(5), 906-913. doi: 10.1002/jsfa.3902.
[28] Zaremba, A., Gramza-Michalowska, A., Pal, K., & Szymandera-Buszka, K. (2023). The effect of a vegan diet on the coverage of the recommended dietary allowance (RDA) for iodine among people from Poland. Nutrients, 15(5), article number 1163. doi: 10.3390/nu15051163.
[29] Zaremba, A., Waszkowiak, K., Kmiecik, D., Jędrusek-Golińska, A., Jarzębski, M., & Szymandera-Buszka, K. (2022). The selection of the optimal impregnation conditions of vegetable matrices with iodine. Molecules, 27(10), article number 3351. doi: 10.3390/molecules27103351.
[30] Zia, M.H., Watts, M.J., Gardner, A., & Chenery, S.R. (2015). Iodine status of soils, grain crops, and irrigation waters in Pakistan. Environmental Earth Science, 73, 7995-8008. doi: 10.1007/s12665–014–3952–8.