Role of nitrogen nutrition in biofortification of durum wheat with iron

Abstract

Demir (Fe) noksanlığı, özellikle gelişmekte olan ülkelerde yaygın bir küresel bir beslenme problemi olup, ana nedeni düşük Fe içerikli beslenmeye dayanmaktadır. Bitkisel gıda ürünlerinin Fe bakımından iyileştirilmesini hedefleyen tarımsal uygulamalar, beslenmeyle Fe alımına ve insan sağlığına katkıda bulunan gerçekçi ve ekonomik bir strateji olarak görünmektedir. Yayınlanmış bazı sonuçlar, bitkilerin azot (N) beslenme statüsünün yeşil aksam ve tane çinko miktarına pozitif bir etki yaptığını göstermektedir. Bu Doktora tez çalışmasının ana amacı, sera ve yetiştirme odalarında yetiştirilen makarnalık buğdayda (Triticum durum) N beslenmesinin Fe'in kök alımı, yeşil akama taşınması ve tanede birikmesi üzerine etkisini araştırmaktır.Toprak veya yapraktan uygulanan Fe gübreleri, yeşil aksam ve tane Fe miktarı üzerine ya çok az etkili olmuş ya da etkisiz kalmıştır. Ancak, herhangi bir Fe gübrelemesinde artan şekilde uygulanan N yeşil aksam ve tane Fe miktarını kuvvetli biçimde arttırmıştır. Yaprak Fe uygulamasında üre kullanımı, tane Fe birikimi üzerinde pozitif bir etki göstermiştir. Radyoaktif Fe etiketli Fe'in (59FeEDTA) kullanıldığı bir denemede, ürenin 59Fe'in yapraktan kutiküler penetrasyonunu kolaylaştırdığı ve tane (tohum) gibi sink organlarına taşınmasını iyileştirdiği bulunmuştur. Köklerden fitosideroforların (PS) salgılanması, tahılların topraklardan Fe alımında önemli olan bir kök adaptasyon mekanizmasıdır. Bitkilerin N beslenmesinin iyileştirilmesinin, köklerin PS salgılaması üzerine de önemli bir etki göstermiştir. Fitosiderofor ile şelatlanmış Fe'in kökler tarafından alınması ve yeşil aksama taşınmasının artan N beslenmesiyle iyileştiği bulunmuştur. Elde olunan sonuçlar, gübreleme yoluyla bitkilerin N beslenme statüsünün iyileştirilmesinin, tane Fe miktarının arttırılması ve insan sağlığının iyileştirilmesinde önemli bir tarımsal uygulama olduğunu ortaya koymaktadır.

Iron (Fe) deficiency is a global nutritional problem in human populations and associated with inadequate dietary intake, especially in developing countries. Increasing Fe concentration of food crops by using agricultural tools represents a realistic and cost-e effective strategy to contribute to dietary intake of Fe and human health. Published data indicates that nitrogen (N) nutritional status of plants has positive impacts on shoot and grain zinc concentrations. The main goal of this PhD thesis was to study the role of N nutrition in root absorption, shoot transportation and grain accumulation of Fe in durum wheat (Triticum durum) plants grown under greenhouse and growth chamber conditions. Application of various soil or foliar Fe fertilizers had either a little effect or remained ineffective on shoot and grain Fe. By contrast, at a given Fe treatment, raising N supply to plants substantially enhanced shoot and grain concentrations of Fe. Inclusion of urea in foliar Fe fertilizers had also a positive impact on grain Fe. In the experiments using the radiolabelled Fe fertilizer (e.g.,59FeEDTA), urea found to facilitate cuticular penetration of the foliarly-sprayed Fe and to improve its transportation into sink organs such as seeds. Root release of phytosiderophores (PS) is an important adaptive mechanism in acquisition of Fe by cereals. Improving plant N status had also a significant impact on release of PS release and root uptake and shoot translocation of PS-complexed. It is concluded that improving N nutritional status of plants represents an important agronomic practice for increasing grain Fe and improving human health.