Impact of Ecklonia maxima Seaweed Extract and Mo Foliar Treatments on Biofortification, Spinach Yield, Quality and NUE

Resumo

A aplicação de extrato de algas marinhas (SE) é uma prática agrícola contemporânea e sustentável usada para melhorar o rendimento e a qualidade das hortaliças. A biofortificação de plantas com oligoelementos é reconhecida como uma importante ferramenta para prevenir a desnutrição mineral em humanos. A deficiência de Mo causa inúmeras disfunções, principalmente ligadas ao sistema nervoso central e ao câncer de esôfago. A presente pesquisa foi realizada para avaliar o efeito combinado do extrato de alga marrom (SE) Ecklonia maxima e dose de Mo (0, 0,5, 2, 4 ou 8 µmol L^-1) na produtividade, características Peso fresco da cabeça biométricas, minerais, parâmetros nutricionais e funcionais, bem como índices de nitrogênio de plantas de espinafre cultivadas em ambiente protegido (túnel). Peso fresco da cabeça, ácido ascórbico, polifenóis, N, P, K, Mg e eficiência de uso de nitrogênio (EUN) foram positivamente associados ao tratamento SE. Além disso, o FW da cabeça, a altura da cabeça (H), o diâmetro do caule (SD), o ácido ascórbico, os polifenóis, os carotenóides, bem como os índices NUE foram aumentados pela biofortificação com Mo. Uma melhoria notável no número de folhas (folhas de N.), na matéria seca da cabeça (MS) e na concentração de Mo nos tecidos foliares foi observada quando a aplicação de SE foi combinada com uma dosagem de Mo de 4 ou 8 µmol L^-1. No geral, nosso estudo destacou que o tratamento com E. maxima SE e o fornecimento de Mo podem melhorar a produção e a qualidade do espinafre por meio da atividade enzimática chave envolvida na homeostase fitoquímica do SE e na modificação do estado nutricional da planta, resultando em uma maior tolerância ao Mo do espinafre.

Abstract

Seaweed extract (SE) application is a contemporary and sustainable agricultural practice used to improve yield and quality of vegetable crops. Plant biofortification with trace element is recognized as a major tool to prevent mineral malnourishment in humans. Mo deficiency causes numerous dysfunctions, mostly connected to central nervous system and esophageal cancer. The current research was accomplished to appraise the combined effect of Ecklonia maxima brown seaweed extract (SE) and Mo dose (0, 0.5, 2, 4 or 8 µmol L⁻¹) on yield, biometric traits, minerals, nutritional and functional parameters, as well as nitrogen indices of spinach plants grown in a protected environment (tunnel). Head fresh weight (FW), ascorbic acid, polyphenols, N, P, K, Mg and nitrogen use efficiency (NUE) were positively associated with SE treatment. Moreover, head FW, head height (H), stem diameter (SD), ascorbic acid, polyphenols, carotenoids as well as NUE indices were enhanced by Mo-biofortification. A noticeable improvement in number of leaves (N. leaves), head dry matter (DM) and Mo concentration in leaf tissues was observed when SE application was combined with a Mo dosage of 4 or 8 µmol L⁻¹. Overall, our study highlighted that E. maxima SE treatment and Mo supply can improve both spinach production and quality via the key enzyme activity involved in the phytochemical homeostasis of SE and the plant nutritional status modification resulting in an enhanced spinach Mo tolerance.