Influence of potassium nanoparticles on yield and bioactive compounds in melon fruit

Resumo

O potássio é conhecido como um elemento de qualidade devido ao seu papel fundamental no transporte de açúcares, na biossíntese de metabólitos e na ativação enzimática. Este estudo teve como objetivo determinar a dose ideal de nanopartículas de potássio (NPs de K) em plantas de melão e avaliar seu impacto na produtividade, na qualidade nutracêutica e no teor de K nos frutos. Um experimento de campo foi conduzido com melão cv Cruiser, aplicando quatro doses foliares de NPs de K (100, 200, 300 e 400 mg L-1) e um tratamento controle (água destilada). Os resultados indicaram que a aplicação foliar de NPs de K afetou significativamente a qualidade nutracêutica e o teor de K nos frutos de melão sem impactar a produtividade da cultura. Os frutos de melão de plantas tratadas com a dose intermediária (200 mg L-1) apresentaram os maiores teores de sólidos solúveis totais e firmeza. A dose baixa (100 mg L-1) aumentou a biossíntese de flavonoides, fenóis totais e capacidade antioxidante, enquanto doses mais altas (300 e 400 mg L-1) reduziram os compostos bioativos, embora tenham aumentado o teor de potássio nos frutos. A aplicação foliar de NPs de K é uma estratégia viável que, quando integrada às práticas agronômicas, pode melhorar a qualidade nutracêutica do melão sem comprometer a produtividade da cultura. No entanto, é essencial determinar as doses adequadas, pois doses baixas e intermediárias melhoram a qualidade biofísica e nutracêutica do fruto, enquanto doses mais altas podem ter efeitos adversos sobre os compostos bioativos.

Abstract

Potassium is known as a quality element due to its key role in sugar transport, metabolite biosynthesis, and enzyme activation. This study aimed to determine the optimal dose of potassium nanoparticles (K NPs) in melon plants and evaluate their impact on yield, nutraceutical quality, and K content in the fruits. A field experiment was conducted with melon cv Cruiser, applying four foliar doses of K NPs (100, 200, 300, and 400 mg L^-1) and a control treatment (distilled water). The results indicated that foliar application of K NPs significantly affected the nutraceutical quality and K content in melon fruits without impacting crop yield. Melon fruits from plants treated with the intermediate dose (200 mg L^-1) showed the highest levels of total soluble solids and firmness. The low dose (100 mg L^-1) increased the biosynthesis of flavonoids, total phenols, and antioxidant capacity, while higher doses (300 and 400 mg L^-1) reduced bioactive compounds, although they increased the potassium content in the fruits. Foliar application of K NPs is a viable strategy that, when integrated with agronomic practices, can improve the nutraceutical quality of melons without compromising crop yield. However, it is essential to determine the appropriate doses, as low and intermediate doses enhance the fruit’s biophysical and nutraceutical quality, while higher doses may have adverse effects on bioactive compounds.