Effect of selenium on selected macronutrients in maize plants

Selenium is an essential element for humans, animals and some species of microorganisms. In higher plants, however, the role of selenium is still unclear. Because selenium enrichment may influence the nutrient balance of plants, a study was done to test the effects of selenite-Se (Na2SeO3⋅5H2O) on selected macronutrients content in maize (Zea mays L. var. saccharata Kcke. cv. Złota Karłowa) seedlings. Plants were grown in Hoagland I nutrient solution (pH 6,2) amended with selenite at 0 (control), 5, 25, 50 and 100 μmol⋅dm-3 for 14 days. The dry weight of the shoots was then analyzed for phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca) and magnesium (Mg) content. Phosphorus and calcium content increased, while potassium content decreased with increasing selenium treatments. No significant differences were found for magnesium level. Plant growth was affected by excessive selenium concentration. At low concentration (5 μmol⋅dm-3), selenium tended to stimulate the plant growth and the root elongation but at higher concentrations (50 and 100 μmol⋅dm-3) the dry mass accumulation and root tolerance index severely decreased. The study revealed that disturbances of growth and reduction of plant’s biomass at the presence of high selenium concentrations in the nutrient solution may have resulted from the disturbance of mineral balance of plants, namely accumulation of large amounts of calcium and phosphorus in shoot tissues.

Selen jest pierwiastkiem niezbędnym dla ludzi, zwierząt oraz niektórych mikroorganizmów, jednak jego rola w roślinach wyższych nie jest w pełni poznana. Ponieważ wzbogacenie podłoża w selen może wpływać na równowagę mineralną roślin, przeprowadzono badania dotyczące wpływu selenu w formie seleninu (Na2SeO3·5H2O) na zawartość wybranych makroelementów w siewkach kukurydzy (Zea mays L. var. saccharata Kcke. cv. Złota Karłowa). Rośliny rosły przez 14 dni w pożywce Hoaglanda I (pH 6,2) wzbogaconej w selen, który stosowano w następujących stężeniach: 0 (kontrola), 5, 25, 50 i 100 µmol·dm-3. Po tym czasie w suchej masie organów nadziemnych analizowano zawartość fosforu (P), magnezu (Mg), potasu (K) i wapnia (Ca). Stwierdzono, że wraz ze wzrostem stężenia selenu w pożywce, w organach nadziemnych roślin wzrastała zawartość fosforu i wapnia, malała zaś zawartość potasu. Nie wykazano istotnych różnic w zawartości magnezu. Wprowadzenie do podłoża selenu wpływało również na wzrost roślin. Stwierdzono, że selen w niskim stężeniu (5 µmol·dm-3) stymulował wzrost siewek oraz elongację systemu korzeniowego, ale w jego wyższych stężeniach tego pierwiastka (50 i 100 µmol·dm-3) akumulacja biomasy oraz indeks tolerancji korzenia drastycznie malały. Z przeprowadzonych badań wynika, że zaburzenia wzrostu oraz redukcja biomasy roślin w obecności wysokich stężeń selenu w podłożu może być związana z zakłóceniem równowagi mineralnej roślin, a zwłaszcza z gromadzeniem w tkankach pędów znacznej ilości wapnia i fosforu.