СТЕВИЯ (STEVIA REBAUDIANA BERTONI) В ЦЕНТРАЛЬНОМ ЧЕРНОЗЕМЬЕ (АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КУЛЬТУРЫ)

Верзилина, Наталья Дмитриевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
СТЕВИЯ (STEVIA REBAUDIANA BERTONI) В ЦЕНТРАЛЬНОМ ЧЕРНОЗЕМЬЕ (АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КУЛЬТУРЫ)
ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "СТЕВИЯ (STEVIA REBAUDIANA BERTONI) В ЦЕНТРАЛЬНОМ ЧЕРНОЗЕМЬЕ (АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КУЛЬТУРЫ)"

ЪбЧБЪ-

На правах рукописи

Верзилина Наталья Дмитриевна

Стевия геЬаиШапа ВегЧош)

в Центральном Черноземье

(агробиологические н физнолого-биохимические аспекты культуры)

06.01.09 — растениеводство

03.00.12 - физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Воронеж - 2005 г.

Работа выполнена на кафедре ботаники и физиологии растений ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки»

Научный консультант:

заслуженный работник высшей школы РФ, доктор биологических наук,

профессор A.B. Никулин

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор В.И. Манжесов

доктор биологических наук,

профессор М.Н. Кондратьев доктор сельскохозяйственных наук,

профессор И.Я. Пи горев

Ведущая организация:

ФГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия

Защита диссертации состоится 18 октября 2005 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д.220.010.03 ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д, Глинки» по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного аграрного университета имени К.Д. Глинки.

Автореферат разослан с^нхябрЯ 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук,

профессор «5/ УЙА^зимлвь? Д И. Щедрина

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

Сохранение и укрепление здоровья всех слоев населения в настоящее время является стратегической задачей правительства Российской Федерации, которое приняло «Концепцию государственной политики в области здорового питания населения на период до 2005 года», разработанную ведущими учеными и специалистами страны.

Цивилизация человечества тесным образом была связана с введением в культуру диких растений и дальнейшей селекцией их на урожайность и качество продукции. Необходимо отметить, что культуры, входящие в рацион питания человека, традиционно были высококалорийными. Это объясняется тем, что в прежние времена деятельность большинства людей была связана с тяжелым физическим трудом, когда для восполнения затраченной энергия требовалась калорийная пища. Сложившийся стереотип питания привел к тому, что люди в развитых странах, производящих достаточное количество сельскохозяйственной продукции, потребляют с пищей чрезмерное количество калорий, что вызывает у большого количества людей появление избыточного веса и даже ожирение. Вследствие этого особую роль в питании приобретают растения, имеющие низкую калорийность, но обладающие традиционными качествами. К таким культурам относится стевия, содержащая дитерпе-новые гликозиды, основным из которых является стевиозид, обладающий высокой степенью сладости при практически нулевой калорийности. Кроме того, эти вещества не требуют для усвоения выработки инсулина и, следовательно, могут употребляться в пишу людьми, больными сахарным диабетом. В ряде стран комплекс сладких гликозидов стевии применяют при производстве напитков, кондитерских и кулинарных изделий. Пищевая промышленность России также начинает проявлять интерес к натуральным диетическим заменителям сахара. Внедрение стевии в сельскохозяйственное производство и налаживание промышленного производства стевиозида и различных пищевых продуктов на его основе будут способствовать созданию в России внутреннего рынка натуральных подсластителей растительного происхождения.

Стевия (51еу1а геЬаи<Капа Вепош) — это молодая культура в современном растениеводстве, которая пока не заняла достойного места в сельскохозяйственном производстве нашей страны. Ее возделывание ограничено территориально, а валовой сбор листа достигает всего нескольких десятков тонн. Однако эта культура обладает.большим адаптивным потенциалом и способна формировать большую урожайность

Широкое использование стевии

вегетативной массы.

РГАУ-МСХА

ченноетью этой культуры.

В связи с этим постановка темы в направлении изучения агробиологических и фнзиолого-б иохнм ич еских свойств стевии при интродукции в центральном Черноземье России весьма актуально.

Целью исследований было установить основные агробиологические особенности роста и развития стевии, способствующие повышению се продуктивности в условиях ЦЧР и выявить ценные биохимические свойства растительного сырья и продуктов его переработки. Работа выполнялась в соответствии с целевыми научными программами, координируемыми Министерством сельского хозяйства Российской Федерации в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО «Воронежский госагроуни-верситет имени К.Д.Глинки»*

В задачи исследований входило:

1. Изучить морфологоанатом ич ее кие, физиолого-биохимические особенности стевии в процессе онтогенеза.

2. Изучить способность стевии к вегетативному и семенному размножению стевии и разработать метод выращивания семенных растений для получения семян в условиях закрытого грунта.

3. Установить влияние удобрений и физиологически активных веществ на повышение продуктивности стевии.

4. Выявить изменения физиологических функций у форм стевии различной шюидности,

5.Усовершенствовать методику выделения стевиозида из листьев стевии и контроля его содержания в растительном сырье и продуктах его переработки.

6. Изучить аминокислотный и углеводный состав, антиоксидантную активность стевии и продуктов ее переработки, характеризующие данную культуру как источник ценной пищевой добавки для питания человека.

Положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Морфолого-физиологические особенности стевии и их взаимосвязь с возрастными периодами развития в условиях ЦЧР расширяют представление о природе онтогенеза и определяют степень продуктивности растений при интродукции и используются для определения степени адаптации в новых условиях возделывания.

2. Разработанный способ позволяет в условиях закрытого грунта выращивать семенные растения стевии и получать семена.

3. Использование регуляторов роста дает возможность обеспечивать активизацию ростовых процессов, улучшать качество получаемой рассады и повышать продуктивность стевии за счет более, эффективного использования минеральных удобрений.

4. Изменения физиологических и биохимических функций у растений стевии разной плоидности свидетельствуют о зависимости функционирования ассимиляционного аппарата и продуктивности от уровня компенсационных процессов полиплоидных организмов.

5. Химический состав и антиокендантная активность стевш и продуктов ее переработки позволяют характеризовать данную культуру как ценный объект для использования в рационе питания человека в качестве пищевой добавки.

6. Использование современных физико-химических методов позволяет проводить высококачественную очистку продуктов переработки стевии и контролировать содержание стевиозида.

Научная новизна исследований.

Впервые в климатических условиях ЦЧР были исследованы агробиологические особенности стевии, дана ее ботаническая харастеристн-ка. Выявлены морфолого-анатомические особенности вегетативных и генеративных органов, свидетельствующие об отношении стевии к растениям мезофитного типа и подтверждена ее принадлежность к семейству А$гегасеае.

Установлена продолжительность этапов и особенности органогенеза в процессе онтогенеза, общий ход которого подчиняется закономерностям развития полнкарпическнх растений с побегами, развивающимися по монокарпическому типу.

Установлено, что удлинение вегетационного периода до 5 месяцев способствует переходу растений в генеративный период, активному цветению и плодоношению в условиях закрытого фунта. Это явилось основой для разработки метода выращивания семенных растений, использование которого позволяет получать семена. Основным фактором способствующим регулированию процессов вегетативного роста и цветения является укорочение фотопериода до 12 часов.

Показано, что в формировании и функционировании ассимиляционного аппарата стевии участвует вся листовая поверхность при наибольшей фотосинтетической активности листьев средних ярусов, но при раннем отмирании нижних листьев. Посчигано критическое число клеток в микроареолах листа стевии, составляющее 1545 штук определяющее ростовые процессы и переход растений от одного этапа развития растений к другому. Установлена тесная связь корневой системы и ассимиляционного аппарата, способствующая улучшению жизнедеятельности растений. Эти исследования расширяют и углубляют теоретические представления о ростовых процессах и природе фотосинтеза стевии и имеют значение в практике растениеводства для повышения продуктивности данной культуры.

Получены оригинальные данные по изучению мерфолого-

физиологических характеристик форм стевии различной плоидности, где триплоид превосходил диплоидную и тетраллоидную формы по приросту надземной массы и толщине листа, которые обеспечивали ему повышенную фотосинтетическую активность и более высокую продуктивность, которая связана не столько с уровнем плоидности, сколько с уровнем компенсационных процессов полиплоидного организма.

Определено влияние регуляторов роста экзогенного происхождения на степень использования стевией минеральных веществ, а также на получение высококачественной рассады. Установлено, что ростовые вещества нового поколения (ретардант с проауксиновым эффектом 577) в сочетании с минеральными удобрениями стимулируют рост и развитие черенков, способствуют полной приживаемости растений.

Получены, неизвестные ранее, данные о содержании аминокислот в вегетативных органах стевии различной плоидности. Достоверно показано, что сорт Рамонская сластена отличается высоким содержанием глицина в верхних листьях и относительно невысокой концентрацией сери на, тогда как у дикой формы наблюдается обратная зависимость. Это свидетельствует о связи свободных аминокислот листьев стевии с ее окультуриванием, которая приводит к изменению в распределении и содержании некоторых аминокислот.

Получены новые данные о высокой антиоксидантной активности стевии я продуктов ее переработки, что определяет перспективность использования стевиозида в виде биологически активных добавок в пищевых продуктах профилактического назначения. Выявлены незначительные изменения в содержании хлорогеновой кислоты характеризующей антиоксидантную активность у форм различной плоидности.

Определены научно-методические принципы процесса очистки полученного экстракта из растительного сырья стевии, основанные на обессоливании и обесцвечивании ион игам н экстракта без использования дорогостоящих и ядовитых реактивов. Это послужило отдельным этапом при создании принципиальной технологической схемы переработки сухих листьев стевии.

Усовершенствован метод определения стевиозида на основе жидкостной хроматографии, позволяющий анализировать растительное сырье и продукты его переработки, включая пишевые продукты.

Впервые показано, что применение комбинации методов многоволновой ВЭЖХ и главных компонент позволяет выделить идентификационные признаки экстракта стевии и пищевых продуктов на его основе, что имеет большое практическое значение для использования при определении подлинности вещества.

Практическая значимость заключается в решении народнохозяйственной проблемы введения стевии в ареал возделываемых сельскохозяйственных культур ЦЧР, что позволит широко использовать это ценное продовольственное и лекарственное растение.

Разработанный метод выращивания семенных растений, основанный на удлинении периода вегетации позволит получать семена стевии в условиях закрытого грунта, что будет способствовать распространению данной культуры среди населения.

Выявленные морфологические особенности онтогенеза стевин представляют практический интерес для возделывания этой культуры в полевых условиях ЦЧР.

Установленные закономерности фотосинтеза являются надежной оценкой для выявления наиболее продуктивных форм растений. Полиплоидный материал, обладающий высокой активностью фотосинтеза и повышенной продуктивностью можно рекомендовать для возделывания в условиях ЦЧР.

Полиплоидные формы (триплоиды) обладающие повышенной продуктивностью, активностью фотосинтеза можно рекомендовать для возделывания в условиях ЦЧР и селекционной работе.

Разработанный метод очистки экстракта из растительного сырья стевии рекомендуется для использования в технологической схеме получения очищенного стевиозида.

Усовершенствованный метод определения стевиозида на основе высокоэффективной жидкостной хроматографии может найти применение в качестве контроля при выращивании стевии и ее первичной и вторичной переработки.

Разработанные рецептуры низкокалорийных диетических молочных продуктов могут быть рекомендованы для использования в пищевой и молочной промышленности.

Метод главных компонент (разновидность корреляционного анализа) дает статистический паспорт вещества и может найти применение в биологических анализах при обработке данных по выделению наиболее значимых показателей.

Результаты исследования могут быть испольтованы в учебном процессе по биологическим дисциплинам в высших и средних учебных сел ьскохозя йствен ны х за ведениях.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на:

Международных симпозиумах и научных конференциях: «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их практического использования» (2003,2005 гг., г. Пущино); «Экологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства» (2002 г., г Пенза); «Про-

блемы современного растениеводства» (2002 г., г. Пенза); «Анатомия и морфология растений» (1997, 2002 гг., г. Санкт-Петербург); «Медицинской <ютаникп» (1997 г., г. Киев); юбилейная конференция к 100-летию со дня рождения Н.В. Цицнна (1998 г., г. Киев);

Всесоюзной научной конференции: «Научное наследие П.П. Семе-нова-Тяньшанского н его роль в развитии современной науки» (1997 г., г, Липецк);

Всероссийских научно-практические конференции: «Молодые ученые и специалисты сельскому хозяйству» (1997 г., г. Курск); «Резервы стабилизации аграрного производства» (1996 г., г. Воронеж); «Рациональное использование ресурсного потенциала в агропромышленном комплексе» (1998 г., г. Воронеж); «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования» (2005 г., г. Воронеж);

координационных совещаниях НИИ и вузов Центральночерноземного региона: (2000-2005 гг., Воронеж);

конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Воронежского ГЛУ им. К.Д.Глннкн (2000 - 2005 гг.)

Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в двух монографиях, учебнике и учебном пособии, а также в тридцати пяти научных и научно-методических работах, опубликованных в различных изданиях, в том числе в центральной печати. Приняты к рас-смочрени-о две заявки на изобретения? № регистрации 2005117463 и № регистрации 2005117464.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения , 7 глав, выводов и предложений по практическому использованию результатов исследований, она изложена на 300 страницах машинописного текста, содержит 35 таблиц, 73 рисунка, 12 приложений, список литературы из 480 наименований, в том числе 114 иностранных авторов.

Автор глубоко признательна своим учителям: научному консультанту, доетору биологических наук, профессору Никулину А.Н., доктору биологических наук, профессору Ьурень Ц.1У1, доктору биологических наук Жужжаповой Т.П., доктору технических наук, профессору Полянскому К.К., профессору Шевченко В.Е., кандидату сельскохозяйственных наук Филатову Г.К. за ценные советы при выборе научного направления исследований, оформлении диссертации, помощь н поддержку, ьсем сотрудникам кафедры ботаники и физиологии растений, коллективам ботанического сала им, Б.А.Келлера и отдела биотехнологии ВНИИС им. А.Л. Мазлумова за участие в проведении экспериментальных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Современное состояние агробиологических и фнзиолого-биохимичеекпх исследований стевии. В главе приведен анализ отечественной и зарубежной литературы, посвященной биологин стевии, возможности интродукции её в России, особенностям агротехники возделывания. Рассматриваются также химические свойства дитерпеноаых гликозидов и других веществ, содержащихся в стевии, показаны их положительные качества при лечении и профилактике ряда заболеваний. На основании анализа литературных данных сделан вывод, что интродукция в России новой культуры стевии изучена еше недостаточно. Исследования ее, как правило, проводились в климатических* условиях, отличных от таковых в Центральночерноземном регионе. Поэтому для стевии, выращиваемой в ЦЧР, необходимы исследования различных сторон ее жизнедеятельности , в том числе физиологических особенностей, связанных с формированием продуктивности, исходя из новых для нее условий возделывания.

Глава 2. Условия н методика проведения исследований 2,7, Почвенно-кпилгатические условия лесостепи ЦЧР Изучение агробиологических и физиолого-биохимнческих особенностей стевии проводилось в Ботаническом саду имени Б. А. Келлера Воронежского государственного аграрного университета имени К.Д. Глинки, а отдельные опыты закладывались во Всероссийском научно-исследовательском институте сахарной свеклы и сахара имени АЛ. Мазлумова.

В главе дана почвенно-климатическая характеристика лесостепной зоны Центрально-Черноземного региона, в которой интродуцируется стевия, и на основе этих данных делается вывод о лимитирующих абиотических факторах при возделывании этой культуры. Недостаток в тепле обусловливает возделывание стевии как однолетней культуры.

2.2 Объекты, методы и техника исследований Исследования, представленные в диссертационной работе проводились на кафедре ботаники к физиологии растений Воронежского аг-роуниверситета в течение 15 лет.

Объектом исследований явилась культура из группы сахароносных растений - стевия (51еу1а геЬаисИапа ВегШт)- В работе использовали сорт Рамонская сластена и растения различных форм ллоидиости, полученные и любезно предоставленные нам для исследований отделом биотехнологии Всероссийского научно-исследовательского института сахарной свеклы и сахара им. А.Л. Мазлумова. Для сравнения, в качестве контрольных образцов, изучали растения дикой формы стевии. Основой диссертационной работы явились вегетационные опыты, наблюдения, учеты и лабораторные исследования.

Исследовательскую работу выполняли по общепринятым методикам:

Структурный (анатомический) анализ выполнялся на серии поперечных срезов, которые готовились лезвием от руки под бинокулярным микроскопом (МБС-9) при увеличении 6x2, 6x4. Срезы помешались в глицерин и окантовывались лаком. Препараты нижней и верхней эпидермы листа готовились путем соскабливания.

При изучении этапов органогенеза руководствовались методикой Купермаи Ф.М. (1963). Растения были высажены в количестве 500 штук. Пробы брали не реже, чем через день, начиная с прорастания семян и до наступления V этапа органогенеза; на VI-IX этапах органогенеза пробы брали ежедневно, на Х-ХП этапах - с интервалами 3-5 дней.

Изучение особенностей развития стевии при различной длине дня — (10, 12, 14 и 16 часов) проводили при выращивании растений в теплице. По вт эр кость опыта 9-кратная. Субстратом служила смесь леска и чернозема в соотношении 1:1. Измерение высоты растений, образование пар листьев проводили ежедекадно. Площадь листьев измеряли в период начала бутонизации, подсчет количества цветков проводили в фазу массового цветения.

При изучении влияния регуляторов роста на продуктивность рассады стезюI в закрытом грунте обработку растений ростовыми веществами проводили во время посадки черенков. Препаратом эмпактсулер обрабатывав почву перед посадкой черенков. Внесение минеральных веществ проводилось из расчета N®PeKg г/м1 перед посадкой черенков. Статистическая повторность опыта - трехкратная, биологическая - 15 растений.

В опытах по изучению отзывчивости стевин на обработку регуляторами [юста в сочетании с удобрениями растения выращивались в ящиках размером 30x30x30 см. Перед посадкой рассады стевии вносили: C3(NO,)2 - 4,19 г, NaH2P04 - 3,20г, KCl - 1,38 г, что соответствовало внесению в почву дозы NgoPgoKgo, в другую часть - Ca(N03)j - 6,33 г, NaH2P04 - 4,31 г и KCl - 2,06 г, что соответствовало дозе NuoPiiüKm-В контрольные варианты соли не вносили. Растения опрыскивали регуляторами роста с помощью ранцевого опрыскивателя через месяц после высадки рассады. Полив проводили при посадке рассады н, по мере необходимости, в процессе приживания. Почва, взятая для опыта, - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса - 4,55,0%, сте 1Сныо насыщенности основаниями 84-88%.

Плошадь листьев определяли методом отпечатков на бумаге путем взвешивания массы бумаги, соответствующей площади листьев (Третьяков, Карнаухов, Паничкин и др., 1990). Определение хлорофилла осуществлялось после экстракции его из листьев этанолом на спектрофотометре "Спекол" (Баславская, Трубецкова, 1964).

Чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ), относительный

(процентный) рост (R), абсолютную скорость роста (К) определяли по формулам, представленным А.Д. и М.Д. Гродзинскими (1973).

Объем корневой системы измерялся методом Д.А. Саб н ни на и Н.А. Колоскова (Баславская, Трубе цкова, 1964). Проба для определения физиологических характеристик и проведения анализов сс ста ал яла 20 растений.

Содержание свободных аминокислот в листьях и стебля« стевии определяли на автоматическом анализаторе Ш-1200Е с помощью нин-гидрина (Плешков, 1985, Рядчиков (1978).

Углеводный состав определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с рефрактометрическим УФ - детектором (Рудаков, Федоров, Полянский, 2004).

Для изучения антиоксидантной активности использовали электрохимический прибор Яуза-ААА-01, работающий на основе амперомет-рического метода детектирования (Яшин, Яшин, Пахомов, 2003).

Определение хлорогеновой кислоты осуществляли колориметрическим методом. (Храмов, Комарова J999).

Математическую обработку результатов биологических исследований проводили методом дисперсионного анализа (Доспехов 1979). Статистическую обработку и апраксимаиию биохимических данных в главе 7 проводили с использованием программ Microsoft Exel ХР, Staiistica v. 6.0.

Глава 3. Агробиологические особенности стевии при

выращивании в условиях ЦЧР 3.1. Морфологоанатомические особенности стевии.

Стевия - многолетнее травянистое растение, с продолжительностью жизни около восьми лет (рис. 1). Систематическое положение стевин определяли согласно общепринятой системе определения (Тахтаджяну 1966).

Отдел Magnoliophyta, класс Magnoliopsida, п/класс Asteridae, порядок Asterales, семейство Asteraceae, род Stevia, вид Stevia rebaudiana Вег-toni.

Родина стевии - Южный Парагвай, где климат тропический, со среднегодовой суммой осадков 2000 мм в год, со среднесуточной температурой воздуха самого холодного месяца 17-18° С, а самого жаркого - 27-29°С, суммой эффективных температур 8000°С, относительной влажностью воздуха - 80-100%, то есть стевия является теплолюбивой, влаголюбивой и светолюбивой культурой. В условиях центральных областей России стевия возделываете я по однолетнему циклу с использованием вегетативного размножения (Знаменская, Жужжалова, Г.влакова, 1997). Оптимальная температура для ее роста и развития 20-25'1С, однако она хорошо вегетирует и в интервале температур от 15 до 30f'C. Влага для стевии в ЦЧР лимитирующий фактор. При ее дефиците рост

растений резко замедляется. Ст«вия не выдерживает суровых зим нашей зоны. Её критическая температура 0 - -2 °С. Отсюда видно, что возделывание стевии в Центрально-Черноземном регионе сталкивается с определенными трудностями и поэтому необходимы широкие исследования биологии этой культуры для разработки мероприятий по успешному, экономически оправданному, ее выращиванию в данных климатических условиях.

Описание морфологоа натом нч ее к и х признаков стевии — корневой системы, стебля, листового аппарата, цветка и соцветия проводилось в динамике ее роста и развития. Корневая система стевии формируется с образованием главного корня, который уходит в почву на глубину до 25-30 см,. Диаметр его равен 4-5 мм. Боковые корни в основном 1-го, 2-го (редко 3-го) порядков. Весной следующего года, когда у стевии образуется ряд новых корней, старые, предыдущего года, постепенно отмирают. Во взрослом состоянии у растений главный корень отсутствует, придаточные корни скучены в виде кисти на укороченной подземной стеблевой оси (Верзилина Н.Д., Камаева Г.М., 1997; Верзилина Н.Д., 1998).

Стебель у стевии прямостоячий, достигает высоты 80-90 см, имеет частичное одревеснение в нижней части на расстоянии от 2 до 7 см от уровня почвы. В верхней части стебель зеленый, сильно опушенный. Высота прикрепления нижних боковых ветвей от 2,0 до 30,0 см. Весной следующего года у стевии образуется ряд новых стеблей от основания стебля прошлого года. Рост проходит более интенсивно и повторно отрастающие, после срезки, растения образуют до 15-20 побегов высотой $0-100 см.

Листорасположение супротивное. Листья сидячие, без прилистников, ланцетовидные с пильчатым краем , жилкование сетчатое, имеется небольшое опушение, менее густое, чем у стебля.

Центральная жилка имеет один проводящий пучок, в ксилеме которого установлено наличие двух спиральных сосудов и одного кольчатого. Различные участки листовой пластинки различаются по числу устьиц на единицу поверхности. Расположение их беспорядочное, что характерно для растений с сетчатым жилкованием. Устьица находятся на одном уровне с эпидермальными клетками, следовательно, стевия относится к мезофитному типу растений. УстьичныЙ аппарат ономошггного типа.

Общее соцветие стевии представлено тирсом с элементарными небольшими корзинками. Корзинки содержат пять цветков в общей обертке, цветоложе не выражено. При цветении первыми распускаются цветки в нижней части соцветия. Цветки обоеполые, актин ом орфные, четы-рехкруговые, лятичленные с двойным околоцветником. Длина соцветия в среднем составляет 2,5 см. Общее число корзинок на одно соцветие

подсчитать невозможно, так как корзинки формируются и зацветают в разное время. Число листочков обёртки равно пяти, их длина 0,7 см, ширина 0,1 см. Длина корзинки составляет ! ,2 см, ширина - 0,4 см.

Обшая длина цветка составляет 0,8 см, а ширина - 0,2 см. Все цветки в корзинке одинакового размера и строения (трубчатый тип), то есть корзинки гомогамные. Чашечка видоизменена в паппус. Паппус состоит из остей, каждая ш которых в свою очередь тоже покрыта одноклеточными волосками, в которых обнаружены хлоропласты. Венчик спальнол';пестный, лепестки срослись в трубку длиной 4-5 мм и густо покрыты волосками снаружи и внутри, кроме отгиба. Андроцей состоит из пяти тычинок. Тычиночные нити одинаковой толщины на всем протяжении. Гинецей состоит из двух плодолистиков, столбик длинный (до 3 мм), нитевидный, рыльце - двураздельиое. Завязь - нижняя с одной анатропнэй семяпочкой, имеющей один интегумент.

Созревший плод стевии - одногнездная семянка с кожистым около-плодниксм. Семена мелкие, 2-4 мм длиной, темно-коричневого цвета. Видоизмененная чашечка высыхает, образуя хохолок, который служит для распространения семян ветром. На поверхности семян видны 4-5 светлых вертикальных полос. Семя заключено в оболочку и имеет первичный корешок и две удлиненные семядоли, между которыми находится точка роста в виде овального бугорка. Период созревания семян растянут, селена созревают неравномерно, что затрудняет уборку. На этом этапе завершается полный цикл развития однолетнего побега. После созревания семян растение усыхает и вступает в период покоя.

Таким образом, нами изучены морфолого-анатомические особенности вегетативных и генеративных органов стевии и подтверждена принадлежность этого растения к семейству Asteraceae.

3. 2. Возрастные изменения стевии в онтогенезе

Как и все виды покрытосеменных растений, стевия проходит в онтогенезе 12 основных этапов органогенеза. Результаты проведенных исследований позволили нам разработать схему и определить продолжительность этапов органогенеза в онтогенетическом развитии стевии (табл.1) (Верзилина Н.Д., Жужжаловз Т.П., Дубя не кий М.Н., 2004; Вер-зилина Н.Д., 2005). В состоянии зародыша и в первое время после прорастания стевия находится на 1 этапе органогенеза. На U этапе конус нарастания образует вегетативные органы. К концу второго этапа растения увеличиваются в высоту, достигая 20-40 см. Стевия в это время формирует до семи основных стеблей, одревесневших в нижней части. 111 этап связан с дифференциацией главной оси зачаточного соцветия, образованием сегментов оси соцветия. Прохождение IV этапа заключается в формировании генеративных органов - появляются боковые конусы оси соцветия, они начинают ветвиться. На V-VI! этапах идут процес-

сы формирования генеративных органов. VIII этап связан с завершением формирования органов соцветия и цветков. IX этап органогенеза - это процессы цветения, опыления, оплодотворения. X этап - рост и формирование семени, дифференциация зародышевых органов. XI эте,п - накопление питательных веществ в семени. На XII этапе идут процессы превращения питательных веществ в запасные вещества семян.

Проведенный морфологический анализ органогенеза отражает развитие стевии в климатических условиях ЦЧР. Нами установлена продолжительность этапов органогенеза стевии и особенности морфогенеза в процессе онтогенетического развития, общий ход которых подчиняется закономерностям развития поликарпнческих растений с побегами, развивающимися по монокарпическому типу.

Таблица 1. - Продолжительность различных этапов органогенеза _стевии сорта Рамонекая сластена_ _

Этапы органогенеза I II Ш IV У-УП VII! (X X xi ХТ1

Врем* прохождения зтапо», дней 2-5 60-90 3-6 4-10 10-24 5-12 5-10 25-35

Полученные результаты позволяют составить не только более полное представление о процессах морфогенеза, сопровождающих [юст и развитие этой новой культуры, но и будут способствовать целенаправленному вмешательству а репродуктивный процесс для реализации важнейших элементов ее продуктивности.

Глава 4. Изучение способов размножения стевии 4.1 Особенности семенного размножения Как показали наши исследования, выращивание стевии в открытом грунте позволяет растениям вступить в генеративное возрастнсе состояние. Укорочение дня стимулирует процессы формирования соцветий и бутонизации, которые происходят, начиная с середины июля. К середине августа количество растений в генеративном состоянии достигает 95%, из которых зацветает только 40%. Так как период формирования семян происходит в конце августа - начале сентября, то есть в конце вегетационного периода, когда происходит снижение температуры воздуха, то семена формируются на единичных растениях в незначительном количестве н часто не вызревают.

С целью изучения биологических особенностей развита стевии и возможности получения семян растения выращивали в открытом фунте и в условиях пленочной теплицы. Исследования проводились на 2 вариантах: (1-почва; 2-почва+перегной) (табл.2).

Таблица 2, - Развитие стевии в условиях пленочной теплицы

Почи Понад + ікіетвоА

Даны вдыерсинй Выест рвае-ииИси ПрнрОСТОТ начальной »ысотн.см ЛріфОСТ после каждого Количеств» боковых побегов,ШГ, Высота растений, си Прирост от начальной (МІОТК, см Прнросі лосяг кажоого (□МСрСНН*. см Количество бокоодх побегов шт

12.05 (посадка) 3,7 2 - 3 4,4 - - 4

26.05 М и 1,5 3 6,4 2,2 2Д 4

09.06 12,1 8,4 6.9 3 13,6 9,2 7,2 5

23.06 22,1 18,4 10.0 3 26,9 224 13,3 5

07.07 40,4 36.7 18,3 4 45,2 40,8 18,3 6

21.07 57,5 53,8 17,1 5 63,1 58,7 17,9 8

04.08 66,4 62,7 8,9 5 76,4 72,0 13,3 8

18.08 73,0 693 6,6 5 87,0 82,6 10,6 9

01.09 76,0 72,3 3,0 5 90,5 86,1 34 9

15.09 79,8 76,1 3,8 5 96,9 924 6,4 9

В открытом грунте, вегетационный период продолжался только 3,5 месяца, а в начале второй декады сентября начинались заморожен и растения погибали. В пленочную теплицу рассадная культура стевии высаживалась на две недели раньше, чем в открытый грунт, на те же варианты, а уборка растений проводилась на 2 месяца позже. Это ~ч»звол шю увеличить вегетационный период до 5 месяцев.

Сроки наступления фаз бутонизации и цветения были аналогичны растениям из открытого грунта, с середины нюля до середины августа, однако количество растений, сформировавших генеративные органы, было значительно выше в условиях пленочной теплицы. На варианте с почвой процент растений в фазе бутонизации составил 92,8%, в фазе цветения 71,4%, на варианте почва + перегной фаза бутонизации наблюдалась у 92,8% растений, которые впоследствии зацвели на 100%, Масса 1000 семян составила на первом варианте 0,29 г, на втором - 0,32 г, всхожесть соответственно 48 н 62 %.

Проведение посева стевии непосредственно в грунт затруднено, так как семена этого растения очень легкие и мелкие (всего 2-4 мм) и не требуют заделки почвой. Кроме того, стевии для появления всходов требуется повышенная влажность почвы н воздуха, а также температура в пределах 20-25°С. В связи с этим н исходя из результатов наших наблюдений по биологии стевии был разработан способ выращивания в тепличных условиях растений способных цвести и завязывать семена при удлинении вегетационного периода (Верзилина Н.Д., Жужжалова Т.П., Знаменская В.В., Земин М.И., 2005).

Формирование репродуктивных органов стевии в нашей зоне имеет свои особенности. Несмотря на то, что растения нормально вегетируют все теплое время лета, они могут и не зацвести, так как лимитирующим фактором в закладке генеративных органов является фотопериод. Известно, что стевия относится к растениям короткого дня с фотогериодом 13-14 часов. Закладка репродуктивных органов замедляется или совсем не происходит в условиях длинного дня.

Таблица 3. * Влияние длины дня на рост и развитие растений стевии

Длина днч.час Высота стебли, см Пар яистмв» ШТ 11лошодь листа, см! КфЛЫЧеС1Ь> ц ютгав, шт

10 31,0 8,9 6,9 71.6

12 34,6 8,1 8,4 73,9

14 42,5 12,2 10,3 -

16 41,3 11,8 7,9 -

НСР05 3.9 0.5 1.9

Поскольку стевия в условиях умеренного климата характеризуется неустойчивым продуцированием семян, то для выявления фотопериодических условий ее выращивания в наших условиях были проведены исследования.

Установлено, что длина дня .менее 14 часов (10 и 12 часов) вызывает остановку закладки новых листьев, уменьшение их площади и формирования цветков (табл. 3). При данных условиях выращивания стевии количество листьев в двух вариантах было примерно одинаковым и составляло около 9 пар, а площадь листьев на 10-часовом фотопериоде составила 6,9 смг, на 12-часовом - 8,4 см2 (Знаменская В.В., Верзилина Н.Д., Жужжалова Т.П., 2004).

Увеличение длины дня с 14 до 16 часов вызывало усиление развития вегетативных органов - высоты стебля и количества листьев, без появления цветоносных побегов и цветков. Переход растений в генеративное состояние происходил на 30-36 день как при длительном воздействии 12-часовым фотопериодом в течение 30 дней, так и при кратковременных циклах в течение 4-6-8 дней (табл.4).

Массовое цветение растений и образование цветков в количестве 53 штук наблюдалось при 30-дневном воздействии 12-часовым фотопериодом, что сопровождалось уменьшением высоты растений до 29,4 см н количества листьев до 8 шт.

Таблица4. - Биометрические показатели растений стевии при

Вариант воідсйст»ня, дней Высота, см Пэр лнстьеь. 111Т Гіпошаль листа,, см2 Количеств© ЦКСТКОВ,. игг

4 35,4 8,9 6,2 16,0

6 34,8 8,4 4,9 19,4

8 35,6 8,3 5,6 27,9

30 29.4 7,8 6,3 52,8

НСР05 3,6 0,7 1,6

Учитывая, что кратковременные воздействия фотопериодом способствовали более активному вегетативному росту растений, и в то же время вызывали цветение и плодоношение растений, то можно считать, что для перехода растений в генеративное состояние достаточно выдержать их на 12-часовом фотопериоде 4-8 дней.

Таким образом, основным фактором, способствующим регулированию процессов вегетативного роста и цветения стевии является использование 12-часового фотопериода.

4.2, Особенности вегетативного размножения

Зеленое черенкование, основанное на способности отдельных частей растения формировать корневую систему, восстанавливать рост и функции организма, обеспечивает получение генетически однородных растений. При изучении оптимального состава субстрата для выращивания рассады стевии был заложен опыт в тепличных условиях. Хорошо себя проявили субстраты из смеси чернозем+песок в соотношении 1:1, Уже на 10-ый день от посадки все черенки формировали корни и трогались в рост. Рассада, выращенная на этом субстрате, была выровненной с хорошо развитым стеблем и корневой системой. В среднем высота растений составила 11,7 см, длина корней - 11,5 см. Приживаемость черенков составляла 99%, прирост высоты черенков - 9,5 см (табл. 5). При использовании субстрата песок+перегной+опилки приживаемость снизилась до 22%, Растения почти не росли, и прирост высоты составил всего 1,3 см, что было ниже контроля на 87,3%. По-видимому, добавление опилок к субстрату вызывает повышенную кислотность почвы, что неблагоприятно сказывается на развитии растений.

Таблица 5. • Рост и развитие рассады стевии на различных типах

субстратов

Субстрат 1:1:1 Количество растений, шт ГТрНЖИ ыемостъ, Висота побега, см Прирост высоты растений,, см Пот кон-троп*

чер«

Посажено Выжило 2 НЕД&ЛН 7 недель

Чернозем» песок (ксилроль) 100 99 99 2,2 11,7 9,5 100

Песок» перегной, ©ЛИЛКМ 100 22 22 2,1 3,4 1,3 13,7

Чернозем, песо«, гидрогель 100 98 98 2,6 17,2 14,6 153,7

] Лсрегной, песок* опилки, гидрогель 100 23 23 1,1 м 5,0 ■ 52,6

Добавление гидрогеля к субстрату вызвало мощное развитие и больший прирост черенков, что превышало контроль на 53,7%. Влияние на рост и развитие черенков стевии проявилось на 10 - В день после посадки, а к концу опыта, на 50 - й день, эта разница оказалась еще бо-

лее значительной. Наши наблюдения показали, что состав субстрата определяет развитие корневой системы. Наиболее благоприятной оказалась смесь чернозема, песка и гидрогеля, которая стимулировала развитие корней у 85% черенков.

Гидрогель значительно улучшал физические свойства почвы - плотность, объемную массу, аэрацию, влажность. Поэтому на данном субстрат; наблюдалась лучшая приживаемость растений, больший рост побегов, равномерное размещение корней, высокая укореняемость и целостность корневой системы при пересадке.

При сравнении разных сроков черенкования с целью определения оптимального, установили что наилучшие показатели при первом сроке (конец февраля), в более поздние сроки (март, апрель) наблюдалось их резкое снижение.

Глава 5. Физиологические и фмзиолого-генетические ' аспекты формирования продуктивности стсвин 5. /. Формирование и функционирование ассимиляционного аппарата

Раз питие листа является важным этапом индивидуальной жизни растения, которое связано с началом его фотосинтетической деятельности, за счет чего активно развивающийся организм снабжается метаболитами и энергией. Изучение формирования листового аппарата стевии важно и в селекционной работе, и при разработке агротехнических мероприятий по повышению ее продуктивности, так как основная часть сладких веществ находится именно в листьях. Как показали наши исследования, наибольшую фотосннтезиругощую поверхность у стевии формируют листья средних ярусов. К концу вегетации отмирает большая часть низовых листьев, а остальные функционируют до наступления пониженных температур. Количество листьев на одно растение стевии, их нлошадь н масса сухого вещества увеличивались до определенного периода, а затем начинали снижаться вследствие отмирания части нижних листьев (рис. 2), асснмипянты которых пошли, возможно, на обеспечение нужд стебля и корней. Но вследствие того, что стебель продолжал увеличивать свою массу, общая надземная масса, представляющая хозяйственно ценную часть растения, продолжала увеличиваться (Филатов Г.В., Шевченко В.Е„ Верзил и на Н.Д., 2004).

Поскольку происходит довольно раннее отмирание ценных с хозяйственной точки зрения листьев нижнего яруса, то необходимо обеспечить возделывание стевии агротехническими условиями, способствующими более продолжительному их росту, а в селекционной работе необходимо создавать формы, нижние листья которых способны были бы функционировать более продолжительное время,

Рис. 2. Динамика роста количества листьев на одно растение (Л), их площади (В) и массы сухого вещества л истьгв(С)

5.2 Формирование и функционирование корневой системы

Нарастание длины и поглощающей поверхности корней непосредственно связано с нарастанием поверхности листьев и усилением их деятельности. Несмотря на уменьшение площади ассимиляционной поверхности стевни вследствие засыхания н отмирания нижних листьев, идет прирост массы корневой системы стевии. Возможно, что это связано с биологическими особенностями стевии, которая формирует придаточные побеги, для чего необходимы пластические вещества, синтезируемые листьями. Многочисленные исследования ряда авторов, проведенные на различных сортах в разные по увлажнению годы, указывают на наличие связи корневой системы с надземной массой, что подтверждается в наших опытах со стевией (рис. 3).

Рис. 3. Динамика роста площади листьев и массы надземных органов н корневой системы стевии в ходе вегетации; I — надземная масса I растения; 2 - масса корневой системы 1 растения; 3 — площадь листьев

1 растения.

Тесная связь корневой системы стевии с ее ассимиляционным аппаратом указывает на необходимость использования факторов, способствующих совместному улучшению их жизнедеятельности и, вследствие этого, повышению урожайности стевии.

5.3 Физиолого-генетические особенности формирования продуктивности полиплоидных форм смевши

Увеличение продуктивности растений, устойчивости к неблагоприятным условиям среды, болезням и вредителям осуществляется в настоящее время двумя путями; за счет агротехнических мероприятий и благодаря селекционным преобразованиям. Стевия еще недостаточно изучена в селекционно-генетическом плане.

Одним из путей получения более продуктивных форм этого растения является полиплоидия. Исследования функционирования ассимиляционного аппарата и корневой системы полиплоидных форм стевии позволили выяснить возможность селекционного отбора форм на высокую продуктивность.

Скорость листообразования, являясь косвенным показателем активности фотосинтетического аппарата и распределения ассимилятов на рост надземных органов служит одним из диагностических признаков типа растения, обладающего высокой потенциальной продуктивностью.

Облиственность дипломда и тригтоида значительно превышает об-лиственность тетраплоида (рис. 4). На последнем этапе развития не наблюдается увеличение числа листьев у триаюидой и тетраплоидной форм, что объясняется отмиранием листьев нижнего яруса, а у диплоида происходит даже уменьшение их количества.

50 -45 140 I 35 ! 30

¡20

¡15*4 ; ю

| 5 0

15.0Г

30.07 15.0® Дни н месяцы

:ОДипвоид [пТриплоцд [ ОТетрзпгеид)

Рис. 4 Количество листьев на одном растении стевии различной плондности

Новые, более молодые листья, естественно, имеют меньшую площадь, что при приводит в конечном счете к сокращению ассимиляционной поверхности, особенно у диплоидной формы (рис, 5).

і ч , п

% 1*1_

__*-----V

15 ^-

Е 3 0.Є 4 ______ >

1 о.«.1- ---- Т'.

1 и

ё о!

15,07 30.07 «,08 1,09

-4—Дилпоад

Дни м месяцы ■ ■■"Тртпоцд

^^Твтрагшзд

Рис. 5 Площадь листьев растений стевии различной плоидности

«.07

30,07 15.06

Д ни к ммяцы

1.09

-♦-Лили«

—в—Тритони —!—Тетраплот

Рис. б. Масса сухого вещества листьев стевии различной плоидности

Э0.ОТ f5.PS

Дни КН*4*ЦЫ

-*—ДИПГОМД

-в-Трщпоид --ТатраигоФИ

Рис. 7. Изменение удельной плотности листьев стевии в онтогенезе

Необходимо отметить превосходство в площади листьев у диплоидной и особенно у триплоидиой форм над тетраплоидной. Все это сопровождалось снижением веса сухого вещества листьев в расчете на одно растение у диплоида, при остановке накопления сухого веса листьев у три-плоида, тогда как тетраплоид продолжал увеличивать массу листьев (рис.б). Наблюдаемый прирост надземной массы у триплоидного растения в последний период и сохранение той же массы у диплоида обусловливались в основном увеличением в ходе вегетации массы стебля.

Удельная плотность листьев стевии всех форм, как видно из рис. 7, резко повышается в период с 15 августа по 1 сентября, что связано, как следует полагать, со старением и утолщением листьев. Несмотря на превосходство триплоида по ряду морфофизиолотческих показателей, он занимает промежуточное положение по УПП листа. Очевидно, это дает ему определенное преимущество, поскольку такая толщина пластинки листа обеспечивает лучшее функционирование его фотосинтетической деятельности, нежели при большей или меньшей толщине, как у других форм

Содержание хлорофилла на отдельных этапах роста было выше у тетраплоида, тогда как триплоид в данном случае уступал обеим формам, Очевидно, утолщение листовой пластинки будет увеличивать трудности для диффузии СОг к центрам карбоксилирования, и поэтому толщина листьев и содержание хлорофилла у триплоида являются результатом компромиссного и вместе с тем эффективного использования листом как потоков энергии света при средних его интенсивностях, так и усвоения СО1 из воздуха с очень низкими ее концентрациями.

Возрастание в отдельные этапы развития каких-либо физиологических показателей у той или иной формы является компенсацией на ослабление других физиологических характеристик, и этот компенсаторный механизм работает на восполнение продукционной активности организма.

Характерной особенностью тетраплоида являлся медленный рост корней в начале онтогенеза. Триплоид, несколько отставая по абсолютному приросту на втором этапе, резко увеличил прирост объема в конце роста (Верзил и на Н.Д., Филатов Г.В., 2004).

Как результат деятельности продукционных процессов на последнем этапе исследований масса растения диплоидной, трипломдной и тетраплоидной форм были равны соответственно 2,24,2,07,2,02 г.

Таким образом, использование в селекционных целях тех пли иных полиплоидов с целью получения продуктивных форм будет, очевидно, связано не столько с уровнем плоидности, сколько с уровнем компенсационных процессов полиплоидного организма.

Глава 6. Влияние абиотических факторов на повышение продуктивности стевии

Регуляторы роста растений привлекают к себе большое внимание практиков сельского хозяйства, С их помощью пытаются решать те вопросы ПС' устранению "узких" мест у ряда культур, которые не могла решить селекция. Но наряду с положительными результатами синтетические фитогормоны имеют существенный недостаток - нестабильность их дейстиия, которая зависит от почвенно-климатических и метеорологических условий, от сортовых особенностей. В настоящее время известно большое количество регуляторов, способных стимулировать рост растений. Однако для того, чтобы они эффективно действовали в производственных условиях, необходима их строгая проверка в научно-исследовательских учреждениях с тем, чтобы дать обстоятельную оценку особенностям их действия,

Поэгому нами были проведены исследования по изучению действия ряда регуляторов совместно с минеральными веществами с целью изучения их влияния на рост и развитие рассады.

6.1. Влияние регуляторов роста на продуктивность рассады стевии « условиях закрытого грунта

Обработка в наших опытах зеленых черенков стевии ростовыми веществами в комплексе с подкормкой имела значительный эффект. Особенно эффективным оказалось опрыскивание рассады раствором ретарданта с проауксиновым эффектом 577 в концентрации 0,05 мл/л. В этом варианте наблюдалось увеличение высоты растений на 59,7%, количества листьев на 15,8% и площади одного листа на 41,1%. Растения были с хорошо развитым стеблем и листовым аппаратом. Максимальный рост достигался не за счет вытягивания междоузлий в длину, а за счет новой закладки. Процент растений с боковыми побегами был достаточно высок (табл. б).

Положительное действие оказала обработка черенков стевии раствором рнгтарданта с проауксиновым эффектом 344 в сочетании с подкормкой полным минеральным удобрением. Высота побегов превышала контроль на 49,7-56,4%, площадь листьев - на 39,5-40,5%.

Усилению роста укоренившихся черенков и получению сильной и развитой рассады способствовала подкормка полным минеральным удобрением с добавкой микроэлементов. Высота растений достигала 17,1 см, превысив контроль на 21%, прирост корней составлял 13,2 см, что было больше контроля на 4,8%.Таким образом, на получение сильной и хорошо развитой рассады стевии значительный эффект оказала обработка зеленых черенков ростовыми веществами.

Таблица б. - Влияние ростовых веществ в сочетании с минеральной подкормкой на рост и развитие

рассады стевии

Вариант опыта Приживаемость, % Высота побега, см Площадь одного листа, см1 Кояичсстю листьев, ИТ

Контроль 1 (Олин субстрат} 98 4.71 3,98 7,1

Контроль 2 (субстрат-* подкормы удобрением) 100 5,05 3,99 8,0

Цитодеф+полкормха удобрением: 91 2,89 2,77 6,0

20 мг/л

2 игЛ 91 4,88 4,00 6.5

0,2 мг/л 93 735 5,98 8,2

Ретардант 344+Г№ДюрмкЗ удобрением: 100 10,04 6,60 8,9

0,5 мл/л

0,05 чп/л 100 10,90 6,64 9,0

0.001 ид/л 100 11,57 6,71 9,5

Ретардаят 5И+подкормка удобрение«;

0,5 мл/л 0,05 мл/л 100 11,48 6,70 9,3

0.005 мп/л 100 11,68 6,77 9,5

100 8,97 6.20 8,5

Эмпакт супер^подкоркка удобрением: 100 5,86 5,10

] мл 8,0

0,! мл 98 7,16 5,87 8,0

0,01 мл 9В 7,41 6,00 8.2

6.2 Действие минеральных удобрений и физиологически активных веществ на продуктивность стевии

Представляло интерес определить наличие стимулирующего эффекта ростовых веществ иа степень использования растениями стевии минеральных удобрений и исследовать в ходе онтогенеза совместное действие физиологически активных соединений и минеральных веществ на формирование ее продуктивности.

Применение дозы удобрений КаоР^оКво значительно повлияло на массу растений, но картолин существенно (на 19 г) увеличил эффективность действия удобрений. Дальнейшее увеличение дозы удобрений с применением стимулятора дало прибавку к массе, ко она была не столь эффективной (табл. 7).

К концу вегетации масса растений стевии, обработанных этамоном, превосходила массу образцов, необработанных регулятором, на варианте с Ы^РпоКцо. В этом опыте не отмечалась эффективность применения этамона на фоне МздРюКвсь наблюдалось даже уменьшение веса растений, правда, статистически недостоверное, однако при дозе внесения Ы12оР(2оК.|2о этамон показывал большой положительный эффект.

ПАБК+ДА, как и этамон, в отличие от картолина, не влиял на повышение действия удобрений в дозе МаоРаоКво- Это возможно связано с тем, что эти препараты взаимодействуют более активно с эндогенными фитогормонами стевии, чем другие физиологически активные вещества, а поскольку содержание их в тканях находится в прямой зависимости от дозы удобрений (Якуткина, Воронков, 1968; Анисимов, Леонтьева, Коньков, 1981), то, следовательно, более низкая доза удобрений снижает стимулирующий эффект регуляторов роста.

Таблица 7. - Совместное действие регуляторов роста а минеральных удобрений иа массу растения стевии к концу вегетации

Варианты опыта Обработка регуляторами роста Масса растения (О под .'.^¡ктннеч уоуляюра

Картолнка Этамюнэ паек+да

!>С1 уло6{ч-нин - 75 75 75

+ 84 90 78

^»КарРа, - 97 97 97

+ 116 86 99

МійіКииРігі, - 101 101 101

+ 123 124 119

НСР„, 19 18 19

Снижение в первоначальный период роста массы растений при действии регуляторов роста не является статистически достоверным, однако тенденция наблюдалась практически во всех случаях. Это явление можно предположительно объяснить тем, что инициация ростовых процессов под действием физиологически активных веществ в определенной степени лимитируется поступлением необходимого количества соответствующих элементов минерального питания, и такое неравновесие между этими двумя процессами устраняется несколько позже. После устранения дисбаланса при достаточном количестве питательных веществ в почве, как в случае с фоном МноРиоКдо, скорость ростовых процессов обеспечивается интенсивным поступлением минеральных веществ в растение, что в конечном итоге и приводит к увеличению продуктивности стевии.

Глава 7. Биохимические характеристики вегетативных

органов стевии 7.1. Аминокислотный состав вегетативных органов стевии

Содержание свободных аминокислот в тканях растения является одним из наиболее характерных показателей физиологического состояния организма. В связи с этим мы проводили определение свободных аминокислот в тканях вегетативных органов дикой формы стевии, сорта Рамонекая сластена и тетраплоидной формы.

Самым высоким содержанием свободных аминокислот обладают верхние листья (рис. 8, 10). Поскольку именно в молодых органах наиболее активно идут процессы деления и роста клеток, новообразования клеточных структур, это связано с интенсивным синтезом белка, требующим определенного фонда аминокислот. Следует отметить высокое содержание в листьях и стеблях стевии аспартата, серина, глютама-та, то есть аминокислот, которые являются исходными в соответствующих группах аминокислот.

Все формы стевии отличаются высоким содержанием в листьях и стеблях пролина, и это неудивительно, если иметь в виду его важное физиологическое значение. Возможно, что более высокое по сравнению с дикой формой и тетраплоидной содержание пролина в верхних листьях у сорта Рамонская сластена объясняется именно протекторными свойствами этой аминокислоты, поскольку Рамонская сластена была отселектирована для возделывания в более неблагоприятных условиях в Сравнении с дикой формы.

Сорт Рамонская сластена отличается очень высоким содержанием глицина в верхних листьях и относительно невысокой по сравнению с другими формами концентрацией серина, тогда как у лихой формы наблюдается обратная зав им ость.

Эти аминокислоты связаны между собой генетически, и такие различия у форм стевии в содержании этих аминокислот могут говорить о различающихся путях их метаболизма у дикой формы и сорта Рамонская сластена. Полиплоидизация приводит к снижению содержания глицина при соответствующем увеличении сери на у тетраплоидной формы.

Рис. Содержание свободных аминокислот в листьях и стеблях дикой формы стевии: 1 — верхние листья; 2 — нижние листья; 3 - стебли

Рис. 9, Содержание свободных аминокислот в листьях и стеблях стевии сорта Рамонская сластена: 1 - верхние листья; 2- нижние листья; 3 - стебли

|1Жи1и,

Рис. 10. Содержание свободных аминокислот в листьях и стеблях стевии тетраплоидной формы: I - верхние листья; 2 - нижние листья; 3—стебли

Если по содержанию отдельных свободных аминокислот в верхних листьях различные формы стевии резко отличаются друг от друга, то их нижние листья, как правило, имеют небольшие различия в содсржанич аминокислот. Исключение составляют лизин, лейцин, пролнн, глюта-

МИН.

Рассматриваемые формы стевии, несомненно, имеют отличающиеся друг от друга генетические системы, и это должно обусловливать особенности их обмена веществ, который выражается, как видно из приведенных выше данных, в различном содержании аминокислот в вегетативных органах различных форм, что может свидетельствовать о разных путях их метаболизма. Окультуривание дикой формы, а та оке поли-плоиднзация приводят, как уже отмечалось, к изменению в содержании и распределении некоторых аминокислот.

7.2. Антиоксидаппгная активность препаратов смет и

В последнее время интерес исследователей вызывает антиоксидантная активность лекарственных препаратов, биологически активных веществ, пищевых продуктов. Это объясняется тем, что причиной возникновения наиболее опасных заболеваний человека являетсл накопление свободных радикалов в его организме. ГГротиводействоють этому могут легкоокисляющиеся вещества — антиоксиданты. Заслуживающим внимания фактом является обнаружение высокой антиоксидантной активности у натурального подсластителя, выделяемого из стелим, - стевиозида. Антиоксидантная активность стевиозида в сочетании с открытыми ранее его свойствами (весьма низкая калорийность, антивирусная, антибактериальная и антигрибковая активность, способность стимулировать секрецию инсулина клетками поджелудочной железы и др.) определяет перспективность использования стевиозида в различных продуктах профилактического назначения в виде биологически активных добавок.

В листьях стевии в значительных количествах находится вещество полифенольной природы - хлорогеновая кислота. В последнее время внимание к этой кислоте привлечено в связи с обнаружением заметного тормозящего эффекта ее на глюкозо-б-фосфатазу печени н (¡следствие этого с возможным применением хлорогеновой кислоты и ее аналогов в качестве гипогликемических средств. Отмечено протекторно»; действие этого соединения при перекисном окислении лип идо в. В связи с этим определение антиоксидантной активности, содержания хлерогеновой кислоты в растениях стевии представляет несомненный интерес, и в своих исследованиях мы провели ряд определений подобных характеристик стевии, используя последние методические разработки в этой области.

Как свидетельствуют литературные данные анпюксидантная ак-

тивность (ДОЛ) продувов из стевин высока и превышает таковую даже для меда и хмеля. Определение хлорогеновой кислоты в растениях стевии, отличающихся плоидностью показало, во-первых, на высокое содержание этого соединения в листьях стевии и, во-вторых, на довольно большие различия в содержании кислоты у селекционных форм различной плоидности, что говорит о довольно большом генетическом разнообразии стевии в отношении содержания хлорогеновой кислоты (табл. 8).

Таблица 8. - Содержание хлорогеновой кислоты в листьях селекционных форм стевии различной плоидности

образцов Плонлносгь Содержание чдорогеповой кислоты, мМ/г

Сорт Рамонекая сластена Диплоил 0,104

37 Триплоид 0.150

28 Тетраплоид 0,112

35 Тетршлоид 0,152

36 Тетраплоид 0,100

Не отмечено зависимости между плоидностью образцов стевии и содержанием в них хлорогеновой кислоты, но обнаруженный значительный размах в содержании этого антиоксиданта у различных образцов стевии указывает на то, что в ходе селекционных преобразований возможны отбор и получение нужных форм с повышенным содержанием в них хлорогеновой кислоты и других антиоксидантов.

7.3. Выделение стетозида из растительного сырья Дня изучения вариативности содержания и качества стевиозидсо-держащего сырья, перспектив получения диетических пищевых продуктов с применением дитерпеновых гликозидов была проведена совместная разработка способов получения очищенных экстрактов стевии (Рудаков, Верзилина, Подпори нова, Полянский, 2004).

В настоящее время для получения и очистки экстракта из стевии и удаления сложных эфиров применяют ряд органических растворителей (хлороформ, этилацетат, метанол, 1-бутанол и др.). Эти растворители либо ядовиты, либо обладают большой летучестью, имеют неприятный запах или дорогостоящи. Поэтому необходим поиск новых технологий получения подсластителя на основе стевиозидов. В последнее время наблюдается тенденция использовать в качестве экстрагента теплую или горячую воду, что позволяет избавиться от дорогостоящих и небезвредных органических растворителей. Первичный водный экстракт содержит много примесей, в частности, органические пигменты и неорганические соли, придающие экстракту горьковатый привкус

и темную окраску, что делает продукт малопригодным в пишезой индустрии.

Поэтому особое внимание необходимо было уделить очистке экстрактов от высокомолекулярных соединений и веществ коллоидной дисперсности с целью получения экстракта, обладающего достаточной прозрачностью, отсутствием примесей и высоким содержанием подсластителя. С этой целью нами отрабатывались различные схемы очистки выделенных из растений стевии гликозидов,

а) Очистка экстрактов стевии для получения сиропов.

Эксперименты по изучению возможности эффективной очистки

сока с использованием метода электрокоагуляции проводились по следующей схеме: экстракт, полученный в диффузионном аппарате, после охлаждения до 20-25°С направляли на установку для удьтрафильтрации, работающую в непрерывном режиме. Полученный фильтрат подвергали электрохимической обработке, после чего фильтровали. Порученный фильтрат направляли для деионизации и обесцвечивания на ионообменную установку, работающую по схеме катионит + анионит. Дня отработки режима работы ионообменной установки фильтрат пропускали через ионообменные колонки со скоростями от 5 до 10 мм в час;.

Во всех экстрактах определяли изменение доброкачественности и рН. По полученным данным определяли оптимальный технологический режим.

На основании исследований был предложен следующий режим очистки экстрактов стевии:

1. Давление сока на ультрафильтрации в пределах 1,5-2,0 атм. Такое давление обеспечивает наибольшую производительность оборудования.

2. Скорость пропускания сока через ионообменную установку - 10 м/час. Такая скорость обеспечивает оптимальные условия для проведения очистки сока: высокую производительность и хорошие качества сока.

б) Применение центрифугирования для очистки продуктов

переработки стевии

В процессе исследований был выявлен существенный недостаток ультрафильтрационной установки, работающей в непрерывном режиме с использованием стандартных ультрафильтров с тангенциальным подводом сока. Этот недостаток заключается в том, что в процессе фильтрации образуется около 30% экстракта с повышенным содержанием органических несахаров. Очистка этой части сока затруднена. В связи с этим, в ходе дальнейших исследований предполагалась разработка способа ультрафильтрации диффузионного сока, лишенного этого недостатка,

В качестве ультрафильтрующего материала использовали слой из-

мельченного глауконита, который намывался на сито фильтрующей центрифуги. На намытый слой осадка подавали экстракт стевии, который под действием центробежной силы подвергался ультрафильтрации. Необходимый размер пор осадка достигался за счет неравномерности размеров его частиц. При этом более мелкие частицы, располагаясь в промежутке между более крупными, создавали необходимый размер пор, позволяющий отфильтровывать вещества коллоидной дисперсности. Для определения оптимального режима работы ультрафильтру го-щей центрифуги был проведен расчет зависимости давления, создаваемого центробежными силами, от числа оборотов. Результаты исследований показали, что увеличение давления при ультрафильтрации экстракта выше 3 атм нецелесообразно. Эффект удаления коллоидов при таком способе ультрафильтрации составляет 70-75%. Доброкачественность очищенного экстракта по сравнению с типовой схемой очистки повышалась на 6-7%. Исходя из полученных результатов очистки экстракта стевии, предлагается для промышленных условий использовать горизонтальную шнековую фильтрующую центрифугу, Очишенный на ионообменной установке экстракт сгущали в выпарной установке под разрежением до содержания сухих веществ 40-45%. Сгущенный экстракт высушивали при температуре 55-60°С, сухой остаток измельчали.

Таким образом, на основании проведенных исследований была разработана схема получения концентрата стевиозида без использования органических растворителей.

в) Экстрагирование глнкозндов из растительного сырья стевии с помощью солей металлов

Известно, что некоторые неорганические соединения обладают высокой сорбшюниой способностью и могут удалять высокомолекулярные вещества коллоидной дисперсности (Воюцкий, 1964), К таким соединениям относятся соли алюминия и гидрат окиси кальция, которые и были использованы в наших опытах,

С целью получения м очистки экстракта из сухих листьев стевии без применения органических растворителей была разработана новая технологическая схема, позволяющая получать дитерпеновые гликози-ды 85% - ой чистоты. Заключается она в том, что первичный водный экстракт смешивается с раствором, содержащим ион двух- или трехвалентного металла, например, Са^ или А1+5 (Рудаков, Верзилина, Федоров, Полянский, 2004).

Концентрация добавляемой соли алюминия оказывает существенное влияние на удаление красящих веществ из экстракта стевии (табл. 9). При использовании концентрации сернокислого алюминия 0,25 и 0,5 моль/л цвет экстракта был соломенный, так как с повышением концентрации сернокислого алюминия образуется больше осалка гидро-ксида алюминия, адсорбирующего красящие компоненты.

Таблица 9. - Влияние концентрации добавляемых реагентов на очистку экстракта стевии

Коние»гтрацн* АЫБОДгГвНг О, моль/л Содерзднне сухих вешесте. % ри Цвет экстракта

с Са(ОН)1 с (мьь нра

0,05 2,5 10,5 8,0 Темно-коричневый

0,125 2,4 10,6 7,0 Коричневый

0,125 2,4 11,8 7,5 Темно-желтый

0,25 2,2 11,3 7,5 Соломенный

0,5 2,1 10,6 7,5 Соломенный с зеленоватым оттенком

Аналогичное действие оказывает и добавление гидроксида кальция с рН в интервале 10,5-11,3, которое вызывает образование осадка гидроксида алюминия и способствует коагуляции веществ коллоидной дисперсности, удалению сульфат-нона, образованию нерастворимого осадка сульфата кальция. Для получения слабощелочного экстракта и удаления оставшихся ионов используемых солей применяли аммоний фосфорнокислый двузамещенный. В щелочной среде и в присутствии гидроксида аммония происходило выпадение осадка фосфорнокислых солей кальция и алюминия.

Исходя из полученных результатов опыта, мы в дальнейшей работе использовали растворы сульфата аммония концентрацией 0,25 и 0,5 моль/л, раствор гидроокиси кальция концентрацией 50 г на 100 мл воды и кристаллический аммоний фосфорнокислый двузамешенный, которые добавляли к раствору сульфата алюминия до рН 10,6-11,3 и 7,5-8,0 соответственно.

Дополнительное осветление экстракта и удаление катионов и анионов проводили на катионите КУ-2 в ЬГ-форме и апионитах АВ-17 и АН-181-С в ОН - форме.

Проведенные исследования показали, что очистка экстракта от солей и высокомолекулярных веществ коллоидной дисперсности неорга-

мическими соединениями, обессоливанне и обесцвечивание его монита-ми позволяют получать очищенный экстракт без использования дорогостоящих и ядовитых реактивов. Таким образом, результаты проведенных экспериментов позволили создать принципиальную схему переработки сухих листьев стевии, которая включает экстрагирование сладких веществ, фильтрацию раствора, осаждение примесей, очистку и выпаривание.

Разработанная схема дает возможность проводить глубокую очистку экстракта с производительностью !0 кг сухих листьев за смену, что позволяет рекомендовать ее для получения концентрата сладких веществ стгвии в полупромышленных условиях.

7.4. Контроль содержания стевиозида в растительном сырье

Пр1 проведении работ селекционного характера и опытов в растениеводстве, при переработке сырья стевии возникает необходимость не только выделения из растительного материала, но и определения в нем содержания стевиозида. В свете вышесказанного особую важность приобретает разработка простого, надежного и универсального метода определения, так как большинство методов слишком сложны и требуют больших временных затрат.

Поэтому мы поставили задачу разработать простой и надежный количественный хроматографнческин метод контроля содержания стевиозида R растительном сырье, включая пробоподготовку. Актуальность разработки таких методик определяется еще и тем, что дорогие природные подсластители (стевиозиды) фальсифицируются дешевыми синтетическими подсластителями - ас партам ом или сахарином, вследствие чего необходим контроль пищевой продукции (Соколов, Верзилина, Рудаков, 2004).

Схема использованной нами градиентной системы ВЭЖХ с формированием состава подвижной фазы на линии высокого давления представлена на рис. J1. Растворители из емкостей (1) через входные фильтры (9) подаются прецизионными насосами высокого давления (2 и 11) через динамический смеситель потока (10) в систему ввода образца (3), туда же вводится проба. За работой насосов следит управляющий модуль системы (контролер) с помощью управляющей программы компьютера. Системы такого типа формируют бинарный градиент. Через inline фильтр (8) образец с потоком подвижной фазы поступает в разделительную колонку (4), затем элюат поступает в детектор (5) и удаляется в сливную емкость (7). При протекании элюата через измерительный контур детектора происходят регистрация хроматограммы и передача данных на регистратор (6). В нашем случае хроматограммы регистрировались и сохранялись в виде файлов на жестком лиске ЭВМ.

В настоящей работе были исследованы к оптимизированы три стадии анализа растительного сырья стсвии: экстракция стевжтда из листьев, очистка первичного экстракта и хроматографическое разделение. В качестве экстрагеита для выделения днтерпеновых глнкошдов использовали по указанным выше причинам воду, экстракция которой позволяет максимально снизить содержание сопутствующих примесей.

а • а •

Рис. Н. Схема градиентной системы ВЭЖХ.

Наибольшее извлечение стевнозида из растительного сырья массой 1 г обеспечивает трехкратная экстракция 20 мл кипящей воды в течение 30 минут. Оптимальный размер частиц сырья - 0,5 мм.

Порцию экстракта объемом 2 мл пропускали через ЫН г картридж для твердофазной экстракции, предварительно кондиционированный 3 мл ацетонитрила и 3 мл де ионизирован ной воды. Первую аликвоту 1 мл экстракта отбрасывали, а последующую часть очищенного экстракта собирали и использовали для анализа.

Очищенный и обесцвеченный экстракт анализировали при помощи ВЭЖХ. Нижний предел обнаружения стевиозида составляет 0,1 г/л (рис.12).

Методика отличается простотой пробоподготовки; она разработана для применения в рутинных анализах на стандартном хроматограф иче-ском оборудовании с применением современных сорбентов н техники твердофазной экстракции.

Определение с помощью разработанной нами методики стевиозида в селекционных формах стевии с различной плоидностью показало, что эти формы отличаются содержанием этого вещества в листьях (табл.10).

Рамонская сластена полученная с помощью градиентной ВЭЖХ с УФ-детектором (210 нм) на амннопро пильной не подвижкой фазе.

По этому показателю выделяется тетраплоидная форма №36, и этот образец может явиться исходной формой для селекции на высокое содержание стевиозида. Рекомендовано использовать его для селекционной работы по получению форм, обладающих повышенной концентрацией подсластителя.

Таблица 10. - Содержание стевиозида в селекционных образцах стевии различной плоидности

Нокер образца Т1лОИ£1*ОСТЬ Содержание стевиозида, %

Сорт Рамонская сластена диплоид 6,1

37 Триплоид 6,8

28 Тетраплоид 6,9

35 Тетрапловд 6,7

36 Тетраплоид 8,5

Таким образом, разработана методика контроля содержания стевиозида в растительном сырье с использованием метода высокоэффективной жидкостной хроматографии. Благодаря этому методу выделен образец, который рекомендован для селекционной работы по получению форм с высоким содержанием подсластителя.

Выводы

1. Выявлены особенности прохождения этапов органогенеза сте-вии и установлена наибольшая продолжительность в онтогенезе II этапа, составляющая в условиях ЦЧР 60 — 90 дней. Общий ход онтогенеза сте-вии подчиняется закономерностям развития поликарпических растений с побегами развивающимися по монокарп и чес кому типу. Особенностью культуры является замедление в ее развитии с конца мая по конец июня после чего следует период интенсивного роста до сентября.

2. Установлено, что удлинение вегетационного периода до 5 месяцев способствует переходу растений в генеративный период, активному цветению и плодоношению в условиях закрытого грунта. На основе этих исследований разработана методика выращивания семенных растений и получения семян, имеющих высокую лабораторную всхожесть 62-95%. Показано, что основным фактором способствующим регулированию процессов вегетативного роста и цветения является укорочение фотопериода до 12 часов.

3. Определены морфологические изменения в онтогенезе стевии сопровождающие формирование листового аппарата и репродуктивных органов. Показано, что развитие листового аппарата характеризуется плавным переходом от зародышевого типа к низовому и верховому. Наибольшую фотосинтезирующую поверхность формирует средний ярус. Особенностью стевии является отмирание в ходе вегетации ценных, в производственном отношении, нижних листьев, что в конечном счете снижает продуктивность культуры. Поэтому агротехнические мероприятия должны быть направлены на обеспечение роста и сохранности нижних листьев.

4. Определены особенности формирования и функционирования ассимиляционного аппарата и корневой системы полиплоидных форм. Выявлены факторы повышенной продуктивности триплоидной формы. В вегетационных опытах показано, что триплоид превосходил диплоидную н тетраплоидную формы по динамике роста, количеству и площади листьев. Масса сухого вещества триплоида на последних этапах развития была больше на 69,2%, чем у диплоида, и на 50,3%, чем у тетрап-лоида. Как результат деятельности продукционных процессов, масса сухого вещества растений на последних этапах роста у диплоидной, тришюндкой и тетраплоидной форм была 2,24,2,74 и 2,02 грамма и масса сухих корней 1,14, 1,40 и 0,96 грамма соответственно. Это свидетельствует, что в ходе генетических преобразований растений стевии, возможно получение форм, отличающихся ценными признаками, в частности, обладающих более интенсивными продукционными процессами.

5. Показано положительное действие фи то гормонов на рост и развитие рассады стевии. Особенно эффективным из них был ретар-

дант с проауксиновым эффектом 57?, при действии которого наблюдалось увеличение высоты растений на 59,7%, количества листьев - на 15,8% и площади листа - на 41,1% по сравнению с контролем. Для эффективной вегетации стевии в условиях закрытого фунта

6. Показано положительное влияние регуляторов роста этамона и картолина на повышение эффективности минеральных удобрений. Усиление ростовых процессов при действии стимуляторов приводит к увеличению поглощения минеральных веществ из почвы, что, в конечном счете связзно с более положительным действием высоких доз удобрений на продуктивность стевии, выражающуюся в повышении массы ргстения на 58,7-65,3% по сравнению с контролем.

7. Важной особенностью стевии является высокая актиокси-дактная активность полученных из нее препаратов. Это определяет перспективность использования стевиозида в виде биологически активных добавок в пищевых Продуктах профилактического назначения. Выявлены незначительные различия в содержании хпорогеновой кислоты у форм различной шюидности.

8. Усовершенствован метод контроля количественного содержания стен поз и да с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии и процессе технологической переработки и выделения стевиозида из растительного сырья. Метод позволяет не только контролировать содержание стевиозида в экстракте и продуктах переработки стевии, а дает возможность проводить массовые анализы при отборе растительных образцов на содержание других сладких гликозидов. Применение комбинации методов многоволновой ВЭЖХ и главных компонент позволяет выделить идентификационные признаки экстракта стевии для последующего их использования при определении подлинности этого экстракта.

9. Определены научно-методические принципы процесса очистки полученного экстракта из растительного сырья стевии, основанные на обессол ива ни и, обесцвечивании экстракта нонитами без использования дорогостоящих и ядовитых реактивов. Это явилось отдельным этапом при создании принципиальной схемы переработки сухих листьев стевии на пилотной установке производительностью 10 кг сухих листьев за смену, что позволяет рекомендовать ее для получения концентрата сладких веществ стевии в полупромышленных условиях.

10. Рецептуры использования стевии как источника низкокалорийных подслащивающих компонентов в производстве молочных продуктов диетического назначения позволяют получать ценные в медицинском плане коктейли, йогурты и другие продукты, обладающие высокими вкусовыми качествами.

Предложения по практическому использованию результатов исследований

1. Разработанный метод выращивания семенных растений для получения семян в условиях закрытого грунта, основанный на удлинении периода вегетации может быть использован в сельскохозяйственном производстве.

2. Для улучшения качества выделяемого концентрата сладких веществ стевии ш растительного сырья рекомендуется солевая очистка с использованием неорганических соединений, которая является отдельным важным этапом при переработке.

3. Усовершенствованная методика количественного определения стевиозида с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии, рекомендуется для контроля в процессе переработки растительного сырья и проведении массовых анализов при отборе растительных образцов.

4. Разработанные рецептуры низкокалорийных диетических молочных продуктов могут быть рекомендованы для использования в пищевой н молочной промышленности.

Список основных опубликованных работ по теме диссертации

1. Растениеводство Центрально-Черноземного региона: учебник для студентов высших учебных заведений по агрономическим специальностям. / Федотов В.Л., Коломейченко В.В.; Верзилина Н.Д. и др.— Воронеж: Центр духовного возрождения Черноземного края, 1998. — 464с.

1. Верзилина Н.Д. Практикум по физиологии растений с основами биохимии: учебное пособие / Верзилина Н.Д., Олейникова Е.М., Рубцов А.Н. - Воронеж: ВГАУ, - 2003. - 150 с.

3. Филатов Г.В. Физиологическая генетика продукционных процессов сельскохозяйственных растений /Филатов Г,В., Шевченко В.Б., Верзилина Н.Д. - Воронеж: ФГОУ ВПО ВГЛУ, 2003. -249с.

4. Верзилина Н.Д. Онтогенез и продуктивность растений / Верзилина Н.Д. - Воронеж: ВГАУ, 2005.-195 с.

5. Полянский К.К. Использование концентрата стевии в пищевых продуктах / Полянский К.К., Подпор «нова Г.К., Верзилина Н.Д, // Вестник РАСХН. 2004. - №5. - с.86-88.

6. Верзилина Н.Д. Особенности семенного размножения стевии в Центрально-Черноземной зоне / Верзилина Н.Д., Жужжал о ва Т.П., Знаменская В.В., Зимин М.И. // Вестник РАСХН. 2005.- №4.-С.31-33.

7. Верзилина Н.Д. Формирование ассимиляционной поверхности стевии в связи с ее плоидностью / Верзилина Н.Д. // Вестн. РАСХН.

-2005. - >5.-С. 34-35.

8. дерзили на Н.Д. Особенности ростовых процессов стевии в связи с плондностью / Верзнлина Н.Д., Филатов Г.В. // Докл. Россель-хозакадемии. - 2004. -№5. - С.38-39

9. Полянский К.К. Совершенствование технологии получения концентрата стевии /Полянский К. К., Верзнлина Н.Д., Подпори нова Г.К. // Пишевая промышленность. - 2004. - №9. - С. 87-88.

Ю.Соколов М.И. Экспресс-анализ Сахаров методом высокоэффективной жидкостной хроматографии / Соколов М.И., Верзил и на Н.Д., Рудаков О.Б. II Хранение и переработка сельхозсырья. - 2004. - №3.

- С. 94-95.

11. Подпори нова Г.К. Изучение химического состава стевии / Под пори нова Г. К., Верзнлина Н.Д., Полянский К.К. // Пищевая промышленность. - 2005.- №7. - С. 68

12. Подпорннова Г.К. Получение порошкообразного подсластителя из стевии с использованием распылительной сушки / Подпорннова Г.К., Полянский К.К., Верзнлина Н.Д., Богомолов Д.М. // Пищевая промышленность - 2005.-№8. - С. 75.

13. Подпорннова Г.К. Прогрессивные способы извлечения дитер-пеновых гликозидов из стевии / Подпорннова Г.К., Полянский К.К., Верзил ut-а Н.Д. //Пищевая промышленность. - 2004. №12.-С. 61.

14. Рудаков О.Б. Контроль стевиозида в сырье методом высокоэффективной жидкостной хроматографии / Рудаков О.Б., Верзнлина Н.Д,, Федоров C.B., Полянский К.К. // Молочная промышленность, - 2004.

- Xî 7. - С. 54-55.

15. Пономарев А.Н. Натуральный подсласитель из стевии / Пономарев А.Н., Подпорннова Г.К., Верзнлина Н.Д. и др. // Молочная промышленность. -2005. - Xsl,- С. 42.

16. Подпорннова Г.К. Стевия и продукты её переработки: использование при производстве продуктов лечебно-профилактического назначения / Подпорннова Г.К., Полянский К.К., Верзнлина Н.Д. H Изв. высш. учгб. заведений «Пишевая технология». - 2005.-№4,- С. 38-39.

17. Верзнлина Н.Д. Влияние корневых остатков некоторых сахароносных культур на активность гидролитических ферментов почвы / Верзнлина Н.Д. // Молодые ученые и специалисты - сельскому хозяйству; Материалы обл. науч.-практ. конф. — Курск, - 1987,- С. 17-18.

■ 18. Верзилина Н.Д. О возможности культуры стевии в условиях ЦЧЗ в связи с её агробиологическими особенностями / Верзилина Н.Д. // Доклады науч. конф. гос. аграр. ун-та: резервы стабилизации аграрного производства. - Воронеж, 1996. - С.14-15.

19. Верзилина Н.Д. О возможности культуры стевии в условиях Центрально-Черноземной полосы / Верзилина Н.Д. // Проблемы интродукции и экологии Центрального Черноземья: Сб. науч. тр. ВГУ: - Во-

ронеж, 1997. - С. 122-124.

20. Верзнлина Н.Д. Экологическая роль фитоценозов в сукцессиях почвенных микроорганизмов / Верзнлина Н.Д. // Проблемы ингродук-Ш1И и экологии Центрального Черноземья; Сб. науч. тр. ВГУ:. - Воронеж, 1997. - С. 118-122.

21. Верзнлина Н.Д. Морфологические особенности стевии в Центрально-Черноземной полосе / Верзнлина Н.Д. // Материалы Всероссийской конференции «Научное наследие П.П. Семенова-Тяньшанского и его роль в развитии современной науки»: - Липецк, 1997. - С. 17.

22. Верзилина Н.Д. Влияние полевых культур и их корневых остатков на активность окислительно-восстановительных ферментов / Верзилина Н.Д. К Науч. основы совершенствования систем земледелия; Сб. науч. тр. - Воронеж, 1997. - С. 84-88.

23. Верзилина Н.Д. Морфолого-анатомические особенности стевни в условиях Центрально-Черноземной зоны / Верзилина Н.Д., Камаева Г.М. // Труды междунар. конф. по анатомии н морфологии растений. -СПб., 1997.-С.24-25.

24. Верзилина Н.Д. Морфолого-анатомические характеристики стевии при интродукции в условиях ЦЧП / Верзилина Н.Д., Хвостова О.Н. Н Материалы IV междунар. конф. медицинской ботаники. — Киев,1997. -С. 187-189.

25. Верзилина Н.Д. Интродукция и рациональное использование стевии в агрокультуре / Верзилина Н.Д. // Рациональное использование ресурсного потенциала в агропромышленном комплексе: материалы Всерос. науч.-практ. конф. — Воронеж, 1998. — С. 79.

26. Верзилина Н.Д. Морфолого-анатомические особенности репродуктивных органов стевии в условиях ЦЧЗ / Верзилина Н.Д. // Интродукция растений и отдаленная гибридизация: сб. науч. тр. междунар. конф., посвяш. 100-летию со дня рождения Н.В. Цицнна. — Киев, 1998. - с. 82-85.

27. Верзилина Н.Д. Влияние регуляторов роста на эффективность размножения стевии зелеными черенками. / Верзилина Н.Д. // Актуальные вопросы современного земледелия ЦЧЗ: материалы науч.-практ. конф. - Курск, 2000. - С. 14-17.

28. Верзилина Н.Д. Структурная организация растений стевии / Верзилина Н.Д. // Труды II междунар. конф. по анатомии и морфологии растений. - СПб., 2002. - С. 96-98.

29. Верзилина Н.Д. Повышение эффективности зеленого черенкования стевии при интродукции в ЦЧЗ И Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: V междунар. симпозиум: материалы симпозиума. - 2003. —С, 139-142.

30. Знаменская В.В. Основные способы размножения стевии при интродукции в Центральной Черноземной зоне / Знаменская З.В., Вер-

зилнна Н.Д., Жужжзлова Т.П. // Итоги науч.-исслед. работ агрон. факультета: Сб. науч. тр., посвящ. 90 - летню со дня рождения агрономического факультета, ВГАУ - Воронеж, - 2004, - С.40-46.

31. Верзилина Н.Д. Биологические особенности роста и развития стевии в условиях умеренного климата / Верзил и на Н.Д., Жужжапова Т.П., Дубянский М.М. // Итоги науч.-исслед. работ агрономического факультета: Сб. науч. тр., посвящ. 90- летию со дня рождения агрономического факультета, ВГЛУ, - Воронеж, - 2004. - С.26-33.

32. Верзилина Н.Д. Морфофизиологические характеристики растений стевни с различным уровнем плоидности / Верзилина Н.Д., Филатов Г.В. И Итоги науч.-исслед. работ агрон. факультета: Сб. науч. тр., посвящ. 90- летию со дня рождения агрон. факультета, ВГЛУ, - Воронеж, - 2004.-С.176- 184.

33. Верзилина Н.Д. Фотосинтетическая активность растений стевии с различным уровнем плоидности / Верзилина Н.Д,, Филатов Г.В. // Итоги науч.-исслед. работ агрономического факультета: Сб. науч. тр„ посвящ. 90- летию со дня рождения агрон. факультета, ВГАУ, - Воронеж, -2004.-С.184- 192.

34. Рудакова J1.B. Амперометрическое определение антиоксидант-ной активности стевии и других растительных экстрактов / Рудакова J1.В., Полянская Н.К., Верзилина Н.Д. и др. // Материалы 2-ой Всерос. конф. «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования», - Воронеж, ВГУ, - 2005, С. 31-34.

35. Подпорннова Г.К. Изучение химического состава растительного сырья стевии / Подпоринова Г.К., Верзилина Н.Д. // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использованияггез. докл. науч.-практ. конференции. - Пущино, 2005.- С.123-125.

36. Верзилина Н.Д Получение идентификационных признаков экстракта стевии комбинацией методов многоволновой ВЭЖХ и главных компонент / Гаврилнна В.А., Сычев С.Н., Верзилина Н.Д., Подпоринова Г.К., Полянский К.К. II Пищевая промышленность. (В печати).

Тип. ВГАУ. 3. № 275 - 2005 г. 2,0 п. л. Т. 100.

Информация о работе

Верзилина, Наталья Дмитриевна
доктора сельскохозяйственных наук
Воронеж, 2005
ВАК 03.00.12

Автореферат

СТЕВИЯ (STEVIA REBAUDIANA BERTONI) В ЦЕНТРАЛЬНОМ ЧЕРНОЗЕМЬЕ (АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КУЛЬТУРЫ) - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы