jueves, 3 de mayo de 2012

Relación hoja: tallo y contenido de esteviósido

La heredabilidad para el rendimiento, relación hoja: tallo y contenido de esteviósido Estimado a partir de un cultivo de la Stevia rebaudiana Landrace
por
JE Brändle y Rosa N.
Agricultura de Canadá, Sección de Investigaciones, PO Box 186, Delhi, Ontario, N4B 2W9.
RESUMEN
Stevia rebaudiana (Bert.) Bertoni es una herbácea perenne nativa de las tierras altas del Paraguay. Un número de compuestos están presentes en el tejido de las hojas que tienen un uso potencial de alimentos como edulcorantes bajos en calorías. El propósito de este trabajo fue determinar si la variabilidad genética suficiente estuvo presente en el germoplasma disponible a nivel local la stevia para permitir la selección de líneas con las propiedades agronómicas y químicas adecuadas a las condiciones locales de producción. El rendimiento, relación hoja: tallo y la concentración de esteviósido se encuentra en todo ser altamente heredable. Los niveles de rendimiento son comparables a otras zonas productoras de estevia. El esteviósido concentración fue mayor, probablemente como resultado de la producción en días largos. Estos primeros resultados también muestran que la Stevia tiene un buen potencial para la producción en el suroeste de Ontario.

Las hojas de la hierba dulce de Paraguay, conocido por los indios guaraníes como Ka-a él-e, se han utilizado durante siglos como edulcorante para bebidas amargas como la yerba mate (Soejarto et al., 1983). La planta es un miembro de la familia de las Compuestas y se le dio el nombre botánico Stevia rebaudiana (Bert.) Bertoni (Soejarto et al., 1983). El esteviósido, el presente edulcorante importante en la hoja y el tejido del tallo, primero fue seriamente considerado como un sustituto del azúcar a principios de la década de 1970 por un consorcio japonés formado con el propósito de comercializar el esteviósido y extractos de estevia (Kinghorn y Soejarto, 1985). Estos edulcorantes son ahora de uso general en Japón, China, Corea, Israel, Brasil y Paraguay (Crammer y Ikan, 1986) y hasta la fecha no ha habido reportes de efectos adversos derivados del uso de productos de estevia por los seres humanos (y Kinghorn Soejarto , 1985). Stevia muestra su mayor potencial como una alternativa de fuente natural a los edulcorantes sintéticos que ahora están disponibles para los consumidores preocupados por la dieta. Esto es especialmente relevante en el contexto del movimiento actual de la sociedad hacia los alimentos más naturales.
Ocho glicósidos diterpeno con propiedades edulcorantes se han identificado en los tejidos foliares de estevia. Los cuatro principales edulcorantes son esteviósido, rebaudiósido A, C y rebaudiósido dulcósido A. La dulzura de los mismos compuestos relativos a la sacarosa son 210, 242, 30 y 30, respectivamente (Kinghorn, 1987). Rendimiento de compuestos edulcorantes presentes en el tejido de la hoja puede variar según el método de propagación (Tamura et al., 1984), la longitud del día (Metivier y Viana, 1979) y las prácticas agronómicas (shock, 1982). A diferencia de muchos edulcorantes bajos en calorías, esteviósido es estable a altas (100C) y temperaturas en un rango de valores de pH (pH 3-9) (Kinghorn y Soejarto, 1985). También es no calórico, no fermentable y no se oscurece con la cocción (Crammer y Ikan, 1986).
Stevia se origina en las regiones altas del noreste de Paraguay que se producen entre 23 y 24 de latitud sur. Las plantas son perennes en la naturaleza y se presentan en las orillas de los pantanos o en las comunidades de pastizales en suelos con capas freáticas superficiales, los suelos son por lo general las arenas estériles de ácido o mucks (Choque, 1982). El clima puede ser considerado como subtropical semihúmedo con temperaturas que oscilan de -6 a 43C con un promedio de 23C. En los rodales naturales, la stevia crece hasta cerca de 50-60 cm de altura. Suelos similares y las condiciones climáticas reinantes durante la temporada de cultivo en la llanura de arena de Norfolk en el suroeste de Ontario. Por lo tanto, puede ser posible adaptar stevia para el sistema de cultivo local como un cultivo trasplantado anual. Los primeros ensayos de observación mostraron que la stevia tiene un potencial como un cultivo alternativo para los suelos de textura gruesa de Ontario. Era el propósito de este trabajo para determinar si la variabilidad genética suficiente estuvo presente en el germoplasma disponible para permitir la selección de líneas con las propiedades químicas y agronómicas adecuadas a las condiciones locales de producción.
En 1990, alrededor de 1000 plantas de un cultivar variedades locales de stevia importado de China por el Dr. HH Cheng se cultivaron en la Estación de Investigación de Nueva Delhi. A partir de estas plantas, 15 fueron seleccionados al azar, trasplantados a macetas y crecido en un armario de crecimiento, en días cortos (12 h), para inducir la floración. Las plantas se han reorganizado y agitarse ligeramente cada dos días durante un período de cuatro semanas para permitir el cruzamiento al azar. Dado que la stevia es la auto-incompatibles (Miyagawa et al. 1986) semillas recolectadas de una sola planta representaría una familia de medios hermanos (HSF). Trece de las quince plantas de producción de semilla suficiente para la prueba en 1991. El 1 de marzo de 1991 semillas fueron germinadas a continuación trasplantaron a macetas de turba individuales llenos de una mezcla 2:1 de arena / barro mezcla. Las plántulas se llevaron a cabo en el invernadero hasta que esté listo para el trasplante. El ensayo se diseñó como parcelas divididas, con las fechas de siembra (1 de mayo y 15 de mayo) como mainplots y HSF como subparcelas. Con el fin de eliminar parte del sesgo al alza derivados de la interacción genotipo x ambiente de los estimadores de heredabilidad, las fechas de siembra se utilizaron para simular diversos entornos. Parcelas consistía en una sola fila de 10 plantas, espaciadas 30 cm, con 30 cm entre plantas. El ensayo fue fertilizado antes del trasplante, con 60 kg ha -1 de nitrógeno seguido de un apósito superior adicional de 30 kg N ha-1 el 2 de julio. Además de la lluvia natural, el ensayo recibieron 200 mm de agua de riego a lo largo de la temporada de crecimiento. En agosto 15 alturas de las plantas se midieron y luego las plantas del centro de ocho de cada fila se cosecharon, en bolsas y se seca a 30 º C durante 7 días. Después del secado, las hojas y tallos se separaron y se pesaron. Rendimiento de la hoja y la relación hoja: tallo se calcula a partir de esos resultados. La heredabilidad se calculó después de Hallauer y Miranda (1981) y se basa en el supuesto de que la varianza entre HSF fue igual a 1/4 de la varianza genética aditiva. La varianza degenic se supone que es despreciable.
Concentración de esteviósido se midió utilizando una modificación de la técnica de Makapugay et al. (1984). Una muestra de 10 gramos de tejido aire hoja seca se molió para pasar un tamiz de malla 20. Un 0,5 g submuestra se liofilizó. El tejido de la hoja se colocó en un tubo de ebullición y 25 ml de agua desionizada destilada se añadió. Los tubos se colocaron en un vaso de agua, colocado sobre una placa caliente, lleva a ebullición y se dejó hervir durante 12 minutos. Las muestras se enfriaron a continuación, se filtró a través de Millipore AP2501000 pre-filtros en 2 embudos de vidrio sinterizado mm, y luego a través de 0,5 micras FHLP 01300 filtros. La separación y cuantificación de muestras se llevó a cabo utilizando un Varian 5020 HPLC, un 30 cm μBondpak-NH 2 columna con 85% de acetonitrilo como fase móvil (pH ajustado a 4,0), y un detector de Waters 994 PDA ajustado a 196 nm. El caudal fue 1,5 ml min -1 bajo condiciones isocráticas.
El análisis de la varianza (datos no mostrados) indicó la presencia de una variación significativa entre el HSF para todas las características excepto altura de la planta. La fecha de siembra x HSF la interacción no fue significativa y el efecto principal de la fecha fue significativa para producir sólo. Los rendimientos (Tabla 1) estaban de acuerdo con los obtenidos de forma experimental en California (Choque 1982). La variabilidad genética (Tabla 1) para el rendimiento fue alto y la mejora a través de la selección dentro de este cultivar variedades locales es posible. Proporciones elevadas de hoja: tallo son deseables en la stevia cultivada a causa de las concentraciones de esteviósido baja (<5 mg g -1) en los tejidos del tallo. Stevia crecido en la Estación de Investigación de Nueva Delhi tuvo 1,22 veces el peso de la hoja tanto en seco como peso de los tallos secos, esta misma relación fue de aproximadamente 0,67 en California. No fue significativa la variación heredable para la relación hoja: tallo y las perspectivas de mejora a través de la selección son buenos. El tallo de la hoja de alta: relación puede ser una función del cultivo bajo días largos, como los largos días han demostrado que aumenta el área foliar y peso seco de la hoja en relación a los días cortos (Metivier y Viana, 1979). La stevia es un obligado planta de días cortos, por lo tanto, un mayor crecimiento vegetativo en condiciones de día largo no es de extrañar.
La concentración de esteviósido (Tabla 1) fue elevada en relación con las regiones subtropicales del mundo (Kinghorn y Soejarto 1985), un hecho que puede estar relacionado con el cultivo en los largos días. La concentración de esteviósido era similar a la encontrada en las muestras procedentes de Japón, donde los largos días se experimentan durante el período vegetativo (Kinghorn y Soejarto 1985). Junto con un efecto sobre el rendimiento de la hoja, los largos días han demostrado que causa un aumento de hasta un 50% en términos relativos, el esteviósido la concentración de las plantas cultivadas en días cortos (Metivier y Viana, 1979). No fue sustancial variación heredable para la concentración de esteviósido. Además, las concentraciones de esteviósido se correlacionadas para producir o relación hoja: tallo (datos no mostrados) que indica que la mejora concurrente de las características agronómicas y químicas es posible. Rendimiento de la hoja de 3000 kg ha -1 con una concentración de 105 esteviósido mg g -1 da un rendimiento esteviósido de 315 kg ha -1. Suponiendo que el esteviósido es 210 veces más dulce que la sacarosa, los rendimientos de esteviósido en este ensayo son equivalentes a 66,2 toneladas ha -1 de azúcar.
La presencia de significativas variaciones hereditarias de tres caracteres de importancia económica ilustra claramente que el mejoramiento genético de la stevia es posible. Los limitados resultados de este estudio sirven también para ilustrar el potencial de este cultivo para la producción en el suroeste de Ontario.
Referencias
Crammer, B., y Ikan, R. 1986. Glucósidos dulces de la planta de stevia. Química de Gran Bretaña 22:915-916.
Hallauer, AR y Miranda, JB 1981. La genética cuantitativa en el mejoramiento del maíz. Iowa State Univ.. Press, Ames.
Kinghorn, AD 1987. Compuestos biológicamente activos de plantas con propiedades médicas de renombre y edulcorantes. J. Nat.. Prod. 50:1009-1024.
Kinghorn, AD, y Soejarto, DD 1985. Estado actual de esteviósido como un agente edulcorante para uso humano. En Wagner, H., Hikino, H., y Farnsworth, NR (eds.). Económico y la planta de investigación médica. Academic Press. Londres.
Makapugay, HC, Nanayakkara, NPD, y Kinghorn, AD 1984. Mejora de líquidos de alto rendimiento cromatográfico separación de los glicósidos de Stevia rebaudiana diterpeno dulces usando elución de gradiente lineal. J. Chromatogr. 283:390-395.
Metivier, J., y Viana, AM 1979. El efecto de la longitud del día largo y corto en el crecimiento de plantas enteras y el nivel de proteínas solubles, azúcares y esteviósido en hojas de Stevia rebaudiana Bert. J. Exp.. Bot. 30:1211-1222.
Miyagawa, H., Fujikowa, N., Kohda, H., Yamasaki, K., Taniguchi, K., y Tanaka, R. 1986. Los estudios sobre el cultivo de tejidos de la Stevia rebaudiana y sus componentes: (II). La inducción de primordios rodaje. Planta Medica 4:321-324.
Shock, CC 1982. El cultivo experimental de Stevia Rebaudi en California. Universidad de informe de California Progreso Agronomía N º 122.
Soejarto, DD, compadre, CM, Medon, PJ, Kamath, SK y Kinghorn, AD 1983. Potenciales agentes edulcorantes de origen vegetal. II. Campo de búsqueda de sabor dulce las especies de Stevia. Econ. Bot. 37:71-79.
Tamura, Y., Nakamura, S., Fukui, H., y Tabata, M. 1984. Comparación de las plantas de Stevia que crecen de semillas, estacas y las culturas madre de punta para el crecimiento y los glucósidos dulces diterpeno. Plan de la célula Rep. 3:180-182. .
. Tabla 1 heredabilidad, media, el rango y el error estándar de la altura, rendimiento, relación hoja: tallo y el esteviósido concentración de 13 stevia medios hermanos-las familias que crecen en la Estación de Investigación de Nueva Delhi en 1991
Carácter
h 2
Media
Serie
SE
Altura (cm)
-
62,2
56,3 a 65,9
4.6
Hoja de Rendimiento (kg ha -1)
62,1
3069.
2144 - 3494
257.
Relación hoja: tallo)
78,8
1,22
1,00 a 1,42
0.2
El esteviósido (mg / g -1)
76,6
104,7
85,3 a 134,1
8.2
Nuestra protección contra el viento!

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