Piotr Mirosaw Szulc Siarka jako czynnik ksztatujcy poziom

Piotr Mirosław Szulc Siarka jako czynnik kształtujący poziom metabolitów pierwotnych i wtórnych w rzepaku jarym Badania częściowo finansowane przez KBN w ramach projektu badawczego – promotorskiego PB 1818/P 06/01

Cel pracy : Ø określenie wpływu siarki na zawartość glukozynolanów w nasionach rzepaku i na przemiany jakim te związki ulegają podczas kiełkowania i wzrostu siewek, określenie wpływu siarki na skład jakościowy i ilościowy metabolitów, których zawartość w nasionach rzepaku decyduje o ich wartości użytkowej i technologicznej, wykazanie celowości stosowania różnych form, dawek i sposobów aplikacji siarki dla uzyskania wzrostu plonu przy optymalnym udziale kwasów tłuszczowych i glukozynolanów w nasionach rzepaku.

Materiał i metody

Doświadczenie polowe Materiał do badań stanowiły nasiona rzepaku jarego podwójnie ulepszonego (Brassica napus odm. Star)

Charakterystyka gleby: Czarna ziemia zdegradowana (kompleks pszenny wadliwy) Odczyn gleby w poziomie Ap obojętny (p. HKCl 6, 45 – 7, 11) Średnia zawartość siarki (Ap) - 1, 93 mg SO 4 · kg-1 gleby W doświadczeniu zastosowano nawożenie NPK w dawkach: a) 120 kg N · ha-1 b) 60 kg P · ha-1 c) 120 K · ha-1

Schemat doświadczenia Obiekt kontrolny - poletka nie nawożone siarką

W zebranym plonie określono zawartość: Ø siarki ogólnej, Ø metabolitów pierwotnych: - kwasy tłuszczowe: - nienasycone (oleinowy, linolenowy, palmitooleinowy) - nasycone (mirystynowy, palmitynowy, stearynowy) - tokoferole Ø metabolitów wtórnych: - glukozynolany alkenowe: progoitryna, glukonapina, glukobrassicanapina, napoleiferyna - glukozynolany indolowe 4 - hydroksyglukobrassicyna, - -sitosterol

Doświadczenie laboratoryjne

Doświadczenie laboratoryjne przeprowadzono zgodnie z zasadami metody kultur in vitro. Sterylne nasiona rzepaku wykładano na zmodyfikowaną mineralną pożywkę Murashige i Skoog’a (1962), w której zwiększono zawartość siarki. Warianty stosowanych pożywek: Ø kontrola - bez siarki Ø P I - 172 mg SO 4 -2 ∙ dm-3 P II - 423 mg SO 4 -2 ∙ dm-3 Ø P III - 511 mg SO 4 -2 ∙ dm-3 P IV - 767 mg SO 4 -2 ∙ dm-3

Materiał do badań stanowiły 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 -dniowe siewki rzepaku, w których określono zawartość: Ø glukozynolanów alkenowych (progoitryna, glukonapina, glukobrassikanapina) Ø glukozynolanów indolowych (4 -hydroksyglukobrassicyna, 4 -metoksyglukobrassicyna, neoglukobrassicyna)

Wyniki

Wpływ sposobu aplikacji, formy i dawki siarki na plon nasion rzepaku jarego ‘Star’

Wpływ sposobu aplikacji, formy i dawki siarki na zawartość siarki w nasionach rzepaku jarego ‘Star’

Wpływ sposobu aplikacji, formy i dawki siarki na zawartość nienasyconych kwasów tłuszczowych w oleju z nasion rzepaku jarego ‘Star’

Wpływ sposobu aplikacji, formy i dawki siarki na zawartość nasyconych kwasów tłuszczowych w oleju z nasion rzepaku jarego ‘Star’

Wpływ sposobu aplikacji, formy i dawki siarki na zawartość hipocholesterolemicznych i hipercholesterolemicznych kwasów tłuszczowych w oleju z nasion rzepaku jarego ‘Star’

Wpływ sposobu aplikacji, formy i dawki siarki na zawartość glukozynolanów w nasionach rzepaku jarego ‘Star’

Wpływ sposobu aplikacji, formy i dawki siarki na zawartość glukozynolanów alkenowych i indolowych w nasionach rzepaku jarego ‘Star’

Kształtowanie się zawartości glukozynolanów [ M/g s. m. ] w siewkach rzepaku w zależności od stężenia siarki w pożywce

Kształtowanie się zawartości glukozynolanów alkenowych [ M/g s. m. ] w siewkach rzepaku w zależności od stężenia siarki w pożywce

Kształtowanie się zawartości glukozynolanów indolowych [ M/g s. m. ] w siewkach rzepaku w zależności od stężenia siarki w pożywce

Zawartość progoitryny w siewkach rzepaku jarego ‘Star’ w zależności od stężenia siarki w pożywce (w % w stosunku do sumy glukozynolanów)

Zawartość glukonapiny w siewkach rzepaku jarego ‘Star’ w zależności od stężenia siarki w pożywce (w % w stosunku do sumy glukozynolanów)

Zawartość glukobrassikanapiny w siewkach rzepaku jarego ‘Star’ w zależności od stężenia siarki w pożywce (w % w stosunku do sumy glukozynolanów)

Zawartość 4 -hydroksyglukobrassicyny w siewkach rzepaku jarego ‘Star’ w zależności od stężenia siarki w pożywce (w % w stosunku do sumy glukozynolanów)

Zawartość neoglukobrassicyny w siewkach rzepaku jarego ‘Star’ w zależności od stężenia siarki w pożywce (w % w stosunku do sumy glukozynolanów)

Wnioski

1. Spośród badanych w niniejszym doświadczeniu czynników (sposób aplikacji, forma i dawka siarki) wysokość i jakość plonu rzepaku istotnie zależały od sposobu aplikacji i dawki siarki oraz współdziałania wszystkich czynników. 2. Uzyskane wyniki wykazały, iż na glebach z niską zawartością siarki, dobre efekty dało nawożenie dolistne siarką elementarną, a najwyższy średni plon nasion uzyskano po zastosowaniu dawki 60 kg S · ha-1. Ten wariant nawożenia nie wpłynął na zwiększenie poziomu glukozynolanów w nasionach w porównaniu z kontrolą. 3. Nasiona rzepaku nawożonego doglebowo siarką elementarną w dawce 60 kg · ha-1 zawierały najwyższą ogólną sumę glukozynolanów i sumę glukozynolanów alkenowych, wśród których szczególnie zwiększyła się zawartość glukonapiny i napoleiferyny - związków niekorzystnie wpływających na technologiczną i żywieniową jakość nasion.

4. Nawożenie siarką wpłynęło na poprawę wartości odżywczej oleju rzepakowego, między innymi na wzrost zawartości kwasów hipo cholesterolemicznych i zmniejszenie koncentracji kwasów hiper cholesterolemicznych oraz korzystnie modyfikowało stosunek kwasu linolowego do linolenowego. Najkorzystniej na omawiane cechy wpłynęło nawożenie dolistne siarką elementarną w dawce 60 kg · ha-1. 5. Nawożenie siarką zwiększyło zawartość kwasów: oleinowego, linolowego, palmitoleinowego i stearynowego oraz obniżyło zawartość kwasu linolenowego i palmitynowego. Najwyższą zawartość kwasów nienasyconych oleinowego i linolowego stwierdzono w nasionach rzepaku nawożonego dolistnie siarką elementarną.

6. Nie wykazano istotnego wpływu nawożenia siarką na zawartość tokoferoli i sitosterolu, jednak obserwowane tendencje wskazują, na korzystny wpływ nawożenia siarką na zawartość tych związków w nasionach. 7. W kiełkujących nasionach i rozwijających się siewkach rzepaku zachodził katabolizm glukozynolanów, którego tempo zależało od zawartości siarki w pożywce. 8. Brak siarki w pożywce lub jej niska zawartość, zwłaszcza w początkowych etapach ontogenezy, przyspieszały rozpad glukozynolanów. Wskazuje to, iż produkty hydrolizy tych związków mogą być wykorzystane przez rozwijający się zarodek w heterotroficznej fazie kiełkowania.

9. W trzydniowych kiełkujących nasionach rzepaku dominowały glukozynolany alkenowe, głównie progoitryna, natomiast w siewkach 9 - 21 dniowych - glukozynolany indolowe, spośród których najwięcej stwierdzono neoglukobrassicyny. Dodatkowo w starszych siewkach stosunek glukozynolanów alkenowych do indolowych zależał od stężenia siarki w pożywce.

Piotr Mirosław Szulc Siarka jako czynnik kształtujący poziom metabolitów pierwotnych i wtórnych w rzepaku jarym Badania częściowo finansowane przez KBN w ramach projektu badawczego – promotorskiego PB 1818/P 06/01

Doświadczenie polowe Charakterystyka gleby: Czarna ziemia zdegradowana (kompleks pszenny wadliwy) Wyróżnione poziomy genetyczne: Ap - poziom ornopróchniczny (0 - 25 cm) A 2 - poziom próchniczny (25 - 38 cm) Bbr - poziom brunatnienia (38 - 71 cm) Ccagg - skała macierzysta oglejona z zawartością Ca. CO 3 Odczyn gleby w poziomie Ap obojętny (p. HKCl 6, 45 – 7, 11) Średnia zawartość siarki (Ap) - 1, 93 mg SO 4 · kg-1 gleby