Siarka jako czynnik kształtujący poziom metabolitów pierwotnych i wtórnych w rzepaku jarym

1. 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/P06/01

2. Cel pracy: • 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.

3. Materiał i metody

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

5. Charakterystyka gleby:  Czarna ziemia zdegradowana (kompleks pszenny wadliwy)  Odczyn gleby w poziomie Ap obojętny (pHKCl 6,45 – 7,11)  Średnia zawartość siarki (Ap) - 1,93 mg SO4 · 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

6. Schemat doświadczenia Obiekt kontrolny - poletka nie nawożone siarką

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

8. Doświadczenie laboratoryjne

9. 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: • kontrola - bez siarki • P I - 172 mg SO4-2 ∙ dm-3 •  P II - 423 mg SO4-2 ∙ dm-3 • P III - 511 mg SO4-2 ∙ dm-3 •  P IV - 767 mg SO4-2 ∙ dm-3

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

11. Wyniki

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

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

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

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

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

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

18. Wpływ sposobu aplikacji, formy i dawki siarki na zawartość glukozynolanów alkenowych i indolowych w nasionachrzepaku jarego ‘Star’

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

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

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

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

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

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

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

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

27. Wnioski

28. 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. • 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. • 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.

29. 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.

30. 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. • W kiełkujących nasionach i rozwijających się siewkach rzepaku zachodził katabolizm glukozynolanów, którego tempo zależało od zawartości siarki w pożywce. • 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.

31. 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.

32. 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/P06/01

33.  Doświadczenie polowe Charakterystyka gleby:  Czarna ziemia zdegradowana (kompleks pszenny wadliwy) Wyróżnione poziomy genetyczne: Ap - poziom ornopróchniczny (0 - 25 cm) A2 - poziom próchniczny (25 - 38 cm) Bbr - poziom brunatnienia (38 - 71 cm) Ccagg - skała macierzysta oglejona z zawartością CaCO3  Odczyn gleby w poziomie Ap obojętny (pHKCl 6,45 – 7,11)  Średnia zawartość siarki (Ap) - 1,93 mg SO4 · kg-1 gleby