ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2020-6-31-35ovoshchi-1181Research ArticleОВОЩЕВОДСТВОVEGETABLE PRODUCTIONВодный экстракт из листьев стевии (Stevia rebaudiana Bertoni) как биостимулятор роста растений в светокультуреThe possibility of using of an aqueous extract from stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) leaves as a biostimulant of plant growth in photoculturehttps://orcid.org/0000-0003-0378-7331СинявинаН. Г.SinyavinaN. G.

Надежда Георгиевна Синявина – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник 

195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский пр., д. 14

Nadezhda G. Sinyavina – Cand. Sci. (Biology), Senior Researcher

14, Grazhdanskiy ave., St.-Petersburg, 195220

sinad@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7221-9886КочетовА. А.KochetovA. A.

Алексей Александрович Кочетов – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник 

195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский пр., д. 14

Alexey A. Kochetov – Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher

14, Grazhdanskiy ave., St.-Petersburg, 195220

https://orcid.org/0000-0001-7853-1301ЕгороваК. В.EgorovaK. V.

Ксения Вадимовна Егорова – аспирант

195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский пр., д. 14

Ksenia V. Egorova – graduate student

14, Grazhdanskiy ave., St.-Petersburg, 195220

https://orcid.org/0000-0002-2936-5949ВертебныйВ. Е.VertebnyV. E.

Виталий Евгеньевич Вертебный – старший научный сотрудник 

195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский пр., д. 14

Vitaly E. Vertebny – Senior Researcher

14, Grazhdanskiy ave., St.-Petersburg, 195220

https://orcid.org/0000-0002-9149-3247ХомяковЮ. В.KhomyakovYu. V.

Юрий Викторович Хомяков – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, руководитель лаборатории биохимии почвенно-растительных систем 

195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский пр., д. 14

Yuri V. Khomyakov – Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher, Head of the Laboratory of Biochemistry of Soil and Plant Systems

14, Grazhdanskiy ave., St.-Petersburg, 195220

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Агрофизический научно-исследовательский институт» (ФГБНУ АФИ)РоссияFSBSI Agrophysical Research InstituteRussian Federation202026122020063135Copyright © Синявина Н.Г., Кочетов А.А., Егорова К.В., Вертебный В.Е., Хомяков Ю.В., 20202020Синявина Н.Г., Кочетов А.А., Егорова К.В., Вертебный В.Е., Хомяков Ю.В.Sinyavina N.G., Kochetov A.A., Egorova K.V., Vertebny V.E., Khomyakov Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vegetables.su/jour/article/view/1181

Актуальность. Биостимуляторы роста растений на основе природного сырья экологически безопасны и безвредны для человека. Стевия (Stevia rebaudiana Bertoni) содержит дитерпеновые стевиолгликозиды, сходные по структуре и свойствам с гиббереллинами, а также ряд других ценных биологически активных соединений. Цель работы – исследовать влияние водного экстракта из листьев стевии на урожайность и качество салата листового и редиса европейского в условиях светокультуры. Материалы и методы. Объектом исследований служили сорт салата Тайфун и редиса Ризенбуттер. Растения выращивали в светоустановках на биополигоне ФГБНУ АФИ (г. Санкт-Петербург) при освещенности 10–20 клк, температуре 22…26°С днем и 18…20°С ночью. Полив осуществляли водой, подкормку – питательным раствором Кнопа три раза в неделю. Субстрат – торф с минеральными добавками. Экстракцию из измельченных листьев стевии проводили горячей водой (80°С) в соотношении 1 г листьев: 100 мл воды в течение 90 мин. Некорневую обработку растений осуществляли двукратно разведениями исходного экстракта 1:10, 1:50 и 1:100 из расчета 0,20-0,25 мл/растение салата и 0,09-0,1 мл/растение редиса, контрольные растения обрабатывали водой. Полученные данные обрабатывали по стандартным методикам с использованием программного обеспечения Excel 2016. Результаты. Некорневая обработка экстрактом из листьев стевии достоверно не влияла на размеры и массу корнеплодов редиса, но повысила урожайность за счет уменьшения числа застеблевавшихся растений: наблюдали достоверное их уменьшение во всех вариантах обработки (на 34-51%). При использовании разведения 1:100 на 20% повышался выход товарных корнеплодов и на 25% – урожай с кв. м. Некорневая обработка экстрактами стевии повышала массу растений салата и их биологическую ценность. Достоверно увеличивалось содержание фотосинтетических пигментов, сахаров, витамина С, наблюдалась тенденция к снижению содержания нитратов. Рекомендованными к использованию для некорневой обработки могут служить разведения исходного экстракта 1:50 и 1:100. Эффект от применения экстракта из листьев стевии сходен по действию с некоторыми биостимуляторами растительного происхождения, обладающими гормоноподобными свойствами, что определяет возможность использования его в качестве безопасного стимулятора роста растений.

Relevance. Plant growth biostimulants based on natural raw materials are ecologically safe and harmless to humans. Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) contains in its leaves sweet diterpene steviol glycosides, which are similar in structure and properties to gibberellins, as well as a number of other valuable biologically active compounds. Water extracts from stevia leaves are capable to accelerate growth, to increase the yield and quality of plants. However, further study and development of application technologies of the extracts for specific crops and different growing conditions are required. The purpouse of this work is to investigate the effect of an aqueous extract from stevia leaves on the yield and quality of lettuce and small radish under photoculture conditions. Materials and methods. The objects of the study were lettuce var. Typhoon and small radish var. Riesenbutter. The plants were grown in photoculture at the biopolygon of the FSBSI Agrophysical Research Institute (St. Petersburg) at an illumination of 10–20 klx, a temperature of 22–26°С (day) and 18–20°С (night). Watering was carried out with water, top-dressing was carried out with Knop's nutrient solution three times a week. Peat with mineral additives was used as a substrate. The original extract was prepared by extraction from stevia dry leaves powder with hot water (80°С) in a ratio of 1 g of leaves: 100 ml of water. Foliar treatment of plants was carried out twice at dilution of the original extract from stevia leaves 1:10, 1:50, and 1:100 (extract : water) at the rate of 0.20-0.25 ml / lettuce plant and 0.09-0.1 ml / radish plant; control plants were treated with water. The data were processed according to standard procedures using the Excel 2016 software. Results. Foliar treatment with an extract from stevia leaves did not significantly affect the size and weight of radish root crops, but increased the yield due to a decrease in the number of bolting plants. A significant decrease of bolting was observed in all treatment options (by 34-51%). When using a dilution of 1: 100, the yield of marketable root crops increased by 20% and the yield per sq. m. – by 25%. Foliar treatment with stevia extracts increased the mass of lettuce plants, as well as their biological value. The content of photosynthetic pigments, sugars, and vitamin C significantly increased, and a tendency towards a decrease in the content of nitrates was observed. According to data, we recommend for foliar treatment are dilutions of the original extract 1:50 and 1: 100. The effect of using of an extract from stevia leaves is similar in action to some biostimulants from plants with hormone-like properties, which determines the possibility of using it as a safe plant growth stimulant.

светокультураэкстракт из стевиибиостимуляторурожай растенийкачествоphotoculturestevia extractbiostimulantcrop yieldqualityReferencesKozai T. Resource use efficiency of closed plant production system with artificial light: Concept, estimation and application to plant factory. Proceedings of the Japan Academy, Series B. 2013;89(10):447-461. https://doi.org/10.2183/pjab.89.447Kozai T. Resource use efficiency of closed plant production system with artificial light: Concept, estimation and application to plant factory. Proceedings of the Japan Academy, Series B. 2013;89(10):447-461. https://doi.org/10.2183/pjab.89.447Al-Kodmany Kh. The Vertical Farm: A Review of Developments and Implications for the Vertical City. Buildings. 2018;(8):24. https://doi.org/10.3390/buildings8020024Al-Kodmany Kh. The Vertical Farm: A Review of Developments and Implications for the Vertical City. Buildings. 2018;(8):24. https://doi.org/10.3390/buildings8020024Яхин О.И., Лубянов А.А., Яхин И.А. Физиологическая активность биостимуляторов и эффективность их применения. Агрохимия. 2016;(6):72-94.Yakhin O.I., Lubyanov A.A., Yakhin I.A. The physiological activity and efficiency of application of biostimulants. Agrochemistry. 2016;(6):72-94. (In Russ.)Lemus-Mondaca R., Vega-Galvez A., Zura-Bravo L., Ah-Hen K. Stevia rebaudiana Bertoni, source of a highpotency natural sweetener: A comprehensive review on the biochemical, nutritional and functional aspects. Food Chemistry. 2012;(132):1121-1132. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.11.140Lemus-Mondaca R., Vega-Galvez A., Zura-Bravo L., Ah-Hen K. Stevia rebaudiana Bertoni, source of a highpotency natural sweetener: A comprehensive review on the biochemical, nutritional and functional aspects. Food Chemistry. 2012;(132):1121-1132. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.11.140Barbet-Massin C., Giuliano S., Alletto L., Daydé J., Berger M. Towards a semi-perennial culture of Stevia rebaudiana (Bertoni) Bertoni under temperate climate: effects of genotype, environment and plant age on steviol glycoside content and composition. Genetic resources and crop evolution. 2016;63(4):685-694. https://doi.org/10.1007/s10722-015-0276-9Barbet-Massin C., Giuliano S., Alletto L., Daydé J., Berger M. Towards a semi-perennial culture of Stevia rebaudiana (Bertoni) Bertoni under temperate climate: effects of genotype, environment and plant age on steviol glycoside content and composition. Genetic resources and crop evolution. 2016;63(4):685-694. https://doi.org/10.1007/s10722-015-0276-9Samuel P., Ayoob K.T., Magnuson B. A., Wölwer-Rieck U. et al. Stevia leaf to stevia sweetener: exploring its science, benefits, and future potential. The Journal of nutrition. 2018;148(7):1186-1205. https://doi.org/10.1093/jn/nxy102Samuel P., Ayoob K.T., Magnuson B.A., Wölwer-Rieck U. et al. Stevia leaf to stevia sweetener: exploring its science, benefits, and future potential. The Journal of nutrition. 2018;148(7):1186-1205. https://doi.org/10.1093/jn/nxy102Brandle J.E., Telmer P.G. Steviol glycoside biosynthesis. Phytochemistry. 2007;68(14):1855-1863. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2007.02.010Brandle J.E., Telmer P.G. Steviol glycoside biosynthesis. Phytochemistry. 2007;68(14):1855-1863. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2007.02.010Ullah A., Munir S., Mabkhot Y., Badshah, S. L. Bioactivity profile of the diterpene isosteviol and its derivatives. Molecules. 2019;24(4):678. https://doi.org/10.3390/molecules24040678Ullah A., Munir S., Mabkhot Y., Badshah, S.L. Bioactivity profile of the diterpene isosteviol and its derivatives. Molecules. 2019;24(4):678. https://doi.org/10.3390/molecules24040678Hershenhorn J., Zohar M., Crammer B. et al. Plant-growth regulators derived from the sweetener stevioside. Plant growth regulation. 1997;23(3):173-178. https://doi.org/93410919710.1023/A:1005Hershenhorn J., Zohar M., Crammer B. et al. Plant-growth regulators derived from the sweetener stevioside. Plant growth regulation. 1997;23(3):173-178. https://doi.org/10.1023/A:1005934109197De Oliveira B.H., Stiirmer J.C., de Souza Filho J.D., Ayub R.A. Plant growth regulation activity of steviol and derivatives. Phytochemistry. 2008;69(7):1528-1533. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2008.01.015De Oliveira B.H., Stiirmer J.C., de Souza Filho J.D., Ayub R.A. Plant growth regulation activity of steviol and derivatives. Phytochemistry. 2008;69(7):1528-1533. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2008.01.015Огороднова У.А., Сапунова А.С., Тимофеева О.А. и др. Стевиозид обладает максимальной биологической активностью среди природных дитерпенов стевии. Доклады Российской академии наук. Науки о жизни. 2020;(492):79–82. https://doi.org/10.1134/S0012496620030060Ogorodnova U.A., Sapunova A.S., Timofeeva O.A. et al. Stevioside has the maximum biological activity among natural Stevia diterpenes. Doklady Biological Sciences. 2020;(492):79–82. (In Russ.) https://doi.org/10.1134/S0012496620030060Karimi M., Ahmadi A., Hashemi J. et al. The positive role of steviol glycosides in stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) under drought stress condition. Plant Biosystems-An International Journal Dealing with all Aspects of Plant Biology. 2016;150(6):1323-1331. https://doi.org/10.1080/11263504.2015.1056857Karimi M., Ahmadi A., Hashemi J. et al. The positive role of steviol glycosides in stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) under drought stress condition. Plant Biosystems-An International Journal Dealing with all Aspects of Plant Biology. 2016;150(6):1323-1331. https://doi.org/10.1080/11263504.2015.1056857Mikhailov A.L., Nevmerzhitskaya J.Y., Timofeeva O.A. The antioxidant properties of stevioside under the influence of heavy metals. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016;7(5):1721-1727.Mikhailov A.L., Nevmerzhitskaya J.Y., Timofeeva O.A. The antioxidant properties of stevioside under the influence of heavy metals. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016;7(5):1721-1727.Асрандина С.Ш., Кенжебаева Ш., Ташимбаева А.А. Влияние биологически активных веществ на прорастание, рост и развитие семян стевии. Вестник КазНУ. Серия Биологическая. 2013;3/1(59):43-47.Acrandina S.Sh., Kenzhebaeva Sh., Tashimbaeva A.A. Influence of biologically active substances on germination, growth and development of seeds Stevia rebaudina Bertony. KazNU Bulletin. Biology series. 2013;3.1(59):43-47. (In Russ.)Кочетов А.А., Синявина Н.Г., Мирская Г.В. и др. Влияние водных экстрактов стевии на рост и нетто-продуктивность овощных культур. Агрофизика. 2017;(4):38-47.Kochetov А.А., Sinyavina N.G., Mirskaya G.V. et al. The effect of water extracts of stevia on the growth and net-productivity of vegetable crops. Agrophysica. 2017;(4):38-47. (In Russ.)Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. Р.4.1.1672-03. М.: Минздрав России, 2004. 368 с.Manual on methods for quality control and safety of dietary supplements. R.4.1.1672-03. М.: Ministry of Health of Russia, 2004. 368 p. (In Russ.)Панова Г.Г., Черноусов И.Н., Удалова О.Р. и др. Научно-технические основы круглогодичного получения высоких урожаев качественной растительной продукции при искусственном освещении. Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2015;(4):17-21.Panova G.G., Chernousov I.N., Udalova O.R. et al. Scientific basis of all-theyear-round obtaining high yields of plant production with high-quality under artificial light. Reports of the Russian Academy of Agricultural Sciences. 2015;(4):17-21. (In Russ.)Методы биохимического исследования растений / Под ред. Ермакова А.И. Л.: Агропромиздат. Ленинградское отделение, 1987. 430 с.Methods of biochemical studies of plants. Ed. Ermakov A.I. L.: Agropromizdat, 1987. 430 p. (In Russ.)Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов / Под ред. Тутельяна В.А., Скурихина И.М. М.: БрандесМедицина, 1998. 342 с.Guideline of methods of analyzing the quality and safety of food products / Ed. Tutelyan V.A., Skurikhin I.M. M.: Brandes-Medicine, 1998. 342 p. (In Russ.)МУ 5048-89. Методические указания по определению нитратов и нитритов в продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1989. 52 с.MU 5048-89. Guidelines for the determination of nitrates and nitrites in crop production. M.: TsINAO, 1989. 52 p. (In Russ.)Макаревич А.М., Шутова А.Г., Спиридович Е.В., Решетников В.Н. Функции и свойства антоцианов растительного сырья. Труды БГУ. 2010;4(2):147-157.Makarevich A.M., Shutova A.G., Spiridovich E.V., Reshetnikov V.N. Functions and properties of anthocyanins of plant raw materials. Proceedings of the Belarusian State University. Series of Physiological, Biochemical and Molecular Biology. 2009;4(2):147-157. (In Russ.)Лящева Л.В., Семенков А.С., Лящев Е.А. Применение регуляторов роста при выращивании столовой моркови. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2007;2(170):31-35.Lyashcheva L.V., Semenkov A.S., Lyashchev E.A. Use of growth regulators when growing garden carrot. Siberian herald of agricultural science. 2007;2(170):31-35. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.