Adaptación de dos clones de Estevia (Stevia rebaudiana bert.) en tres ambientes del Caribe colombiano / Adaptation of two clones of Stevia (Stevia rebaudiana bert.) in three Colombian Caribbean environments

摘要

La estevia (Stevia rebaudiana Bert.), es una planta herbácea perenne que pertenece a la familia de las Asteráceas. La especie cobra un alto valor debido a que contiene glucósidos de diterpeno bajos en calorías, cuyo poder edulcorante en estado puro y cristalino es 300 veces más potente que la sacarosa (0,4% en volumen) y cuyo contenido puede variar entre un 4 y 20% dependiendo del genotipo y las condiciones ambientales y de cultivo (Geuns, 2003). Se distingue de los edulcorantes artificiales por no tener sabor metálico y no ser cancerígeno. Los dos glucósidos principales son esteviósido (St) y rebaudiósido A (RebA), cuyos contenidos tradicionalmente son del 6–10% y 2-4% del peso seco de las hojas respectivamente (Jaitak et al., 2008). Tanto las hojas como los extractos se han usado por muchos años en Suramérica, Asia, Japón, China y diferentes estados de EEUU. En Brasil, Korea y Japón, el edulcorante refinado es usado oficialmente como edulcorante bajo en calorías (Mizutani y Tanaka, 2002; Kim et al., 2002); su uso se ha incrementado dramáticamente en la primera década del siglo, debido a la conciencia que ha despertado el uso de la sacarosa sobre la salud, en aspectos como caries, obesidad, diabetes, entre otros (Chatsudthipong y Muanprasat, 2009). Aunque el Caribe colombiano presenta una diversidad de zonas agroecológicas que la hacen apta para la explotación de diversos cultivos, la escasez de cultivos rentables y sostenibles entre otros problemas, ha generado altos niveles de pobreza y la reducción en el área cultivada en aproximadamente 380.000 hectáreas con la pérdida de mas de cien mil empleos rurales; la región registra una desigualdad muy grande, comparable con países como Honduras y Senegal (Aarón y Kruscalla, 2004). Por lo anterior, esfuerzos institucionales que contribuyan a identificar cultivos alternativos de economía campesina y/o empresarial como la estevia, y que ayuden a superar estos indicadores, son necesarios, urgentes y hacen parte de la responsabilidad de los profesionales calificados en Ciencias Agrarias de la zona. Con el propósito de evaluar el efecto de la época de siembra (seca, de lluvias y de transición), del genotipo y de la población sobre la adaptabilidad, eficiencia fisiológica y la concentración de los principales glucósidos de la hoja (Reb-A y St), se realizó un primer trabajo que consistió en el establecimiento de tres experimentos en los campos de investigación de la Universidad de Córdoba, Montería-Colombia (8º52’ N y 76º48’ W), durante el 2006 (abril 2-junio 13) y los semestres A y B de 2007 (febrero 20-abril 17 y noviembre 20-enero 30 respectivamente). Un segundo trabajo realizado en Casa de Vegetación de la misma Universidad, determinó el efecto de los elementos nutricionales sobre la calidad de la hoja. Los análisis químicos de los trabajos se realizaron en el Laboratorio de Suelos de la Universidad Nacional de Colombia y en el Laboratorio de Control de Calidad de la Empresa Prodalysa Ltda. de Chile. El presente documento compila los trabajos de adaptación realizados en el Caribe colombiano con esta especie y los presenta en cinco capítulos; el primero aborda una introducción referida a los aspectos principales de la estevia, su origen, historia, importancia económica, etc.; toca la problemática del Caribe colombiano y como estevia podría contribuir a superarla, presenta los principales avances de la investigación que ha desarrollado la Universidad de Córdoba en el manejo del cultivo y relaciona los objetivos que se plantearon en la presente investigación. En el segundo capítulo se presentan los resultados de la captación y uso de la radiación de los genotipos Morita 1 (M1) y Morita 2 (M2) en función de las dos épocas de siembra de 2007. Se usó un modelo matemático que calculó la tasa de acumulación diaria de masa seca (MS) en hojas y tallo a partir de la radiación fotosintéticamente activa (RFA), la fracción de la RFA interceptada por el dosel (FLINT) y el uso eficiente de la radiación (UER). En la siembra de febrero de 2007 se presentó un promedio de radiación de 3 MJ m-2 día-1 más alto que en la siembra de noviembre. De manera independiente al genotipo o la población, el índice de área foliar IAF de la estevia cultivada en febrero (3,12±0,02), fue casi tres veces mayor respecto a la siembra de noviembre; el valor más alto del coeficiente de extinción de la luz a través del dosel (k), lo registró M2 (0,21), al cultivarse en febrero con una población de 25 plantas/m2. En esta misma época se observaron los valores más altos del UER (2,04 g MJ RFA). El tercer capítulo registra los resultados del análisis de estabilidad fenotípica de los genotipos (M1 y M2) y las poblaciones (25; 12,5 y 6,25 plantas/m2), en las tres épocas de siembra mencionadas. Se utilizaron los criterios de estabilidad fenotípica propuestos por Lin y Binns (1988) y Carneiro (1998). Los resultados señalaron que M2, registra los mejores índices de estabilidad en el rendimiento de hoja seca/hectárea (p≤0.01), mayor relación hoja/tallo (p≤0.01) y mayor contenido de glucósidos totales GT (p≤0.05) cuando la oferta de la radiación es mayor y las poblaciones están entre 12,5 y 25 plantas/m2. El cuarto capítulo aborda el efecto de las deficiencias nutricionales de N, P, K, Ca, S, Mg, Fe, B, Cu y Zn sobre la concentración de los glucósidos totales y de RebA de M2. Así mismo se presentan resultados del contenido de N, P, K, Ca y Mg de raíces, tallo y hojas de M1 y M2, hasta el momento de la cosecha (inicio de floración) y de la estimación de la extracción de estos elementos en una siembra comercial. Los resultados señalaron que la concentración de glucósidos totales (RebA y St) no se afectó por las deficiencias de nutrientes, aunque la concentración de RebA sólo se redujo ante deficiencias de P, S y Cu. Respecto a la distribución de los elementos mayores, se observó una tendencia diferencial entre genotipos. La extracción de nutrientes (kg/ha) para el primer corte de hojas de M1 y M2 fue respectivamente de 24,9 y 30,8 (N); 4,8 y 6,3 (P); 23,7 y 29,9 (K); 9,7 y 10,8 (Ca) y 6,7 y 6,3 (Mg). Por último el quinto capítulo determina el efecto de la RFA y las temperaturas máximas (Tmax) y mínimas (Tmin) sobre la concentración de GT y la proporción de sus dos principales componentes (St y RebA) en M1 y M2. Los resultados más importantes indicaron que la concentración de GT, es diferencial entre M1 y M2 al variar la oferta de RFA y temperaturas. En M1, aumentos en la RFA afectan positivamente la concentración de GT y este aumento se da de manera similar para St y RebA; las temperaturas tienen el mismo efecto sobre los GT pero está más relacionado con incrementos de St y no de RebA. En M2 también se observa una correlación positiva entre RFA y GT y al parecer las temperaturas no afectan esta concentración; sin embargo, la concentración de RebA se afecta negativamente en este genotipo cuando aumentan los niveles de RFA y temperaturas (máximas y mínimas). / Abtreact. Stevia (Stevia rebaudiana Bert.) is a herbaceous perennial plant belonging to the Asteraceae family. The species takes a high value because it contains low calorie diterpene glycosides, whose sweetness in its purest and crystalline is 300 times more potent than sucrose (0.4% volume) and whose contents may vary between 4 and 20% depending on genotype and environmental conditions and cultivation (Geuns, 2003). It is distinguished from artificial sweeteners because they have no metallic taste and not carcinogenic. The two main glycosides are stevioside (St) and rebaudioside A (RebA), whose contents are traditionally 6-10% and 2-4% of leaf dry weight respectively (Jaitak et al., 2008). Both the leaves and extracts, have been used for many years in South America, Asia, Japan, China and several U.S. states. In Brazil, Korea and Japan, the refined sweetener is used officially as low-calorie sweetener (Mizutani and Tanaka, 2002, Kim et al., 2002); its use has increased dramatically in the first decade of the century, due to awareness that has aroused the use of sucrose on health in areas such as caries, obesity, diabetes, among others (Chatsudthipong and Muanprasat, 2009). Although the Colombian Caribbean presents a diversity of ecological zones that make it suitable for the operation of various crops, the scarcity of profitable and sustainable crop, among other problems, has generated high levels of poverty and the reduction in cultivated area in approximately 380,000 hectares, the loss of over a hundred thousand rural jobs; the region has a very large inequality, comparable with countries like Honduras and Senegal (Aaron and Kruscalla, 2004). Therefore, institutional efforts to help identify alternative crops of rural economy and/or business as stevia, and to help overcome these indicators are necessary, urgent and are part of the responsibility of professionals qualified in Agricultural Sciences. In order to evaluate the effect of sowing date, genotype and population on adaptability, physiological efficiency and concentration of the main glycosides of the leaf (RebA and St), was performed first job was in the establishment of three experiments in the Fields of Research at the Universidad de Cordoba, Montería, Colombia (8º52'N and 76º 48' W) during 2006 (April 2-June 13) and semesters A and B of 2007 (February 20 - April 17 and November 20 to January 30 respectively). A second work in the greenhouse at the University, determined the effect of nutritional factors on the quality of the leaf. Chemical analysis of the works was performed in the Soil Laboratory of the National University of Colombia and the Quality Control Laboratory of Prodalysa Company of Chile Ltda. This document compiles the adaptation work´s made in the Colombian Caribbean with this species and presented in five chapters: the first deals with an introduction covering the main aspects of stevia, its origin, history, economic importance. Touched approaches the problems of the Colombian Caribbean and as stevia may help to overcome it, presents the main developments in research that developed the Universidad of Cordoba in crop management and lists the objectives that emerged from this research. In the second chapter presents the results of the recruitment and use of radiation Morita 1 (M1) and Morita 2 (M2) genotypes as a function of the two planting seasons of 2007. A mathematical model was used to calculate the daily accumulation rate of dry matter (DM) in leaves and stems after the photosynthetic active radiation (PAR), the fraction of intercepted PAR by the canopy (FLINT) and the radiation use efficient (RUE). In the planting of February 2007 showed a mean radiation of 3 MJ m-2 day-1 higher than November planting. Independently of the genotype or population, leaf area index LAI stevia grown in February (3.12 ± 0.02), was almost three times longer than planting in November; the highest coefficient light extinction through the canopy (k), as recorded M2 (0.21), upon cultivation in February with a population of 25 plants/m2. At this time there were higher values of the RUE (2.04 g MJ PAR). The third chapter records the results of the analysis of phenotypic stability of genotypes (M1 and M2) and populations (25, 12.5 and 6.25 plants/m2) in the three seasons. We used the phenotypic stability criteria proposed by Lin and Binns (1988) and Carneiro (1998). The results showed that M2, recorded the highest levels of stability in the dry leaf yield per hectare (p ≤ 0.01), greater leaf /stem ratio (p ≤ 0.01) and higher content of total glycosides GT (p ≤ 0.05) when the supply radiation is higher and populations are between 12.5 and 25 plants/m2. The fourth chapter addresses the impact of nutritional deficiencies of N, P, K, Ca, S, Mg, Fe, B, Cu and Zn on the concentration of total glycosides and RebA in M2. It also presents results of the N, P, K, Ca and Mg content of roots, stems and leaves of M1 and M2, at the time of harvest (beginning of flowering) and the estimation of the extraction of these elements in a commercial planting. The results showed that the concentration of total glycosides (RebA and St) was not affected by nutrient deficiencies, although the concentration of RebA was reduced only to deficiencies of P, S and Cu. Regarding the distribution of major elements, there was a trend difference between genotypes. The extraction for M1 and M2 were respectively 24.9 and 30.8 (N), 4.8 and 6.3 (P), 23.7 and 29.9 (K), 9.7 and 10.8 (Ca), 6.7 and 6.3 (Mg). Finally the fifth chapter determines the effect of the PAR and maximum (Tmax) and minimum (Tmin) temperatures on the concentration of GT in M1 and M2, and the proportion of its two main components (St and RebA). The results revealed that the concentration of GT, is spread between M1 and M2 to vary the supply of PAR and temperatures. In M1, PAR increases affecting positively the concentration of GT and this increase occurs similarly for St and RebA, the temperatures have the same effect on the GT but is more related to increases of St. In M2 there is also a positive correlation between PAR and GT and apparently the temperatures do not affect this concentration, however, the concentration of RebA is negatively affected in this genotype when increased levels of PAR and temperatures (maximum and minimum).