Аминокислотный состав листьев стевии

Аминокислотный состав листьев стевии

                  Человечество с давних пор использует растения не только в качестве поставщика органических и минеральных соединений для питания, но и как источник химических соединений для самых разнообразных целей. Это, прежде всего и в основном, лекарственные средства, а такие ряд других - вещества, обладающие специфическим ароматом и вкусом, регуляторы роста, инсектициды, красители пищевых продуктов, тонкие химикаты - добавки к духам и т.д. Биосинтетические возможности растений очень велики - в настоящее время количество веществ, полученных из растений, составляет величину 2×104 , а число вновь открываемых   возрастает со скоростью около 1600 в год (5). Эти вещества обычно называют вторичными метаболитами, поскольку это такие компоненты клетки, которые не являются необходимыми для ее выживания, и, как правило, не имеют значения ни как источники энергии, ни как запасные вещества.
                     Исходными веществами для биосинтеза вторичных соединений являются различные промежуточные органические продукты обмена веществ, в частности, моносахариды, аминокислоты и ацетил-КоА (4).
                    К числу вторичных химических соединений относится и целая группа гликозидов, синтезируемая листьями южно-американского растения стевия (Stevia rebauoliana Bertoni) (1,7). Особенность и ценность этих веществ состоит в том, что они в сотни раз превосходят сахарозу по степени сладости, являясь в то же время низкокалорийными и нетоксичными соединениями (9). Это позволяет использовать их в качестве заменителей традиционных высококалорийных природных сладких веществ, а такие ряда синтетических низкокалорийных подсластителей, используемых в настоящее время.
                   Сладкие вещества, синтезируемые в листьях стевии, предоставляют собой тетрациклические дитерпеновые гликозиды, агликоном которых является стевиол. Таких веществ восемь - стевиозид, стевиолбиозид, ребаудиозиды А, В, С, Д, Е и дулкозид А (6). В количественном отношении преобладает стевиозид. Стевиол по химической структуре, очень сходен с гиббереллинами, у этих соединений общий основной предшественник - ацетил-СоА, общие промежуточные продукты, образующиеся при дыхательном метаболизме- мевалоновая кислота и изопентенилпирофосфат, общий тетрациклический предшественник всех гиббереллинов и стевиола - энт-каурен (2). Субклеточные центры синтеза, как гиббереллинов, так и сте¬виола, по-видимому, пластиды. Из изолированных хлоропластов выделен комплекс ферментов, осуществляющий образование каурена из мевалоновой кислоты; местом синтеза каурена считают оболочку хлоропластов (3).
                   Биосинтез дитерпеновых гликозидов связан также с метаболизмом аминокислот: мевалоновая кислота может образовываться при распаде лейцина (4). Имеются сведения (2), что предшественниками гликозидов являются следующие аминокислоты: с разветв¬ленной углеродной цепью- валин, изолейцин, лейцин, и ароматические - фенилаланин, тирозин.
                   Стевия является очень слабо изученным в наших условиях растением как с агрономической, так и с физиологической и биохимической стороны. Учитывая это, а также возможную связь биосинтеза сладких гликозидов стевии с метаболизмом некоторых аминокислот, было проведено определение аминокислотного состава листьев стевии, так как товарной частью этого растения являются именно листья.
По данным некоторых исследователей, стевия не требует обильного удобрения (9), но хорошо отзывается на внесение калия (8), осматически активного элемента, участвующего в регуляции тургора растительных клеток. Исходя из этого, состав аминокислот определялся в листьях стевии, выращенной без удобрений, с внесением небольшого количества удобрений (№, P2 O5 и К2 0 по 60 кг.га-1), а также с внесением повышенного количества калия (№ и Р2 О5 - по 60, K2 O - 120 кг.га-1).     Среднюю пробу листьев всех ярусов из полевого опыта брали перед уборкой стевии, в конце августа.
                      Аминокислотный состав листьев стевии определялся по общепринятым методикам после гидролиза растительного материала в 6 HCI в течение 24 ч. при +105°С, с последующим разделением на автоматическом анализаторе аминокислот «Biotronik» Полученные данные представлены в таблице I. Качественный состав аминокислот в листьях стевии не претерпевал изменений при внесении удобрений (только одна аминокислота - метионин - отсутствовала в варианте с внесением N60P60K60,   при очень низком содержании его в двух других вариантах - 0,1 % от суммы). Суммарное содержание аминокислот не изменялось от внесения небольших доз удобрений, и резко возрастало (на 70 %) при внесении повышенной дозы калия.

Таблица I
Аминокислотный состав листьев стевии

Содержание отдельных аминокислот и их соотношение при внесении удобрений претерпевало изменения. Наибольшие изменения в
количестве в сторону увеличения коснулись двух аминокислот -
пролина и серина: содержание пролива при внесении умеренных доз
удобрений увеличивалось на 6,8 % против контроля (без удобрений),
при внесении большого количества калия - на 8,4 %, а серина - соответственно на 3 % и на 6,1 %. В сторону уменьшения при внесении удобрений изменялось, главным образом, количество аланина и глицина.
По содержанию как незаменимых, так и гликозидогенных аминокислот отмечались одинаковые закономерности: при умеренных до¬зах удобрений их количество уменьшалось, на повышенной дозе калия - увеличивалось, и довольно значительно (на 37 и 38 %); при этом доля их от суммарного содержания аминокислот уменьшалась: у незаменимых - с 40,9 % до 32,1 %, у гликозидогенных - с 22,8 до 18,6 % (табл.2).

Таблица 2
Содержание отдельных аминокислот в листьях стевии г в зависимости от условий питания растений

Для нас наибольший интерес с точки зрения участия в биосинтезе дитерпеновых гликозидов представляет аминокислота лейцин, поскольку, как уже указывалось выше, при ее распаде может образовываться мевалоновая кислота - предшественник пятиугдлеродной изопреновой единицы-3-изопентенилирофосфата, на основе которого синтезируются все терпеноиды (4). Содержание лейцина, который является одновременно незаменимой и гликозидогенной аминокислотой, при внесении удобрений уменьшалось с 8,3 % от общей суммы - на контроле, до 6,5 % - при повышенной дозе калия. Возможно, что снижение объясняется более активным участием лейцина в биосинтезе терпеноидов, но для подтверждения, либо отрицания такого предположения необходимы дополнительные экспериментальные данные, которыми мы в настоящее время не располагаем, в том числе - по содержанию в листьях стевии дитерпеновых гликозидов. Исследования в этом направлении необходимо продолжить, так как нужно искать пути повышения урожайности и содержания в листьях стевии сладких низкокалорийных дитерпеновых гликозидов.