23 10 24 Mano ukio prenumerata 2024 23 04 15 Gauti naujienas mobili žurnalas
Mano Ūkis 2012/07
UV-B spinduliuotė: nauda ar žala prieskoniniams augalams?
  • J. Sakalauskaitė P. Duchovskis, P. Viškelis
  • Mano ūkis

Augalai yra sėslūs organizmai ir negali išvengti įvairių nepalankių aplinkos veiksnių poveikio. Iki šiol buvo manoma, kad ultravioletinė spinduliuotė yra neigiamas veiksnys, žalingai veikiantis augalų augimą. Pastaruoju metu keliama nauja versija, kad žemos, ekologiškai draugiškos UV-B spinduliuotės dozės gali turėti teigiamą poveikį augalams.

Ultravioletiniai B (UV-B) spinduliai yra saulės spektro sudedamoji dalis, kurių diapazonas 280-315 nm. Dėl plonėjančio ozono sluoksnio stratosferoje jų intensyvumas pradėjo didėti pastaraisiais dešimtmečiais. Nuo XX a. aštuntojo dešimtmečio pradžios buvo užfiksuotas palyginti spartus stratosferos ozono sluoksnio irimas ir ultravioletinės spinduliuotės intensyvumo didėjimas.

Ultravioletinės spinduliuotės poveikis gyviems organizmams yra tuo stipresnis, kuo trumpesnės šių spindulių bangos. Pagal bangų ilgį ultravioletinė spinduliuotė yra skirstoma į tris spektro ruožus: UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315 nm) ir UV-C (100-280 nm). Pačius trumpiausius ir pavojingiausius UV-C spindulius stratosferos ozono sluoksnis sugeria beveik visus, o UV-A spindulių beveik nesulaiko, tačiau šie gyviems organizmams yra mažai kenksmingi. UV-B spindulių srautas labiausiai priklauso nuo ozono sluoksnio storio, todėl jam yrant didžiausią pavojų kelia ši ultravioletinės spinduliuotės spektro dalis.

Moksliniai tyrimai rodo, kad UV-B spinduliuotės poveikis augalams yra įvairiapusiškas - gali veikti ir neigiamai, ir teigiamai. Neigiamas poveikis - gali sutrikti augalų augimas, vystymasis ir morfologija. Vadinamoji ekologiškai draugiška UV-B spinduliuotė augalus gali paveikti teigiamai - sukelia morfologinius pokyčius augaluose, keičia jų metabolinius procesus ir antioksidacinį aktyvumą. Visi šie pokyčiai lemia produktyvumą, išaugintos žaliavos kokybę, taip pat augalų jautrumą (tiksliau - atsparumą) įvairioms ligoms ir kenkėjams.

Aplinkos veiksniai ir augalų metabolitai

Pasaulyje daug dėmesio skiriama natūralių produktų bei augalų, kaupiančių didesnius kiekius bioaktyvių metabolitų (organizmo medžiagų apykaitos produktų), paieškai. Natūraliomis aplinkos sąlygomis augalai sintetina ir akumuliuoja labai platų spektrą antrinių metabolitų, atliekančių augaluose įvairias funkcijas ir turinčių teigiamą poveikį žmogaus sveikatai. Atsiranda nuomonių, kad augaluose galima indukuoti biologiškai vertingų medžiagų sintezę, sukėlus adekvatų aplinkos stresą.

Stresiniai aplinkos veiksniai sukelia augaluose įvairias apsaugines reakcijas, padedančias augalui kovoti su stresu, t. y. skatina juose biologiškai vertingų medžiagų - antioksidantų, antocianinų, flavonoidų, vitaminų A, C, D - sintezę.

Dauguma iš šių metabolitų turi mitybinės ir farmakologinės svarbos, taip pat lemia augalinės žaliavos kokybę, saugumą, spalvą, kvapą, skonį. Nepalankūs aplinkos veiksniai gali skatinti tiek naudingų, tiek žalingų medžiagų sintezę augaluose. Pavyzdžiui, augalų pigmentai flavonoidai pasižymi antivirusiniu, antialerginiu, antioksidaciniu poveikiu, saugo nuo uždegimų ir vėžinių susirgimų, o poliaminų kaupimasis augaluose gali turėti kancerogeninį ar teratogeninį poveikį žmogaus organizmui. Taigi, UV-B spinduliuotė, priklausomai nuo jos intensyvumo, gali būti augalams tiek žalinga, tiek naudinga. Be to, vieni augalai yra labiau tolerantiški negu kiti. Tolerantiškesni augalai turi didesnį potencialą sintetinti didesnį kiekį įvairių antrinių metabolitų (flavonoidų, antocianinių, askorbo rūgšties (vitaminas C), karotenoidų (vitaminas A) ir kt.), kurie efektyviai sugeria UV-B spinduliuotę ir apsaugo nuo žalingo augalo ląstelėms poveikio.

Ką rodo moksliniai tyrimai?

Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Sodininkystės ir daržininkystės institute atlikto tyrimo idėja buvo nustatyti, ar pritaikius tam tikrą papildomą UV-B spinduliuotės švitinimą (sukeliant nežymų stresą) galima pagerinti aromatinių augalų, šiuo atveju bazilikų, farmakologines ir maistines savybes. Bazilikas (Ocimum basilicum L.) - populiarus aromatinis augalas, kurio kvapnūs lapeliai švieži arba džiovinti naudojami kaip vaistai tradicinėje medicinoje ir kaip prieskoniai kulinarijoje, konditerijoje ar gėrimų gamyboje. Bazilikai turi ir antioksidacinių, ir antimikrobinių savybių.

UV-B spinduliuotės poveikis bazilikams (veislė Cinnamon) buvo tirtas fitotrono kamerose. Tai tokios augalų auginimo kameros, kuriose galima tiksliai sureguliuoti ir kontroliuoti aplinkos sąlygas bei tirti norimų veiksnių poveikį. Spinduliuotės poveikis tirtas ankstyvuoju bazilikų augimo tarpsniu, t. y. kai augalai turėjo 3-4 lapelius. Eksperimente buvo sudarytos trys analogiškos grupės augalų: kontroliniai augalai, kurie nebuvo švitinti papildoma UV-B spinduliuote, ir dvi grupės augalų, kurie buvo švitinti papildoma skirtingo intensyvumo UV-B spinduliuote: 2 ir 4 kJ m-2 per parą. Fitotrono kamerose bazilikai buvo švitinti 7 dienas, o papildoma UV-B spinduliuotė skleista fluorescensinėmis lempomis (TL 40W/12 RS UV-B Medical, Philips).

Atlikti tyrimai parodė, kad bazilikus švitinant papildoma UV-B spinduliuote, jie išaugina didesnį lapų plotą bei sukaupia didesnį kiekį žaliosios ir sausosios biomasės. Ankstyvaisiais bazilikų augimo tarpsniais didesnį pridėtinį efektą turėjo papildoma 4 kJ m-2 per parą UV-B spinduliuotės dozė, negu silpnesnė 2 kJ m-2 per parą spinduliuotė. Švitinti augalai taip pat kaupė didesnį chlorofilų ir karotinoidų kiekį. Kalbant apie prieskoninius ar vaistinius augalus, svarbiau yra ne gausus žaliosios ar sausosios masės derlius, bet išaugintos žaliavos kokybė. Bazilikų biocheminės sudėties tyrimai parodė, kad skirtumų tarp UV-B spinduliuote neveiktų ir papildomai švitintų augalų yra. Švitinti augalai pasižymėjo didesniu antioksidaciniu aktyvumu, sukaupė didesnį kiekį fenolinių junginių ir buvo linkę kaupti didesnį askorbo rūgšties kiekį. Taigi, tokių augalų žaliava vertinama kaip žmogaus sveikatai naudingas produktas.

Kitų mokslininkų atlikti tyrimai rodo, kad bazilikai turi savybę kaupti nitratus - priklausomai nuo auginimo sąlygų, sukaupia iki 5 200 mg kg-1. Įdomu tai, kad mūsų atlikti tyrimai parodė, kad veikiami UV-B spinduliuotės bazilikų augalai kaupė mažiau nitratų. Nors prieskoninių augalų kasdieniame maisto racione suvartojama palyginti nedaug, nitratų kiekis šiuose augaluose turėtų būti kuo mažesnis, nes jų per dieną žmogaus organizmas gauna ir su kitais maisto produktais.

Kalbant apie bazilikų, skirtų maisto pramonei, auginimą šiltnamiuose, UV-B spinduliuotė netgi yra būtina. Moksliniai tyrimai parodė, kad bazilikuose, kurie auginami pramoniniuose šiltnamiuose ir negauna UV-B spinduliuotės, gali kauptis metileugenolis, kuris yra labai žalingas žmogaus organizmui. Ši medžiaga bazilikams augant lauke yra suardoma natūralios UV-B spinduliuotės. Tad bazilikams, auginamiems šiltnamyje, yra būtina papildoma UV-B spinduliuotė.

Augalai - natūralių antioksidantų šaltinis

Pastaraisiais metais žmonės vis labiau nerimauja dėl suvartojamų sintetinių priedų ir jų poveikio sveikatai, kurie yra naudojami maisto pramonėje. Dėl šios priežasties šiuo metu labai išaugusi natūralių antioksidantų paklausa ir jų paieška. Mokslininkai mano, kad svarbu tirti įvairius augalinės kilmės šaltinius, siekiant rasti ir padidinti natūralių biologiškai aktyvių medžiagų naudojimą maisto pramonėje. Vienas iš būdų - panaudoti augalo prigimtines savybes. Dažniausias augalų atsakas į įvairius nepalankius aplinkos veiksnius yra antioksidantų ir įvairių antrinių metabolitų kaupimas. Vadinasi, sukuriant nežymų stresą, augaluose galima inicijuoti tam tikrų biologiškai vertingų medžiagų kaupimąsi. Atlikti tyrimai parodė, kad bazilikus papildomai švitinant UV-B spinduliuote galima ne tik išauginti didesnį biomasės kiekį, bet ir stimuliuoti farmakologiškai aktyvių ar maistiniu požiūriu svarbių junginių sintezę.

Pasaulyje populiarėja komercinis aromatinių augalų, kaip natūralių antioksidantų šaltinio, auginimas. Šie augalai paprastai auginami šiltnamiuose, kurių dangos (stiklas, polikarbonatas) mažai praleidžia ar nepraleidžia natūralios UV-B spinduliuotės. Tokiuose šiltnamiuose auginant prieskoninius ar vaistinius augalus ir norint padidinti farmakologiškai aktyvių ir maistiniu požiūriu naudingų junginių kaupimąsi rekomenduojama taikyti papildomą UV-B švitinimą. Gali būti naudojamos UV spinduliuotę skleidžiančios fluorescensinės lempos, leidžiančios sukurti stipresnį UV spindulių srautą negu esantis natūraliai aplinkoje. Būtina ieškoti natūralių antioksidantų šaltinių ir tobulinti auginimo technologijas, leidžiančias padidinti augaluose biologiškai vertingų medžiagų kiekį.

J. Sakalauskaitė  P. Duchovskis, P. Viškelis

Mano ūkis, 2012/07