Optimierung von Wachstum und Ertrag (Süßstoffbildung) bei Stevia rebaudiana Bertoni unter mitteleuropäischen Standortbedingungen

Abstract

Um Wachstum und Süßstoffertrag von <em>Stevia rebaudiana</em> in den Klimabedingungen der gemäßigten Breiten Mitteleuropas zu verbessern, wurde diese Studie im Bereich Gartenbauwissenschaften an der Universität Bonn (50°43'30'' N, 7°22'08'' O, 75 Höhenmeter) unternommen. Im Jahr 2009 wurde ein Versuch durchgeführt, in dem die Pflanzen in einem randomisierten Blockversuch unter drei Einstrahlungsvarianten verteilt wurden: ein Folientunnel mit einer Abdeckung aus Norton FEP-Film, FG (Perfluorethylenpropylen-Copolymer); ein Folientunnel mit einer Abdeckung aus PE-Gärtnerfolie FVG Sun 5 pro (Polyethylen 200 µm); und Aufstellung der Pflanzen unter Freilandbedingungen. Dabei wurden die <em>Stevia</em>-Genotypen 'Gawi' (lokale, institutseigene Selektion), A, B, C, D, E und F untersucht. Sie wurden nach agronomischen Variablen gewertet: Höhe (cm), Anzahl an Nodien, Anzahl an Seitentrieben, Gehalt an Chlorophyll-a (mg/g TM), Gehalt an Chlorophyll-b (mg/g TM), Verhältnis Chlorophyll-a/b, Gesamtgehalt an Chlorophyll (mg/g TM), Gesamtgehalt an Chlorophyll (µg/cm² Blattfläche), spezifisches Blattgewicht (SLW) (mg/cm²), SPAD-Wert (502 Minolta), Trockengewicht der Stängel (g/Pflanze), Trockengewicht der Blätter (g/Pflanze), Gesamtgewicht (g/Pflanze), Gesamtgehalt an Süßstoff (%), Gehalt an Steviosid (%), Gehalt an Rebaudiosid A (%). Die besten Reaktionen waren in den Folientunneln zu beobachten, aber es gab keine Unterschiede zwischen dem FEP- und PE-Versuch.<br /> Genotyp 'Gawi' mit 138,3 cm und Genotyp D mit 167,4 cm wiesen das stärkste Wachstum auf. Im Freilandversuch zeigten Genotyp 'Gawi' und Genotyp C den geringsten Gesamtgehalt an Chlorophyll (jeweils 2,2 mg/g TM und 3,7 mg/g TM). Die größte Blattproduktion hatte Genotyp 'Gawi' (134 g TM/Pflanze) im FEP-Versuch und Genotyp C im Freilandversuch (117 g TM/Pflanze). Bezüglich der Steviosid- und Rebaudiosid A-Produktion gab es keine Unterschiede zwischen den Folientunneln-FEP und -PE und der Freilandbedingung. Die Genotypen mit der höchsten Produktion an Rebaudiosid A waren C (10,8%), D (7,1%) und F (9,2%).<br /> Es wurden auch anatomische Untersuchungen der Blätter vorgenommen. Allgemein konnte festgestellt werden, dass die Pflanzen im Freilandversuch eine größere Blattdicke aufwiesen. Genotyp 'Gawi' hatte die dicksten Blätter (493µm). Eine Zunahme in der Anzahl der Palisadenparenchymschichten konnte beobachtet werden, ebenso eine Erhöhung der Dicke des Schwammparenchyms.<br /> Im Jahr 2010 wurde eine zweite Untersuchung vorgenommen, in einem randomisierten Blockversuch unter sechs Einstrahlungsvarianten (FEP ab Mitte April, PE ab Mitte April, Freiland direkt ab Mitte April; ein Monat unter FEP-Bedingung und dann Freiland ab Mitte Mai; ein Monat unter PE-Bedingung und dann Freiland ab Mitte Mai; Freiland direkt ab Mitte Mai). Außerdem wurde die Hälfte der Versuchspflanzen zweimal beerntet (ein Schnitt und zwei Schnitte). Dabei wurden die Genotypen C, D und F mit Genotyp 'Gawi' (Standard) verglichen.<br /> Aufgrund der ungünstigen klimatischen Bedingungen (Globalstrahlung und Temperatur) fielen die Ergebnisse für alle Parameter schlechter aus als im Jahr 2009. Der Gebrauch von Folientunneln mit den verschiedenen Abdeckungen hatte einen positiven Einfluss auf die untersuchten Parameter. Generell zeigten sich die Erträge bei Kulturbeginn Mitte April höher als die des Freilandversuches ab Mitte Mai.<br /> Der Genotyp mit der besten Anpassung an die lokalen Bedingungen ist Genotyp 'Gawi'. Die Genotypen C, D und F zeigten positive Eigenschaften, so dass sie als Gen-Quellen für die züchterische Verbesserung des Genotyps 'Gawi' angesehen werden können, mit dem Ziel den Gehalt an Rebaudiosid A zu erhöhen.<br /> Zwei Schnitte pro Jahr bringen einen geringeren Ertrag, so dass ein einmaliger Schnitt vorzuziehen ist.

<strong>Optimization of growth and yield (sweetener- formation) of Stevia rebaudiana Bertoni under central European location and conditions</strong><br /> This study was undertaken at the University of Bonn, Germany (INRES) in order to improve the growth and the sweetening yield of <em>Stevia rebaudiana</em> Bertoni under the climatical conditions in Middle Europe.<br /> 2009, the plants were exposed to three different radiation possibilities in a randomised trial: a cover sheet in being Norton FEP-Film (FG perfluorethylenpropylene-copolymer); a cover sheet in being PE-foil FVG Sun 5 Pro (polyethylene 200 µm); and the observation of the plants in the field, without cover sheet. The local selection Gawi' and the genotypes A, B, C, D, E and F were studied. They were evaluated after agronomical standards: height (cm), number of nodes, number of bastard branches, content of chlorophyll-a (mg/g TM), content of chlorophyll-b (mg/g TM), ratio chlorophyll-a/b (mg/g TM), total content of chlorophyll (mg/g TM), total content of chlorophyll (µg/cm² leave surface), specific leaf weight (mg/cm²), SPAD-value (502 minolta), dry weight of stipe (g/plant), dry weight of leaves (g/plant), total weight (g/plant), total content of stevioside (%), content of stevioside (%), content of rebaudioside-A (%). The best reactions took place under the cover sheets, but without any difference between both covering methods.<br /> The genotype 'Gawi' (138.3 cm) and the genotype D (167.4 cm) showed the best growth potential. In the field experiment, the genotype 'Gawi' and the genotype C had the smallest total content of chlorophyll (respectively 2.2 mg/g TM and 3.7 mg/g TM). The best production of leaves was found in genotype 'Gawi' (134 g TM/plant) in the FEP-experiment and in the genotype C in the field experiment (117 g TM/plant). There was no difference between the production of stevioside and rebaudioside-A between the both cover sheets and the field experiment. The genotypes C (10.8%), D (7.1%) and F (9.2%) had the greatest production of rebaudioside-A.<br /> The leaves were also analysed anatomically. It could be assessed that the plants growing in the field experiment had thicker leaves than the other ones. The genotype 'Gawi' had the thickest leaves with 493 µm. An increase in the number of the palisade parenchyma layers could be observed, as a thickening of the sponge parenchyma.<br /> The second experiment was undertaken 2010 with six radiation possibilities (FEP from middle of April; PE from middle of April; field experiment from middle of April; one month under FEP cover, then field experiment, from middle of May; one month under PE cover, then field from middle of May; field directly from middle of May).<br /> In addition, the half of the plants was harvested twice in a year. In this occasion, the genotypes C, D, and F were compared with the genotype 'Gawi'. Because of the climatic conditions (global solar radiation and temperature), the results were not as fine as for the year 2009. The use of different cover sheets had a positive influence for the studied parameters. Generally, the yields at the beginning of the culture at the middle of April were higher than those of the field experiment at the middle of May.<br /> The genotype with the best adaptation to the local condition was 'Gawi'. The genotypes C, D, and F had positive properties, so that they can be used for the improvement of 'Gawi'; the focus point is to elevate the content of rebaudioside-A. Two cuts in the year result in a poor yield so that only one cut is recommended.