Е.В. Жбанова, И.В. Лукъянчук, О.А. Богданова
ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и селекции плодовых растений им. И.В. Мичурина», г. Мичуринск, Россия
Введение
Среди приоритетных направлений в работе с плодовыми и ягодными культурами в настоящее время большое значение приобретает селекция на качество и улучшенный химический состав плодов. В связи с этим необходимо выявление генетических источников высокого содержания пищевых и биологически активных веществ и вовлечение их в селекцию, а также отбор селекционного материала по важнейшим биохимическим показателям.
Земляника ананасная (F. x ananassa Duch.) – одна из ценнейших ягодных культур. Ее плоды – богатейший источник антиоксидантного комплекса, в основном витаминов С и Р. Известное гематогенное (кроветворное) действие земляники связано с наличием витаминов С, В9 и железа.
Известно, что все признаки октоплоидной земляники ананасной, в том числе связанные с биохимическим составом плодов, имеют полигенный контроль [2, 5, 6]. Поэтому необходимо использовать в гибридизации родительские формы с возможно высоким уровнем выраженности признаков [1].
В задачи исследований входило:
- дать оценку исходных сортов и форм земляники по биохимическому составу ягод;
- выделить наиболее перспективные комбинации скрещивания, а также отдельные сеянцы с высоким содержанием биологически активных веществ (БАВ).
Основная часть
Материалы и методы исследования
Исследования проводились на сортовом и гибридном фонде земляники, собранном и созданном в отделе частной генетики и селекции ГНУ ВНИИГиСПР им И.В. Мичурина. Объектами исследований являлись исходные родительские сорта и формы, 238 гибридных сеянцев, 70 отборных форм, 5 элит. Анализы содержания биологически активных и пищевых веществ в плодах земляники проводились по общепринятым методикам [3,4].
Результаты и обсуждение
Изучение химического состава ягод сортов и отдаленных гибридных форм земляники, послуживших исходными формами при гибридизации, позволило выявить источники повышенного содержания витамина С – Привлекательная, Фестивальная, F. virginiana ssp. platipetala (среднее многолетнее – 75,4-78,3 мг/100г). Высокое содержание растворимых сухих веществ отмечено у сортов Привлекательная (среднемноголетнее 11,6%), Урожайная ЦГЛ (11,4%), F. virginiana ssp. platipetala (13,0%). Наиболее высокий сахаро-кислотный индекс (СКИ) выявлен у сортов Привлекательная, Урожайная ЦГЛ, Марышка. Высоким содержанием антоцианов отличаются сорта Привлекательная, Фейерверк, Рубиновый кулон (среднемноголетнее – 98,7-107,3 мг/100г). Исходные гибридные формы характеризовались довольно низким содержанием в плодах антоцианов (от 15,4 до 59,4 мг/100г) и хорошим уровнем содержания аскорбиновой кислоты (58,1-87,4 мг/100г). Только 2 формы – 520-154 х Кардинал и 516-98 х Барлидаун накапливали витамин С ниже 60,0 мг/100г. У двух гибридов – 520-84 х Кардинал и 520-154 х Кардинал отмечено низкое содержание сухих веществ (8,2% и 8,3% соответственно). Из комбинации 520-154 х Холидей отобрана элитная форма 783-5, которая в дальнейшем по комплексу хозяйственноценных признаков была выделена и передана в ГСИ как новый сорт Памяти Зубова.
При скрещивании указанных родительских форм и сортов получено гибридное потомство со значительным размахом изменчивости основных признаков химического состава плодов.
Содержание растворимых сухих веществ у гибридных сеянцев земляники варьировало в зависимости от исходных форм и условий вегетации от 7,4 до 22,5%. Перспективной по накоплению в ягодах растворимых сухих веществ показала себя комбинация Фейерверк х Рубиновый кулон. Их среднее содержание по семье составляло 13,4±0,59% с варьированием от 9,0% до 22,5%. У родительских форм накопление сухих веществ было ниже и составило 10,6% и 11,6% соответственно. Выход трансгрессивных сенцев с содержанием растворимых сухих веществ свыше 14,0% в этой семье составил 36,7%. Повышенным накоплением в ягодах растворимых сухих веществ также отличались сеянцы в комбинациях 298-19-9-43 х Привлекательная (среднее по семье (х) – 13,0±0,88%, варьирование (lim.) – от 11,1 до 15,3%), Фейерверк х Фестивальная (х – 12,6±0,35%, lim. – от 9,6 до 17,1%). В некоторых семьях накопление сухих веществ отдельными сеянцами превосходило родительские формы. Так, количество сеянцев с содержанием в ягодах растворимых сухих веществ свыше 13,0% составило (в %): (516-167 х Кардинал) х Привлекательная – 14,2, (516-167 х Кардинал) х Фейерверк – 15,4, 297-28-84 х Фейерверк – 37,5. В комбинации (516-167 х Кардинал) х Привлекательная максимальная степень трансгрессии (Тс макс.) по содержанию растворимых сухих веществ составила 2,5%, частота трансгрессии (Тч) – 16,7%.
Селекционные требования предусматривают содержание в новых сортах земляники до 80-100 мг/100г аскорбиновой кислоты. Варьирование данного показателя у гибридных сеянцев составляло от 41,8 до 110,9 мг/100г. Перспективными по накоплению аскорбиновой кислоты в ягодах являются комбинации: 297-28-84 х
Фейерверк (х – 83,7±4,3 мг/100г; lim. 66,0-99,9 мг/100г), 298-19-9-43 х
Привлекательная) (х – 86,3±2,8 мг/100г; lim. 80,1-92,4 мг/100г).
Наибольшее количество гибридов с высоким содержанием витамина С в ягодах (более 80,0 мг/100г) выделено в комбинации Фестивальная х Привлекательная, где оба родителя имели высокие показатели витаминности.
Содержание антоцианов – важный показатель, характеризующий не только лечебные достоинства, но и качество свежих ягод и продуктов переработки земляники. Отмечено варьирование этого признака у гибридных сеянцев в широких пределах – от 17,6 до 242,0 мг/100г. Темной окраской ягод и высоким содержанием антоцианов характеризуются сеянцы, полученные с участием сортов Фейерверк, Рубиновый кулон, Привлекательная. Так, в комбинациях Фейерверк х Львовская ранняя, Фейерверк х Марыш-ка, Рубиновый кулон х Марышка, Привлекательная х Кама, Привлекательная х Львовская ранняя выделены ценные сеянцы с содержанием антоцианов от 72,6 до 242,0мг/100г. Основная часть изученных форм накапливала не менее 100,0 мг/100г данных веществ. В комбинации (516-167 х Кардинал) х Фейерверк максимальная степень трансгрессии (Тс макс.) содержания в ягодах антоцианов составляла 3,1%, частота трансгрессии (Тч) – 15,4%, а в семье (516-167 х Кардинал) х Привлекательная Тс макс. составляла 4,2%, Тч – 14,3%. Выделены сеянцы 3/6-72 и 3/6-15 (Рубиновый кулон х Марышка) с одновременно высоким накоплением витаминов С и Р (аскорбиновой кислоты - 81,4 мг/100г; антоцианов – 178,2 и аскорбиновой кислоты – 81,4 мг/100г; анто-цианов – 165,0 мг/100г соответственно). Сеянцы 3/6-15 (Рубиновый кулон х Марышка) и 3/1-4 (Привлекательная х Кама) наряду с высокой витаминностью накапливали повышенное количество сухих веществ (13,2 и 15,2% соответственно). При изучении содержания титруемых кислот в ягодах гибридных сеянцев земляники было выявлено, что повышенной кислотностью плодов обладало потомство в семье Фейерверк х Фестивальная. Так, среднее по комбинации (х) содержание в плодах кислот составляло 1,77±0,06%, lim. – от 1,29 до 2,14%. Исходный сорт Фестивальная характеризуется повышенной кислотностью ягод. В других семьях данные показатели были ниже: 516-167 х Холидей (х – 1,05±0,07%, lim. 0,86 – 1,26%), 516-167 х Фейерверк (х – 1,11±0,06; lim. – 0,96 – 1,31%).
Из ряда комбинаций были отобраны и размножены отдельные перспективные сеянцы. Многие из них характеризуются хорошими показателями химического состава ягод (табл.).
Таблица - Химический состав ягод отборных сеянцев и элитных форм земляники (2005-2008гг. исследования)
|
№ отборного сеянца, элиты |
Происхождение |
РСВ, % |
Сахара (сумма), % |
Титр. к-ть, % |
Сахар к-та |
АК, мг/100г |
Катехины, мг/100г |
Антоцианы, мг/100г |
|
914-58 |
Фестивальная х Привлекательная |
13,7 |
10,4 |
1,22 |
8,5 |
93,9 |
307 |
71,5 |
|
914-30 |
12,4 |
8,7 |
0,99 |
8,8 |
78,8 |
314 |
114,4 |
|
|
914-67 |
14,4 |
9,1 |
0,91 |
10,0 |
78,3 |
426 |
130,9 |
|
|
921-24 |
(516-167 х Кардинал) х Фейерверк |
10,3 |
7,9 |
0,78 |
10,2 |
90,4 |
192 |
92,4 |
|
921-32 |
11,1 |
7,8 |
0,96 |
8,1 |
79,2 |
314 |
92,4 |
|
|
922-87 |
(516-167 х Кардинал) х Привлекательная |
9,3 |
6,7 |
0,80 |
8,3 |
89,3 |
274 |
88,0 |
|
924-56 |
206-88-7 х Фейерверк |
10,0 |
7,9 |
0,88 |
9,0 |
64,7 |
469 |
121,0 |
|
915-32 |
98-22-19-21 х Фейерверк |
12,3 |
9,2 |
0,81 |
11,3 |
61,8 |
337 |
104,5 |
|
915-36 |
9,6 |
6,5 |
0,64 |
10,1 |
53,2 |
370 |
167,2 |
|
|
926-119 |
297-28-84 х Фейерверк |
14,4 |
10,1 |
0,91 |
11,1 |
62,5 |
336 |
96,8 |
|
927-69 |
298-19-9-43 х Рубиновый кулон |
14,1 |
10,2 |
0,67 |
15,2 |
80,5 |
400 |
74,8 |
|
927-80 |
14,6 |
10,2 |
0,96 |
10,6 |
103,0 |
294 |
59,4 |
|
|
750-30 |
Рубиновый кулон х Скотт |
10,9 |
8,3 |
1,24 |
6,7 |
63,5 |
236 |
71,8 |
|
613-30 |
Рубиновый кулон х Лакомая |
10,1 |
6,8 |
0,96 |
7,1 |
56,9 |
276 |
96,8 |
В комбинации Фестивальная х Привлекательная повышенным содержанием аскорбиновой кислоты в ягод (78,3-93,9 мг/100г) отличались отборные сеянцы: 914-67, 914-30, 914-44, 914-58; высоким накоплением антоцианов в плодах (114,4-137,9мг/100г) характеризовались сеянцы: 914-33, 914-33, 914-67. Важно отметить, что некоторые отборные сеянцы в данной семье сочетают комплексное высокое содержание витаминов С и Р: 914-30, 914-67. Повышенное накопление РСВ и суммы сахаров отмечено у отборных сеянцев 914-33, 914-58. Титруемая кислотность исследованных сеянцев варьировала от 0,91 до 1,22%, т.е. не была излишне высокой. Ряд сеянцев, отобранных из комбинации 298-19-9-43 х Рубиновый кулон, характеризуется ценным химическим составом ягод. Все изученные формы в данной семье имели низкую кислотность плодов, которая составляла менее 1,0%. Гибриды 927-69, 927-80 накапливали высокое количество сухих веществ (14,1% и 14,6% соответственно) и сахаров (10,2%). Данные сеянцы характеризовались также высоким уровнем накопления аскорбиновой кислоты (80,5 и 103,0 мг/100г).
Содержание антоцианов у них достигало среднего для культуры земляники уровня - 74,8 и 59,4 мг/100г соответственно.
Отобранные перспективные сеянцы в комбинации (516-167 х Кардинал) х Привлекательная отличались несколько худшими показателями химического состава (ниже содержание сухих веществ, сахаров, антоцианов). Уровень накопления кислот в ягодах отборных сеянцев из данной комбинации изменялся от 0,80 до 1,23%, что вполне удовлетворяет селекционным требованиям. Повышенное содержание в плодах витаминов С и Р отмечено у отборного сеянца 922-87 (аскорбиновой кислоты - 89,3 мг/100г, антоцианов - 88,0 мг/100г, катехинов - 274 мг/100г). Однако содержание сухих веществ и сахаров у него весьма низкое. В комбинации с участием сорта Фейерверк отобраны сеянцы с повышенным накоплением антоцианов: 206-88-7 х Фейерверк (924-56) - 121,0мг/100г; 298-22-19-21 х Фейерверк (915-32) - 104,5 мг/100г, (915-36) - 167,2мг/100г; 297-28-84 х Фейерверк (926-119) - 96,8 мг/100г; Фейерверк х Рубиновый кулон (726-56) - 88,0 мг/100г. Также повышенное содержание антоцианов отмечено у элиты 613-30 (Рубиновый кулон х Лакомая) - 96,8 мг/100г.
Заключение
- Ценными родительскими формами в селекции на улучщенный химический состав являются: Привлекательная, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк, Марышка.
- В результате исследований выделены наиболее перспективные комбинации скрещивания:
- по содержанию растворимых сухих веществ - Фейерверк х Рубиновый кулон,
Фейерверк х Фестивальная, 298-19-9-43 х Привлекательная;
- аскорбиновой кислоты - Фестивальная х Привлекательная, (516-167 х Кардинал) х Привлекательная;
- антоцианов - Фейерверк х Марышка, Фейерверк х Львовская ранняя, Рубиновый кулон х Марышка, 206-88-7 х Фейерверк.
- Отобраны сеянцы с улучшенным биохимическим составом плодов, которые
также характеризуются хорошим уровнем других хозяйственно-ценных признаков -
914-30, 914-67, 915-36, 927-69, 927-80.
Литература
1. Жбанова, Е.В. Биохимический состав ягод гибридных сеянцев и отборных форм земляники / Е.В. Жбанова, И.В. Лукъянчук, О.А. Богданова // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии.- Москва, Изд-во РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, №4, 2009.- С. 124-128.
2. Зубов, А.А. Теоретические основы селекции земляники / А.А. Зубов.- РАСХН, ГНУ ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина.- Мичуринск: ВНИИГиСПР, 2004.- 196 с.
3. Методы биохимического исследования растений.- Л., 1987.- 430 с.
4. Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур.- Орел, 1995.- 502 с.
5. Scott D.V., Lavrence E.G. Strawberries // Advances in Fruit breeding. Indiana: Purdu Univ. Press West Lafayette. 1975. P. 71-97.
6. Shaw D.V., Bringhurst R.S., Voth V. Genetic Variation for Quality Traitsin an Advanced-cycle Breeding Population of Strawberries // J. Amer. Soc. Hort. Sci. 1987. Vol. 112. №4. P. 699-702.
Источник - ВЕСТНИК МИЧУРИНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА, научно-производственный журнал, 2010, № 2, Печатная версия.