Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биохиимические признаки ягод некоторых исходных форм земляники и черной смородины и вопросы их наследования

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Биохиимические признаки ягод некоторых исходных форм земляники и черной смородины и вопросы их наследования"

^ Г?^ МИЧУРИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

/

УКД 634.75:634.72:631.524.6

ЖБАНОВА ЕКАТЕРИНА ВИКТОРОВНА

БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ЯГОД НЕКОТОРЫХ ИСХОДНЫХ ФОРМ ЗЕМЛЯНИКИ И ЧЕРНОЙ СМОРОДИНЫ И ВОПРОСЫ ИХ НАСЛЕДОВАНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Мичуринск - 1997

Диссертационная работа выполнена во Всероссийском науч» исследовательском институте генетики и селекции плодовых растений в 1994 1996 гг.

Научный руководитель - кандидат биологических наук В. Г. Леонченк

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук Т. П. Огольцов кандидат сельскохозяйственных наук К. В. Кондратов

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский инстит}

садоводства им. И. В. Мичурин

Защита диссертации состоится " /О " _ 1997

в 13 часов 30 минут на заседании Специализированного совета Д. 120.18.01 л адресу: 393740, Тамбовская область, г.Мичуринск, Интернациональная,101,

* ' Мичуринская Государственная сельскохозяйственная академия.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан " & _ 1997 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные и скрепленнь гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю совета.

Ученый секретарь Специализированног^оветДи--^// кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Ю. Б. Трунов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из актуальных проблем селекционно-генетической работы с плодовыми и ягодными растениями является повышение качества продукции садоводства. Многие из показателей качества плодов, питательные и лечебно-профилактические свойства в значительной мере определяются их биохимическими свойствами.

В настоящее время в селекционные программы вносятся самостоятельные вопросы по созданию новых сортов с улучшенным качеством плодов, в том числе с повышенным содержанием в них важнейших компонентов химического состава. Например, у земляники количество Сахаров в ягодах должно быть 8-10%, органических кислот 1,21,8%, витамина С 80-100 мг%, катехинов 200- 300 мг%, антоцианов 50 мг% и более. По смородине стоит задача выведения сортов с ягодами, содержащими не менее 8% Сахаров, кислотностью 2,5-3,0%, аскорбиновой кислоты 180-200 мг%, Р-активных веществ 700-1000 мг%.

В последние годы в нашей стране селекция на улучшение химического состава плодовых и ягодных культур получила развитие в работах по яблоне (Исаев, 1966; Седов, Седова, 1982; Вартапетян, 1991; Калинина, 1976; Станкевич, Архипова, 1981), сливе (Еремин и др., 1979; Курсаков, 1977), вишне (Жуков, Харитонова, 1982), черешне (Туровцева, Гневковская, 1980), черной смородине (Астахов, 1971; Манаенкова, 1973; Огольцова, Седова, Соколова, 1988), землянике (Зубов, Станкевич, 1985).

В связи с тем, что земляника и черная смородина являются ведущими ягодными культурами, вопросы изучения их сортового разнообразия по биохимическому составу и выделение источников для селекции на улучшенный химический состав по-прежнему остаются весьма значимыми.

Цель и задачи исследований. Цель работы - изучить биохимические признаки ягод некоторых исходных форм земляники и черной смородины и вопросы их наследования.

В задачи исследований входило:

1. Дать оценку по биохимическому составу ягод ряду сортов земляники коллекции ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина. Выделить среди них формы, перспективные в селекции на улучшенный биохимический состав плодов.

2. Изучить закономерности наследования растворимых сухих веществ, аскорбиновой кислоты на основе анализа гибридных сеянцев земляники. Выявить наиболее перспективные в селекции на улучшенный химический состав комбинации скрещивания.

-43. Получить биохимическую характеристику ягод некоторых сортов черной смородины и выявить источники высокого содержания биологически активных веществ и других компонентов.

4. Изучить химический состав ягод ряда гибридных сеянцев и мутантов черной смородины и выявить формы с наиболее ценным биохимическим составом.

Научная новизна и практическая ценность работы. Получена биохимическая характеристика генофонда земляники и черной смородины, который включает большой набор сортов отечественной и зарубежной селекции, в основном слабо изученных. Выделены источники высокого содержания питательных и биологически активных веществ.

Показана значительная изменчивость основных показателей химического состава ягод земляники и черной смородины в зависимости от сорта и метеорологических условий года. На основе анализа многолетних данных выявлены сорта черной смородины, сочетающие высокий уровень биохимических признаков с наименьшим варьированием по годам.

Приведены данные по химическому составу ряда гибридных семей земляники, полученных как от межсортовых скрещиваний, так и от отдаленных скрещиваний земляники овальной и культурных сортов земляники садовой. Выделены перспективные в селекции на улучшенный химический состав комбинации скрещивания. Охарактеризованы по биохимическому составу ряд мутантов черной смородины и смородино-крыжовниковых гибридов, имеющихся в коллекции института и ранее не изучавшихся.

На защиту выносятся следующие положения диссертации:

1. Биохимическая характеристика сортового и гибридного фонда земляники.

2. Биохимическая характеристика сортового и гибридного фонда черной смородины.

3. Изменчивость химического состава ягод земляники и черной смородины в зависимости от сорта и метеорологических условий года.

4. Наследование биохимического состава ягод земляники и черной смородины.

Апробация работы. Диссертационная работа обсуждена и одобрена на заседаниях лаборатории физиологии и биохимии растений и Ученого совета ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина (1996). Материалы диссертации доложены также на областной научно-практической конференции "Сельскохозяйственное производство и высшая школа на переломном этапе реформирования" (МГСХА, 1996).

Публикация результатов исследований. Основные материалы диссертации опубликованы в 2 печатных работах, 3 находятся в печати.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 159 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций производству. Список использованной литературы включает 235 наименований, в том числе 32 на иностранных языках. Диссертация иллюстрирована 5 рисунками, 42 таблицами .

Объекты, условия и методика проведения исследований. Работа по биохимической оценке исходных ф°Рм и гибридных комбинаций выполнялась во ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина в период с 1994 по 1996гг.

В настоящее время генетическая коллекция земляники включает 59 форм, среди них дикие виды, иностранные сорта, сорта селекции института, элитные формы. Материалом нашего исследования служили 24 сорта земляники отечественной и зарубежной селекции, а также 3 элитные формы. Изучение сортов селекции института представляется особенно актуальным, так как они обладают высокой адаптивностью в данных условиях, отличаются высокой урожайностью, устойчивостью к основным грибным заболеваниям, высокими вкусовыми качествами ягод, пригодностью для различных видов переработки.

Вопросы наследования биохимических признаков изучали в комбинациях скрещивания: Фейерверк х Рубиновый Кулон, Фейерверк х Фестивальная, Барлидаун х Фаветта, 516-167 х Холидей. Всего изучено 138 гибридных сеянцев. Кроме того, были охарактеризованы по биохимическому составу ягод 14 гибридных семей земляники. Исследования выполнены на селекционном материале A.A. Зубова.

В коллекции института имеется около 170 сортообразцов черной смородины. Объектами нашего исследования служили 22 сорта черной смородины различных генетических групп, 2 элитные формы, 12 гибридных семей и 7 мутантных форм. Образцы были предоставлены В.А. Тихоновым и В.Д. Лукиным.

В общей сложности за период исследования проанализировано по биохимическому составу 225 сортообразцов земляники и черной смородины, проведено около 1300 биохимических анализов.

Погодные условия в годы исследований были неодинаковыми, что отразилось на изменении химического состава ягод. Период формирования урожая земляники и черной смородины (май-июль) в 1994 г. отличался низкой температурой воздуха (15,0°С) и избыточным увлажнением (ГТК -1,6). 1995 г. характеризовался достаточно высокой средней температурой воздуха мая-июля (19,5°С) и оптимальным увлажнением данного периода

(ГТК - 1,1). В мае-июле 1996 г. отмечена также высокая средняя температура воздуха (19,3°С),но наблюдался недостаток влаги в этот период (ГТК - 0,9). Поскольку изучалось варьирование некоторых биохимических признаков в различные по метеорологическим условиям годы (3-8 лет), метеорологические данные анализировались с 1988 г.

Образцы для проведения химических анализов отбирали в период массового созревания. Средняя проба составляла 1,0- 1,5 кг.

Содержание растворимых сухих веществ определяли рефрактометрически (рефрактометр РЛ-3); сумму Сахаров - по методу Бертрана; титруемую кислотность устанавливали титрованием вытяжек 0,1 н. ЫаОН с последующим пересчетом на яблочную кислоту; содержание аскорбиновой кислоты определяли йодометрическим методом, катехины - по окраске спиртовой вытяжки с ванилиновым реактивом (по Мурри); антоцианы -спектрофотомегрическим методом (на спектрофотометре СФ-26); пектиновые вещества - объемным методом (по С.Я. Раик). Перечисленные методы исследования химического состава плодов и ягод общеприняты в биохимических лабораториях.

Статистическая обработка данных проводилась по "Методике полевого опыта" (Б.А. Доспехов, 1985), по О.В. Масюковой (1979), а также в соответствии с "Методическими рекомендациями по применению статистических методов в генетике и селекции плодовых культур" (1980), под ред. В.Е. Перфильева.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1 .Оценка по биохимическому составу ягод некоторых сортов земляники коллекции ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина.

Проведенные исследования показали значительные различия химического состава ягод как в сортовом разрезе, так и в пределах сорта в различные по метеорологическим условиям годы.

Так, содержание растворимых сухих веществ в зависимости от сорта и года исследования варьировало в пределах 9,5-16,6%, суммы Сахаров - 6,110,9%. Холодная и дождливая погода первой половины лета 1994 г. отрицательно повлияла на накопление растворимых сухих веществ и Сахаров в ягодах земляники. Жаркая, солнечная погода 1995 г. в период созревания урожая способствовала значительному увеличению в ягодах растворимых сухих веществ и Сахаров (табл.1).

Наиболее высоким содержанием сухих растворимых веществ отличались сорта Торпеда, Барлидаун, Консервная плотная, Урожайная ЦГЛ. Меньше всего сухих веществ накапливали сорта Оллстар, Кардинал, Фейерверк.

Устойчивым было содержание растворимых сухих веществ в ягодах сортов Урожайная ЦГЛ (коэффициент вариации 7,1%), Фейерверк (3,6%), Рубиновый Кулон (9,2%), неустойчивым, значительно зависящим от погоды- у сорта Барлидаун (коэффициент вариации 18,8%).

Высокой сахаристостью характеризуются сорта Барлидаун, Торпеда, Консервная плотная, Урожайная ЦГЛ, Яркая, Хумиджента, Робунда. Самые низкосахаристые сорта - Фейерверк, Оллстар, Мармион.

Наиболее устойчивым было содержание Сахаров в ягодах сорта Урожайная ЦГЛ (коэффициент вариации 8,5%), менее устойчивым, значительно зависящим от погодных условий - Барлидаун (19,5%), Консервная плотная (17,9%).

Титруемая кислотность ягод в зависимости от сорта и года исследований изменялась от 1,02 до 1,74%. Следует отметить, что сорта селекции института - Рубиновый Кулон, Консервная плотная, Урожайная ЦГЛ отличаются довольно низкой кислотностью. Относительно высокой кислотностью характеризуется сорт Барлидаун. В отдельные годы исследования свыше 1,5% кислот содержалось в ягодах сортов Барлидаун, Холидей, Мармион, Скотт, Тиога, Тристар, Фестивальная, Яркая.

Коэффициенты вариации у изученных сортов по этому показателю 2,5-18,6%. Устойчивое, слабо зависящее от погодных условий накопление кислот свойственно сорту Рубиновый Кулон (коэффициент вариации 2,5%).

Отношение сахара к кислоте, значительно влияющее на вкусовые качества земляники, варьирует у сортов в различные годы исследования в пределах от 4,1 до 9,9. Высоким сахаро - кислотным коэффициентом отличаются Консервная плотная и Урожайная ЦГЛ. Другие сорта селекции института, в частности Фейерверк, Рубиновый Кулон, имея более низкий сахаро - кислотный индекс, по вкусовым качествам им не уступали.

В ягодах земляники большую ценность представляют антоцианы, обладающие Р-активными свойствами. Кроме того, от их содержания зависит качество продуктов переработки. По содержанию антоцианов исследованные сорта имеют большое разнообразие - от 21,1 до 114,6 мг%. Наиболее богаты антоцианами сорта Зенит, Торпеда, Фейерверк, Рубиновый Кулон, Консервная плотная, Лакомая. Высокое их содержание отмечено также у элитных форм 636-65 и 750-30.

Содержание катехинов (в среднем за 3 года) варьировало от 203 до 317 мг%. Минимальное количество катехинов отмечено в ягодах сорта Урожайная ЦГЛ в 1995 г. - 156 мг%, максимальное - у сортов Торпеда и Консервная плотная в 1994 г. - 350 мг%.

Таблица 1

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЯГОД ЗЕМЛЯНИКИ В РАЗЛИЧНЫЕ ПО МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИМ УСЛОВИЯМ ГОДЫ (ПО 24 СОРТАМ)

Показатель 1994г. 1995г. 1996г.

Среднее по Пределы Среднее по Пределы Среднее по Пределы

сортам варьирования сортам варьирования сортам варьирования

Растворимые 10,6 9,5-11,6 13,4 10,6- п,б 9,6-13,6

сухие вещества,% 16,6

Сумма Сахаров,% 7,1 6,1-8,8 9,2 6,9-10,9 8,1 6,6-10,9

Титруемая 1,31 1,13- 1,35 1,02- 1,40 1,15-

кислотность, % 1,50 1,74 1,72

Сахар/кислота 5,5 4,1-7,6 7,0 4,3-9,9 5,8 4,5-6,8

Аскорбиновая 56,6 33,4- 77,5 60,7- 60,1 45,2-

кислота, мг% 77,0 105,6 73,6

Катехины, мг% 265 182-350 237 156-304 273 202-326

Антоцианы, мг% 66,5 . 48,297,8 57,2 21Д-114,6 57,9 30,991,6

Ягоды земляники в зависимости от сорта и года исследования накапливали от 33,4 до 105,6 мг% аскорбиновой кислоты. Наиболее низкое содержание аскорбиновой кислоты по всем изученным сортам отмечено в 1994 г., наиболее высокое - в 1995 г. Такие сорта, как Фейерверк и Урожайная ЦГЛ характеризовались большей устойчивостью этого показателя (коэффициенты вариации 14,8 и 15,0% соответственно).

Исходя из среднего для культуры содержания витамина С, равного 60 мг%, нами была проведена классификация сортов по этому показателю (табл.2). Большинство сортов можно отнести к группе с содержанием витамина С 60-80 мг%. Ряд сортов показывает потенциальную возможность накопления аскорбиновой кислоты свыше 80 мг%.

Нами продолжалось изучение технологических свойств ягод новых и перспективных сортов земляники селекции института. Лучшими технологическими качествами обладают ягоды сортов Фейерверк, Рубиновый Кулон, Консервная плотная, которые отличаются высокой плотностью мякоти, повышенным накоплением антоцианов. Дегустационные оценки компотов и варенья, приготовленных из ягод этих сортов, составили в среднем 4,3-4,7 баллов.

Таблица 2

КЛАССИФИКАЦИЯ СОРТОВ ЗЕМЛЯНИКИ ПО СОДЕРЖАНИЮ В ЯГОДАХ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ

Сорта с содержанием аскорбиновой кислоты Сорта с высоким

(среднее по годам) максимальным

уровнем

< 60 мг% 60-80 мг% содержания аскорбиновой кислоты (80-105 мг%)

Деданка Барлидаун Барлидаун

Фейерверк Консервная плотная Консервная плотная

Рубиновый Кулон Торпеда Мармион

Зенит Урожайная ЦГЛ Оллстар

Кардинал Яркая Торпеда

Лакомая Мармион Хумиджента

Оллстар Яркая

Робунда

Хумиджента

Праздничная

Скотт

Горноактубская

Тиога

Тристар

Фаветта

Холидей

Фестивальная

Фестивальная ромашка

2. Изучение наследования биохимических признаков в гибридном потомстве земляники .

В 1995-1996 гг. проводилось изучение некоторых вопросов наследования химического состава (содержания растворимых сухих веществ, аскорбиновой кислоты, титруемых кислот, антоцианов) гибридным потомством земляники. Показано значительное варьирование содержания растворимых сухих веществ у гибридных сеянцев земляники в зависимости от исходных форм и условий вегетации (табл.3).

Таблица 3

ВАРЬИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ РАСТВОРИМЫХ СУХИХ ВЕЩЕСТВ В ЯГОДАХ ГИБРИДНЫХ СЕЯНЦЕВ ЗЕМЛЯНИКИ

Семья Год Изучено сеянцев, шт. Содержание растворимых сухих веществ, % Коэффициент вариации, %

среднее по семье размах варьирования

Фейерверк х Рубиновый Кулон 1995 30 13,4+0,59 9,0-22,5 24,1

Барлидаун х Фаветта 12 11,6+0,65 7,9-16,0 19,5

Фейерверк х Фестивальная 32 12,6+0,38 9,6-17,1 17,1

Фейерверк х Фестивальная 1996 31 10,4+0,33 7,4-14,4 17,8

516-167 х Холидей 33 10,2+0,28 7,6-15,1 15,6

По данным 1995 г., потомство с более высоким содержанием растворимых сухих веществ получено в семье Фейерверк х Рубиновый Кулон, а с меньшим содержанием сухих веществ - в семье Барлидаун х Фаветта. При этом максимальный коэффициент вариации наблюдался в семье Фейерверк х Рубиновый Кулон (24,1%). В 1996 г. отмечалось снижение содержания сухих веществ в ягодах гибридного потомства.

В семьях Фейерверк х Рубиновый Кулон, Барлидаун х Фаветга и Фейерверк х Фестивальная (по данным 1995 г.) выход сеянцев с содержанием растворимых сухих веществ свыше 14% составил соответственно 36,7; 8,3; 25,0%. В условиях 1996 г. количество сеянцев с таким содержанием растворимых сухих веществ было значительно ниже.

В селекции на улучшение химического состава ягод большой интерес представляют такие комбинации скрещивания, которые обеспечивают положительную трансгрессию селектируемого признака. Нами вычислены степень и частота трансгрессии по содержанию в ягодах растворимых сухих веществ у гибридных сеянцев некоторых семей. Выявлено, что наиболее высокой максимальной и средней степенью трансгрессии, а также частотой

трансгрессии характеризуются сеянцы семьи Фейерверк х Рубиновый Кулон, наиболее низкой - Барлидаун х Фаветта.

Содержание аскорбиновой кислоты варьирует в значительных пределах как между комбинациями скрещивания, так и в каждой семье.

Комбинация Фейерверк х Фестивальная выделяется наибольшим содержанием аскорбиновой кислоты при размахе варьирования 49,3-110,0мг% в 1995 г. и 41,8-92,4мг% в 1996 г. Сеянцы этой семьи характеризуются наиболее высокой максимальной и средней степенью трансгрессии, а также частотой трансгрессии. Относительно низким содержанием витамина С отличается комбинация Фейерверк х Рубиновый Кулон.

Как видно из рис. 1 и 2, комбинация Фейерверк х Фестивальная отличалась наибольшим разнообразием сеянцев по содержанию витамина С. Если в комбинациях Фейерверк х Рубиновый Кулон и 516-167 х Холидей было выделено 4 класса по данному признаку, то в семье Фейерверк х Фестивальная - 7 (1995 г.) и 6 (1996 г.).

По данным 1995 г., в семье Фейерверк Рубиновый Кулон 33,3% сеянцев показали содержание аскорбиновой кислоты 35- 45 мг%, а в семьях Фейерверк х Фестивальная и Барлидаун х Фаветта сеянцев с таким содержанием аскорбиновой кислоты отмечено не было. В комбинации 516167 х Холидей (по данным 1996 г.) 60,6% сеянцев содержали аскорбиновой кислоты в пределах 55- 65 мг%. Сеянцев с содержанием витамина С 35-45 мг% обнаружено не было. Выявлено также, что в условиях 1995 г. в семье Фейерверк х Фестивальная 66,8% сеянцев накапливали аскорбиновой кислоты 65-85 мг%, а в 1996 г. таких сеянцев было обнаружено только 26,6%.

Коэффициент наследуемости содержания аскорбиновой кислоты в ягодах земляники по отцовским формам в комбинациях Фейерверк х Рубиновый Кулон и Фейерверк х Фестивальная был сравнительно высоким (Н- = 0,65). Это свидетельствует о том, что 65% изменчивости гибридов обусловлено генотипическими различиями отцовских форм. Соответственно, лучший результат по накоплению аскорбиновой кислоты в комбинации с Фейерверком получен при использовании в качестве отца высоковитаминного сорта Фестивальная - донора высокого содержания витамина С.

Содержание антоцианов в наиболее контрастной по данному признаку семье Фейерверк х Фестивальная составило в среднем 54,0 мг%

к %

35, 30252015105 0"

"Т?

45

эЬ оЬ /з

Фейерверк х Рубиновый Кулон К % 35 30 25 20 15 10 5

о"

35 45 55 6575 85

Ы, %

АК, мг"Л

3025 20 15105 ТГ

4Ь Л 65 /з «з ^ АК

Ц

Барлидаун х Фаветта IV- количество сеянцев; АК- аскорбиновая кислота

95 105 115 АК, мг%

Фейерверк х Фестивальная

Рис.1 ЧАСТОТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ В СЕМЬЯХ ЗЕМЛЯНИКИ 1995г.

N, %

n

60 55 50 45

40 35 30 25 20 15105

0

N,%

40'1 35 30 252015105 ■

35 45 55 65 75 85 95 AK, мг% 516-167 x Холидей

35 45 55 65 75 85 95 АК,мг% Фейерверк х Фестивальная

Рис.2 ЧАСТОТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ В СЕМЬЯХ ЗЕМЛЯНИКИ 1996г.

при размахе варьирования от 26,7 до 91,6 мг% и коэффициенте вариации 30,4%. Большая часть (62,5%) изученных сеянцев оказалась с содержанием антоцианов менее 55 мг%. Форм с положительной трансгрессией по

данному признаку в потомстве этой семьи не отмечено, однако у отдельных гибридных сеянцев содержание антоцианов достигало достаточно высокого уровня (70-90 мг%).

Наблюдалось большое разнообразие по содержанию титруемых кислот в плодах у сеянцев в пределах семьи. Так, в семье Фейерверк х Фестивальная содержание в ягодах титруемых кислот варьировало от 1,29 до 2,14%. Среднее значение признака по семье превосходило значение признака у обоих родителей. В комбинации 516-167 х Холидей титруемая кислотность ягод изменялась в пределах от 0,86 до 1,26% при среднем значении 1,05%.

Во ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина в результате сложных скрещиваний земляники ананасной с двумя формами земляники овальной созданы генетически проверенные доноры высокой зимостойкости, большого числа цветоносов, ультрараннего дружного созревания ягод, устойчивости к мучнистой росе и пятнистостям листьев: форма земляники № 516-98 Рубиновый Кулон х (Фестивальная х F. ovalis); форма № 516-167 Рубиновый Кулон х (Фестивальная х F. ovalis).

В 1996 г. проводилось изучение химического состава ягод 6 гибридных семей, полученных от скрещивания этих форм и культурных сортов земляники садовой: 516-98 х Барлидаун, 516-167 х Барлидаун, 516-98 х Кардинал, 516-167 х Кардинал, 516-98 х Холидей, 516-167 х Холидей.

По совокупности признаков химического состава выделяются семьи 516-98 х Холидей (содержание в среднем по семье аскорбиновой кислоты -75,4 мг%, Сахаров - 8,7%), 516-167 х Холидей (аскорбиновой кислоты - 70,4 мг%, Сахаров - 9,3%) и 516-167 х Кардинал (аскорбиновой кислоты - 69,5 мг%, Сахаров - 10,2%).

3. Изменчивость химического состава ягод ряда сортов смородины черной коллекции ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина.

Для наиболее полной характеристики генофонда черной смородины по химическому составу был проведен анализ многолетних данных, полученных лабораторией физиологии и биохимии. Это позволило выявить довольно большую изменчивость показателей в зависимости от сорта и погодных условий, а также определить некоторый средний уровень содержания важнейших химических компонентов.

В таблице 4 приведены данные по 16 сортам, из которой видно, что по содержанию аскорбиновой кислоты они различаются почти в 3 раза, по содержанию Сахаров и титруемых кислот почти в 2 раза, если судить по средним многолетним данным, варьирование же по годам значительно

больше. Высоким варьированием отличаются содержание аскорбиновой кислоты и кислотность ягод. Более низкая изменчивость характерна для содержания сухих растворимых веществ и Сахаров.

Таблица 4

ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕНЕНИЙ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЯГОД ЧЕРНОЙ СМОРОДИНЫ (по 16 сортам)

Показатель Средние многолетние данные Пределы изменений

среднее пределы изменений по сортам по годам

Растворимые сухие 16,0 13,8-18,0 12,0-20,0

вещества, %

Сумма Сахаров, % 9,3 7,4-11,6 6,1-13,7

Титруемая 3,09 2,31-4,06 1,45-4,28

кислотность, %

Аскорбиновая 149,7 85,2-248,1 54,6-390,7

кислота, мг%

Катехины, мг% 634 399-788 108-1204

Высоким содержанием Сахаров (в отдельные годы до 12-13%) выделяются Белорусская сладкая, Память Мичурина, Лира, Привлекательная, Тамбовская поздняя, Сладка ягода. Низкосахаристые сорта - Оджебин, Котсволд кросс, Лабильная, Минай Шмырев, Несравненная.

Средний уровень титруемой кислотности ягод составил 3,09% с варьированием по сортам от 2,31% (Сладка ягода) до 4,06% (Лира). В отдельные годы кислотность ягод некоторых сортов достигала 1,28%, у других снижалась до 1,45%.

У сортов Сладка ягода и Несравненная среднее многолетнее содержание титруемых кислот не превышало 2,5%. Низким содержанием титруемых кислот (менее 3,0% по средним многолетним данным) отличаются сорта Минай Шмырев, Белорусская сладкая, Привлекательная, Витаминная ранняя, Котсволд кросс, Лабильная. Ряд сортов (Герби, Оджебин, Лира, Титания, Астром, Ласточка, Тритон) характеризуются повышенным накоплением кислот - более 3,5%.

Отношение сахара к кислоте у исследованных сортов составляло 2,04,6. Более высокий сахаро-кислотный коэффициент (выше 3,0) у сортов Привлекательная, Витаминная ранняя, Фертоди, Белорусская сладкая, Тамбовская поздняя, Минай Шмырев, Несравненная, Сладка ягода, Память Мичурина.

По содержанию аскорбиновой кислоты исследованные сорта имели большое разнообразие - от 85,2 до 248,1 мг%.

С целью выявления наиболее богатых витамином С исходных форм нами была проведена классификация сортов черной смородины по данному признаку. Так, по средним многолетним данным, содержание аскорбиновой кислоты у сортов Привлекательная и Фертоди достигало 85,2-86,5 мг% (снижаясь в отдельные годы до 54,6-70,0 мг%), у сортов Оджебин, Ризагер, Герби, Котсволд кросс, Лепаан Муста, Тамбовская поздняя, Память Мичурина, Тритон - 101-150 мг%, у сортов Лабильная, Несравненная, Минай Шмырев, Сладка ягода - 151-200 мг% и у сортов Лира, Белорусская сладкая, Витаминная ранняя - более 200 мг%.

Многие исследователи (Франчук Е.П., Кондаков А.К., 1975; Ширко Т.С., Ярошевич И.В., Радюк А.Ф., 1983; Гаас Д.А., 1985 и др.) отмечают, что в годы с теплым и солнечным летом содержание растворимых сухих веществ и Сахаров, как правило, повышается. Известно также, что в годы с прохладным сырым летом содержание титруемой кислоты повышается.

Таблица 5

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЯГОД ЧЕРНОЙ СМОРОДИНЫ В РАЗЛИЧНЫЕ ПО ПОГОДНЫМ УСЛОВИЯМ ГОДЫ (средние данные для 16 сортов)

Показатель Годы

1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996

Растворимые сухие вещества, % 16,2 15,4 15,4 17,3 15,2 14,8 16,0 15,4 16,3

Сумма Сахаров, % 11,2 9,3 9,4 п,з 10,3 8,0 9,4 8,5 9,1

Титруемая кислотность, % 2,08 1,90 2,86 2,44 2,90 3,06 3,88 3,15 3,65

Аскорбиновая кислота, мг% 154,0 198,9 165,0 220,0 89,4 178,3 99,9 113,2 174,5

Лето 1991 г. было наиболее теплым и сухим. Сумма положительных средних суточных температур за май-июль оказалась значительно выше средней многолетней нормы. Гидротермический коэффициент (ГТК) был меньше 1,0. В 1991 г. наблюдалось наибольшее накопление в ягодах черной смородины растворимых сухих веществ и Сахаров и понижение кислотности.

Период вегетации в 1990 и 1994 гг. отличался холодной и дождливой погодой. Сумма положительных средних суточных температур за май-июль оказалась ниже средней многолетней, а количество осадков превышало среднее многолетнее значение. ГТК за май-июль в эти годы был высоким -1,7 и 1,6 соответственно. Наиболее высокая кислотность ягод оказалась в 1994 г.

Данные показывают, что наиболее благоприятные условия для накопления витамина С были в 1989 и 1991 гг., а наименее благоприятные -в 1992, 1994 и 1995 гг.

По нашим данным, содержание антоцианов в ягодах черной смородины (при среднем значении для всех сортов 652,8 мг%) колеблется от 315,7 (Минай Шмырев) до 1451,1 мг% (Котсволд кросс). Высокое их содержание обнаружено у сортов Ласточка, Лена, Ризагер, Титания, низкое - Астром, Бурая, Витаминная ранняя, Сладка ягода.

Содержание катехинов составило (по средним многолетним данным) от 399 до 788 мг%. Высоким содержанием катехинов выделяются сорта Лепаан Муста, Фертоди, Ризагер, Котсволд кросс, Привлекательная.

В изученных нами сортах смородины черной содержание пектиновых веществ колеблется от 0,77 до 1,34%. На долю протопектина приходится 54,7-71,3% от суммы. Сорта Астром, Витаминная ранняя, Лабильная, Несравненная, Ризагер, Сладка ягода, Тамбовская поздняя, Титания, Тритон, Фертоди накапливали более 1,0% пектиновых веществ.

4. Биохимическая характеристика ягод некоторых гибридных семей, мутантов черной смородины и смородино-крыжовниковых гибридов.

Изучение биохимического состава ягод ряда гибридных сеянцев черной смородины показало, что лучшими по содержанию растворимых сухих веществ были сеянцы семей Бредторп х Память Мичурина (16,9%), Память Мичурина х Бредторп (61/9) (16,4%), Ликерная х Память Мичурина (17,9%). Однако семья Бредторп х Память Мичурина характеризовалась низким содержанием аскорбиновой кислоты и суммы Сахаров, а также высокой кислотностью.

Повышенным содержанием аскорбиновой кислоты отличались сеянцы семей Сеянец Голубки х 24/18 (186,6 мг%) и 24/18 х Бурая (229,2 мг%). В остальных семьях содержание аскорбиновой кислоты было весьма нйзким.

В литературе встречаются убедительные примеры изменения химического состава плодов облученных растений (Манаенкова Н.И., 1981; Дрягина И.В., 1981; Равкин A.C., 1981 и др.). Биохимические мутации

приводят к появлению растений с измененным содержанием в плодах и ягодах аскорбиновой кислоты, Сахаров и других веществ.

В связи с этим нами изучался биохимический состав ряда мутантов черной смородины. Радиомутанты были получены В.Д. Лукиным и выделены по ряду хозяйственных признаков.

Мутанты 88-4-1-1 и 89-32-3, где исходным был сорт Тамбовская поздняя, характеризовались несколько худшими показателями химического состава в сравнении с данным сортом (ниже содержание аскорбиновой кислоты, катехинов, сухих веществ, Сахаров, выше титруемая кислотность).

Мутанты 89-30-3 и 89-30-14 отличались несколько лучшим химическим составом (более высоким содержанием растворимых сухих веществ, Сахаров, аскорбиновой кислоты, катехинов) в сравнении с исходным сортом Оджебин. Однако мутанты 89-30-1 и 89-30-5, где исходным также был сорт Оджебин, характеризовались по сравнению с ним более худшими показателями химического состава.

У штамбового мутанта R. nigrum (Алт.) х Память Мичурина (76-4-32) наблюдалось более высокое содержание сухих веществ и Сахаров, однако высокая кислотность и низкое содержание витамина С, чем у сорта Память Мичурина.

В целом, изученные мутанты характеризовались высокой кислотностью и весьма низким содержанием витамина С. Изучение смородино-крыжовниковых гибридов (смородино-крыжовниковый гибрид Ист-Моллингской станции, смородино-крыжовниковый гибрид 1/6 Толмачева, смородино-крыжовниковый гибрид Дука) показало, что содержание аскорбиновой кислоты, по сравнению с ягодами черной смородины, у них довольно низкое (всего 28,6 - 47,5 мг%). Таким образом, данные отдаленные гибриды, имея достаточно выраженные признаки как смородины, так и крыжовника, по содержанию аскорбиновой кислоты больше уклоняются в сторону крыжовника. Смородино-крыжовниковые гибриды 1/6 Толмачева и Дука обладают довольно высокой титруемой кислотностью (5,36 и 3,43% соответственно), что больше соответствует ягодам черной смородины.

ВЫВОДЫ

1. Получена биохимическая характеристика ряда отечественных и зарубежных сортов земляники и выявлены сорта с высоким содержанием биологически активных веществ и других компонентов: растворимых сухих веществ и Сахаров - Торпеда, Барлидаун, Консервная плотная, Урожайная ЦГЛ; аскорбиновой кислоты - Торпеда, Барлидаун, Консервная плотная; катехинов - Торпеда, Консервная плотная; антоцианов - Фейерверк, Рубиновый Кулон, Зенит, Лакомая, Торпеда, Консервная плотная; пектиновых веществ - Торпеда, Урожайная ЦГЛ.

Из сортов селекции института наиболее ценным химическим составом отличаются Консервная плотная и Урожайная ЦГЛ.

2. Установлено значительное разнообразие гибридных сеянцев земляники по содержанию основных компонентов химического состава. Выделены лучшие комбинации скрещивания.

3. В селекции на повышенное содержание в ягодах растворимых сухих веществ наиболее перспективной является семья Фейерверк х Рубиновый Кулон. В этой семье выделено наибольшее количество сеянцев с высоким содержанием растворимых сухих веществ в ягодах.

4.Отмечена высокая степень варьирования содержания аскорбиновой кислоты в гибридном потомстве земляники и наличие как положительной, так и отрицательной трансгрессии.

Лучший результат по накоплению аскорбиновой кислоты в комбинации с Фейерверком получен при использовании в качестве отца высоковитаминного сорта Фестивальная - донора высокого содержания витамина С.

5. Содержание антоцианов в наиболее контрастной по данному признаку семье Фейерверк х Фестивальная составило в среднем 54 мг%. Форм с положительной трансгрессией по данному признаку в потомстве этой семьи не отмечено, однако у отдельных гибридных сеянцев содержание антоцианов достигало достаточно высокого уровня.

6. Повышенное содержание титруемых кислот отмечено в гибридном потомстве семьи Фейерверк х Фестивальная. Среднее значение признака по семье превосходило значение признака у обоих родителей.

7. Дана характеристика химического состава ягод смородины черной коллекции ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина, выявлены сорта с наилучшими показателями: по содержанию растворимых сухих веществ и Сахаров - Лира, Белорусская сладкая, Лепаан Муста, Сладка ягода, Тамбовская поздняя; аскорбиновой кислоты - Сладка ягода, Минай Шмырев, Лабильная, Белорусская сладкая, Витаминная ранняя, Лира; пектиновых веществ - Астром, Витаминная ранняя, Тамбовская поздняя, Фертоди; низкой кислотности - Сладка ягода, Несравненная, Белорусская сладкая, Минай Шмырев, Лабильная, Привлекательная, Витаминная ранняя.

Из сортов селекции института помимо широко известных (Тамбовская поздняя, Память Мичурина, Витаминная ранняя) хорошими

биохимическими показателями характеризуются новые сорта Сладка ягода и Лабильная.

8. Показаны значительные различия химического состава ягод как в сортовом разрезе, так и в пределах сорта в разные по метеорологическим условиям годы. Выделены сорта, сочетающие высокий уровень биохимических признаков с наименьшим варьированием по годам.

У сорта Память Мичурина высокое содержание сухих веществ и Сахаров сочетается с устойчивостью этих показателей. Высоким и устойчивым содержанием аскорбиновой кислоты в ягодах отличаются Минай Шмырев и Витаминная ранняя. Сорт Витаминная ранняя характеризуется низкой кислотностью ягод и стабильно сохраняет этот признак по годам.

9. Лучшей по содержанию растворимых сухих веществ была семья Ликерная х Память Мичурина, а по содержанию витамина С - 24/18 х Бурая.

10. Изучение радиомутантов, выделенных по некоторым хозяйственным признакам, не выявило значительного превосходства их по биохимическим показателям в сравнении с исходными формами.

11. Исследование химического состава ягод отдаленных гибридов между смородиной и крыжовником показало, что по содержанию аскорбиновой кислоты они были на уровне крыжовника, однако повышенное накопление кислот больше соответствует ягодам черной смородины.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

На основании проведенных биохимических исследований выделены и рекомендуются как источники высокого содержания питательных и биологически активных веществ сорта земляники Консервная плотная, Урожайная ЦГЛ, Торпеда, Барлидаун.

Для селекции на повышенное содержание аскорбиновой кислоты представляет интерес комбинация Фейерверк х Фестивальная. В селекции на повышенное содержание в ягодах растворимых сухих веществ наиболее перспективной является семья Фейерверк х Рубиновый Кулон.

С целью получения высококачественных продуктов переработки земляники (компот, варенье) рекомендуется использовать ягоды сортов Фейерверк, Рубиновый Кулон, Консервная плотная. Их отличают большая плотность, хороший вкус ягод, высокое содержание антоцианов.

Для производства и в селекции черной смородины на улучшенный химический состав предлагается использовать сорт Сладка ягода, который отличается десертным вкусом, высоким содержанием аскорбиновой кислоты, низкой кислотностью.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Варьирование биохимического состава ягод смородины черной как показатель экологической устойчивости сортов Н Молодые ученые -садоводству России: Тез. докл. Всерос. совещ. М., 1995. С.59-61.

2. Оценка биохимического состава ягод различных сортов земляники // Сельскохозяйственное производство и высшая школа на переломном этапе реформирования. Материалы областной научно-практической конференции 21-22 марта 1996 г. Часть 1. Плодоводство. С.142-143.

3. Новые перспективные сорта земляники (в печати). Соавт.: Зубов A.A., Леонченко В.Г.

4. Химико-технологическая оценка новых сортов земляники (в печати).

5. Сорта земляники с улучшенным биохимическим составом и высокими технологическими свойствами ягод (в печати).