Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Отбор и оценка исходного материала для селекции смородины черной на улучшение биохимического состава ягод

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Отбор и оценка исходного материала для селекции смородины черной на улучшение биохимического состава ягод"

На правах рукописи

Янчук Татьяна Владимировна

ОТБОР И ОЦЕНКА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ СМОРОДИНЫ ЧЕРНОЙ НА УЛУЧШЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЯГОД

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

3 0 МАЙ 2013

005060347

Орёл-2013

005060347

Диссертация выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур Россельхозакадемии в 2001-2010 гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, ведущий

научный сотрудник, ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур Россельхозакадемии Макаркнна Маргарита Алексеевна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, главный

научный сотрудник, зам. директора по науке, ГНУ Всероссийский научно- исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур Россельхозакадемии Наумкипа Татьяна Сергеевна

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, Кокинский опорный пункт ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии Сазонов Федор Федорович

Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт садоводства им. И.В. Мичурина

Защита диссертации состоится 17 июня 2013 г. в 1630 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.052.01 в Орловском государственном аграрном университете по адресу: 302019 г. Орел, ул. Генерала Родина, 69.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ОГАУ (г. Орел, Бульвар Победы, 19).

Автореферат разослан 16 мая 2013 г. и размещен на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» http://www.orelsau.ru и на сайте ВАК при Минобрнауки РФ http://vak2.ed.gov.ru.

Просим присылать отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных и скрепленных гербовой печатью, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 220.052.01.

Факс: 8 (4862) 43-13-01, e-mail: dissovet-orelsau@vandex.ru.

Ученый секретарь диссертационного ( _ г ./7

совета, доктор с-х. наук, профессор '——V £ —, Степанова Л.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Важная роль в снабжении населения плодовой продукцией принадлежит ягодоводству. Смородина черная возде-лывается почти во всех регионах нашей страны и является одной из наиболее распространенных ягодных культур в промышленном и любительском садоводстве России. Ягоды отличаются высоким содержанием биологически активных веществ (БАВ), являются диетическим продуктом питания, а также ценным сырьем для перерабатывающей промышленности. Лидирующее положение объясняется и значительными успехами в селекционной работе. К началу XXI века в мире создано 1200 сортов смородины черной (Огольцо-ва, Князев, 1998; Куминов, Жидехина, 2003).

Селекция черной смородины направлена в основном на зимостойкость, высокую урожайность, крупноплодность, иммунитет к болезням, пригодность к механизированной уборке (Равкин, 1987; Кичина, 2011; Копань и др., 1990; Астахов, 2003; Савельев, 2003; Жидехина, Куминов, 2004; Князев, Огольцова, 2004). В последнее время среди приоритетных направлений в селекции ягодных культур особое значение приобретает селекция на качество и улучшенный химический состав. Современный рынок предъявляет повышенные требования к качеству плодовой и ягодной продукции. При этом во внимание принимаются не только высокие товарные, вкусовые и технологические свойства, но и накопление в плодах биологически активных и других ценных веществ. Значительно возросший интерес к исследованию химического состава плодов и ягод обусловлен тем, что многие содержащиеся в них биологически активные вещества (аскорбиновая кислота, биофлавоноиды, (5-каротин и др.) являются антиоксидантами и способны повышать устойчивость организмов к загрязнению среды, стрессовым факторам (Жидехина, 2001; Жбанова и др., 2010; Макаров и др., 2010).

Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований является изучение изменчивости и наследования биохимического состава ягод смородины черной на основе анализа сортового и гибридного фонда ВНИИСПК.

В связи с указанной целью поставлены следующие задачи:

1. Изучить сортовой и гибридный фонд смородины черной по содержанию в ягодах питательных и биологически активных веществ. Выявить закономерности изменчивости и наследования биохимических признаков в ягодах сортов и гибридов в зависимости от их генотипических особенностей и условий выращивания.

2. Изучить влияние метеорологических условий вегетационного периода на накопление химических веществ ягодами смородины черной.

3. Определить корреляционные связи различных биохимических признаков между собой и некоторыми элементами продуктивности растений (масса ягоды).

4. Выделить комбинации скрещиваний, дающие наибольшее количество

гибридных сеянцев с оптимальным содержанием питательных и биологически активных веществ.

5. Выделить из сортового фонда смородины черной генотипы с высоким содержанием в ягодах питательных (PCB - не менее 14,0%, суммы Сахаров - не менее 9,0%) и биологически активных веществ (АК - не менее 200 мг/ 100 г, Р-ак-тивных веществ - не менее 700 мг/100 г, пектиновых веществ - не менее 8,0% на сухую массу) для дальнейшего использования в селекции и производстве.

6. Выделить из гибридного фонда смородины черной источники высокого содержания питательных (PCB - не менее 14,5%) и биологически активных веществ (АК - не менее 250 мг/100 г, Р-активных веществ - не менее 900 мг/100 г) для дальнейшего использования в селекции.

Научная новизна. Впервые на основе анализа биохимического состава ягод сортовых форм и гибридного потомства смородины черной генофонда ВНИИСПК установлены закономерности изменчивости ряда биохимических показателей (PCB, суммы Сахаров, органических кислот, АК, Р-активных и пектиновых веществ) в зависимости от генотипа, условий вегетации и их наследование гибридным потомством. В результате изучения корреляционных связей между основными биохимическими признаками, а также между биохимическими признаками и отдельными компонентами продуктивности (масса ягоды), установлена возможность совмещения в одном генотипе смородины черной крупноплодности с оптимальным уровнем питательных и биологически активных веществ. Выделены источники высокого содержания питательных и биологически активных веществ, сочетающие высокий уровень биохимических признаков с высокой гомеостатичностью. Показана роль целенаправленных скрещиваний с учетом характеристик родительских форм на улучшение химического состава плодов.

Практическая значимость исследовании. Создан (в соавторстве) сорт смородины черной Надежа с повышенным содержанием в ягодах PCB, Сахаров и витамина С. Сорт передан в Государственное испытание. Из полученного в результате целенаправленных скрещиваний генофонда смородины черной выделены источники высокого содержания питательных (PCB, сахара) и биологически активных веществ (АК и Р-акгивные вещества) для дальнейшего использования в селекции на улучшение биохимического состава ягод. Выделены сорта смородины черной с оптимальным содержанием питательных и биологически активных веществ в ягодах и другими хозяйственно-ценными признаками, являющиеся конкурентоспособными на современном рынке.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях ученого совета ГНУ ВНИИСПК (20092012 гг); на Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области сельскохозяйственных наук» (Мичуринск, 30 ноября-2 декабря 2009 г., МичГАУ); на региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 35-летию Орловского государственного аграрного университета «Инновационный потенциал молодых ученых АПК Орловской

области» (Орел, 16-19 марта 2010 г., ОрелГАУ); на международной научно-практической конференции «Совершенствование сортимента и технологий возделывания плодовых и ягодных культур» (Орел, 27-30 июля 2010 г., ГНУ ВНИИСПК); на международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Биологические основы садоводства и овощеводства» (Мичуринск, 22-25 сентября 2010 г., МичГАУ); на четвертой международной интернет-конференции «Стратегия развития индустрии гостеприимства и туризма» (Орел, 24 января-21 апреля 2011 г., Госуниверситет - УНПК).

Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 5 в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК.

Личный вклад соискателя. Материал для диссертации получен непосредственно автором в ходе выполнения экспериментальных исследований (проведение биохимических анализов, подбор исходных форм для селекции, участие в гибридизации). Автор принял участие в создании сорта Надежа.

Объем н структура диссертации. Диссертация изложена на 143 страницах. Состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций для селекции и производства, 4 приложений, содержит рисунков 22, таблиц 27. Список литературы включает 251 источник, из них 32 на иностранных языках.

Основные положения, выносимые на защиту:

- потенциал сортового и гибридного фонда смородины черной по биохимическому составу плодов и возможности использования его в селекции;

- селекционные возможности улучшения химического состава ягод смородины черной;

- использование целенаправленных скрещиваний на улучшение химического состава ягод смородины черной;

- фенотипическая и генотипическая изменчивость химического состава ягод смородины черной в зависимости от генотипа и метеорологических условий года;

- закономерности наследования биохимических признаков гибридным потомством смородины черной;

- корреляционные связи между различными биохимическими признаками, а также биохимическими показателями и некоторыми элементами продуктивности растений (масса ягоды);

- возможность совмещения в одном генотипе смородины черной крупноплод-носга с оптимальным уровнем питательных и биологически активных веществ.

Автор выражает благодарность за помощь в выполнении работы на разных этапах сотрудникам лаборатории биохимической и технологической оценки сортов и хранения: доктору с-х. наук М. А. Макаркиной, кавдцдату с-х наук А Р. Павел, научным сотрудникам С. Е. Соколовой и Т. Г. Филиной, лаборантам-исследователям H.H. Гатилиной и С. Н. Курочкиной, за научную консультацию, предоставление объектов исследования и ценные дополнения доктору с-х наук С. Д. Князеву.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Обобщены литературные данные, характеризующие биохимический состав ягод смородины черной в различных зонах выращивания. Показана роль отдельных биохимических компонентов в жизни человека и растений. Проанализированы корреляционные связи между содержанием биохимических компонентов в плодах других культур. Описаны некоторые результаты гене-тико-селекционной оценки плодов исходных форм и гибридных сеянцев плодовых и ягодных культур по биохимическому составу. Отмечено что, несмотря на определенные достижения селекционной работы по улучшению химического состава ягод смородины черной (создание сортов с повышенным содержанием аскорбиновой кислоты в ягодах), практически не изучались вопросы создания сортов с высоким содержанием Сахаров, Р-активных веществ, пектинов, оптимальным содержанием органических кислот, их взаимного влияния на накопление, совместимость и антагонизм.

2 УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2. 1 Условия проведения исследований. Всероссийский научно-исследовательский инстшут селекции плодовых культур расположен в центральной части Средне-Русской возвышенности на 53° 00" северной широты и 36° 02" восточной долготы. Плантации смородины черной размещены на серых и темно-серых лесных почвах среднесуглинистого механического состава. Почвообразующая порода - лессовидные суглинки. Участки расположены на высоте 203 м над уровнем моря. Климат умеренно-континентальный. Средняя годовая температура воздуха плюс 4,6°С, абсолютный максимум 38°С. Абсолютный минимум температуры воздуха за многолетний период по области составил минус 39°С (Научно-прикладной справочник, 1990). Годовое количество осадков в среднем составляет 558 мм. Распределение осадков в течение вегетационного периода неравномерное. Из-за этого создаются засушливые периоды, особенно весной и в первой половине лета. За период май-сентябрь их выпадает в среднем 329 мм. Вегетационный период продолжается 175-185 дней, период активной вегетации с температурой выше 10°С составляет 135-140 дней. Сумма среднесуточных температур за время активной вегетации растений колеблется по многолетним данным в пределах 2150-2300°С. Сумма положительных температур выше 10°С равна 2250°С. Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом 125 дней.

2. 2 Объекты исследований. В качестве объектов исследования использовались сорта, элитные и отборные формы смородины черной, представляющие интерес по раду хозяйственно-ценных признаков (урожайность, зимостойкость, устойчивость к болезням и вредителям и др.), всего - 53 сорта, 96 элитных и отборных сеянцев, ш них 18 сортов, элитные и отборные сеянцы селекции ВНИИСПК, полученные селекционерами доктором с-х. наук Т. П. Огольцовой и доктором с-х. наук С. Д. Князевым. Был проанализирован гибридный фонд селекции ВНИИСПК,

645 гибридных сеянцев от 14-ти комбинаций скрещиваний, 2001,2004 гг. посадки.

В изучение были включены:

- сорта: Альта, Арапка*, Аккорд, Аметист, Блакестон*, Благословение*, Великолепная, Вернисаж, Вира, Владимирская, Гамма*, Гетьманская, Грация*, Десертная Огольцовой*, Добрыня, Жемчужина, Загляденье*, Зоря Галицкая, Зарянка, Изюмная, Искушение*, Кипиана*, Казацкая, Креолка*, Ксюша, Ладушка*, Лебедь, Лентяй*, Маленький принц, Монисто* Муза, Надежа*, Оазис*, Орловский вальс*, Орфей, Очарование*, Памятная, Пегас, Поэзия, Перун, Романтика, Сокровище, Севчанка, Сибилла, Татьянин день, Челябинская, Черешнею, Черная вуаль*, Черноокая*, Черный аист, Элевеста, Юбилейная Ко-паня, Орловская серенада* - контроль (* - сорта селекции ВНИИСПК);

- комбинации скрещивания: 02-7К х 2083-32-158, 2743-10-53 х 2091-3625, Креолка х Искушение, Креолка х 2083-32-158, Кипиана х 2083-32-158, 1448-14-11 х 2083-32-126, 3325-51-89 х 3325-51-89, Кипиана х Сокровище, Кипиана х 2092-30-146, Гамма х 3038-5-21, Гамма х Сокровище, 3018-6-101 х Лентяй, Надежа х 2092-30-146,2833-9-193 х Лентяй.

2. 3 Методы исследовании. Исследования проводились в лаборатории биохимической и технологической оценки новых сортов и хранения ГНУ ВНИИСПК, отбор проб - на коллекционных участках, участке первичного сорта изучения, в гибридных насаждениях смородины черной ВНИИСПК в 2001-2010 годах.

Оценка химического состава ягод черной смородины проводилась по «Программе и методике сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур» (Мичуринск, 1973; Орел, 1999); «Программе и методике селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур» (Орел, 1995); методическому руководству ВИР им. Н. И. Вавилова под редакцией А. И. Ермакова «Методы биохимического исследования растений» (Л., 1987).

Определена масса ягоды и проведен полный химический анализ сортов, элитных и отборных форм смородины черной по следующим показателям: содержание общего количества сухих веществ [термографический метод (ГОСТ 28561-90)], содержание растворимых сухих веществ (РСВ) [рефрактометрический метод (ГОСТ 28560-90)], содержание Сахаров (по методу Бертрана), содержание титруемых кислот [титрометрический метод (ГОСТ 25555.0-08)], содержание аскорбиновой кислоты (АК) (йодометрический метод), содержание Р-активных веществ (антоцианов, лейкоантоцианов, катехи-нов) (колориметрический метод в модификации Л. И. Вигорова на фотоколориметре КФК-УХЛ-4,2), содержание пектиновых веществ (колориметрический карбазольный метод на сиекгроколориметре «Spekol» SR-1).

В ягодах гибридных сеянцев определяли массу ягоды, содержание РСВ, АК, Р-активных веществ (антоцианов, лейкоантоцианов, катехинов, суммы Р-активных веществ).

Экспериментальный материал интерпретирован биометрическими методами (Плохинский, 1970; Доспехов, 1985; Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур, Орел, 1999; приложения Microsoft Office 2003).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3 БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯГОД СОРТОВ, ЭЛИТНЫХ И ОТБОРНЫХ ФОРМ СМОРОДИНЫ ЧЕРНОЙ И ИХ МАССА 3.1 Масса ягод. Масса ягоды изученных сортов варьировала от 0,7 (Великолепная) до 2,0 г (Добрыня). Среднее значение - 1,2 г. Средняя масса ягоды элитных и отборных форм смородины черной варьировала от 0,5 г (30485-41) до 1,8 г (3325-51-82 ЭЛС), при среднем показателе, как и по сортам, 1,2 г (таблица 1). 22 из 53 изучаемых сортов имели массу ягоды на уровне или выше средней величины. Среди выделившихся по массе сортов только 3 обладали незначительной изменчивостью этого признака (У<10,0%): Благословение, Маленький принц, Татьянин день.

Из 96 изученных элитных и отборных сеянцев 49 (51,0%) (18 элитных и 31 отборный) обладают массой ягоды на уровне или более средней величины, из них 7 элитных (2083-35-10 ЭЛС, 2264-43-88 ЭЛС, 2780-20-88 ЭЛС, 280513-57 ЭЛС, 3212-16-46 ЭЛС, 3502-14-138 ЭЛС, 3794-53-72 ЭЛС) и 6 опорных форм (2083-32-126, 2083-32-158, 2091-36-25, 3031-13-218, 3031-20-1, 3145-23-116) характеризуются высокой гомеостатичностью этого показателя. Таблица 1 - Биохимический состав ягод смородины черной и их масса

(2001-2010 гг.)

Биохимические показатели Среднее содержание

по сортам по элитным и отборным формам по культуре

X V,% X V,% X V,% пределы разнообразия

РСВ, % 13,6 7,1 13,7 8,7 13,6 8,2 10,7-17,5

Сумма Сахаров, % 9,17 11,7 9,29 13,6 9,25 13,0 6,40-14,90

Органические кислоты, % 2,86 12,1 2,84 14,7 2,84 13,8 1,97-4,10

СКИ 3,3 16,5 3,4 19,1 3,4 18,2 2,0-5,4

АК, мг/100 г 161,7 19.6 160,5 24,3 161,2 22,6 71,6-271,9

Антоцианы, мг/100 г 192,1 51,5 181,4 47.6 186,5 49,0 42,1-450,7

Лейкоантоцианы, мг/100 г 426,4 23,5 367,4 32,0 388,3 29,6 151,3-702,1

Катехины, мг/100 г 166,1 30,5 146,6 22,9 153,5 27,0 67,3-388,8

Сумма Р-акшвных веществ, мг/100 г 784,6 24,1 695,4 25,7 728,4 25,8 344,31443,7

Пектин, % 4,4 30,2 - - - - 2,0-7,4

Протопектин, % 3,3 28,6 - - - - 2,3-6,2

Сумма пектиновых веществ, % 7,7 24,2 - - - - 4,3-12,0

Масса, г 1,2 20,6 1,2 20,1 1,2 20,2 0,5-2,0

3. 2 Растворимые сухие вещества (PCB). В зависимости от сорта содержание PCB варьировало от 11,6 (Сокровище) до 16,3% (Надежа) и в среднем составило 13,6% (таблица 1). Изменчивость PCB у всех сортов незначительная или средняя (V<20%). 14,0% и более PCB в ягодах отмечено у сортов: Надежа* (16,3%), Владимирская (15,5), Десертная Огольцовой* (15,5), Элеве-ста (15,0), Черешнева (14,8), Оазис* (14,7), Ладушка* (14,6), Лентяй* (14,6), Перун (14,5), Татьянин день (14,5), Вернисаж (14,3), Поэзия (14,3), Черно-

окая* (14,3), Великолепная (14,2). Юбилейная Копаня (14,2), Вира (14,1), Маленький принц (14,0), Памятная (14,0%). Все указанные сорта, за исключением сортов Владимирская, Черешнева, Оазис*, Ладушка*, Вира. Памятная, обладают высокой гомеостатичностью.

Содержание PCB в ягодах элитных и отборных форм смородины черной находилось в пределах: 10,7% (3172-43-124) - 17,5% (3064-13-10). среднее значение - 13,7%. У 3 элитных и 35 отборных форм (около 40,0%) содержание PCB в ягодах было 14,0% и более, из них 14 форм с высокой гомеостатичностью: 3339-49-216, 3007-2-154, 3264-46-153, 3330-49-131, 3007-3-152, 3209-41-1, 2083-32-153, 3569-15-6, 3031-13-218, 3516-14-46 ЭЛС, 3145-23-86, 3320-51-10, 3803-45-138 ЭЛС, 2805-13-57 ЭЛС.

3. 3 Сумма Сахаров. Количество Сахаров в ягодах смородины черной варьировало от 6,60% (Севчанка) до 12,27% (Надежа*), при среднем значении - 9,17% (таблица 1). 29 сортов накапливали Сахаров 9,00% и более, из них 9 -селекции ВНИИСПК. У 12 сортов содержание суммы Сахаров превысило 10.00%: Надежа* (12,27%). Десертная Огольцовой*( 11.60), Ладушка* (10.40), Вернисаж (10.39), Владимирская (10,26). Великолепная (10,23). Перун (10,15), Черный аист (10,15), Памятная (10,12), Черноокая* (10,08), Черешнева (10.05). Поэзия (10.03%). Сорта Гетьманская. Маленький принц. Зоря Галиц-кая, Лентяй*, Юбилейная Копаня, Элевеста, Поэзия. Перун, Ладушка*, Десертная Оголъцовой* повышенное содержание суммы Сахаров сочетают с высокой гомеостатичностью признака (V<10.0%).

Среднее содержание суммы Сахаров в ягодах элитных и отборных форм смородины черной в среднем составило 9,29%, с варьированием от 6,40 (2993-12-18) до 11,76% (3064-13-10). Сумма Сахаров 9,00% и более отмечена у 54 форм (56,2%), в том числе у 28 (29,2%) - более 10,00% (рисунок 1). Выделены генотипы, характеризующиеся высоким содержанием суммы Сахаров (более 9.00%) и низкой изменчивостью этого признака (V<10%): 3059-48-69 (10,73%), 3339-49-216. 3803-45-138 ЭЛС, 3516-14-46 ЭЛС, 3264-46-153, 30073-152, 2849-18-19, 3556-15-52 ЭЛС, 3209-41-1, 3226-47-29, 3794-53-72 ЭЛС, 2780-20-88 ЭЛС, 3569-15-6, 3330-49-131 (9,29%). Изменчивость признака по культуре средняя (V=13,0%).

И 8,00% и менее □8,01-9,00% 0 9,01-10,00% ■ 10,01% и более

Рисунок 1 - Процентное соотношение элитных и отборных форм смородины черной в зависимости от содержания суммы Сахаров в ягодах

3. 4 Органические кислоты. Черная смородина характеризуется высокой концентрацией органических кислот в ягодах. Для сортов десертного типа содержание их не должно превышать 3,00% (Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур, 1995). Содержание органических кислот в ягодах сортов, элитных и отборных форм варьировало от 1,97% (3014-15-233) до 4,10% (3142-6-211), при среднем значении 2,84%. Изменчивость признака по культуре средняя (У=13,8%) (таблица 1). Этим требованиям соответствуют 37 сортов, 58 элитных и отборных сеянцев (63,8%).

Наибольшей стабильностью признака при невысоком содержании органических кислот (менее 3,00%) характеризовались: Татьянин день, Сокровище, Грация*, Благословение*, Черешнева, Великолепная, Гамма*, 2083-35-10 ЭЛС, 2091-36-25, 2150-33-164, 2264-43-78, 3006-14-88, 3187-4-176, 3187-1135, 3264-46-153, 3269-42-184, 3325-51-82 ЭЛС, 3325-51-89, 3803-45-138 ЭЛС.

3. 5 Сахарокислотный индекс (СКИ). В связи с расширением любительского садоводства большое значение приобретают сорта с десертным вкусом. Вкус ягод в значительной степени определяется соотношением Сахаров и кислоты (сахарокислотный индекс, СКИ). СКИ ягод смородины черной варьировал от 2,1 (Оазис) до 4,6 (Десертная Огольцовой*) у сортов и от 2,0 до 5,4 - у элитных и отборных форм, при среднем значении показателя - 3,4 и коэффициенте вариации 18,2% (таблица 1). 16 сортов и 39 элитных и отборных форм характеризуются высоким СКИ (более 3,5), у 26 сортообразцов СКИ превысил 4,0. Выделились сорта: Жемчужина, Маленький принц, Черная вуаль*, Элевеста, Поэзия, Ладушка*, Десертная Огольцовой*. Особенно следует отметить сорт Десертная Огольцовой*, который при высоком значении СКИ (4,6) характеризуется стабильностью признака (У=8,4%). Высокие значения СКИ (4,0 и более) выделившихся генотипов обусловлены одновременно высоким содержанием суммы Сахаров (более 9,00%) и низким - органических кислот (менее 3,00%).

3. 6 Аскорбиновая кислота (АК, витамин С). Смородина черная значительно превосходит большинство плодовых и ягодных культур по содержанию АК. Содержание АК в ягодах сортов колебалось в широких пределах

- от 89,3 (Памятная) до 233,8 мг/100 г (Десертная Огольцовой*), при среднем

- 161,7 мг/100 г (таблица 1). Выделены сорта с высокой С-витаминностью (более 200 мг/100 г): Десертная Огольцовой (233,8), Перун (228,2), Татьянин день (211,8), Орловская серенада (210,7), Аметист (205,9), Пегас (204,7). Средний коэффициент вариации отмечен у сортов: Десертная Огольцовой, Пегас, Аметист, Орловская серенада высокий у сортов Перун и Татьянин день. Ягоды элитных и отборных форм смородины черной накапливали АК от 71,6 (3803-45-138) до 271,9 от/100 г (3007-2-154). Среднее значение 160,5 мг/100 г. Более 200 мг/100 г АК отмечено у 14,6% от изученного количества сеянцев: 3007-2-154 (271,9 мг/100 г), 3569-15-6, 3145-23-86, 3048-5-41, 335449-80, 2083-32-126, 2993-12-18, 2150-33-164, 3045-23-116, 2746-7-40, 2746-751, 3094-19-87, 3226-47-44, 3095-22-42 ЭЛС (201,1) (рисунок 2). Изменчивость этого признака по культуре высокая (У=22,6%). Из группы элитных и отборных форм, выделившихся по высокому содержанию витамина С (более 200 мг/100 г), менее всего на метеоусловия вегетационного периода (У<20,0%) реагировали формы: 2746-7-51 (6,7%), 3007-2-154 (8,2), 2083-32-126

(8.5), 2150-33-164 (12,2), 3095-22-42 ЭЛС (15,0). 2993-12-18 (19,4), 3569-15-6 (19,5%).

50%

ю

3- 40%

I

1 30%

го

§ 20%

х

о 10% 0%

< 150,0 мг/100 г 150,1-200,0 мг/100 г > 200,0 мг/100 г

Рисунок 2 - Распределение элитных и отборных сеянцев смородины черной по уровню накопления аскорбиновой кислоты в ягодах

3. 7 Р-активные вещест ва. Р-акгивные вещества в ягодах смородины черной представлены, в первую очередь, антоцианами, лейкоантоцианами и катехи-нами. Среднее содержание антоцианов, веществ отвечающих за окраску ягод, составило 192,1 мг/100 г и варьировало от 74,3 (Блакестон*) до 450,7 мг/100 г (Севчанка). Наибольшее количество антоцианов (более 200 мг/100 г) отмечено у сортов: Севчанка (450,7 мг/100 г). Челябинская, Вернисаж, Владимирская, Аметист, Жемчужина, Элевеста, Маленький принц. Татьянин день, Поэзия, Сибилла, Юбилейная Копаня, Зарянка, Черный аист. Арапка*. Зоря Галицкая, Изюмная, Пегас (215,3 мг/100 г). Только сорт Аметист характеризуется средней изменчивостью признака. У=16,9%. Остальные сорта обладают высокой пластичностью признака (У>20,0%). У элитных и отборных сеянцев отмечен значительный размах варьирования антоцианов в ягодах от 42,1 мг/100 г (2089-36-108 ЭЛС) до 404,3 мг/100 г (3176-43-74) при среднем значении 181,4 мг/100 г. Более 200 мг/100 г антоцианов накапливали ягоды 5 ЭЛС и 30 отборных форм. Изменчивость признака по культуре оценивается как высокая (У=49,0%).

Содержание лейкоантоцианов в ягодах изученных сортообразцов варьировало от 151,3 (3067-23-12) до 702,1 мг/100 г (2780-20-88 ЭЛС), при среднем значении 388,3 мг/100 г и высокой степени варьирования (У=29,6%). 27 сортов, 7 ЭЛС и 24 отборные формы накапливали лейкоантоцианов более 400,0 мг/100 г. из них наибольшей гомеостагичностью (У<20,0%) характеризуются: Маленький принц, Лентяй*, Ладушка*, Зарянка, 3095-22-42 ЭЛС, 3516-14-55 ЭЛС, 2746-7-51.

Наибольшей Р-витаминной активностью обладают катехины. Содержание катехинов варьировало от 97,0 (Ладушка*) до 388,8 мг/100 г (Аметист) у сортов, от 67,3 (2089-36-108 ЭЛС) до 278,7 мг/100 г (3017-4-9) у элитных и отборных сеянцев. Среднее содержание по культуре 153,5 мг/100 г. Накопление катехинов более 150,0 мг/100 г отмечено у 75 сортообазцов. в том числе у 7 сортов - более 200,0 мг/100 г. Выделены сортообразцы: Владимирская, Грация*, Кипиана*. Монисто*, 2745-12-220, 2083-32-113, 3187-11-35, 3095-22-42 ЭЛС, которые при высоком содержании катехинов в ягодах (150,3-237,3 мг/100 г) имели низкий коэффициент вариации (У=7,8-9,8%). Сортовая изменчивость признака высокая (У=27,0%).

44,8%

т. 40,6%

Р

14,6%

Ш7/а

Сумма Р-активных веществ колебалась от 417,4 мг/100 г (Десертная Огольцовой*) до 1443,7 мг/100 г (Аметист), при среднесортовом значении 784,6 мг/100 г. Более 700,0 мг/100 г Р-активных веществ отмечено у 30 сортов, в том числе у 8 сортов селекции ВНИИСПК: Грация (866,3 мг/100 г), Гамма, Черноокая, Орловский вальс, Арапка, Лентяй, Орловская серенада, Кипиана (717,1 мг/100 г). Сорта Владимирская, Гамма*, Орловский вальс*, Лентяй* отличались высоким содержанием суммы Р-активных веществ (более 700,0 мг/100 г) на фоне относительно высокой гомеостатичности (У<20,0%). У 4 сортов сумма Р-активных веществ превысило 1000,0 мг/100 г: Аметист (1443,7 мг/100 г), Владимирская (1253,9), Жемчужина (1067,3), Челябинская (1066,2 мг/100 г). Изучение химического состава ягод элитных и отборных форм смородины черной показало, что накопление суммы Р-активных веществ находилось в пределах 344,3 мг/100 г (3067-23-12) - 1188,6 мг/100 г (3017-4-9), среднее - 695,4 мг/100 г. В группу с высоким содержанием Р-активных веществ (более 700 мг/100 г) вошли 45 форм. Изменчивость признака по культуре высокая (У=25,8%).

3. 8 Пектиновые вещества. Содержание суммы пектиновых веществ в изученных сортах изменялось от 4,3 (Муза) до 12,0% (Вира), при среднем значении 7,7% (на сухую массу) и значительной изменчивости признака (У=24,2%), при этом растворимый пектин составил большую часть - 57,1%. В ягодах 19 сортов содержание суммы пектиновых веществ составило 8,0% и более, из них 6 характеризовались высокой гомеостатичностью признака (У<10%): Черная вуаль*, Черный аист, Загляденье*, Зоря Галицкая, Владимирская, Оазис*.

По комплексу биохимических признаков (РСВ>14,0%, сумма Сахаров >9,00%, органические кислоты <3,00%, СКИ>3,5, АК> 150,0 мг/100 г, Р-активные вещества>700,0 мг/100 г) выделено 3 сорта и 4 отборные формы: Перун, Череш-нева, Элевесга, 2150-33-164,3007-2-154,3014-15-233,3017-4-9 (таблица 2).

Таблица 2 - Биохимическая характеристика лучших по комплексу _ признаков сортообразцов смородины черной _

Сорт, отборная форма РСВ, % Сумма Сахаров, % Органические кислоты. % СКИ АК, мг/100 г Сумма Р-активных в-в, мг/100 г

Десертная Огольцовой 15,5 11,60 2,34 4,6 233,8 417,4

Ладушка 14,6 10,40 2,53 4,5 155,5 685,7

Надежа 16,3 12,27 3,05 3,8 184,2 510,3

Перун 14,5 10,15 2,92 3,6 228,2 949,9

Черешнева 14,8 10,05 2,74 3,7 182,2 941,7

Элевеста 15,0 9,99 2,43 4,2 196,2 845,1

2083-32-153 14,8 10,63 2,64 4,1 165,4 543,3

2150-33-164 15,7 10,69 2,30 4,7 223,7 792,0

3007-2-154 15,5 10,31 2,78 3,8 271,9 807,9

3014-15-233 14,0 10,68 1,97 5,4 195,4 902,2

3017-4-9 14,9 10,51 2,77 3,8 163,7 1188,6

3045-16-68 15Д 11,72 2,91 4,0 165.0 687,6

3059-48-69 14,0 10,73 2,82 3,9 196,5 391,6

3. 9 Корреляционные связи между различными биохимическими признаками. Степень взаимообусловленности двух признаков определяется значениями коэффициента корреляции (г) (таблица 3). Выявлена положительная корреляционная связь между содержанием в ягодах PCB (г = +0,62***), общего количества сухих веществ (г = +0,43***) и суммы Сахаров, между содержанием PCB и общего количества сухих веществ (г = +0,57***), между величиной СКИ и накоплением суммы Сахаров (г = +0,58***) и отрицательная - между величиной СКИ и накоплением органических кислот (г = -0,74***).

Таблица 3 - Корреляционные связи между биохимическими признаками ягод __ смородины черной ___

Биохимические признаки Масса Сухие вещества PCB Сумма Сахаров Антоцианы Катехины 1 32? й 5 я

Сухие вещества -0,33*** - - - 0.04 0,17* -0,08

PCB -0,30*** 0,57*** - - 0,05 -0,02 0,18

Сумма Сахаров -0,03 0,43*** 0,62*** - -0,09 -0,08 0,18

Органические к-ты -0,32* 0,17* 0,13 -0,01 -0,13 0,02 0,12

СКИ 0,19 0,20 0,28*** 0,58*** 0,06 -0,09 0,05

АК -0Д4** 0,16 0,15 -0,10 0,09 0,11 0,06

Антоцианы -0,35*** 0,04 0,05 -0,09 - 0,58*** -0,13

Лейкоантоцианы -0,09 0,21* -0,09 -0,04 0,18* 0,48*** -0,21

Катехины -0,31*** 0,17* -0,02 -0,08 0,58*** - -0,15

Р-активные в-ва -0 29*** 0,18* -0,04 -0,08 0,71*** 079*** -0,22

Пектин 0,05 -0,23 0,24 0,17 -0,21 -0,28 0,88***

Протопектин -0,11 0,17 0,02 0,10 0,05 0,09 0,74***

Положительные корреляционные связи установлены между содержанием в ягодах катехинов и антоцианов (г = +0,58***), катехинов и лейкоантоцианов (1=+0,48***); антоцианов (г = +0,71***), лейкоантоцианов (г = -Ю,80***) и катехинов (1= +0,79***) с одной стороны и суммой Р-активных веществ - с другой; растворимого пектина (г = +0,88***) и протопектина (г = +0,74***) с одной стороны и суммы пектиновых веществ - с другой.

Отсутствие корреляций между содержанием в ягодах РСВ, суммы Сахаров, АК, Р-активных и пектиновых веществ и массой ягоды позволит селекционерам получать новые крупноплодные сорта смородины черной десертного вкуса с высоким содержанием Б АВ.

4 ВЛИЯНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА НА КАЧЕСТВО ЯГОД СМОРОДИНЫ ЧЕРНОЙ

Был проанализирован химический состав ягод 22 сортообразцов смородины черной за период 2008-2010 гг. Установлено влияние метеорологических условий вегетационного периода на накопление биохимических веществ ягодами сортов и гибридов смородины черной (рисунки 3, 4). Выявлена прямая зависимость содержания суммы Сахаров, АК, антоцианов и пектиновых веществ в ягодах смородины черной от суммы активных температур, титруемых ки-

с;гот - от ГТК и суммы осадков. Установлена обратная зависимость накопления катехинов от температурного режима и PCB - от ГТК и суммы осадков.

1,4 9>8 1-Ж—Г 2000

1,2

3,5

JQ 3

Ь О X 2,5

О с; 2

s ас 1,5

СО 1

0,5

1— S 0

1500

0.8 ^ | 9,4

1- я ЕйУА У/А \ 1000

0,6 8 92 У/А Л 1Ш0

К ш ш ^+5оо

0 8. 2008 2009 2010 2008 2009 2010

I Титруемая кислотность, % Сумма Сахаров, %

•ГТК « Сумма активных температур,

Рисунок 3 - Прямая зависимость содержа- Рисунок 4 - Прямая зависимость со-ния титруемых кислот в ягодах смородины держания Сахаров в ягодах смородины черной от ГТК черной от суммы активных температур

5 СЕЛЕКЦИЯ СМОРОДИНЫ ЧЕРНОЙ НА УЛУЧШЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЯГОД 5. 1 Растворимые сухие вещества. Содержание PCB по всем изученным сеянцам находилось в пределах от 8,1 (3815-43-67) до 24,0% (4Г1Г-59-77), при среднем значении 14,4% (таблица 4). Изменчивость данного признака по всем изученным сеянцам средняя (V=13,0%), расщепление гибридного потомства на множество фенотипических классов от меньшего количества к большем)' в каждой семье свидетельствует о полигенном характере наследования компонентов биохимического состава ягод смородины черной. Из общего количества изученных гибридных сеянцев смородины черной 298 генотипов (46,2%) накапливали PCB 14.5% и более, в том числе 227 (35,2%) - 15,0% и более.

Таблица 4 - Биохимический состав ягод гибридных сеянцев смородины черной

Биохимический признак Среднее значение, х±ш Пределы разнообразия Коэффициент вариации, V, %

Растворимые сухие вещества (РСВ), % 14,4±0,1 8.1-24,0 13,0

Аскорбиновая кислота (АК), мг/100 г 152,5±1,8 22.9-354.6 29,5

Ангоцианы, мг/100 г 181,5±4,6 29,5-576,0 40,0

Лейкоантоцианы, мг/100 г 472,5±7,8 248,0-984,5 26,0

Катехины. мг/100 г 138,8±2,0 59,4-254,9 23,1

Сумма Р-акшвных вещялв, мг/100 г 792,Ш 1,3 414,3-1529,6 22.5

Масса ягоды, г 0,9±0,01 0,3-1,8 26,4

Наибольшее среднее значение РСВ отмечено по семье Надежа х 2092-30146 - 16,3%, где материнская форма характеризовалась высоким содержанием этого признака. Около 90% сеянцев из этой семьи накапливают РСВ 14,5% и более, в том числе 78,2% - 15,0% и более (рисунок 5). Потомство с высоким содер-

жанием PCB в ягодах получено также в семьях 2743-10-53 х 2091-36-25, Креолка х Искушение, 02-7к х 2083-32-158, Креолка х 2083-32-158. 3018-6-101 х Лентяй, 2833-9-193 х Лентяй, 3325-51-89x3325-51-89.

Рисунок 5 - Выход гибридных сеянцев смородины черной по содержанию растворимых сухих веществ

В результате гибридологического анализа 9 семей были выделены комбинации скрещивания с высокой максимальной степенью трансгрессии (Тс): Креолка х Искушение, 02-7 к х 2083-32-158, Креолка х 2083-32-158, 3325-5189 - самоопыление (таблица 5).

Наследование PCB в ягодах гибридных сеянцев 6 семей можно охарактеризовать как положительное сверхдоминирование (положительный гетерозис): 02-7к х 2083-32-158. Креолка х Искушение, Креолка х 2083-32-158, Кипиана х Сокровище, Гамма х 3038-5-21, Гамма х Сокровище, в семье Кипиана х 208332-158 - отрицательное доминирование, в семье 1448-14-11 х 2083-32-126 -положительное доминирование.

Для количественной оценки трансгрессивной изменчивости нами рассчитана частота трансгрессии (Т„) (таблица 5). Гибридные сеянцы 6 комбинаций скрещивания: 02-7к х 2083-32-158, Креолка х Искушение, Креолка х 2083-32158, Кипиана х Сокровище, Гамма х 3038-5-21, Гамма х Сокровище - характеризуются высокой частотой положительных трансгрессий, что представляет дополнительный интерес для дальнейшего их использования в селекции на повышенное содержание PCB в ягодах.

Таблица 5 - Характеристика гибридных семей смородины черной _по содержанию PCB б ягодах___

я и Среднее содержание PCB, % fc ^ U К Ü " й i ан а а

11роисхождение гибридной семьи | у родителей

о 1 я ■ к о « по семье $ с? м й •е- & о а £ 1 Частота• грессии, Й 1 ё в О) 1) 5 & А g 1 | ^ |

2004-2005 гг.

3803 (2743-10-53 х 2091-36-25) 55 16,2 - 13,5 11,6 - - -

3807 (Креолка х Искушение) 37 15,2 12,6 13,1 11,9 89,2 32,5 +9,6

3794 (02-7 к х 2083-32-158) 67 14,5 12,0 13,5 12,5 58,2 26,7 +2,3

3808 (Креолка х 2083-32-158) 83 14,4 12,6 13,5 13,1 63,8 23,8 +3,1

3871 (3325-51-89 - самоопыление) 43 14,2 12,7 12,7 10,6 86,0 24,6 -

3840(1448-14-11 х 2083-32126) 43 14,0 14,0 13,0 9,6 44,2 7,5 +1,0

3815 (Кипиана х 2083-32-158) 56 12,6 12,4 13,5 13,5 23,2 20,0 -0,7

2008-2010 1г.

4111 (Надежа х 2092-30-146) 55 16,3 16,3 - 10,9 - - -

4083 (3018-6-101 х Лентяй) 37 14,4 - 14,6 9,5 - - -

4069 (Гаммах 3038-5-21) 45 13,8 13,5 13,6 8,3 60,0 12,5 +4,0

4120 (2833-9-193 х Лентяй) 48 14,3 - 14,6 7,8 - - -

4073 (Гамма х Сокровище) 30 13,8 13,5 12,1 7,9 53,3 8,8 +1,4

4062 (Кипиана х 2092-30-146) 25 13.4 12,4 - 9,4 - - -

4061 (Кипиана х Сокровище) 18 13,0 12,4 12,1 7,3 72,2 5,4 +5,3

5. 2 Аскорбиновая кислота. Содержание АК в ягодах гибридных сеянцев варьировало в значительных пределах: от 22,9 [3871-45-65 (3325-51-89 х 3325-5189)] до 354,6 мг/100 г [3840-46-127 (1448-14-11 х 2083-32-126)], при среднем -152,5 мг/100 г (таблица 4). Изменчивость данного признака по всем изученным сеянцам высокая (У=29,5%). Значительное разнообразие гибридного потомства в пределах одной семьи указывает на полигенный характер наследования признака «аскорбиновая кислота», что находит подтверждение в работах других исследователей (Астахов, 1978; Седов, Седова. 1982, Савельев, 1998; Макаркина, 2009).

Максимальное значение АК отмечено в семье 1448-14-11 х 2083-32-126 - 224,2 мг/100 г, в которой выделено наибольшее количество гибридных сеянцев с содержанием АК более 200,0 мг/100 г - 30 генотипов (69,8%) (рисунок 6, таблица 6). Обе родительские формы этой комбинации скрещивания характеризовались высоким содержанием АК: 313.0 и 231,0 мг/100 г соответственно. Потомство с высоким содержанием АК получено также в семьях Кипиана х 2083-32-158, Креолка х Искушение, Креолка х 2083-32-158. Одна или обе родительские формы в этих комбинациях скрещивания характеризовались повышенным содержанием АК (более 150,0 мг/100 г).

и >200,1 мг/ЮОг а 150,1-200,0 В 100,1-150,0 ■ <100,0 мг/ЮОг

jf ^ ж

£ v-V льу

г ^

# #

С» .

ф £

^ ^ ^ #

Рисунок 6 - Выход гибридных сеянцев смородины черной по содержанию

аскорбиновой кислоты

Таблица 6 - Характеристика гибридных семей смородины черной

я « Среднее содержание АК, mi/100 1 ь ^ S > 6 vO

) 1роисхождеиие гибридной семьи I у родителей 1И п § g 8 | & g- s

° а 0 3 я 1 t: о по семье $ с? 1 S s О Он M щ ¡1 la о - л ° к ? S £ с; a S 1 о

2004-2005 гг.

3840 (1448-14-11 х2083-32-126) 43 224,2 313,0 231,0 18,0 2,3 13,3 -U

3815 (Кипиага х 2083-32-158) 56 187,4 183.4 160,1 27,5 51,8 71,8 +1,3

3807 (Креолка х Искушение) 37 183,3 182,2 145,6 23.9 40,5 68,0 +1,1

3808 (Креолках2083-32-158) 84 163,7 182,2 160,1 20,9 262 34,2 -0,7

3871 (3325-51-89-самооиьш.) 43 144,3 120,5 120,5 31,8 76,7 146,8 0

3803 (2743-10-53 х2091-36-25) 55 130,7 - 136,7 23,4 - - -

3794 (02-7 к х 2083-32-158) 67 128,4 123,4 160,1 31,3 9,0 97,9 -0,7

2008-2010 гг.

4083 (3018-6-101 х Лентяй) 37 148,7 - 107,2 23,7 - - -

4061 (Кишат х Сокровище) 18 147.9 183,4 142,1 17,9 11.1 4,5 -0,7

4120 (2833-9-193 х Лентяй) 48 140.4 - 107,2 24,0 - - -

4111 (Надежа х 2092-30-146) 55 139,4 184,2 - 13,7 - - -

4062 (Кипиана х 2092-30-146) 25 135,1 183,4 - 23,0 - - -

4073 (Гамма х Сокровище) 30 127.4 153,8 142.1 14.6 6,7 3,0 -3,6

4069 (Гаммах3038-5-21) 45 125,6 153,8 110,9 21,9 20,0 9,9 -0,3

Тесная корреляционная связь между содержанием АК в ягодах родительских сортов и потомства (г=+0,74***), свидетельствует о возможности подбора родительских пар по фенотипу при селекции на повышенное содержание АК.

Выделены 93 сеянца (14,4%), с содержанием АК в ягодах более 200,0 мг/100 г. 32,3% этих сеянцев получено в семье 1448-14-11 х 2083-32-126, 24,7% сеянцев - в семье Кипиана х 2083-32-158, 16,1% - в семье Креолка х 2083-32-158, 12,9%- в семье Креолка х Искушение. 23 образца (3,6%) характеризовались содержанием АК более 250,0 мг/100 г, в т. ч. 4 сеянца (0,6%) -более 300,0 мг/100 г: 3807-47-155, 3815-43-101, 3794-44-66, 3840-46-127. Большинство этих форм обладают небольшой массой ягоды, но за высокое содержание АК они рекомендуются для дальнейшего использования в селекции в качестве источников высокого содержания витамина С. 47 гибридных сеянцев сочетали в своем составе содержание АК более 200,0 мг/100 г и РСВ более 14,0%, в том числе 6 сеянцев характеризовались массой 1 г и более.

Потомство семьи Креолка х 2083-32-158 не выделялось высоким содержанием АК в ягодах. В этой семье не отмечено ни одного сеянца с содержанием АК более 250,0 мг/100 г. Но по комплексу желаемых признаков наибольшее количество сеянцев, которые можно рекомендовать как для дальнейшего изучения, так и для дальнейшего использования в селекции, выделено именно из этой семьи.

Отмечены формы: 3794-44-91, 3794-44-146, 3803-46-58, 3803-46-68, 3807-47-122, 3807-47-143, 3808-42-10, 3808-42-41, 3808-43-44, 3815-43-27, 3840-46-133, 4083-60-159, которые, обладая более низким уровнем АК (171,6199,8 мг/100 г), характеризуются средней массой ягоды 1,1-1,5 г.

5. 3 Р-активные вещества. В течение 2007-2010 годов потомство 7 комбинаций скрещивания (251 сеянец) изучали по содержанию фенольных соединений. Содержание суммы Р-активных веществ в ягодах гибридных сеянцев смородины черной варьировало от 414,3 (4120-60-29) до 1529,6 мг/100 г (4069-59-164), при среднем содержании 792,9 мг/100. Изменчивость этого признака по всем изученным сеянцам высокая (У=22,5%) (таблица 4).

Потомство с наиболее высоким содержанием Р-активных веществ ягодах получено в комбинациях Кипиана х Сокровище, Гамма х Сокровище, Гамма х 3038-5-21, где родительские формы - Кипиана, Гамма и 3038-5-21 -характеризовались высоким уровнем этих веществ.

Максимальное содержание Р-активных веществ отмечено в потомстве комбинации скрещивания Кипиана х Сокровище - 919,2 мг/100 г. 50% гибридов из этой семьи отличались высоким содержанием (более 900,0 мг/100 г) суммы Р-активных веществ, в том числе у 22,2% сеянцев этот показатель превышал 1000,0 мг/100 г.

По потомству трех семей был проведен гибридологический анализ. Характер наследования у каждой из этих семей различный. В семье Кипиана х Сокровище отмечено положительное сверхдоминирование, в семье Гамма х Сокровище - положительное доминирование, а в семье Гамма х 3038-5-21 -отрицательное доминирование признака. Потомство семьи Кипиана х Сокро-

вище характеризуется высокой частотой трансгрессии - 88,9% и высокой максимальной степенью трансгрессии - 85,7%. Высокая степень трансгрессии наблюдалась также в семье Гамма х 3038-5-21 - 61,0%.

Выделено 14 гибридных сеянцев с комплексом желаемых биохимических признаков: PCB - 14,5% и более, АК - 150,0 мг/100 г и более, Р-актнвных веществ - 900,0 мг/100 г и более (таблица 7).

Таблица 7 - Характеристика гибридных сеянцев с комплексом __биохимических признаков__

Номер сеянца PCB, % АК, мг/100 г 1'-активные вещества, мг/100 г Масса ЯГОДЫ, 1'

4069-59-166 14,5 153,4 1017,1 0,7

4069-59-172 15,6±0,4 157,5±11,1 943,9±87,1 0,7±0,1

4073-60-103 15,1±0,5 151,9±17,8 936,6±91,8 0,7±0,03

4083-60-143 15,2±0,4 178,9±18,5 944,6±233,7 1,0±0Д

4083-60-163 16,7±0,8 168,9±22,8 919,4±252,0 0,8±0,03

4111-59-99 16,7 153,6 1296,5 1,0

4111-59-87 18,1±1,0 151,1±17,1 1233,0 1,2±0,1

4111-59-77 24,0 184,8 1172,8 0,9

4111-59-65 17,0±0,7 154,0±26Д 967,4±59,8 0,9±0,2

4111-59-22 17,2 162,8 967,2 12

4111-59-58 18,0 187,0 938,2 1,0

4120-60-1 16,2 158,4±29,1 1415Д±350,2 0,6±0Д

4120-60-8 14,7±1,3 162,8±30,4 1106,8±229,8 0,6±0,1

4120-60-5 14,8 184,4 948,9 0,7

ВЫВОДЫ

1. Дана оценка генофонда смородины черной ГНУ ВНИИСПК по биохимическому составу ягод, выделены лучшие генотипы.

2. Определен характер изменчивости и наследования биохимических признаков в сортах и гибридном потомстве. Наследование РСВ в преобладающем большинстве случаев оценивается, как положительное доминирование; АК - положительное и отрицательное сверхдоминирование, отрицательное доминирование и промежуточное проявление признака; Р-активных веществ - отрицательный гетерозис, положительный гетерозис и положительное доминирование. Высокие показатели частоты трансгрессии в семьях со средней выраженностью содержания отдельных биохимических веществ у родительских форм свидетельствует о возможности получения в таких комбинациях скрещивания потомства с высоким содержанием основных биохимических признаков.

3. Выделены лучшие комбинации скрещивания, дающие наибольшее количество гибридных сеянцев с оптимальным содержанием питательных и биологически активных веществ:

- по содержанию РСВ (более 14,0%): Надежа х 2092-30-146, 2743-10-53 х 2091-36-25, Креолка х Искушение, 3018-6-101 х Лентяй, 3325-51-89 х 3325-

51-89, Креолка х 2083-32-158, 02-7к х 2083-32-158,2833-9-193 х Лентяй;

- по содержанию АК (200,0 мг/100 г и более): 1448-14-11 х 2083-32-126; Кипиана х 2083-32-158; Креолка х Искушение; Креолка х 2083-32-158;

- по содержанию суммы Р-активных веществ (более 900,0 мг/100 г): Кипиана х Сокровище, Гамма х Сокровище и Гамма х 3038-5-21.

4. Установлена положительная связь между содержанием в ягодах смородины черной PCB и суммы Сахаров (i=0,62***), позволяющая вести селекционный отбор на высокую сахаристость на ранних стадиях изучения гибридного потомства по содержанию PCB.

Отсутствие высокой отрицательной связи между содержанием в ягодах PCB, суммы Сахаров, АК, Р-активных веществ, пектиновых веществ и массой ягоды позволяет в дальнейшей работе рассчитывать на получение новых крупноплодных сортов смородины черной десертного вкуса с высоким содержанием биологически активных веществ. Наличие слабой положительной корреляции между содержанием PCB и Р-активных веществ, а также между содержанием суммы Сахаров и пектиновых веществ дает селекционерам возможность рассчитывать на одновременное повышение этих компонентов биохимического состава ягод смородины черной.

5. Установлено влияние метеорологических условий вегетационного периода на накопление биохимических веществ ягодами сортов и гибридов смородины черной. Выявлена прямая зависимость содержания суммы Сахаров, АК, антоцианов и пектиновых веществ в ягодах смородины черной от суммы активных температур, титруемых кислот - от ГТК и суммы осадков. Установлена обратная зависимость накопления катехинов от температурного режима и PCB - от ГТК и суммы осадков.

6. Выделены сорта, элитные и отборные формы с высоким содержанием питательных и биологически активных веществ в ягодах и высоким гомеоста-зом биохимических признаков:

- с содержанием PCB 14,0% и более: 12 сортов, 3 элитных сеянца и 11 отборных форм;

- с содержанием суммы Сахаров 9,00% и более: 10 сортов, 5 ЭЛС и 9 отборных форм;

- с содержанием АК 200,0 мг/100 г и более: 6 сортов, 1 ЭЛС и 6 отборных форм;

- с содержанием суммы Р-активных веществ 700,0 мг/100 г и более: 8 сортов, 3 ЭЛС и 4 отборные формы;

- с содержащем пектиновых веществ 8,0% и более на сухую массу: 6 сортов;

- по комплексу биохимических признаков: 12 сортов, 2 ЭЛС и 17 отборных форм, в том числе 3 сорта и 4 отборные формы сочетали в составе ягод на желаемом уровне все основные биохимические компоненты.

7. Из гибридного фонда смородины черной для дальнейшего использования в селекции выделены новые источники высокого содержания в ягодах:

- PCB не менее 14,5% - 298 гибридных сеянцев, 54 из них характеризуются высоким гомеостазом (V<10,0%);

- АК не менее 250,0 мг/100 г - 23 гибридных сеянца;

- Р-активных веществ не менее 900,0 мг/100 г - 57 гибридных сеянцев, из них 7 форм характеризовались достаточно высоким гомеостазом (У<20%).

14 гибридных сеянцев сочетали в составе ягод высокое содержание Р-активных веществ (более 900,0 мг/100 г), РСВ (более 14,5%) и АК (более 150,0 мг/100 г).

Совместно с селекционерами отобран и передан в ГСИ сорт Надежа (2805-13-60), сочетающий высокое содержание РСВ, суммы Сахаров, АК и другим хозяйственно-ценным признакам.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА

1. На основании проведенных биохимических исследований выделены и рекомендуются для селекции как источники высокого содержания питательных и биологически активных веществ, обладающие высокой гомеостатично-стью этих признаков, сорта, элитные и отборные формы:

а) по содержанию РСВ: Надета*, Десертная Огольцовой*, Элевеста, Лентяй*, Татьянин день, Перун, Черноокая*, Поэзия, Вернисаж, Юбилейная Копаня, Великолепная, Маленький принц, 3803-45-138 ЭЛС, 2805-13-57 ЭЛС, 3339-49-216, 3007-2-154, 3264-46-153, 3330-49-131, 3007-3-152, 3209-41-1, 2083-32-153, 3569-15-6, 3031-13-218, 3516-14-46 ЭЛС, 3145-23-86, 3320-51-10;

б) по содержанию суммы Сахаров: Десертная Огольцовой*, Ладушка*, Перун, Поэзия, Элевеста, Юбилейная Копаня, Лентяй*, Зоря Галицкая, Маленький принц, Гетьманская, 3803-45-138 ЭЛС, 3516-14-46 ЭЛС, 3556-15-52 ЭЛС, 3794-53-72 ЭЛС, 2780-20-88 ЭЛС, 3059-48-69, 3339-49-216, 3264-46153, 3007-3-152, 2849-18-19, 3209-41-1, 3226-47-29, 3569-15-6, 3330-49-131;

в) по содержанию АК: Десертная Огольцовой*, Орловская серенада*, Аметист, Пегас 3095-22-42 ЭЛС, 2746-7-51, 3007-2-154, 2083-32-126, 2150-33164, 2993-12-18, 3569-15-6;

г) по содержанию суммы Р-активных веществ: Аметист, Владимирская, Маленький принц, Зарянка, Грация*, Орловский вальс*, Лентяй*, Орловская серенада*, 3502-14-138 ЭЛС, 3095-22-42 ЭЛС, 3238-47-167 ЭЛС, 2745-12-220, 3183-49-163, 2746-7-51, 3038-5-36;

д) по содержанию пектиновых веществ: Оазис*, Владимирская, Зоря Галицкая, Загляденье*, Черная вуаль*, Черный аист;

е) по комплексу биохимических признаков: Десертная Огольцовой*, Ладушка*, Надежа*, Перун, Черешнева, Элевеста, 2083-32-153, 2150-33-164, 3007-2-154, 3014-15-233, 3017-4-9, 3045-16-68, 3059-48-69 (* - сорта селекции ВНИИСПК).

2. Для селекции на повышенное содержание РСВ представляют интерес комбинации Надежа х 2092-30-146, 2743-10-53 х 2091-36-25 и Креолка х Искушение. В селекции на повышенное содержание АК наиболее перспективными являются семьи 1448-14-11 х 2083-32-126, Кипиана х 2083-32-158, Креолка х Искушение; на повышенное содержание Р-активных веществ - комбинация Кипиана х Сокровище.

3. Для промышленного и любительского садоводства в ЦЧР рекомендуются сорта, сочетающие комплекс биохимических признаков с другими хозяйственно-ценными свойствами: Десертная Огольцовой, Жемчужина, Ладушка, Лентяй, Маленький принц, Надежа, Перун, Поэзия, Черешнева, Черноокая, Элевеста.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ СТАТЕЙ

1. Янчук, Т. В. Черная смородина - ценный источник биологически активных веществ / Т. В. Янчук, М. А. Макаркина // Проведение научных исследований в области сельскохозяйственных наук: материалы Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи (30 нояб.-02 дек. 2009 г., Мичуринск). - Мичуринск: МичГАУ. - 2009. - Ч. I. - С. 136-141.

2. Макаркина, М. А. Питательные вещества ягод новых сортов черной смородины / М. А. Макаркина, Т. В. Янчук // Селекция, генетика и сортовая агротехника плодовых культур: сб. науч. ст. - Орел: ВНИИСПК, 2009. - С. 110-115.

3. Янчук, Т. В. Биохимическая оценка ягод новых сортов черной смородины / Т. В. Янчук // Инновационный потенциал молодых ученых АПК Орловской области: материалы региональной науч.-практ. конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 35-летию орловского государственного аграрного университета (16-19 марта 2010 г., Орел). - Орел, 2010. - С. 362-365.

4. Макаркина, М. А. Селекция смородины черной на повышенное содержание в ягодах растворимых сухих веществ / М. А. Макаркина, Т. В. Янчук, С. Д. Князев // Вестник ОрелГАУ. - 2010. - №6 (27). - С. 122125.

5. Макаркина, М. А. Характеристика сортов смородины черной по содержанию Сахаров и органических кислот / М. А. Макаркина, Т. В. Янчук // Современное садоводство [электронный ресурс] (Теоретический и научно-практический журнал): ГНУ ВНИИСПК. - 2010. - №2 (2). - С. 9-12.

6. Янчук, Т. В. Результаты селекции черной смородины на повышенное содержание биологически активных веществ / Т. В. Янчук // Биологические основы садоводства и овощеводства: материалы между нар. конф. с элементами научной школы для молодежи (22-25 сенг. 2010 г., Мичуринск). - Мичуринск-Наукоград 2010.-С. 375-379.

7. Макаркина, М. А. Оценка сортов плодовых и ягодных культур, выращенных в условиях ЦЧР РФ, по биохимическим показателям плодов / М. А. Макаркина, Т. В. Янчук // Достижения науки и техники АПК. -2010.-№10.-С. 26-29.

8. Янчук, Т. В. Сорта смородины черной селекции ВНИИСПК - ценное сырье для диетического питания / Т. В. Янчук // Стратегия развития индустрии гостеприимства и туризма [электронный ресурс]: материалы четвертой междунар. Интернет-конф. (24 янв.-21 апр. 2011 г., Орел). - Орел: Госуниверситет - УНПК, 2011. - С. 643-647.

9. Янчук, Т. В. Выделение ценных источников смородины черной для использования в селекции на улучшенный химический состав ягод / Т. В. Янчук // Селекция, генетика и сортовая агротехника плодовых культур: сб.

науч. ст. - Орел: ВНИИСПК, 2011. - С. 102-106.

10. Макаркипа, М. А. Изучение Р-активных веществ в ягодах сортов н гибридов смородины черной / М. А. Макаркипа, Т. В. Япчук, С. Д. Князев // Плодоводство и ягодоводство России: сб. науч. работ / ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии. - М., 2011. - Т. XXVIII. - Ч. 2. - С. 44-52.

11. Янчук, Т. В. Биохимическая оценка ягод гибридных сеянцев смородины черной / Т. В. Янчук // Параметры адаптивности многолетних культур в современных условиях развития садоводства и виноградарства [электронный ресурс]: материалы III-й междунар. дистанционной науч.-практ. конф. молодых ученых. - Краснодар, 2011. URL: http://www.kubansad.ni

12. Макаркпна, М. А. Источники высокого содержания пектиновых веществ плодовых и ягодных культур / М. А. Макаркпна, А. Р. Павел, Т. В. Янчук // Плодоводство и ягодоводство России: сб. науч. работ / ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии. - М., 2012. - Т. XXXI. - Ч. 2. - С. 26-35.

13. Макаркипа, М. А. Оценка генофонда ВНИИСПК смородины черной н некоторые результаты селекции на повышенное содержание аскорбиновой кислоты в ягодах / М. А. Макаркпна, Т. В. Янчук, С. Е. Соколова // Плодоводство и ягодоводство России: сб. науч. работ / ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии. - М., 2012. - Т. XXXL - Ч. 2. - С. 36-44.

14. Япчук, Т. В. Пектиновые вещества - неотъемлемая составляющая химического состава ягод смородины черной / Т. В. Янчук, М. А. Макаркина // Селекция, генетика и сортовая агротехника плодовых культур: сб. науч. ст. - Орел: ВНИИСПК, 2012. - С. 130-135.

15. Япчук, Т. В. Питательные вещества элитных и отборных форм смородины черной селекции ВНИИСПК / Т. В. Япчук // Современное садоводство [электронный ресурс] (Теоретический и научно-практический журнал). - Орел: ГНУ ВНИИСПК, 2013. -№1. URL: http://vniispk.ru/news/zliimial/20 l3/009.pdr.

Подписано в печать 15.05.2013 г. Формат 60x90/16. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,5. Заказ 33. Тираж 100 экз. Отпечатано в издательстве ГНУ ВНИИСПК, 2013. Орловская обл., Орловский р-н, д. Жилина

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Янчук, Татьяна Владимировна, Орел

ГНУ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЕКЦИИ ПЛОДОВЫХ КУЛЬТУР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

На правах рукописи

04201358169

Янчук Татьяна Владимировна

ОТБОР И ОЦЕНКА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ СМОРОДИНЫ ЧЕРНОЙ НА УЛУЧШЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЯГОД

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор с-х. наук Макаркина М. А.

Орел-2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................4

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..............................................................8

1. 1 Состояние ягодоводства в России и мире. Общая характеристика смородины черной как культуры............................................................8

1. 2 Основные биохимические признаки ягод смородины черной,

их роль в жизни человека и растений.....................................................13

1. 2. 1 Питательные вещества............................................................ 14

1. 2. 2 Биологически активные вещества...............................................18

ГЛАВА 2 УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ...............................................................................34

2. 1 Условия проведения исследований...................................................34

2. 2 Объекты исследований..........'..........................................................42

2. 3 Методы исследований.....................................................................43

ГЛАВА 3 БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯГОД СОРТОВ,

ЭЛИТНЫХ И ОТБОРНЫХ ФОРМ СМОРОДИНЫ ЧЕРНОЙ И ИХ МАССА.....46

3. 1 Масса ягод.............................................................................46

3. 2 Растворимые сухие вещества...........................................................48

3. 3 Сумма Сахаров.........................................................................49

3. 4 Органические кислоты.................................................................52

3. 5 Сахарокислотный индекс............................................................54

3. 6 Аскорбиновая кислота...................................................................57

3.7. Р-активные вещества...................................................................59

3. 8 Пектиновые вещества................................................................63

3. 9 Корреляционные связи между различными биохимическими

признаками..................................................................................66

ГЛАВА 4 ВЛИЯНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА НА КАЧЕСТВО ЯГОД СМОРОДИНЫ ЧЕРНОЙ.........72

ГЛАВА 5 СЕЛЕКЦИЯ СМОРОДИНЫ ЧЕРНОЙ НА УЛУЧШЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЯГОД..........................................................................84

5. 1 Растворимые сухие вещества..........................................................84

5. 2 Аскорбиновая кислота..................................................................90

5. 3 Р-активные вещества....................................................................97

ВЫВОДЫ....................................................................................... 113

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА......................... 116

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.......................................118

ПРИЛОЖЕНИЕ................................................................................143

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Важная роль в снабжении населения плодоводческой продукцией принадлежит ягодным культурам. Смородина черная воз-делывается почти во всех регионах нашей страны и является одной из наиболее распространенных ягодных культур в промышленном и любительском садоводстве России. Ягоды отличаются высоким содержанием биологически активных веществ, являются диетическим продуктом питания, а также ценным сырьем для перерабатывающей промышленности. Лидирующее положение объясняется и значительными успехами в селекционной работе. К началу XXI века в мире создано 1200 сортов смородины черной (Куминов, 1990; Огольцова, Князев, 1998; Куминов, Жидехина, 2003; Князев, Огольцова, 2004).

Как правило, селекция смородины черной направлена в на зимостойкость, высокую урожайность, крупноплодность, иммунитет к болезням, пригодность к механизированной уборке (Равкин, 1987; Кичина, 1990, 2011; Копань и др., 1990; Огольцова, 1992; Жидехина, 2001; Князев, 2002, 2003; Астахов, 2003; Куминов, Жидехина, 2003; Савельев, 2003; Жидехина, Куминов, 2004; Князев, Огольцова, 2004; Князев, Шейкина, 2006; Жидехина и др., 2007). Но в последнее время среди приоритетных направлений в селекции ягодных культур особое значение приобретает селекция на качество и улучшенный химический состав. Современный рынок предъявляет повышенные требования к качеству плодовой и ягодной продукции. При этом во внимание принимаются не только высокие товарные, вкусовые и технологические свойства, но и накопление в плодах биологически активных и других ценных веществ. Значительно возросший интерес к исследованию химического состава плодов и ягод обусловлен тем, что многие содержащиеся в них биологически активные вещества (аскорбиновая кислота, биофлавоноиды, (3-каротин и др.) являются антиоксидантами и способны повышать устойчивость организмов к загрязнению среды, стрессовым факторам (Жидехина, 2001; Жбанова и др., 2010; Макаров и др., 2010). В связи с этим в настоящее время в различных российских и зарубежных научно-исследовательских институтах проводится биохимическая оценка плодов перспективных сортов и новых селекционных форм.

Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований является изучение изменчивости и наследования биохимического состава ягод смородины черной на основе анализа сортового и гибридного фонда ВНИИСПК.

В связи с указанной целью необходимо выполнить следующие задачи:

1. Изучить сортовой и гибридный фонд смородины черной по содержанию в ягодах питательных и биологически активных веществ. Выявить закономерности изменчивости и наследования биохимических признаков в ягодах сортов и гибридов в зависимости от их генотипических особенностей и условий выращивания.

2. Изучить влияние метеорологических условий вегетационного периода на накопление химических веществ ягодами смородины черной.

3. Определить корреляционные связи различных биохимических признаков между собой и некоторыми элементами продуктивности растений (масса ягоды).

4. Выделить комбинации скрещивания, дающие наибольшее количество гибридных сеянцев с оптимальным содержанием питательных и биологически активных веществ.

5. Выделить из сортового фонда смородины черной новые формы с высоким содержанием в ягодах питательных (РСВ - не менее 14,0%, суммы Сахаров -не менее 9,0%) и биологически активных веществ (АК - не менее 200 мг/ 100 г, Р-активных веществ - не менее 700 мг/100 г, пектиновых веществ - не менее 8,0% на сухую массу) для дальнейшего их использования в селекции и производстве.

6. Выделить из гибридного фонда смородины черной новые источники высокого содержания питательных (РСВ - не менее 14,5%) и биологически активных веществ (АК - не менее 250 мг/100 г, Р-активных веществ - не менее 900 мг/100 г) для дальнейшего их использования в селекции.

Научная новизна. Впервые на основе анализа биохимического состава ягод сортовых форм и гибридного потомства смородины черной генофонда ВНИИСПК установлены закономерности изменчивости ряда биохимических показателей (РСВ, суммы Сахаров, органических кислот, АК, Р-активных и пектиновых веществ) в зависимости от генотипа, условий вегетации и их наследование гибридным потомством. В результате изучения корреляционных связей между

основными биохимическими признаками, а также между биохимическими признаками и отдельными компонентами продуктивности (масса ягоды), установлена возможность совмещения в одном генотипе смородины черной крупноплодности с оптимальным уровнем питательных и биологически активных веществ. Выделены источники высокого содержания питательных и биологически активных веществ, сочетающие высокий уровень биохимических признаков с высокой гомео-статичностью. Показана роль целенаправленных скрещиваний с учетом характеристик родительских форм на улучшение химического состава плодов.

Практическая значимость исследований. Создан (в соавторстве) сорт смородины черной Надежа с повышенным содержанием в ягодах PCB, Сахаров и витамина С. Сорт передан в Государственное испытание. Из полученного в результате целенаправленных скрещиваний генофонда смородины черной выделены источники высокого содержания питательных (PCB, сахара) и биологически активных веществ (АК и Р-активные вещества) для дальнейшего использования в селекции на улучшение биохимического состава ягод. Выделены сорта смородины черной с оптимальным содержанием питательных и биологически активных веществ в ягодах и другими хозяйственно-ценными признаками, являющиеся конкурентоспособными на современном рынке.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях Ученого совета ВНИИСПК (2009-2013 гг.); на Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области сельскохозяйственных наук» (30 ноября - 2 декабря 2009 г., Мичуринск, МичГАУ); на региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 35-летию Орловского государственного аграрного университета «Инновационный потенциал молодых ученых АПК Орловской области» (16-19 марта 2010 г., Орел, Орел-ГАУ); на международной научно-практической конференции «Совершенствование сортимента и технологий возделывания плодовых и ягодных культур» (27-30 июля 2010 г., Орел, ВНИИСПК); на международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Биологические основы садоводства и овощевод-

ства» (22-25 сентября 2010 г., Мичуринск, МичГАУ); на четвертой международной интернет-конференции «Стратегия развития индустрии гостеприимства и туризма» (24 января-21 апреля 2011 г., Орел, Госуниверситет - УНПК).

Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 5 в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 143 страницах. Состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций для селекции и производства, 5 приложений, содержит рисунков 22, таблиц 27. Список литературы включает 251 источник, из них 32 на иностранных языках.

Основные положения, выносимые на защиту:

- биохимическая характеристика сортового и гибридного фонда смородины черной;

- изменчивость химического состава ягод смородины черной в зависимости от сорта и метеорологических условий года;

- корреляционные связи между различными биохимическими признаками, а также биохимическими показателями и некоторыми элементами продуктивности растений (масса ягоды);

- закономерности наследования биохимических признаков гибридным потомством смородины черной.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Состояние ягодоводства в России и мире. Общая характеристика смородины черной как культуры

В современных экологических условиях рацион человека должен в обязательном порядке содержать в достаточном количестве биологически активные природные вещества антиоксидантного действия, повышающие устойчивость организма человека к неблагоприятным факторам внешней среды, к радиации и, как следствие, сдерживающие старение организма и поражения его болезнями (Седова, 1975; Гуд-ковский, 1998, 2000; Рогсгок, 2001; Седов и др., 2004; Макаров и др., 2010).

Регулярное круглогодичное потребление плодов и ягод получает все более широкое распространение как фактор обеспечения здорового образа жизни и долголетия, снижения остроты демографических проблем.

В обеспечении долголетия, снижения ожирения и смертности от сердечнососудистых, онкогенных и респираторных болезней ключевую роль играет рационализация питания с упором на сокращение потребления насыщенных жиров и увеличение доли свежих овощей, плодов и особенно ягод. Это связано в первую очередь с высоким антиокислительным потенциалом плодоовощных продуктов, обусловленным изобилием витамина С и Р-активных веществ (антоцианов, катехинов, эллаго-таннинов, процианидов и др.), являющихся активными антиокислителями (Гудков-ский, 2000; Метлицкий, 2003; Макаров и др., 2010). Они служат источником поступления в организм Сахаров, органических кислот, витаминов, минеральных солей, микроэлементов, а некоторые из них обладают бактерицидными свойствами (Седова,1975; еХ а1., 1987; Нойпапп, 1991; Шишкина, 2004; КатршБ, Реёегееп, 2005).

Плоды и ягоды ценны не только сами по себе, они способствуют лучшей усвояемости других питательных веществ, в частности, белков и минеральных солей. Благодаря специфике своего состава они способны связывать и выводить ускоренно из организма человека вредные вещества, например, радионуклиды. Это делает плодовую продукцию не только десертным, но и совершенно необхо-

димым компонентом питания для поддержания здоровья и работоспособности (Гудковский, 1998; Pozczola, 2001; Седов и др., 2004; Макаров и др., 2010).

По данным A. Dale (2000) в девяностых годах 20 века в мире снизился спрос на ягоды смородины, ее производство сократилось почти на четверть. Вновь открытые целебные свойства ягод, связанные с очень высоким содержанием антиоксидан-тов, веществ для успешного лечения фенилкетонурии и болезней сердца, восстановили спрос на смородину (Vinson, 1995; Гудковский, 1998; Pozczola, 2001; Леончен-ко, Жбанова, 2002; Седов и др., 2004; Шайдек и др., 2004; Haffner, Remberg, 2006; Макаров и др., 2010). Благодаря созданию сортов, устойчивых к столбчатой ржавчине, реверсии, почковому клещу, восстанавливается коммерческое производство смородины черной и крыжовника в Америке и Новой Зеландии (Barney, 2000).

Мировое производство ягод смородины и крыжовника (601 тыс. т) сконцентрировано в Европе, Северной Азии, Австралии и Новой Зеландии (Kawecki, 2006). Более 1/3 производства этих культур сосредоточено в России (214 тыс. т). В последнее время из-за низкой агротехники и товарности ягод, утрачена возможность механизированной технологии возделывания смородины. Напротив, активно экспортируют эти ягоды Польша и Германия, производящие 167 и 148 тыс. т соответственно (Копань и др., 1996; Куликов, Метлицкий, 2006; Kawecki, 2006; Makosz, 2006). По данным ФАО за 5 лет к 2000 г. производство плодов и ягод в России увеличилось на 40% (FAO, 2003; Метлицкий, 2003).

Ягодоводство - важная отрасль сельского хозяйства, в задачу которой входит обеспечение населения высококачественной витаминной продукцией. Ягодные культуры выращивают во всех регионах России, а на севере европейской части и в большинстве регионов Сибири они являются основными садовыми культурами. В настоящее время ягодные культуры в основном сосредоточены в личных подсобных хозяйствах, которые в зависимости от региона производят 70-90 % ягодной продукции (Афанасьев, 2001; Минаков, 2006; Белых, Наконечная, 2011). Однако они не смогут в полной мере обеспечить население ягодами в связи с невозможностью использования современных технологий (Площади, валовой сбор и урожайность плодово-ягодных и виноградных насаждений, 2002). Частный сектор являет-

ся на сегодня основным заказчиком и потребителем научной продукции по садоводству: новейших культур и сортов (Жидехина, 2004; Жидехина, Куминов, 2004).

Смородина черная занимает особое место среди широко распространенных ягодных культур садов России. Ее культивируют в Ленинградской, Московской, Нижегородской, Рязанской, Тамбовской, Воронежской, Брянской, Тульской, Орловской и Курской областях. Выведение новых сортов способствует продвижению этой культуры в районы Севера и Востока. В настоящее время большие площади смородины закладываются в Свердловской, Челябинской, Вологодской и Кировской областях, в Восточной и Западной Сибири, на дальнем Востоке и в Алтайском крае, где ежегодно производят до 55000 тонн ягод (Минаков, 2006).

Популярность ее объясняется высокой, стабильной урожайностью, неприхотливостью к условиям возделывания (Вигоров, 1972, 1976; Огольцова, 1992; Оголь-цова, Князев, 1996; Князев, 2000, 2002, 2003; Князев, Огольцова, 2000, 2004; Жидехина, Кожина, 2003; Магомедова, Жидехина, 2007; Николаев, 2007; Сазонов, 2007). Смородина - доходная и очень урожайная культура. Урожайность новых сортов отечественной селекции составляет 10-12 т/га (максимально - до 15 т/га). Черноплодные виды смородин разделяют с шиповником славу чемпионов по содержанию витамина С (до 400 мг/100 г), 15-20 ягод смородины достаточно для обеспечения суточной потребности в аскорбиновой кислоте (Stringtr, 1977), причем с продвижением на север С-витаминная активность ягод возрастает при низком содержании разрушающих ее ферментов (Соколов, Замотаев, 1988). Кроме витамина С ягоды черноплодных смородин содержат витамины В, Р, каротин, сахара, органические кислоты, пектиновые вещества, антоцианы, соли калия, кальция, магния, железа, марганца, фосфора и натрия (Петрова, 1987). Ягоды смородины пригодны для употребления в свежем виде и для переработки. Они подходят для приготовления таких высококачественных продуктов, как натуральные соки, компоты, варенье, джем, мармелад, повидло, вино, ликеры и т. д. (Фан-Юнг и др., 1980; Plocharski, Markowski, 2003; Лев-герова, Макаркина, 2004; Левгерова, 2009; Савельев и др., 2004; Савельев и др., 2006). При этом энергетическая ценность смородины мала: не превышает 50 ккал на 100 г массы съедобного вещества (Plocharski, Markowski, 2003).

и

Российская селекция смородины черной в настоящее время, бесспо