Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Разработка перспективных элементов сортовой технологии выращивания зелени репчатого лука

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Разработка перспективных элементов сортовой технологии выращивания зелени репчатого лука"

На правахрукописи

КАМАЛЕЕВ Харис Бадретдинович

РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СОРТОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ ЗЕЛЕНИ РЕПЧАТОГО ЛУКА

Специальность 06.01.05-селекция и семеноводство

06.01.06-овощеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва

2005

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте селекции и семеноводства овощных культур в лаборатории семеноведения и интродукции, в отделе физиологии и биохимии растений, в лаборатории фотобиологии и Татсортсемовощ в 2000-2004 гг.

Научные руководители:

Лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники, Заслуженный деятель науки РФ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор П.Ф. Кононков

Лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники, доктор биологических наук М.С.Гинс

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. Д.Мухин

кандидат сельскохозяйственных наук, ст. н. с. В.П. Никулышш

Ведущая организация: Российский университет дружбы народов

диссертационного совета Д 220.019.01 во ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур (143080, Московская область, Одинцовский район, п/о Лесной городок, пос. ВНИИССОК). Факс: (095) 599-22-77; E-mail: vniissok@cea.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур.

Защита состоится

на заседании

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 220.019.01 доктор сельскохозяйственных наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. В условиях гиподинамии возрастает роль биологически активных веществ, в частности, витаминов - антиоксидантов и других нутриентов в питании человека. Недостаток биологически активных веществ в пище в зимний период вызывает необходимость в разработке таких технологий возделывания, которые способствуют повышению качества овощной продукции, выращиваемой в защищенном грунте. Исторически важным источником этих веществ служил лук репчатый (луковицы и зеленые листья), выращенный в открытом грунте при достаточно интенсивном естественном освещении.

При выгонке зелени лука в зимний период, в условиях короткого дня и низкой освещенности естественным светом качество листьев лука резко снижается, в особенности по содержанию в них витамина С и сухих веществ.

В связи с этим спектральный состав света и интенсивность освещения особую значимость имеют в условиях защищенного грунта, где из-за низкой освещенности и короткой длины дня в осенне-зимние месяцы выращивание полноценных растений возможно только с применением источников искусственного света.

Поэтому назрела необходимость в подборе источников света с определенным составом спектра, например, добавлением синего света, которые не только увеличивали бы общую продуктивность листьев лука, но и повышали бы ее за счет увеличения содержания витаминов, антиоксидантов и других нутриентов, необходимых для жизнедеятельности человека.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка элементов сортовой технологии выращивания зелени репчатого лука (Allium сера L.) в защищенном грунте с повышенным содержанием биологически активных веществ и продуктивностью.

В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать влияние света различного спектрального состава на морфометрические и биохимические показатели и продуктивность листьев лука.

2. Изучить действие биологически активных препаратов на рост, продукционный процесс и качество.

3. Исследовать комплексное действие света и биологически активных препаратов на биохимические показатели и продуктивность листьев лука.

4. Изучить содержание фенольных соединений и антиоксидантов в листьях и луковицах новых сортов репчатого лука и определить перспективность их использования в селекции.

5. Исследовать динамику накопления аскорбиновой кислоты и сухого вещества, содержание калия, Сахаров и нитратов в листьях лука.

Научная новизна исследования. Разработаны новые элементы сортовой технологии выращивания высоковитаминной продукции листьев репчатого лука с повышенным содержанием аскорбиновой кислоты, каротинои-дов и селена в защищенном и открытом грунте. Обоснованы режимы использования в защищенном грунте низкоэнергетических люминесцентных ламп

ЛФУ с различными добавками синего света (12,5; 25;35%) в их спектральном составе. Впервые выявлено, что обработка посадочного материала луковиц репчатого лука ростстимулирующими препаратами альбит, амир и селенат натрия снижает содержание нитратов в зелени лука. Показана сортовая специфичность по накоплению листьями лука аскорбиновой кислоты, феноль-ных соединений, селена и нитратов. Впервые полно изучен состав и содержание фенольных соединений, обладающих р-витаминной активностью в луковицах и листьях новых сортов репчатого лука. Полученные данные расширяют представление о составе и количестве физиологически активных веществ антиоксидантной природы, содержащихся в листьях и луковицах лука репчатого.

Практическая значимость работы. На основе проведенных исследований предложены принципиальные элементы сортовой технологии выращивания зелени лука в защищенном грунте в осенне-зимний период. Комплексное использование низкоэнергетических ламп ЛФУ-30 с дополнительным синим светом (12,5-35%) и биологически активных препаратов при выращивании растений лука позволяет получать пищевую продукцию зелени лука с повышенным содержанием сухого вещества и антиоксидантов. Это дает возможность использовать листья лука с большей эффективностью для лечебно-профилактических целей. В результате предложенных способов обогащения листьев лука селеном (путем замачивания луковиц или некорневой обработки растений препаратом селената натрия) содержание селена в них повышается в 2-6 раз, что является основой для создания продуктов функционального действия.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на IV и V Международных симпозиумах "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их практического использования" (Пущино, 2001, 2003 гг.); III Международной научно-практической конференции "Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений" (Пенза, 2000), IV Международной научно-практической конференции "Интродукция нетрадиционных и редких растений" (Ульяновск, 2002).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ и одна статья находится в печати в журнале Вестник РАСХН.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, объектов и методов исследования, результатов, заключения, выводов и списка литературы. Объем основного текста составляет страниц, включает таблиц, рисунков. Список использованной литературы состоит из 129 работ отечественных и 19 зарубежных авторов и приложений.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь в проведении химических и биологических исследований и анализов старшему научному сотруднику отдела физиологии и биохимии ВНИИССОК доктору биологических наук Н.А. Голубкиной, а также сотрудникам этого же отдела - ст. научному сотруднику кандидату сельскохозяйственных наук Л.В. Сусловой и инженеру - биохимику М.А. Криволуцкой. Выражаю также глубокую при-

знательность зав. лабораторией селекции и семеноводства луковых культур кандидату сельскохозяйственных наук А.Ф.Агафонову за предоставление исходного посадочного материала новых сортов лука селекции ВНИИССОК и за сотрудничество в проведении ряда исследований по теме диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цель и задачи исследования, показана научная и практическая значимость.

В обзоре литературы представлены основные сведения о технологии выращивания лука репчатого и севка различного происхождения, в зависимости от условий внешней среды и сроков посадки. В следующем разделе рассмотрены особенности действия природных и синтетических регуляторов роста на функции растений. Проанализированы особенности светового и гормонального влияния на биосинтез пигментов. Дан обзор действия полихроматического и монохроматического света на накопление аскорбиновой кислоты в различных растительных объектах. Обсуждены перспективы повышения содержания витамина С и других БАВ в овощных растениях.

2.ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Объекты. Объектами исследования служили листья и луковицы репчатого лука (Allium сера L.) сортов Мячковский 300, Стригуновский местный, Даниловский 301, Бессоновский местный, Штуттгартер ризен. Для выгонки зелени использовали луковицы (севок и выборок) вышеуказанных сортов, которые выращивали в совхозах Татсортсемовощ, а также полученный из лаборатории селекции и семеноводства луковых культур ВНИИССОК. Кроме того, исследовали новые сорта селекции ВНИИССОК с разной окраской луковиц: Альба - белой, Азелрос - 354 - желтой, Ранний розовый - розовой, Альвина - красно-фиолетовой, Черный принц - темно-фиолетовой. В опытах использовали листья растений репчатого лука в фазу технической спелости. Растения выращивали в почвенной культуре в вегетационных сосудах в защищенном грунте или в мелко-деляночных опытах (демонстрационный участок ВНИИССОК).

Для обработки луковиц и листьев лука применяли следующие ростсти-мулирующие препараты: альбит (коммерческий препарат, производство Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН), селенат натрия (коммерческий препарат, производство ФРГ) и амир (ВНИИССОК, Одинцово). При проведении исследований в качестве эталона служил универсальный регулятор роста растений со свойствами фунгицида и комплексного удобрения - альбит. Основным способом воздействия данных регуляторов на растения лука являлось замачивание луковиц в растворах вышеуказанных препаратов различной концентрации. В другой серии опытов проводили обработку растений в виде однократного опрыскивания растворами за 2 сут. до начала уборки.

Световая регуляция роста растений лука. Для стимуляции ростовых и синтетических процессов растения облучали люминесцентными лампами. Источником белого света служила экспериментальная люминесцентная лампа ЛБУ-30, мощностью 30 Вт. Лампа изготовлена в лаборатории люминофо-

ров Института ГИРЕДМЕТ. Освещенность естественного света составляла от 10 до 40 клк. При исследовании влияния синего света на растения лука использовали лампу Л ФУ-30 на основе ЛБУ, в спектральный состав которой был введен дополнительно синий свет в количестве 12, 25 и 35 % от общего состава (максимум излучения в области 430,550,620 нм, мощность 30 Вт).

Суммарную поверхностную площадь листьев измеряли фитопланимет-

ром.

Аналитические методы исследования. Определение содержания аскорбиновой кислоты проводили методом йодометрического титрования (Сапожников, 1966). Определение моносахаров по модифицированному методу Бьери (1972). Определение содержания селена флуорометрическим методом после высушивания образцов при 20°С до постоянного веса (Alftan, 1984). Массу сухого вещества растений определяли высушиванием в сушильном шкафу до постоянного веса абсолютно сухой массы в течение 2 суток при 85°С. Определение содержания нитратов проводили с помощью ионселек-тивных электродов на рН метре-ионометре ЭКОМ-2000. Определение содержания фенольных соединений проводили по схеме, описанной в работах (Колесников, Гинс 2000, Запрометов, 1971). Содержание хлорофиллов а и b, и каротиноидов определяли спектрофотометрически в этанольных и ацетоновых экстрактах растительного материала, рассчитывая по формулам (Lichtentaller et all. 1982). Количество амарантина в водных растворах определяли с использованием коэффициента молярной экстинкции 5,6 х 104 (Pi-atelly et all., 1969).

Для работы использовали спектрофотометры: «Hitachi» 557 (Япония), «Specord UV WIS» (Karl Zeiss ГДР), «СФ-16» (Россия).

В таблицах и на графиках приведены результаты средних арифметических величин и стандартные отклонения для трех независимых экспериментов.

3. СОРТОВАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ РЕАКЦИИ РАСТЕНИЙ ЛУКА НА СВЕТ Влияние света различного спектрального состава и интенсивности на качество листовой продукции лука. Сравнительное изучение продуктивности и биохимических показателей растений сортов лука Одинцовец и Даниловский 301, выращенных в защищенном грунте в зимний период при естественном освещении, выявило большее накопление массы листьев, сухих веществ, углеводов, хлорофиллов а и b и антиоксидантов у сорта Даниловский 301 (табл. 1,2). Однако, в условиях естественного освещения растения указанных сортов отличались низкой величиной продуктивности, с невысоким содержанием важных биохимических веществ.

Облучение растений лампами ЛБУ и ЛФУ (12,5 % синего света), дополнительное к естественному освещению приводило к существенному увеличению массы листьев у сортов лука Одинцовец в 2,2-2,3 раза (см. табл.1), а у сорта Даниловский 301 в 1,6-1,7 раза, соответственно (см. табл.2). При этом растения лука, выращенные при дополнительном искусственном освещении, отличались большей площадью листьев, более высоким содержанием сухих

Таблица 1

Физико-химические показатели зеленых листьев лука сорта Одинцовец, выращенного из севка при использовании света различной интенсивности и разного спектрального состава

Показатель Естественное освещение ЛБУ-30 ЛФУ-30

Продуктивность, 33,9±2,2 75,0+6,7 78,4+6,6

г/растение

Площадь листьев, 6,66+0,12 7,20+0,15 9,27+0,16

мм2/растение

Содержание сухих ве- 2,42±0,09 5,37+0,11 5,00+0,10

ществ, г/растение

Содержание белка, 135,6+11,1 172,0+11,0 188,0+12,0

мг/растение

Содержание углеводов, 83,4+4,1 142,2+7,9 227,4+11,1

мг/растение

Хлорофилл а, 41,0+2,9 110,0+5,8 94,1+5,1

мкг/растение

Хлорофилл Ь, 13,9+0,7 38,3+0,9 36,1+0,9

мкг/растение

Таблица 2

Физико-химические показатели зеленых листьев лука сорта Даниловский 301, выращенного из севка при использовании света различной интенсивности и разного спектрального состава

Показатель Естественное освещение ЛБУ-30 ЛФУ-30 .

Продуктивность, 37,7+4,2 61,9+3,5 65,3+3,7

г/растение

Площадь листьев, 4,87+0,12 6,99+0,14 7,98+0,15

мм2/растение

Содержание сухих ве- 3,2+0,09 4,29+0,11 5,20+0,12

ществ, г/растение

Содержание белка, 132,7+10,1 198,0+12,2 209,0+11,9

мг/растение

Содержание углеводов, 91,2+4,1 115,8+6,1 156,7+7,5

мг/растение

Хлорофилл а, 39,2+2,1 80,5+4,6 71,8+3,9

мкг/растение

Хлорофилл Ь, 18,9+0,7 29,1+0,8 28,1+0,8

мкг/растение

веществ, белков, углеводов, хлорофиллов. Особый интерес представляют данные о накоплении антиоксидантов: аскорбиновой кислоты, каротиноидов и селена в листьях лука изученных сортов, облученных дополнительным искусственным светом (табл. 3). В этих условиях более резкое повышение со-

Таблица 3

Содержание антиоксидантов в листьях лука сорта Одинцовец, выращенного при использовании света разной интенсивности и разного спектрального состава.

Антиоксидант Естественное освещение ЛБУ-30 ЛФУ-30

Аскорбиновая

кислота (витамин 10,8±0,5 20,6±0,8 25,8±0,9

С), мг/растение

Se, мкг/растение 0,52±0,02 1,25±0,03 1,07±0,03

Каротиноиды, мкг/растение 17,0±0,9 42,8±1,5 38,4±1,1

держания антиоксидантов наблюдали в листьях лука сорта Одинцовец (в 2 и более раза) и в меньшей мере - у сорта Даниловский 301 (1,6 раза) по сравнению с их содержанием при естественном освещении. Кроме того, выявлена неодинаковая способность растений изученных сортов лука аккумулировать антиоксиданты при облучении лампами ЛБУ и ЛФУ. Наличие дополнительного синего света в спектре лампы ЛФУ способствовало накоплению аскорбиновой кислоты в листьях обоих сортов лука, а селена - только у сорта Даниловский 301. В то время как при действии белого света лампы ЛБУ выявили аккумулирование большего количества каротиноидов в листьях обоих сортов лука по сравнению с растениями, выращенными под светом лампы ЛБУ, а повышенное количество селена обнаружено только в листьях лука сорта Одинцовец (табл. 4).

Таблица 4

Содержание антиоксидантов в листьях репчатого лука сорта Даниловский 301, выращенного при использовании света разной интенсивности и разного спектрального состава.

Антиоксидант Естественное освещение ЛБУ-30 ЛФУ-30

Аскорбиновая 12,7±0,6 18,3±0,9 22,9±0,3

кислота (витамин

С), мг/растение

Se, мкг/растение 0,70±0,02 0,98±0,03 1,15±0,03

Каротиноиды, 23,4±1,1 31,0±1,3 30,4±1,4

мкг/растение

Таким образом, добавка синего света (12,5 %) к спектру лампы ЛБУ способствует более интенсивному протеканию синтетических и метаболических процессов в листьях лука обоих сортов, особенно в листьях сорта Один-цовец. Это позволяет заключить, что фотосинтетический аппарат листьев этих сортов лука более активно реагирует как на повышение интенсивности освещения по сравнению с естественным светом, так и на добавление синего света в составе спектра лампы ЛБУ, хотя и в меньшей мере. В листьях обоих сортов лука при облучении лампами ЛФУ и ЛБУ при освещении естественным светом существенно повышалась продуктивность (масса листьев) растений, площадь листьев и содержание в них антиоксидантов, Сахаров и хлоро-филлов по сравнению с растениями, выращенными при естественном освещении. При этом сортовые различия между растениями лука проявились по всем изученным показателям.

Более отзывчивы на действие света оказались растения сорта Даниловский 301, которые в сравнении с сортом Мячковским 300 дают большую прибавку в урожае и накоплении БАВ, при этом дополнительное количество синего света в спектре лампы ЛФУ стимулирует синтетические процессы в растениях.

Влияние дополнительного синего света в составе спектра лампы ЛБУ (12,25,35%) на ростовые и синтетические процессы растений лука. Выявлена наибольшая отзывчивость морфологических показателей листьев лука сортов Даниловский 301, Мячковский 300 и Стригуновский местный на освещение лампой ЛФУ с 25% добавкой синего света к ее спектральному составу (табл. 5), которые достоверно превысили изученные биометрические параметры по сравнению с контролем ^=2,78, Р=0,95).У сорта лука Штутт-гартер Ризен максимальные морфометрические показатели листьев, достоверно превышающие контроль, были обнаружены в условиях освещения лампой ЛФУ с добавкой 35% синего света. Была выявлена сортовая специфичность реакций лука на облучение растений лампой ЛФУ с различным содержанием синего света в спектральном составе по всем изученным морфо-метрическим показателям, особенно по накоплению сухой массы листьев.

Кроме того, в листьях изученных сортов лука обнаружено повышение содержания сухих веществ и аскорбиновой кислоты при облучении лампой ЛФУ (25% синего света). Следует отметить, что при облучении лампами ЛФУ (12,25,35 % синего света) в листьях накапливалось высокое содержание нитратов, превышающее ПДК, установленное для листьев лука, выращенных в защищенном грунте до 20%. Это можно объяснить низкой интенсивностью излучения ламп. Следует отметить, что при низкой освещенности стимулирующий эффект синего света на накопление аскорбиновой кислоты проявляется слабо.

Таблица 5

Морфометрические показатели листьев репчатого лука, выращенного при использовании света различного спектрального состава

Сорт №лампы* Сухая масса надзем- Высота, см Число листьев,

ной части 1 растения, г шт

Даниловский 301 I 2,3 42,3 8,4

II 2,2 44,3 9,2

III 2,6 52,1 11,2

IV 1,9 44,7 8,7

V 2,3 40,3 8,9

Мячковский 300 I 1,6 41,6 8,1

II 1,9 40,3 8,2

III 2,7 46,9 9,7

IV 2,0 40,1 8,0

V 2,3 36,5 8,2

Стригуновский I 1,7 37,98 6,7

местный II 1,3 34,8 7,9

III 1,8 40,9 8,7

IV 1,5 39,1 7,8

V 1,7 32,3 7,0

Штуттгартер I 1,5 39,7 7,9

Ризен II 1,3 39,3 7,9

III 1,6 44,1 9,9

IV 1,9 44,9 9,4

V 1,4 35,0 9,2

* I - контроль ЛБУ

II - ЛФУ -12,5% синего света (Л450+611 нм)

III - ЛФУ - 25% синего света (Л450+611 нм)

IV - ЛФУ - 35% синего света (Л450+611 нм)

V - Рефлакс. Стандартный натриевый спектр, 70 Вт

4. ВЛИЯНИЕ ФИТОРЕГУЛЯТОРОВ НА РАЗВИТИЕ И НАКОПЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ЛИСТЬЯХ ЛУКА РЕПЧАТОГО

Известна важная роль ростстимулирующих веществ, в частности, фи-тогормонов, цитокининов, которую они играют в защитных реакциях растений при адаптации растений к пониженной освещенности (Кулаева,1985; Чернядьев, Гинс, 1994). В связи с этим исследовали продуктивность зелени лука и содержание в них органических веществ у растений, выращенных при низкой освещенности без обработки и обработанных ростстимулирующими препаратами: альбитом, амиром, селенатом натрия. Представленные в табл. 6 данные позволяют заключить, что более эффективное действие на нарастание биомассы листьев и расходование запасных веществ луковицы у обоих сортов лука оказывает препарат амир, тогда как корневая система луковиц развивается быстрее и отличается большей массой под действием препарата се-лената натрия. Следует отметить, что при обработке луковиц сорта Штутт-

Таблица 6

Влияние ростстимулирующих препаратов на морфометрические показатели растений репчатого лука 15 клк, 25°С

Сорт / /Кон /центра/ ЦИЯ, / объемн.% Сухая масса, г Сухая масса луковицы, г Площадь листьев, см2

листьев корней до отрастания листьев на 20-е сутки после отрастания листьев

Штуттгартер Ризен

Контроль Н20 0,41±0,03 0,57±0,04 4,0±0,25 1,6±0,09 251,3±18,3

Альбит 10"5 0,92±0,05 0,71±0,06 4,0±0,25 1,2±0,06 302,4±20,4

Амир 10° 1,3*0,08 0,83±0,07 4,0±0,25 1,3±0,08 358,7±20,8

Селенат 10'3 0,93±0,06 0,95±0,1 4,0±0,25 1,1±0,03 282,1±25,1

Бессоновский местный

Контроль Н20 0,20±0,04 0,25±0,02 1,35±0,10 0,53±0,04 134,4±10,2

Альбит 10"5 0,40±0,03 0,25±0,02 1,35±0,10 0,45±0,03 282,1±20,6

Амир 10° 0,50±0,04 0,27±0,02 1,35±0,10 0,49±0,04 315,2±24,5

Селенат 10"5 0,33±0,02 0,39±0,03 1,35±0,10 0,41 ±0,03 190,4±13Д

гартер ризен препаратом амир площадь листьев превысила контрольную на 50% путем увеличения длины и ширины листьев. У сорта Бессоновский местный, напротив, общая листовая площадь возросла за счет увеличения ширины листа и почти двукратного увеличения количества листьев. Представленные данные указывают, что фиторегуляторы, особенно, амир оказывают стимулирующее действие на формирование листьев на начальных этапах роста растений, о чем свидетельствует высокая величина коэффициента использования запасных веществ луковицы, а также повышают устойчивость растений лука к низкому уровню освещения, увеличивая фотосинтезирую-щую площадь листьев.

В листьях лука сортов Штуттгартер ризен и Бессоновский местный возросло содержание сухого вещества, аскорбиновой кислоты, моносахаров при обработке только препаратом амир, тогда как у растений лука, обработанных, препаратами альбит и селенат натрия, содержание изученных веществ оставалось на уровне контроля (табл. 7).

Таким образом, при низкой освещенности и температуре воздуха 2О...25°С обработка вышеуказанными препаратами компенсирует недостаток света, стимулируя накопление биомассы листьев. Растительный препарат амир в изученной концентрации повысил качество листьев лука путем интенсификации синтеза органических веществ. Следует отметить, в условиях низкой освещенности и пониженной температуры (день 12...14°С, ночь 5...7°С) растения, обработанные ростстимулирующими препаратами практически не росли.

Таблица 7

Влияние ростстимулирующих препаратов в концентрации 10-5 об.% на биохимические показатели листьев сортов репчатого лука.

Сорт/вариант Содержание

сухого вещества, аскорбиновой моносахаров,%

% кислоты, мг%

Штуптартер ризен

Контроль 6,5±0,3 15,3±0,6 2,1±0,09

Альбит 5,1±0,25 14,1 ±0,6 2,0±0,08

Амир 7,6±0,3 17,5±0,7 2,9±0,10

Селенат натрия 6,1±0,3 14,3±0,6 2,1±0,09

Бессоновский местный

Контроль 6,4±0,3 14,5±0,5 2,5±0,09

Альбит 6,5±0,3 14,8±0,6 2,5±0,09

Амир 7,1±0,3 16,8+0,6 2,8±0,08

Селенат натрия 6,0±0,2 13,4±0,4 2,4±0,07

При повышении дневной температуры до 16...17°С, ночной до 12...13°С биомасса листьев луковиц, обработанных фиторегуляторами, была на уровне контрольных растений или ниже. При этом содержание сухих веществ повысилось у лука сорта Одинцовец и Штуттгартер ризен при обработке вышеуказанными фитостимуляторами на 7-16%, у Мячковского 300 на 7-12%, за исключением амира, у Бессоновского местного содержание сухого вещества при всех обработках было на уровне контроля, за исключением растений, обработанных селенатом натрия (7%). Существенное превышение содержания аскорбиновой кислоты по сравнению с контролем выявили только в листьях лука сорта Штуттгартер ризен при обработке альбитом (24%) и селенатом натрия (12%).

Таким образом, при недостатке освещения повышенная температура воздуха (24...26°С) снижала расход тепла растениями и тем самым улучшала условия использования ими света. Обработка фиторегуляторами оказывала большее стимулирующее действие при повышенной температуре. Результаты выращивания растений лука при различных сочетаниях низкой освещенности и температуры подтвердили наличие прямой зависимости использования растениями лучистой энергии (света) от температуры окружающей среды.

5. ПЕРСПЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛУКА РЕПЧАТОГО В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Особую ценность для питания человека представляют растения, богатые полифенолами, проявляющие Р-витаминную активность, обладающие широким спектром биологического действия. Изучение состава и содержания фенольных соединений проводили на листьях и луковицах новых сортов лука селекции ВНИИССОК, отличающихся высокими вкусовыми качествами и яркой окраской чешуй лука от белой до темно-фиолетовой. Между собой лу-

ковицы новых сортов отличаются по массе и по форме, по продолжительности вегетационного периода, при этом высокой потенциальной продуктивностью характеризуются сорта Альвина и Азелрос. В луковицах исследуемых сортов аскорбиновая кислота аккумулируется в меньшем количестве от 7,7 до 10,9 мг% по сравнению с листьями лука (до 50 мг%). Состав и содержание фенольных соединений. Для луковиц репчатого лука новых сортов отмечено высокое содержание полифенолов, при этом наименьшей общей суммой полифенолов (3,32%) отличались белые непигмен-тированные чешуи луковиц сорта Альба (табл. 8), а интенсивно окрашенные луковицы сортов Азелрос и Черный принц по этому показателю можно поставить на первое место (4,56 и 4,60%). Простые полифенолы и оксибензой-ные кислоты в наибольшем количестве обнаружены в луковицах сорта Азел-

Таблица 8

Фракционный состав полифенолов луковиц новых сортов репчатого лука (% на абс. сухую массу) (по Агафонову А.Ф., Камалееву Х.Б., Гинс М.С. и

др., 2005)

Сорт Общая сумма Простые ПФ и фенолкар-боновые кислоты Дифенилпропаноиды Конденсированные и

(ПФ) простые ПФ и оксибензойные кислоты (±0,05) оксико-ричные кислоты (±0,01) флаво ноиды антоцианы лейко- анто- цианы полимерные ПФ(±0,01)

Альба 3,32 0,34 0,12 2,33 - - 0,53

Азелрос 4,56 0,51 0,14 2,47 - - 1,44

Ранний 3,56 0,31 0,17 2,14 0,43 0,10 0,41

розовый

Альвина 4,05 0,30 0,14 2,07 0,94 0,15 0,45

Черный 4,60 0,39 0,15 2,04 1,22 0,17 0,63

принц

рос (0,51%) и Черный принц (0,39%), а фракция оксикоричных кислот изменялась от 0,10% у луковиц сорта Альвина до 0,17% у сорта лука Черный принц.

В луковицах изученных сортов репчатого лука выявлено достаточно высокое суммарное содержание флавоноидов (2,04-2,47%), сравнимое с лекарственными растениями, например, Радиолой розовой (2,17 %). В пигментированных чешуях лука обнаружены антоцианы. При этом наибольшее количество обнаружено в темно-фиолетовых чешуях луковиц сорта Черный принц (1,22%). Содержание антоцианов у всех сортов было невелико и составляло от 0,10 до 0,17%.

В табл. 9 представлены данные по составу флавоноидного комплекса, который практически полностью состоит из глюкозида кверцетина. При этом желтые чешуи сорта Азелрос и белые чешуи сорта Альба имели практически одинаково высокое количество кверцетина-3-0-глюкозида (2,30-2,33%), в отличие от темно-пигментированного сорта Черный принц и красно-

фиолетового сорта Альвина (1,92-1,94). Повышенным содержанием кверце-тина отличался и сорт Розовый ранний (2,05%), В окрашенных чешуях луковиц репчатого лука сортов Черный принц и Альвина обнаружены антоциано-вые пигменты цианидин-3-0-глюкозид, тогда как в луковицах сорта Ранний розовый выявлен только один пигмент цианидин 3-0-тлюкозид. В желтых че-шуях луковиц сорта Азелрос не обнаружено антоциановых пигментов. В листьях репчатого лука изученных сортов образуется меньшее количество полифенолов (2,73-3,43%) по сравнению с луковицами (табл. 10, см. табл. 8),

Таблица 9

Состав флавоноидов и антоцианов в луковицах новых сортов репчатого лука (% на абс. сухую массу) (по Агафонову А.Ф., Камалееву Х.Б., Гинс М.С. и

др., 2005)

Сорт Флавоноиды Антоцианы (±0,05) Лейкоантоцианы

(±0,09) (±0,01)

кверцитин- циани- пеонидин Лейкоциа лейкопео-

2 З-О- глюкозид 2 дин-З-О-глюкозид -З-О- глюкозид 2 нидин нидин

Альба 2,33 2,30 - - - - - -

Азелрос 2,47 2,33 - - - - - -

Ранний 2,14 2,05 0,43 0,43 - 0,10 0,10 -

розовый

Альвина 2,07 1,94 0,94 0,73 0,21 0,15 0,10 0,05

Черный 2,04 1,92 1,22 0,71 0,51 0,17 0,10 0,07

принц

Таблица 10

Фракционный состав полифенолов (ПФ) в листьях сортов репчатого лука (% на абс. сухую массу) (по Агафонову А.Ф., Камалееву Х.Б., Гинс М.С.

и др., 2005)

Сорт Общая Простые ПФ и фенолкар- Дифенилпропаноиды Конденсиро-

сумма боновые кислоты ванные и

(ПФ) простые ПФ и оксибензойные оксико-ричные флавоноиды кверци-тин-3-0- рутин (±0,08) полимерные ПФ

кислоты кислоты (±0,09) глюкозид (±0,07)

(±0,05) (±0,01) (±0,08)

Альба 2,73 0,24 0,11 1,81 0,54 1,05 0,57

Азелрос 3,43 0,53 0,11 2,47 0,84 1,39 0,32

Ранний 3,05 0,32 0,15 2,14 0,74 1,22 0,44

розовый

Альвина 2,83 0,27 0,10 1,93 0,61 1,17 0,53

Черный 3,18 0,34 0,17 2,33 0,92 1,12 0,34

принц

тогда как содержание флавоноидов в листьях сортов Ранний розовый, Азел-рос и Черный принц сравнимо с содержанием флавоноидов в луковицах.

Флавоноиный комплекс листьев богаче луковиц и состоит из кверцетин-3-0-глюкозида и рутина. Интересно отметить, что листья лука сорта Азелрос отличаются более высоким содержанием рутина (1,39%), а листья лука Черный принц - глюкозидом кверцетина по сравнению с остальными сортами.

В листьях сортов Азелрос и Черный принц количество конденсированных и полимерных полифенолов 0,32 и 0,34%, в то время как луковицы остальных сортов содержат в 2-3 раза больше этих соединений.

Содержание полезных веществ в листьях стародавних и новых сортов репчатого лука. В задачи селекции луковых растений, предназначенных для выгонки зелени, входит создание сортов и гибридов, которые отличаются большей листовой массой с высокой синтетической активностью, обеспечивающей накопление большого количества сухого вещества, углеводов, биологически активных веществ, минеральных элементов. Сравнение по биохимическим показателям листьев лука стародавних и новых сортов приводит к выводу, что существенного повышения содержания сухих веществ, углеводов, аскорбиновой кислоты в листьях новых сортов репчатого лука мы не обнаружили (табл. 11). По-видимому, это связано с тем, что селекция лука

Таблица 11

Максимальные биохимические показатели листьев (3,4 лист) стародавних и новых сортов репчатого лука (открытый грунт, 2004 г)_

Образец Сухое вещество, % Моно- и дисахара, % Витамин С,мг% Содержание калия, мг% Содержание нитратов, мг/кг

Новые сорта

Азелрос 9,09 3,02 61,6 568,5 1328

Ранний розовый 9,22 3,28 75,7 775,2 482

Черный принц 9,52 2,82 89,8 709,4 -

Альба 9,52 2,96 77,4 535,0 -

Альвина 9,25 3,08 79,2 761,0 496

Стародавние сорта

Даниловский 301 9,60 3,08 77,4 673,4 858

Штуттгартер ризен 9,74 2,90 79,2 679,9 1456

Одинцовец 9,34 3,28 77,4 510,9 541

Стригуновский местный 9,33 2,82 70,4 565,8 1130

Мячковский 300 9,29 3,08 52,8 503,7 764

ведется на повышение урожайности луковиц и их устойчивости в период хранения к действию неблагоприятных абиогенных и биогенных факторов, в то время как на качество зеленной продукции отбор практически не проводится, о чем свидетельствуют данные, представленные в табл. 11. Следова-

тельно, открывается возможность для селекции сортов с повышенным содержанием сухих веществ, витамина С и калия в листьях лука.

По изученным биохимическим показателям мы не выявили существенных различий по максимальному накоплению углеводов, сухих веществ в листьях новых и стародавних сортов репчатого лука. Среди изученных сортов лука по содержанию аскорбиновой кислоты в листьях лука выделился сорт Черный принц (89,8 мг%), а сорта Мячковский 300 и Азелрос отличаются пониженной способностью накапливать витамин С, соответственно, 52,8 и 61,6 мг%. Новые сорта с антоциановой окраской выделились повышенным содержанием калия в листьях. Таким образом, перспективно вести селекцию на повышенное содержание биологически активных веществ.

Динамика накопления аскорбиновой кислоты в листьях растений лука при вымащивании в открыггом грунте. Изучали изменение количества аскорбиновой кислоты в 3-ем и 4-ом листьях стародавних и новых сортов лука в период их активного отрастания. Выявлена сортовая специфичность динамики накопления витамина С в новых и стародавних (табл. 12) сортах репчатого лука.

Таблица 12

Динамика накопления аскорбиновой кислоты в листьях репчатого лука

стародавних и новых сортов (2004 год)

Сорт Витамин С, мг%

23.06 30.06 07.07 17.07

Стародавние

Даниловский 301 66,9 63,4 77,4 77,4

Штуттгартер Ризен 79,2 61,6 45,7 45,7

Одинцовец 70,4 77,4 52,8 52,8

Стригуновский ме- 58,1 56,3 70,3 70,4

стный 52,8 52,8 52,8 52,8

Мячковский 300

Новые

Альвина 79,2 67,7 64,8 64,8

Азелрос 61,6 61,6 59,5 59,5

Ранний розовый 75,7 52,8 51,0 51,0

Черный принц 89,7 58,1 66,9 66,9

Альба 77,4 70,4 59,0 59,0

В новых сортах лука (селекции ВНИИССОК) максимальное содержание аскорбиновой кислоты наблюдали в начальный период бутонизации, тогда как в листьях стародавних сортов, например, Одинцовец, максимум накопления витамина С сдвигался на более поздний срок, а у сортов Даниловский 301 и Стригуновский местный на две недели. В листьях сорта Мячков-ский 300 за изученный период не обнаружили изменения в содержании ас-

корбиновой кислоты, при этом в них накапливалось меньше витамина С по сравнению с листьями лука сорта Черный принц в 1,7 раза.

Содержание селена в листьях лука. Изучение содержания селена в листьях лука изученных сотов выявило в них достаточно высокое количество антиоксидантов (табл. 13), которое сравнимо с желто-зелеными культурами, например, с листьями китайской капусты (до 200 мкг/кг сухой массы).

Обнаружена сортовая специфичность реакции листьев лука аккумулировать селен. При этом листья лука сорта Штуттгартер ризен накапливают селена до 238 мкг/кг (контроль), что почти в два раза превышает способность листьев лука сорта Стригуновский местный аккумулировать селен.

Таблица 13

Содержание селена в листьях лука, обработанных раствором селената

натрия (мкг/кг сухой массы)

Варианты Стригуновский Бессоновский Штуттгартер

местный местный ризен

Контроль(вода) 128 179 238

Селенат натрия (10-7) 149 187 244

Селенат натрия (10-6) 204 232 250

Селенат натрия (10-5) 289 1156 264

Внекорневая обработка листьев раствором селената натрия выявила только у лука сорта Бессоновский местный способность аккумулировать селен в листьях в количестве, достаточном для использования их в продуктах функционального действия (1156 мкг/кг).

ВЫВОДЫ

1. Обработка луковиц (севка, выборка, маточных луковиц) ростстиму-лирующими препаратами в концентрации 10-5об. %: амиром, альбитом и се-ленатом натрия оказывает стимулирующее действие на накопление биомассы листьев, а также содержание сухих веществ, аскорбиновой кислоты, величина которых зависит от интенсивности освещения, температуры выращивания и обусловлена их сортовыми особенностями.

2. Дополнительный синий свет лампы ЛФУ (25 и 35%) оказывает стимулирующее действие на биомассу листьев, их длину и число у всех изученных сортов, величина которых определяется сортовыми особенностями растений лука.

3. Биомасса листьев коррелирует с размером луковиц исходного посадочного материала, независимо от условий освещения и обработки их рост-стимулирующими препаратами.

4. Впервые изучен состав и содержание фенольных соединений, обладающих Р-витаминной активностью, в луковицах репчатого лука. Выявлена сортовая специфичность по содержанию простых полифенолов и оксибен-зойных кислот (0,31-0,51% на абс. сухую массу), оксикоричных кислот (0,120,17%), дифенилпропаноидов (2,33-3,43%) и конденсированных и полимерных полифенолов (0,41-1,44%). Показано, что флавоноиды представлены в

основном кверцетин-3-О-глюкозидом; антоцианы - цианидин-3-0-глюкозидами и пеонидин-3-О-глюкозидом; лейкоантоцианы - лейкоцианиди-ном и пеонидином.

5. Впервые определено содержание полифенолов в листьях репчатого лука пяти сортов. Обнаружено, что количество флавоноидов изменяется в интервале от 1,81 до 2,47% от абс. сухой массы, в состав которых входят рутин (1,05-1,39%) и кверцетин-3-О-глкжозид (0,54-0,92%), при этом листья лука содержат небольшое количество конденсированных и полимерных полифенолов (0,32-0,57%).

6. Изменение количества фенольных соединений в широком интервале свидетельствует о возможности и перспективности селекции по повышению содержания веществ с Р-витаминной активностью в листьях и луковицах репчатого лука.

7. Установлена высокая эффективность внекорневой обработки листьев репчатого лука раствором селената натрия, при этом содержание селената натрия находится в прямой зависимости от концентрации раствора селената натрия. Выявлена сортовая специфичность в способности листьев лука накапливать селен; так в листьях лука сорта Бессоновский содержание селена увеличивается в 6 раз по сравнению с контролем, а у сорта Штуттгартер ри-зен в 1,1 раза.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Рекомендовать использовать в защищенном грунте низкоэнергетические лампы ЛФУ при выращивании зеленной продукции в осенне-зимний период.

2. Рекомендовать использовать коммерческий препарат альбит для предпосевной обработки луковиц репчатого лука.

3. Рекомендовать провести производственные испытания препаратов амир на основе амаранта и раствор селената натрия в защищенном грунте при выращивании лука на выгонку в осенне-зимний период.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Гинс В.К., Голубкина НА, Агафонов А.Ф., Гинс М.С., Кононков П.Ф., Камалеев Х.Б. Влияние света различного спектрального состава на эффективность выращивания лука.// Материалы III Международной конференции «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений». Пенза, 2000, т.1.с.40-42.

2. Камалеев Х.Б., Гинс М.С., Агафонов А.Ф., Попова Т.Л., Суслова Л.В. Биохимический состав зелени лука в зависимости от времени года и световых условий выращивания// IV Международный симпозиум «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования». Пущино, 2001, Т.2.С.483-486.

3. Попова Т.Л., Камалеев Х.Б., Гинс М.С., Агафонов А.Ф. Кононков П.Ф. Рост зелени лука при обработке луковиц ростстимулирующими препаратами // IV Международная научно-практическая конференция «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений». Ульяновск, 2002, т.2.с. 102-106.

4. Гинс М.С., Камалеев Х.Б., Суслова Л.В., Криволуцкая и др. Рост и биохимический состав растений салата при внекорневой обработке ростсти-мулирующими препаратами // V Международный симпозиум «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» Москва - Пущине 2003 т. 1.с. 14-17.

5. Камалеев Х.Б., Гинс М.С., Агафонов А.Ф., Криволуцкая М.А., Ко-нонков П.Ф. Влияние биологически активных веществ на ростовые и синтетические процессы лука.// V Международный симпозиум «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» Москва - Пущино, 2003 .т.1. с. 207-209.

6. Суслова Л.В., Камалеев Х.Б., Гинс М.С., Коненков П.Ф. Влияние ро-стрегулирующих препаратов на продуктивность и биохимические показатели лука. Сб. научных трудов ВНИИССОК, Вып. 38 «Селекция и семеноводство овощных культур» Москва, 2003. с. 117-124.

7. Гинс М.С., Камалеев Х.Б., Суслова Л.В., Кононков П.Ф., Агафонов А.Ф., Злотников А.К. Влияние ростстимулирующего препарата альбит на морфометрические показатели лука репчатого //. Гавриш, 2004, №5. с.23-25.

8. Агафонов А.Ф., Камалеев Х.Б., Кононков П.Ф., Гинс М.С., Гинс В.К. Перспективность использования лука репчатого в качестве источника биологически активных веществ. Журн. «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук» (в печати).

Подписано в печать 17.01.05. Формат 60x84/16. Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1 . Заказ 14 .

Типография Издательства РУДН 117923, ГСП-1, г. Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3

16 ОЕЗ 20G5 • ^