Variability in the biochemical composition of a variety population of edible squash in generations of selection

Full Text

Тыква – важный продукт питания с высокой биологической ценностью. Основную массу питательных веществ плодов составляют углеводы [1, 2]. Она неотъемлемый компонент диетической пищи, обеспечивающей поступление в организм человека витаминов и каротиноидов [3]. Относится к высокоценному сырью, которое используется в консервной, кондитерской и витаминной промышленности [4].

В учении о методах традиционной селекции имеются вполне доступные резервы ускорения процесса создания сортов, в частности методы аналитической селекции, основанные на индивидуальном отборе перспективных по хозяйственно ценным признакам особей в уже имеющихся сортовых популяциях. В классических исследованиях Н. И. Вавилова одним из направлений является использование в селекции местных, зарубежных сортов, полученных в процессе длительного отбора, главным образом на повышение сладости, иммунитета, транспортабельности и др., достаточно выравненных, но химически и физиологически являющихся популяци-ями и представляющих интерес для селекции путем индивидуального отбора на повышение сахаристости и т.д., которые и в настоящее время являются актуальными и не потеряли своего значения для привлечения в селекционный процесс [5].

Важным источником исходного материала служат местные образцы селекции [6]. Высокая приспособленность к не всегда благоприятным агроэкологическим условиям определяет их значительную селекционную ценность [7]. Для бахчевых культур местные формы представляют значительный интерес как источники ценных признаков для селекции на качество плода, такие как сахаристость, высокое содержание каротина, витаминов и других биологически активных веществ [8]. Одним из основных направлений остается восстановление и улучшение местных сортов, как наиболее приспособленных к местным условиям [9].

На Быковской бахчевой селекционной опытной станции – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр овощеводства» за последние несколько лет улучшающим отбором восстановлены старые, традиционно пользующиеся спросом у населения нашей страны сорта бахчевых культур, которые обладают большей выравненностью, повышенным содержанием сахаров по сравнению с исходным материалом, сохраняя при этом внешние признаки плодов, полюбившиеся потребителям [10].

Основные требования, которые промышленность предъявляет к тому или иному виду растительного сырья, хорошие технологические качества плодов [11].

Цель исследований – изучить изменчивость биохимических показателей вариантов (линий) восьмого (F₈) и девятого (F₉) поколения отбора сортовой популяции 945 тыквы столовой.

Задачи исследований:

провести анализ изменчивости вариантов F_8, F₉ сортовой популяции 945 тыквы столовой по содержанию сахаров, каротина, витамина С;

отобрать резервные варианты F₉ с улучшенным химическим составом плодов.

Научная новизна состоит в следующем: дана оценка изменчивости основных хозяйственно ценных биохимических показателей отобранных вариантов (линий) F₈, F₉ сортовой популяции 945 с дальнейшим их использованием для создания нового сорта-популяции тыквы столовой, обладающего хорошими вкусовыми качествами.

Материалы и методы

Исследования проводили в отделе картофелеводства и овощеводства ФГБНУ «ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А. К. Чайки» в 2020–2021 гг. Почвы пойменные. Объект исследований – 6 наиболее ценных вариантов (линий) F₈, F₉ сортовой популяции 945 тыквы столовой. Площадь опытной делянки 99,0 м². Схема посева 180 × 110 см. Количество отбираемых линий не менее 30%. Количество отбираемых растений для последующей работы в каждой отобранной линии не менее 15 [12]. Сахара определяли в лабораторных условиях с использованием рефрактометра, каротин по – ГОСТ 13496.17-2019 ¹ и витамин С – по ГОСТ 24556-89 ² в лаборатории агрохимических анализов ФГБНУ «ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А. К. Чайки». Кроме обычных оценок по признакам дополнительно проведен анализ изменчивости биохимических показателей в вариантах (линиях) F₈, F₉ сортовой популяции 945 [13], используя коэффициент вариации и коэффициент выравненности [14].

Погодные условия вегетационного периода 2020 г. характеризовались довольно высоким температурным режимом и избытком влаги в отдельные фазы вегетации растений. В 2021 г. отмечался высокий температурный режим и острый дефицит влаги в отдельные фазы вегетации растений.

Результаты и обсуждение

В сортовой популяции 945 генетические самопроизвольные изменения одних и тех же гетерозиготных признаков (содержание сахаров, каротина, витамина С) при отборах на них, по одним и тем же критериям, происходили в течение ряда поколений в сторону увеличения или уменьшения в зависимости от направления отбора и внешних условий.

Нестабильность показателей, таких как сахар и др., приводит к ненормированному изменению их содержания в готовом продукте.

В плодах тыквы у вариантов F₈ содержание сахаров составило от 9,9 до 10,9%, в F₉ – 9,7–10,9% (табл. 1).

 

Таблица 1

Вариабельность признака «содержание сахаров» вариантов сортовой популяции тыквы столовой (среднее 2020, 2021 гг.)

Вариант	Сахара, %		Показатели изменчивости
			СV, %		В, %		х±$S_x^{—}$
	F8	F9	F8	F9	F8	F9	F8	F9
945-13	10,5	9,8	3,4	8,5	96,6	91,5	11,6±0,2	11,8±0,4
945-27	10,4	10,9	7,7	8,2	92,3	91,8	11,7±0,4	12,2±2,4
945-11	9,9	10,2	4,3	10,0	95,7	90,0	11,7±0,2	12,0±0,7
945-12	10,0	9,7	1,9	4,8	98,1	95,2	10,4±0,1	10,3±0,2
945-22	10,5	10,3	4,2	6,4	95,8	93,6	11,9±0,2	10,9±0,3
945-31	10,9	9,8	4,7	9,4	95,3	90,6	12,7±0,3	10,6±0,4

Примечание. Здесь и в табл. 2 и 3 С_V – коэффициент вариации, В – коэффициент выравненности, х±$S_x^{—}$ – ошибка выборки.

 

Варианты F₈, F₉ по признаку «содержание сахаров» в пределах сортовой популяции имели слабую вариативность (С_V = 1,9–7,7; 4,8–10,0% соответственно), выравненность (В) в F₈ – 92,3–98,1%, в F₉ – 90,0–95,2%. В F₈ модификационная изменчивость признака «содержания сахаров» установилась на уровне низкой лабильности. Аналогичная закономерность однонаправленной (слабой) модификационной изменчивости по этому признаку проявилась у всех вариантов популяции F₉. Стабильно низкий коэффициент вариации (до 10,0%) отмечен у признака «содержание сахаров» в обоих поколениях.

Содержание каротина в F₈ находилось в границах от 3,6 до 5,0 мг%, в F₉ – от 2,8 до 3,6 мг%. Коэффициент вариации изменялся в F₈ в пределах от 20,0 до 60,0%, в F₉ – от 14,7 до 30,0% (табл. 2).

 

Таблица 2

Вариабельность признака «содержание каротина» вариантов сортовой популяции тыквы столовой (среднее 2020, 2021 гг.)

Вариант	Каротин, мг%		Показатели изменчивости
			СV, %		В, %		х±$S_x^{—}$
	F8	F9	F8	F9	F8	F9	F8	F9
945-13	4,8	3,2	20,8	30,0	79,2	70,0	4,8±0,5	3,2±0,5
945-27	3,6	3,2	30,0	25,0	70,0	75,0	3,6±0,6	3,2±0,4
945-11	4,6	3,4	60,0	30,0	40,0	70,0	4,6±1,3	3,4±0,5
945-12	4,4	3,6	30,0	22,2	70,0	77,8	4,4±0,7	3,6±0,4
945-22	3,8	3,4	20,0	14,7	80,0	85,3	3,8±0,5	3,4±0,2
945-31	5,0	2,8	20,0	20,0	80,0	80,0	5,0±0,4	2,8±0,4

 

В вариантах 945-13, 945-27, 945-11, 945-12 в обоих поколениях варьирование признака «содержание каротина» было значительным – в F₈ от 20,8 до 60,0%, в F₉ от 22,2 до 30,0%. В вариантах 945-22, 945-31 в F₈ и в F₉ изменчивость по этому признаку была умеренной (до 20,0%). Показательно, что содержание каротина в F₈ и F₉ является наиболее вариабельным для вариантов. Коэффициент выравненности расположился в интервале в F₈ от 40,0 до 80,0%, в F₉ – от 70,0 до 85,3%.

В F₈ в интервале наблюдаемых концентраций содержание витамина С составило от 14,2 до 21,7 мг%, в F₉ – от 19,5 до 24,4 мг% (табл. 3).

 

Таблица 3

Вариабельность признака «содержание витамина С» вариантов сортовой популяции тыквы столовой (среднее 2020, 2021 гг.)

Вариант	Витамин С, мг%		Показатели изменчивости
			СV, %		В, %		х±$S_x^{—}$
	F8	F9	F8	F9	F8	F9	F8	F9
945-13	21,7	24,4	12,9	19,2	87,1	80,8	21,7±1,3	24,4±2,1
945-27	19,4	21,0	30,0	6,2	70,0	93,8	19,4±2,9	21,0±0,6
945-11	16,0	23,9	20,0	20,0	80,0	80,0	16,0±1,6	23,9±2,9
945-12	14,2	20,2	30,0	17,8	70,0	82,2	14,2±2,1	20,2±1,6
945-22	18,9	19,7	15,8	19,7	84,2	80,3	18,9±1,3	19,7±1,8
945-31	21,0	19,5	16,6	17,8	83,4	82,2	21,0±1,6	20,2±1,6

 

В вариантах 945-13, 945-11, 945-22, 945-31 определена средняя вариабельность признака, коэффициент вариации, в F₈ – 12,9–20,0%, в F₉ – 17,8–20,0%. Выявлено существенное уменьшение коэффициент вариации на 79,3% у варианта 945-27 отобранного из поколения F₈ (сильная изменчивость) в F₉ (высокая стабильность признака). У варианта 945-12 сильная вариабельность признака в F₈ (30,0%) перешла в среднюю изменчивость в F₉ (17,8%), показав снижение на 40,7%. Коэффициент выравненности находился в промежутке в F₈ – от 70,0 до 87,1%, в F₉ – от 80,0 до 93,8%.

В вариантах (линиях) F₈, F₉ содержание аскорбиновой кислоты оказалось существенно выше технологических требований, предъявляемых по этому показателю к столовым сортам тыквы (не менее 10,0 мг%), что обусловило высокую питательность и диетическую ценность плодов.

Варианты в F₈, F₉ выделились по содержанию сахаров и витамина С.

Во всех вариантах признаки: «сахара», «каротин» в F₉ перешли в категорию, промежуточно наследуемую по отношению к F₈. Признак «содержание витамина С» в варианте 945-27 в F₉ (слабая изменчивость) перешел в доминантную форму по отношению к F₈ (сильная изменчивость). В остальных в вариантах F₉ наблюдалось промежуточное наследовании по отношению к F₈. Отборы закрепили возникшие генетические изменения по количественным признакам вместе с продолжающейся спонтанной изменчивостью.

Заключение

У вариантов в F₈, F₉ проявилась стабильная, однонаправленная (слабая) модификационная изменчивость по признаку «содержание сахаров» (С_V = 1,9–7,7% и 4,8–10,0% соответственно). Показатели аскорбиновой кислоты, выше технологических требований, предъявляемых к сортам тыквы столовой для переработки, отмечены у вариантов F₈, F₉ (14,2–21,7 и 19,5–24,4 мг% соответственно). По оценке изменчивости химических показателей качества плодов многократным индивидуальным отбором с использованием метода половинок, для сохранения в сортовой популяции 945 существенных сдвигов в нужном направлении вариантов необходимого типа, отобраны семена резервных половинок вариантов F₉ 945-13, 945-27, 945-11, 945-12, 945-22, 945-31 для дальнейшего испытания на хозяйственно полезные признаки.

 

¹ ГОСТ 13496.17-2019. Корма. Методы определения каротина. Введ. 01.10.2020. М.: Стандартинформ, 2019. 7 с.

² ГОСТ 24556-89. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина С. Введ. 01.01.1990. М.: Изд-во стандартов, 1990. 10 с.

About the authors

Natalia V. Bardina

Federal Scientific Center of Agrobiotechnology of the Far East named after A. K. Chaika

Author for correspondence.
Email: bardina1977@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6992-1666

Researcher

Russian Federation, Ussuriysk, Timiryazevsky stl.

Dmitry A. Pavlov

Far Eastern Federal University Federal Scientific Center of Agrobiotechnology of the Far East named after A. K. Chaika

Email: pavlov1609@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0007-2383-3709

Master’s Student

Russian Federation, Ussuriysk, Timiryazevsky stl.

Irina V. Kim

Federal Scientific Center of Agrobiotechnology of the Far East named after A. K. Chaika

Email: kimira-80@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0656-0645

Doctor of Sciences in Agriculture, Leading Researcher

Russian Federation, Ussuriysk, Timiryazevsky stl.

References

Supplementary files