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

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Our research revealed a stable one-way modification variation (weak) in “the content of sugars” in all variants of population F8, F9V = 1.9–7.7%; 4.8–10.0%, uniformity – 98.1–92.3%; 95.2–90.0%, respectively). The content of carotene in F8 and F9 was most variable for the studied variants (CV = 20.0–60.0%; 14.7–30.0%, uniformity – 40.0–80.0; 70.0–85.3%, respectively). A moderate and significant variation in the content of vitamin C was characteristic of F8 (CV = 12.9–30.0, uniformity – 70.0–87.1%), a weak and moderate variation was observed in F9 (CV = 6.2–20.0%, uniformity – 80.0–93.8%). Variants F8, F9 had an ascorbic acid content of 14.2–21.7; 19.5–24.4 mg% accordingly, which exceeds the technological requirements imposed on varieties of edible squash for processing. Based on the evaluation of variation in the chemical parameters of fruit quality, by recurrent individual selection using the methods of halves, for the conservation of positive changes in variety population 945 and variants of necessary type, we selected seeds from the spare halves of variants F9 945-13, 945-27, 945-11, 945-12, 945-22, and 945-31 for further testing for economically important traits.

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 F8, 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±Sx

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 СV – коэффициент вариации, В – коэффициент выравненности, х±Sx – ошибка выборки.

 

Варианты F8, F9 по признаку «содержание сахаров» в пределах сортовой популяции имели слабую вариативность (СV = 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±Sx

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±Sx

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» (СV = 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

  1. Khimich G. A., Korottseva I. B. Conveyor of varieties of pumpkin of Federal Research Vegetable Center (VNIISSOK) selection. Vegetable Crops of Russia. 2018;(1):63–65. (In Russ.).
  2. Kornilova M. S., Kurunina D. P., Varivoda G. V. Creation of competitive varieties of melon and pumpkin with valuable economic trends. Vegetable Crops of Russia. 2021;(6):36–41. (In Russ.).
  3. Golubkina N. A., Khimich G. A., Antoshkina M. S., Plotnikova U. D., Nadezhkin S. M., Korottseva I. B. Peculiarities of pumpkin carotenoid composition ‘Konfetka’ variety, prospects of utilization. Vegetable Crops of Russia. 2021;(1):111–116. (In Russ.).
  4. Kulyakina N. V., Kuz’mitskaya G.A., Shestopalova G. E. Bazilevich L. V., Selezneva N. N. Evaluation of biochemical characteristics of pumpkin in production of functional food products in the Far-Eastern region. Vegetable Crops of Russia. 2019;(2):63–69. (In Russ.).
  5. Tekhanovich G. A., Elatskova A. G., Elatskov Yu. A. Investigations by N. I. Vavilov and his influence on the promotion of introduction, collection study and breeding of cucurbitaceous crops. Vavilovia. 2019;2(2):44–57. (In Russ.).
  6. Kornilov A. S. Selektsiya i semenovodstvo ovoshchnykh kul’tur na yuge Dal’nego Vostoka. Vladivostok; 2008. 143 p. (In Russ.).
  7. Piskunova T. M., Mut’eva Z. F. The VIR collection – a source of initial breeding material for the perspective directions of breeding of a vegetable marrow and pumpkin. Vegetable Crops of Russia. 2016; 32(3):18–23. (In Russ.).
  8. Piskunova T. M., Gashkova I. V., Azhmukhamedova M. A. Mestnye sorta bakhchevykh kul’tur kak istochniki dlya selektsii na kachestvo ploda. In: Sovremennye tendentsii v selektsii i semenovodstve ovoshchnykh kul’tur. Traditsii i perspektivy: I Mezhdunar. nauch.-praktich. konf. = [Modern tendencies in the breeding and seed production of vegetable crops. Traditions and prospects: the 1st International scientific conference], August 4–6, 2008. Moscow: VNIISSOK; 2008. Vol. 2. P. 243–245. (In Russ.).
  9. Tarasenkov I. I. Selektsiya ovoshchnykh i bakhchevykh kul’tur vo VNIIO. In: Sbornik nauchnykh trudov po ovoshchevodstvu i bakhchevodstvu : k 75-letiyu VNIIO. T. 1: Selektsiya i semenovodstvo = [Collection of scientific papers on vegetable and melon growing dedicated to the 75th anniversary of the National Scientific Research Institute of Horticulture. Vol. 1: Breeding and seed production]. Moscow: Rossel’khozakademiya, VNIIO; 2006. P. 24–29. (In Russ.).
  10. Bykovskii Yu.A., Varivoda E. A., Malueva S. V., Nikulina T. M. Melons breeding for the south-east of Russia. Potato and Vegetables. 2017;(6):37–40. (In Russ.).
  11. Linda L. P., Karazhiya V. F., Sobaleva I. M. Sarandi T. A., Botnar’ O., Migalat’ev O. Pumpkin varieties and hybrids released in Moldova, suitable for processing. Vegetable Crops of Russia. 2012;(3):62–68. (In Russ.).
  12. Bunin M. S., Pivovarov V. F., Pavlov L. V. Polozhenie o proizvodstve semyan ehlity ovoshchnykh, bakhchevykh kul’tur, kormovykh korneplodov i kormovoi kapusty. Мoscow; 2008. 28 p. (In Russ.).
  13. Litvinov S. S. Metodika polevogo opyta v ovoshchevodstve. Moscow: Rossel’khozakademiya, VNIIO; 2011. 648 p. (In Russ.).
  14. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta: (s osnovami statisticheskoi obrabotki rezul’tatov issledovanii). 4th ed. Moscow: Kolos; 1979. 416 s. (In Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences