селекция сортов картофеля диетического и лечебного
advertisement
С.Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университетінің Ғылым жаршысы / Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина. – 2013. - №1 (76). – С. 3-9 СЕЛЕКЦИЯ СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ ДИЕТИЧЕСКОГО И ЛЕЧЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ – ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ Г. К. Оразбаева, В. М. Москаленко, Э.Н. Дюсибаева, В. К. Швидченко Аннотация Авторами статьи рассмотрены и обоснованны тенденции развития селекции сортов картофеля, диетического и лечебного назначения. Выделены основные направления, по которым должна вестись селекционная работа. Рассмотрены проблемы современной селекции сортов картофеля. Определена целесообразность использования диетических и лечебных сортов картофеля в народном хозяйстве. Ключевые слова: картофель, селекция, сорт, атиоксидантная способность, крахмал, белок, антоцианы. Ведение В большинстве стран мира картофель относится к числу наиболее ценных продовольственных культур. Он обладает высокой питательной ценностью. Клубни картофеля содержат комплекс ценных веществ, которые необходимы для здоровья человека – это крахмал, белок, небелковые соединения (свободные аминокислоты и амиды), органические кислоты, сахара, минеральные вещества, витамины, жиры и липиды. Стремительное распространение площадей под посадку картофеля в мировом земледелии произошло в начале второй половины прошлого столетия. С этого периода времени заметно увеличились и объемы его переработки на разные виды картофелепродуктов. При этом изменение потребительского рынка стимулировало развитие селекции в направлении создания сортов, отвечающих требованиям перерабатывающей промышленности. В настоящее время в мировой практике селекции в селекционные программы по созданию новых сортов картофеля вносятся серьезные коррективы. Связанно это с необходимостью повышения качества питания в жизни человека – снижения калорийности пищи, повышения содержания полноценного белка, витаминов и антиоксидантов. Перед селекционерами ставится задача дальнейшего улучшения питательной ценности картофеля по многим показателям. Перспективность развития селекции картофеля в этом направлении рассматривается в качестве основы для создания продуктов будущего [1]. Во многих странах мира программы по селекции сортов картофеля уже сегодня предусматривают не только работу по созданию высокопродуктивных сортов с высоким содержанием крахмала, но и сортов низкокрахмалистых, с повышенным содержанием белка, витаминов и антиоксидантов, укрепляющих иммунную систему человека, снижающих риск сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний [2]. В селекции картофеля появилось новое направление – создание диетических сортов или как еще их называют специальных сортов для диетического и лечебного назначения. Создание сортов картофеля диетического и лечебного назначения связано с поисками борьбы с болезнями человека за счет использования натуральных продуктов питания. Диетические и лечебные сорта картофеля могут иметь важное социальное значение, особенно в тех регионах, где ежегодно наблюдается дефицит овощной продукции. При этом проблема обеспечения широких слоев населения в таких регионах ценным диетическим и лечебным продуктом за счет культуры картофеля может быть решена на много быстрее и значительно легче, чем при использовании других каких либо сельскохозяйственных культур, так как картофель здесь является одним из основных продуктов, употребляемых в пищу. В мировой практики селекции сортов диетического и лечебного направления уделяется большое внимание. Например, селекционную работу по созданию диетических сортов картофеля с лечебными свойствами в США начали в первом десятилетии текущего столетия и, не смотря, на относительно короткий период селекции здесь уже создан ряд сортов для диетического и лечебного питания. Клубни диетических сортов картофеля характеризуются высоким содержанием каротиноидов и антоцианов, для них в целом характерна красная или фиолетовая окраской мякоти. Американскими учеными установлено, что картофель из Южной Америки, у которого мякоть клубня красного, сине-фиолетового или оранжевого цвета, содержит в своем составе особые вещества, антиоксиданты, обладающие способностью блокировать и предотвращать развитие раковых клеток. На текущий момент времени в США ведутся интенсивные работы по селекции сортов картофеля с высоким содержанием антоцианов, то есть сортов картофеля, мякоть клубня которых имеет фиолетовую, красную и оранжевую мякоть. Проведенные исследования показали, что при употреблении ежедневно в пищу картофеля с красной, фиолетовой или синей мякотью приводит к укреплению сердечных сосудов и зрения, снижению онкологических болезней и атеросклероза. Материалы и методика исследований Впервые работы по созданию сортов картофеля для диетического и лечебного питания на севере Казахстана были начаты в 2009 году на базе бюджетной программы 042: «Повышение генетического потенциала продуктивности картофеля, овощных и бахчевых культур путем создания высокопродуктивных сортов и гибридов». На первом этапе работ исследования носили в основном рекогносцировочный характер. На естественном полевом фоне изучался коллекционный материал диетических и столовых сортов картофеля: Blue Salat Potato, Blue Congo, Bora Valley, Cogu Valley, Grui Valley, Princess, Черри, Ditta, Ratte, Pink fir Apple, Refflets de France, Blue Sweden, King Edvard, Latona, Romano, Soraya, Solist, Alegria, Romanze, Валлиса, Adretta, Molli, Delikat, Snowden, Carlena, Birgit, Фазан, Каратоп, Bonus, Gala, Невский, Steffi, Belana, Bernadet, Фреско, Аладдин, Тохтар, Кондор, Svella, Violla, Red Anna, Katka, Santa и др. Изучение коллекционного материала картофеля проводилось согласно методическим указаниям Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вавилова [3]. При создании генетически измененных форм растений картофеля использовались различные методы селекции – половая гибридизация, гаплоидия, сомакло-нальная вариабельность, ндуциро-ванный химический мутагенез. На основе данных методов, полученное генетическое разнообразие растений картофеля проходило испытание в соответствующих звеньях селекционного процесса. Изучение велось на естествнном орошаемом фоне. Полив растений картофеля проводился по бороздам (Крестьянское Хозяйство «Нива») и дождеванием (ТОО «Журвлевка 1»). Уборка клубневого материала проводилась в ручную. Определение в клубнях картофеля сухого вещества и крахмала проводили по методике Н.Ф. Майсурян [4]. Оценку сортов картофеля на устойчивость к сухой фузариозной гнили проводили согласно методики Киру С.Д., Костина Л.И. и др. [5]. Математическая обработка экспериментальных данных проводилась методом дисперсионного анализа по А.В. Иванникову, В.П. Томилову 6, а также с помощью компьютерной программы Agro «Математическая статистика в агрономии». Для всех экспериментальных данных, полученных в результате проводимых исследований уровень значимости составлял 5% (Р0,5). Основные результаты исследований НИИР Результаты исследований показали, что по размеру, форме и своей окраске клубни растений диетических сортов картофеля изучаемой коллекции характеризовались относительно большим разнообразием. Например, растения сортов картофеля Bora Valley, Grui Valley имели крупные клубни, растения сортов картофеля Princess, Blue Salat Potato, King Edvard имели среднего размера клубни, клубни растений сортов картофеля Ratte и Ditta по своим размерам можно было отнести к мелким. Различия, у изучаемых сортов картофеля диетического назначения по форме клубней были весьма значительными. Сорт картофеля Cogu Valley имел круглую форму клубней, сорта картофеля Bora Valley, Grui Valley, Grui Valley, Blue Sweden имели округлую форму клубней, сорта картофеля Pink fir Apple, Ditta, Cherie характеризовались вытянутой формой клубней. Изучаемые сорта отличались и по окраске клубней. Сорт картофеля Cherie имел розовую окраску клубней, сорта картофеля Bora Valley, Grui Valley, Grui Valley, Blue Sweden характеризовались синей окраской клубней, сорта картофеля Princess, Ditta, Refllets de France имели желтую окраску клубней. В изучаемой коллекции диетические сорта картофеля в основном были представлены клубнями с желтым, голубым и фиолетовым цветом мякоти (рис 1). Сравнительный анализ продуктивности сортов диетического и столового назначения показал, что диетические сорта картофеля по выходу продукции с единицы площади в значительной степени уступали сортам картофеля столового назначения (таблица 1). Результаты анализа коллекционного материала, сортов картофеля диетического назначения на содержание в клубнях белка, сухих веществ, витаминов, при сравнении их со стандартным сортом картофеля Невский столового назначения – показали, что в их клубнях содержится больше общего белка и сухих веществ. Однако отдельные сорта уступали стандарту. Рисунок 1 – Окраска, размер и форма клубней диетических сортов картофеля Таблица 1- Средние показатели сравнительной продуктивности столовых и диетических сортов картофеля в коллекционном питомнике (полевой стационар КХ «Нива», 2012 г.). Всего сортов, шт. Продуктивность сортов картофеля столового назначения, т/га Всего сортов, шт. Продуктивность сортов картофеля диетического назначения, т/га 21 17,40 13 7,2 по содержанию в клубнях витамина С, другие превосходили стандартный сорт по содержанию в клубневом материале крахмала. Предварительные исследования показали, что для того, что бы раскрыть потенциал исходных форм для селекции в регионе диетических сортов картофеля, как продукта для здорового питания, содержащего ценные белки, витамины, антиоксиданты, минеральные элементы необходимо вести селекционную работу на уровне контролирования ферментативной активности клубня. При этом необходимо полностью перейти на биохимическую оценку картофеля с помощью новых методик с использованием современных измерительных приборов и оборудования. При создании сортов диетического картофеля основным показателем является антиоксидантная активность. Из литературных источников известно, что у клубней картофеля с цветной мякотью антиоксидантная способность может быть в 7 раз выше, чем у клубней картофеля с белой или желтой мякотью [7]. Селекция сортов картофеля на повышенную атиоксидантную способность Известно, что основными источниками исходного материала для селекции диетических сортов картофеля являются культурные диплоидные виды картофеля Южной Америки. Среди данных видов наблюдается наибольшее генетическое разнообразие антоциановой пигментации мякоти клубня. Однако по причине различий в уровне плоидности данные виды не скрещиваются с сортами S. tuberosum. Для вовлечения их в скрещивания требуется применение методов, которые способствуют преодолению межплоидной несовместимости. Селекция диетических сортов картофеля на основе использования диплоидных видов и сортов, относящихся к виду S. tuberosum – весьма длительный и сложный процесс. Относительно упрощенный и ускоренный способ создания диетических сортов картофеля – это использование в скрещиваниях сортов и гибридов S. tuberosum с окрашенными клубнями и желтой мякотью [8]. Однако в любом случае при развертывании программ по селекции диетических сортов картофеля на севере Казахстана необходимо одновременно использовать первый и второй способы селекции. Наследование признака антоциановой пигментации клубня у сортов картофеля S. tuberosum было изучено еще в первой половине прошлого столетия[9]. При этом было установлено, какие гены контролируют окраску клубня картофеля. В этот же период времени была изучена и биохимическая природа антоцианов как у сортов картофеля относящихся к S. tuberosum, так и у культурных диплоидных видов картофеля. Проведенные исследования показали, что по биохимическим показателям сорта картофеля S. tuberosum ни чем не отличаются от культурных диплоидных видов [10]. В их состав входят: пеларгонидин, пеонидин, петунидин и мальвидин. В отечественной селекционной практике генотипы с окрашенной мякотью клубня до настоящего времени не использовались в скрещиваниях. В этой связи в Казахстане практически все сорта картофеля без исключения имеют белую или желтую мякоть клубня. Однако такое положение дел в целом не усложняет процесс селекции сортов с синей, фиолетовой или красной мякотью клубня. Изученность генетики антоциановой пигментации клубней в середине прошлого и начале текущего столетия у селекционных форм S. tuberosum в значительной степени облегчает подбор исходных родительских форм для проведения скрещиваний и планирования селекционного процесса. Например, проведение направленных скрещиваний на увеличение форм растений картофеля с синей, фиолетовой или красной мякотью клубня позволит в короткий срок создать в регионе обширный исходный материал для селекции сортов картофеля с разнообразной пигментацией мякоти клубня. Однако при разработке в регионе эффективных методов селекции диетических сортов картофеля необходимы кропотливые исследования в области изучения закономерностей наследования от различных типов скрещиваний признака антиоксидантной активности. Селекция на низкую крахмалистость сорта В Республике Казахстан селекция на низкое содержание крахмала в клубнях картофеля не велась. В селекционных программах уделялось внимание только созданию сортов картофеля с высоким содержанием крахмала в клубнях. В литературных источниках имеются сообщения, подчеркивающие важность крахмала в повседневном питании человека. Так, например, в вареном клубне картофеля не перевариваемый или так называемый устойчивый крахмал может содержаться в пределах от 1 до 6% . Не перевариваемый крахмал выполняет важную функцию защиты организма человека от канцерогенов, кроме того, он участвует в работе по нормализации пищеварительной системы [11]. Перевариваемый крахмал в организме человека расщепляется и всасывается довольно медленно. Эти свойства позволяют включать картофель в диету больных сахарным диабетом [12]. В целом картофель входит в число многих лечебных и диетических блюд. Известно, что низкокрахмалистые сорта картофеля в значительной степени снижают риск включения углеводов в рацион питания больных, поэтому данные сорта весьма эффективно можно использовать для медицинских целей. Для людей больных диабетом, а также для той категории людей калорийность пищи для которых является необходимой основой здорового питания требуется достаточно широкий ассортимент низкокрахмалистых сортов. В настоящее время в Республике Казахстан такие сорта отсутствуют. Поэтому направление в селекции по данному признаку является важным условием успеха при селекции сортов картофеля диетического и лечебного назначения. В настоящее время генетика крахмалистости клубня картофеля изучена достаточно полно. Имеющиеся зна- ния в этой области позволяют относительно с большой точностью рассчитать теоретически появление низкокрахмалистых форм растений картофеля в различных гибридных комбинациях. Чтобы отселектировать генетически стабильные низкокрахмалистые формы растений необходимо провести анализ в плане изучения потомства их низкокрахмалистых родителей [13]. Наличие исходного материала с низким содержанием крахмала в клубнях картофеля и вовлечение его в скрещивания позволит решить данную проблему в относительно короткий период времени без особых осложнений. Селекция на повышение белка в клубнях картофеля Белок картофеля, получивший название туберина, богат аминокислотами лизином и лейцином. В состав туберина входят аминокислоты в соотношении, близком к животному белку. К. П. Петровский (1971г.) обнаружил большое сходство аминокислотного состава белка клубня картофеля с аминокислотным составом женского молока. Разнятся они только по количеству цистина, которого в картофеле меньше, чем в женском молоке. По содержанию же гистидина и лизина, обеспечивающих,процессы роста и построения скелета, картофель даже превосходит женское молоко. Наличие лизина обусловливает особую ценность картофеля: эта аминокислота отсутствует во многих растительных продуктах или находится там в недостаточных количествах. Если принять полноценность яичного белка за 100 %, то картофельный белок будет полноценным на 85%, а белок пшеничных зерен — на 64 %. При суточном потреблении 300-400 г картофеля, человек удовлетворяет потребность организма в белках и незаменимых аминокислотах на 20—30 %. Поэтому многие исследователи расценивают картофель как существенный источник белка. Диетическая значимость картофельного белка усиливается его способностью повышать усвояемость животных белков, в частности яичного, что делает его особенно желательным гарниром к мясным блюдам. Картофельный белок по усвояемости уступает только гречишному и превосходит все остальные овощные и кормовые культуры. Пищевая ценность картофеля полностью определяется содержанием белка в его клубнях. В этой связи селекция на данный признак является одним из Заключение Предварительные исследования свидетельствуют о том, что на севере Казахстана при разработке эффективных способов селекции диетических сортов картофеля в первую очередь потребуется проведение исследований в области изучения закономерностей наследования признаков в различных типах скрещиваний, определяющих антиоксидантную активность. При селекции диетических сортов картофеля хорошо адаптированных к условиям сухой степи Северного Казахстана исходный материал необходимо также оценивать и на такие показатели как крахмалистость клубня, на содержание в нем белка и содержание в клубневом материале сухих веществ. основных показателей улучшения картофеля как продукта питания. Таким образом, перед селекционерами в настоящее время стоит важная задача изучения и создания новых сортов картофеля диетического и лечебного назначения с низкими показателями крахмалистости клубней и высоким содержание в них белка и сухих веществ. Список литературы 1. Королев Д.Д. Картофель и топинамбур – продукты будущего / Д.Д. Королев [и др.]. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. – 292 с. 2. Braun C.R. Breeding studies in Potato Containing High Concentrations of Anthocyanins / C.R. Brown, R. Wrolstadt, C.P. Durst // Am. Potato J. – 2003. – Vol. 8. – P. 241-250. 3. Киру С.Д., Костина Л.И., Трусников Э.В., Зотеева Н.М., Рогозина Е.В., Королева Л.В., Фомина В.Е., Палеха С.В., Косорева О.С., Кирилов Д.А. Методические указания по поддержанию и изучению мировой коллекции картофеля. – Санкт-Петербург: (ГНУ ГНЦ РФ ВИР), 2010. – 27 с. 4. Майсурян Н.А. Растениеводство /лабораторные занятия/. Государственное издательство сельскохозяйственной литературы: М.: 1960. с. 209-372. 5. Киру С.Д., Костина Л.И., Трускинов Э.В. и другие. Методические указания по поддержанию и изучению мировой коллекции картофеля. – Санкт-Петербург, 2010. - 30 с. 6. Иванников А.В., Томилов В.П. Практикум по биометрии. Учебное пособие, Астана, 2002, С. 112. 7. Пискун Г. И. Роль сорта в инновационном развитии картофелеводсва / Картофелеводство: сб. науч тр. / РУП «Науч.-практический центр НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству»: редкол.: С. А. Турко (гл. ред.) [и др.]. – Минск, 2010. – Т. 17. – С. 66– 75. 8. Симаков Е.А. Селекция картофеля в России: история, общие тенденции и достижения / Е.А. Симаков, И.М. Яшина, Н.П. Склярова / Картофель в России: Матер. междунар. конгр. М. – 2007. – с. 30-40. 9. Асеева Т.В. Генетическая природа окраски клубней, ростков и цветков у картофеля / Т.В. Асеева, Н.В. Николаева // Тр. НИИКХ. – 1935. – Вып. 9. – 107 с. 10. Dodds K.S. The inheritansce of colour in diploid potatoes. 1. Types of anthocyanins and their genetic loci / K.S. Dodds, D.H. Long // J. Genet. – 1955. – Vol. 53. – P. 135. 11. Шпаар Д. Картофель / Под. Ред. Д. Шпаара /. – Торжок. – 2004. – С. 465. 12. Эвеншттейн З.М. Популярная диетология / З.М. Эвенштейн. – М.: Экономика, 1990. – 319 с. 13. Яшина И.М. Генетические предпосылки выведения высококрахмалистых сортов картофеля / И.М. Яшина // Генетика. – 1982. – № 7. – С. 1135-1143. Түйін Картоп селекциясындағы жаңа бағыттарының бірі – диетикалық және емдік қасиеті бар арнайы сорттарды өндіру болып табылады. Қазіргі уақытта ақуыз және өқұрғақ заттары бар крахмалды түйідерінің көрсеткіштерін жақсартудағы диетикалық және емдік картоп сорттарын зерттеу және өндіру мәселесі туындауда. Берілген мақалада селекциялық жұмысын жүргізілуі бойынша негізгі бағыттары көрсетілген. Негізгі бағыттарға атиоксиданттық қабілетінің жоғары болуына бағытталған картоп сорттарының селекциясы, сорттардың төмен крахмалдығына, картоп түйініндегі ақуызды жоғартылына жүргізіледі. Картоп сорттарының диетикалық және емдік қоланылуы мақсаты анықталынды. Summary The creating of special dietetic sorts or whatever they are called for sorts of dietetic and medical proposing is direction of the new potato breeding. At present time the important task of learning and development of new sorts of potato dietetic and medical proposing with improved starched of tubers content of proteins and dry substances. The article had distinguished the major direction whish must be kept breeding. This breeding work including of selection of Potato sorts to increased antioksidant’s potention, the low starch of sorts, to increase the protein of potato’s tubers. The intention determined for using dietetic and medical sorts of potato.
