CC BY
18
УДК 577.1:633.4
БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ПРОДУКТИВНОСТЬ
СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ ВЕЛИКАН, КОЛОБОК, МЕТЕОР
Д.И. Бабаева, В.В. Иванищев
Представлены результаты исследования по ряду характеристик трех сортов картофеля (Solanum tuberosum) - Великан, Колобок, Метеор, выращенных в условиях Тульской области в 2019 г. Установлено, что содержание хлорофилла b в листьях сорта Метеор было на 25 % ниже, чем у сорта Колобок, в то время как содержание каротиноидов у сорта Метеор было более, чем на 40 % ниже при одинаковом содержании хлорофилла а. Определение урожайности показало, что наиболее продуктивным в условиях года был сорт Метеор (27,4 т/га), а наименее - сорт Великан (23,0 т/га). Наибольшее содержание сухого вещества определено в клубнях сорта Великан (29,8 %). По содержанию крахмала и аскорбиновой кислоты в клубнях наибольшие величины также были получены для сорта Великан. Сравнение данных разных авторов и лет возделывания показало, что эколого-географическое испытание сортов играет важное значение для оценки хозяйственно-ценных характеристик возделываемых сельскохозяйственных культур.
Ключевые слова: Solanum tuberosum, пигменты фотосинтеза, урожайность, сухое вещество, крахмал, аскорбиновая кислота
Введение
Картофель относят к наиболее востребованным растениям, играющим важную роль в питании населения нашей страны. Изменение климата, активности бактерий и вирусов, увеличение их агрессивности из-за адаптации к используемым в сельском хозяйстве средствам защиты растений и другие факторы вызывают необходимость по созданию новых сортов, обеспечивающих получение высоких урожаев в меняющихся условиях среды. При этом селекция таких сортов нуждается в оценке степени их адаптационных возможностей, а также того, насколько реализуется потенциал растений в разных почвенно-климатических условиях нашей страны, характеризующейся широким их спектром.
Соблюдение и модификации агротехнологий, безусловно, вносят свой вклад в решение этого вопроса. При этом важно проведение оценки продуктивности и поддержания качеств, заложенных в сорте селекционерами. В связи с этим эколого-географическое испытание сортов картофеля, как и других сельскохозяйственных культур, играет важное значение при определении районирования отдельных сортов.
В Тульском НИИ сельского хозяйства (ныне - филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Немчиновка») проводят изучение продуктивности и адаптивных возможностей новых и распространенных сортов разных сельскохозяйственных культур, главным
образом, зерновых и картофеля. Поэтому представляло интерес сравнить некоторые характеристики ряда сортов картофеля с теми, которые были получены в других хозяйствах нашей страны. Этому вопросу и посвящена данная работа.
Материалы и методы исследования
Объектами исследования являлись три сорта картофеля (Solanum tuberosum) Метеор, Колобок и Великан, выращенные в 2019 г. в Тульском научно-исследовательском институте сельского хозяйства - филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Немчиновка» Тульская обл., Плавский район, пос. Молочные Дворы, ул. Садовая, д. 7.
Сорт картофеля Метеор занесен в Госреестр селекционных достижений в 2013 году [1]. Сорт картофеля Колобок выведен российскими селекционерами из агрономического центра «Коренево» и ВНИИКХ им. А. Г. Лорха, зарегистрирован в Госреестре в 2005 году [2]. Сорт картофеля Великан - продукт отечественной селекции. Его оригинатор - ВНИИ имени А. Г. Лорха. Сорт относительно молодой. В российский Государственный реестр его внесли в 2013 году. С тех пор Великан активно используется в частном и коллективном производстве [3].
Картофель возделывали на выщелоченном черноземе в соответствии с традиционной технологией возделывания [4].
Биохимические исследования проводили на кафедре биологии и технологий живых систем факультета естественных наук ТГПУ им. Л. Н. Толстого
Содержание сухого вещества определяли путем высушивания сырого нарезанного среднего образца клубней при температуре 105 оС в сушильном шкафу до постоянной массы. Определение фотосинтетических пигментов в листьях растений проводили по известной методике [5]. Определение крахмала - по удельному весу [6]. Определение аскорбиновой кислоты в клубнях проводили в соответствии с методом, описанном в работе [7].
Эксперименты проведены в трех биологических повторностях. Статистическую обработку данных проводили с помощью программы Excel. На рисунках приведены средние величины. Уровень значимости результатов соответствует Р=0,05.
Результаты и их обсуждение
В ходе возделывания изученные сорта картофеля полностью прошли все фенофазы. Определение наступления сроков каждой фенофазы показало, что у сортов картофеля Колобок, Метеор и Великан они существенно не различались, несмотря на то, что Метеор относят к ранним или очень ранним, а Великан и Колобок - к среднеспелым сортам.
Поскольку главным процессом, благодаря которому происходит образование и накопление органического вещества растения, является фотосинтез, было определено содержание пигментов в листьях сортов Колобок и Метеор в фазу начала плодоношения. Исследование показало, что изученные сорта существенно различались по содержанию хлорофилла Ь, а также каротиноидов (табл. 1).
Таблица 1
Содержание пигментов в листья картофеля в фазу начала
плодоношения
Сорт Содержание пигментов, мг/г сырой массы
Хлорофилл а Хлорофилл Ь Каротиноиды
Колобок 1,38 0,41 5,67
Метеор 1,37 0,31 3,34
Результаты показывают, что если содержание хлорофилла Ь в листьях сорта Метеор было на 25 % ниже, чем у сорта Колобок, то содержание каротиноидов у сорта Метеор составляло менее 60 % в сравнении с сортом Колобок. Такие результаты говорят об особенностях структуры и функции светособирающего пигментного аппарата у каждого сорта, которые не существенно отражаются на урожайности клубней, которая, в свою очередь, у сорта Метеор оказалась несколько выше, чем у сорта Колобок (табл. 2).
Таблица 2
Характеристики урожая картофеля
Сорт Урожайность клубней, т/га Сухое вещество, % Крахмал, % Витамин С, мг%
Колобок 26,5 23,7 16,5 298
Метеор 27,4 24,1 14,3 225
Великан 23,0 29,8 20,0 300
Несмотря на то, что общепризнанным фактом является отсутствие корреляции между содержанием пигментов фотосинтеза и урожайностью (продуктивностью, в т.ч. хозяйственной) для многих растений [8, 9], в
данном случае мы видим, что сорт Колобок обладал не только большим содержанием пигментов, но и ряд биохимических характеристик (крахмал, витамин С) у него был выше, чем у сорта Метеор. Однако урожайность и содержание сухого вещества оказались несколько ниже (табл. 2).
В этом аспекте необходимо упомянуть одну из новых публикаций по управлению продуктивностью растений. Так, в работе [10] впервые было показано, что снижение содержания пигментов с помощью генетических манипуляций приводило к увеличению продуктивности растений табака (Nicotiana tabacum) при сравнении исходного сорта John William's Broadleaf и его желто-зеленого мутанта Su/su с пониженным содержанием пигментов.
Сравнение всех изученных сортов по хозяйственной продуктивности показало, что сорт Великан уступал обоим сортам (более 13 % сорту Колобок и 16 % - сорту Метеор). Сравнение полученных результатов с литературными данными об урожайности изученных сортов в других почвенно-климатических зонах нашей страны показывает, что в условиях подтаежной зоны Омской области урожайность составила в 2014 году для сорта Колобок - 17,2 т/га, сорта Метеор - 17,0 т/га и для сорта Великан - 20,8 т/га. В северной лесостепной зоне Омской области были получены несколько иные результаты, причем сорт Великан вновь оказался самым продуктивным (26,0 т/га). Далее шел сорт Метеор - 22,0 т/га и сорт Колобок - 18,4 т/га [11].
В условиях Московской области средняя урожайность в 2013-2014 гг. была гораздо выше (более чем вдвое) и составляла для сорта Колобок -40,5 т/га, а для сора Великан - 43,2 т/га [12]. В 2014-2016 гг. в условиях той же Московской области на дерново-подзолистой супесчаной почве продуктивность сортов оказалась еще более высокой. Средняя урожайность для сорта Метеор оказалась равной 59,6-78,8 т/га при среднем значении - 67,2 т/га. У сорта Великан она составила 42,8-59,8 т/га при средней величине - 51,8 т/га. И у сорта Колобок были получены самые высокие величины: 61,7-82,3 т/га при среднем значении в 72,3 т/га [13].
При эколого-географическом испытании указанных сортов в ФГБНУ «Костромской НИИСХ» в 2017 году на дерново-подзолистой легко-суглинистой почве наибольшей урожайностью характеризовался уже сорт Великан - 60,4 т/га, в то время как продуктивность сорта Колобок составила всего 61 % к этой величине, что соответствует 39,2 т/га. Сорт Метеор имел средний показатель по урожайности клубней (28,8 т/га). При этом клубни сорта Великан и Метеор характеризовались низкой товарностью, которая составляла меньше 80 % (Великан) и менее 70 % (Метеор) [14].
Таким образом, представленные результаты говорят о значительной роли эколого-географических факторов важных для хозяйственной продуктивности при возделывании рассматриваемых сортов картофеля.
Определение сухого вещества в клубнях показало, что сорт Великан характеризовался наибольшей величиной (табл. 2). В условиях Московской области в 2013-2014 гг. содержание сухого вещества было близким для сорта Колобок и составляло 23,1 %, в то время как для сорта Великан была получена меньшая величина - 22,1 % [12] (74 % от данных табл. 2). Определение этого показателя в условиях Московской области в 2014 дало следующие результаты: сорт Метеор - 17,8 %, сорт Колобок -21,8 % [15], что для сорта Метеор существенно меньше наших результатов (только 74 % от данных табл. 2).
Таким образом, эколого-географическая составляющая является очень важным компонентом исследований продуктивности картофеля.
По содержанию крахмала в условиях Тульской области наибольшая величина была получена для сорта Великан, в то время как в клубнях иных изученных сортов содержание крахмала оказалось существенно ниже, что составило 83 % у сорта Колобок и 72 % у сорта Метеор по отношению к содержанию крахмала в клубнях картофеля сорта Великан.
В условиях подтаежной зоны Омской области изученные сорта показали сходные величины, за исключением сорта Великан - 12,7 %, Колобок - 15,8 %, Метеор - 13,9 %. В условиях северной лесостепной зоны Омской области для указанных сортов получены меньшие величины для сортов Колобок (14,0 %) и Метеор (12,7 %), в то время как для сорта Великан содержание крахмала в клубнях оказалось таким же (12,7 %) [11].
Исследования, проведенные в условиях Московской области (экспериментальная база ВНИИКХ «Коренево») в 2014 году дали следующие результаты содержания крахмала в клубнях для сорта Метеор - 12,0 % и сорта Колобок - 16,2 % [15]. При этом сравнение с полученными нами результатами показывает несколько меньшую величину для сорта Метеор (84 % по отношению к данным табл. 2).
Определение витамина С в клубнях картофеля показало (табл. 2) более высокие величины для сортов Великан и Колобок, в то время как для сорта Метеор этот показатель составил примерно 75 %. Сравнение с данными, полученными в условиях Московской области показывает, что в урожае 2014 года содержание витамина С оказалось существенно ниже: для сорта Метеор - 11,7 мг %, для сорта Колобок - 9,7 мг % [15].
Других данных по изученным сортам в научной литературе нами не обнаружено.
Таким образом, эколого-географическое исследование сортов картофеля Колобок, Метеор и Великан в условиях Тульской области показало значительные вариации в изученных показателях в сравнении с данными других авторов. При этом наибольшие отличия касались, главным образом, содержания витамина С.
Авторы выражают глубокую признательность сотрудникам Тульского НИИСХ за помощь, оказанную при проведении работы.
Список литературы
1. Картофель сорта Метеор [Электронный ресурс] // Сорт Метеор. URL:https://agronom.expert/posadka/ogorod/paslenovye/kartofel/meteor.html.
2. Картофель сорта Колобок [Электронный ресурс]//Сорт Колобок. URL: https://agronom.expert/posadka/ogorod/paslenovve/kartofel/sort-kolobok.html.
3. Картофель сорта Великан [Электронный ресурс]//Сорт Великан. URL:https://agronom.expert/posadka/ogorod/paslenovye/kartofel/velikan.html.
4. Технология выращивания картофеля [Электронный ресурс] // URL: http : //ojz.bashinkom. ru/page/tehnologij a-vyrashhivanij a-kartofelj a.
5. Lichtentaller H.K., Welburn A.R. Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents // Biochem. Soc. Trans. 1983. V. 11. № 6. P. 591-592.
6. Определение содержания крахмала по удельному весу / https://agrosbornik.ru/drugie-kategorii/13-2011-10-19-15-51-13/369-2011-10-27-17-31-28.html.
7. Иванищев В.В. Биохимический эксперимент. Проведение, обработка и интерпретация результатов. Практикум для студентов химико-биологических специальностей педагогических университетов. Тула: Изд-во ТГПУ им. Л.Н. Толстого, 2002. С. 13-14.
8. Иванищев В.В. Продукционный процесс у растений и его регуляция. Тула, Изд-во ТГПУ им. Л.Н.Толстого, 2011. 114 с.
9. Иванищев В.В. Проблемные вопросы в биохимии фотосинтеза // Вюник Харьювського нащонального аграрного ушверситету. Серiя бюлопя. 2018. Вып. 1 (43). С. 76-92.
10. Photosynthetic antenna engineering to improve crop yields / Kirst H., Gabilly S.T., Niyogi K.N. et al. // Planta. 2017. 245 (5). З. 1009-1020. DOI 10.1007/s00425-017-2659-y.
11. Черемисин А.И., Дергачева Н.В. Результаты изучения сортов картофеля в различных почвенно-климатических зонах Омской области // Картофелеводство: история развития и результаты научных исследований по культуре картофеля: сборник научных трудов / ФГБНУ ВНИИКХ; под ред. С.В. Жеворы. М., 2015, 449 с. С. 93-98.
12. Гайзатулин А.С. Оценка родительских форм картофеля по пригодности для приготовления хрустящих ломтиков и сухого пюре // Картофелеводство: история развития и результаты научных исследований по культуре картофеля: сборник научных трудов / ФГБНУ ВНИИКХ; под ред. С.В. Жеворы. М., 2015, 449 с. С. 86-90.
13. Шабанов А.Э., Киселев А.И., Федотова Л.С. Параметры потенциальной урожайности сортов картофеля селекционного центра ВНИИКХ // Земледелие. 2018. № 5. С. 34-36. DOI: 10.24411/0044-39132018-10509.
14. Любимская И.Г., Кузнецов С.С. Эколого-географическое испытание сортов картофеля отечественной селекции в условиях Костромской области // Вестник АПК Верхневолжья. 2018. № 4 (44). С. 2023.
15. Основные параметры потребительских качеств столовых сортов картофеля / Шабанов А.Э., Федотова Л.С., Киселев А.И., Збрин С.Н. и др. // Картофелеводство: история развития и результаты научных исследований по культуре картофеля. Сборник научных трудов / ФГБНУ ВНИИКХ; под ред. С.В. Жеворы. М., 2015. С. 60-66.
Бабаева Диана Игоревна, студент, babaeva. d98@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Иванищев Виктор Васильевич, д-р биол. наук, профессор, зав. кафедрой, avdey_ VV@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого
BIOCHEMICAL INDICATORS AND PRODUCTIVITY OF POTATO VARIETIES VELIKAN, KOLOBOK, METEOR
D.I. Babaeva, V.V. Ivanishchev
The paper presents the results of a study on a number of characteristics of three varieties of potatoes (Solanum tuberosum) - Velikan, Kolobok, Meteor, grown under the conditions of the Tula region in 2019. It was found that the content of chlorophyll b in the leaves of the Meteor variety was 25 % lower than that of the variety Kolobok, while the content of ca-rotenoids in the Meteor variety was more than 40 % lower with the same content of chlorophyll a. Determination of the yield showed that the most productive under the conditions of the year was the Meteor variety (27.4 t /ha), and the least - the Velikan variety (23.0 t /ha). The highest dry matter content was found in the tubers of the Velikan variety (29.8 %). In terms of starch and ascorbic acid content in tubers, the highest values were also obtained for the Velikan variety. Comparison of data from different authors and years of cultivation showed that ecological-geographical testing of varieties plays an important role in assessing the economically valuable characteristics of cultivated crops.
Key words: Solanum tuberosum, photosynthetic pigments, yield, dry matter, starch, ascorbic acid.
Babaeva Diana Igorevna, student, babaeva. d98@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Ivanishchev Viktor Vasilyevich, Doctor of Biology, Professor, Head of the Department, avdey_VV@mail. ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University
