Сравнительный анализ содержания антоцианов в различных образцах томата в связи с селекцией

Актуальность. Антоциановые пигменты могут синтезироваться в стебле, листьях, чашеч- ке, кожуре и мякоти плодов томата. Эти соединения защищают фотосинтетический аппарат растения, нейтрализуют свободные радикалы, повышают эффективность усвоения фосфора и азота, обладают осморегулирующей функцией, антимикробной активностью, повышают уровень адаптации к неблагоприятным условиям окружающей среды. Кроме того, антоцианы, поступающие с растительной пищей, играют важную роль в профилактике сахарного диабета II типа, нейродегенеративных процессах, сердечно-сосудистых и инфекционных заболеваний. Поэтому выращивание томатов с антоциановой окраской плодов является перспективным направлением для отрасли овощеводства России. Овощная продукция, содержащая антиоксидантные вещества, относится к функциональным продуктам и отвечает концепции здорового питания. У томата, как одной из наиболее популярных и наиболее часто употребляемых в пищу овощных культур, повышение содержания антоцианов в плодах путем селекции является актуальным направлением.

Материал и методы. В работе изучены селекционные образцы ФГБНУ ФНЦО: Л-Ch-365, Л- IR-2080, Л-Земба, гибридная комбинация F₁ Земба х Л-Ch-365, сорт сибирского ботаниче- ского сада Bosare blue. Целью наших исследований являлось определение количественного состава фенольных соединений – антоцианов в различных образцах томата, и на их основе определение задач селекции по повышению содержания фенольных соединений.

Результаты. В результате проведенных исследований изучено количественное содержа- ние антоцианов в плодах различных образцов томата, от которого зависит диетическое и лечебное качество плодов. Получены источники высокого содержания антоцианов (ЛЗемба, Л-IR-2080), что позволит вести направленную селекционную работу на высокое содержание фенольных соединений. Показано, что антоциановые образцы томата могут быть богаты каротиноидами, что дает возможность создавать новые сорта и гибриды с высоким содержанием водо- и жирорастворимых антиоксидантов. Выделены перспективные образцы для селекции по комплексу биохимических показателей: Л-Земба, Л-IR2080, Bosare blue. Показано, что отбор на высокое содержание антоцианов можно проводить на различных этапах созревания плодов (крупный зрелый плод, бланжевый, биологическая спелость), отбирая наиболее насыщенную окраску. Созданный в ФГБНУ ФНЦО сорт томата Земба имеет достаточно высокие показатели содержания антоцианов и рекомендуется для выращивания в производстве. 

1. Mes P.J., Boches P., Myers J.R., Durst R. Characterization of tomatoes expressing anthocyanins in the fruit. J Am Soc Hort Sci. 2008;(133):262–9. DOI: 10.21273/JASHS.133.2.262.

2. Andersen M., Jordheim M. Basic anthocyanin chemistry and dietary sources. In: Wallace TC, Giusti M..M, editors. Anthocyanins in Health and Disease. Boca Raton, FL: CRC Press; Taylor & Francis Group. 2014. p. 13–90. DOI: 10.1201/b15554-3.

3. Wu X. Antioxidant activities of anthocyanins. In: Wallace TC, Giusti MM, editors. Anthocyanins in Health and Disease. Boca Raton, FL: CRC Press; Taylor & Francis Group. 2014. p. 141–64. DOI: 10.1201/b15554-6.

4. Ooe E., Ogawa K., Horiuchi T., et al. Analysis and characterization of anthocyanins and carotenoids in Japanese blue tomato. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2016;80(2):341-349. DOI: 10.1080/09168451.2015.1091715.

5. Wang Y., Luo Z., Lu C., et al. Transcriptome profiles reveal new regulatory factors of anthocyanin accumulation in a novel purple-colored cherry tomato cultivar Jinling Moyu. Plant Growth Regulation. 2019;87(1):9-18. DOI: 10.1007/s10725-018-0444-y.

6. Jones C.M., Mes P., Myers J.R. Characterization and inheritance of the Anthocyanin fruit (Aft) tomato. J. Hered. 2003;94(6):449-456. DOI: 10.1093/jhered/esg093.

7. Khlestkina E. The adaptive role of flavonoids: emphasis on cereals. Cereal Res. Commun. 2013;41(2):185-198. DOI: 10.1556/CRC.2013.0004.

8. Achterfeldt S., Traka M., Martin C., Vauzour D., and Kroon P. A. Do anthocyanins in purple tomatoes reduce the risk of cardiovascular disease? Proc. Nutr. Soc.2015;(74):E85. DOI: 10.1017/S0029665115001007.

9. Charepalli V., Reddivari L., Radhakrishnan S., Vadde R., Agarwal, R., Vanamala J.K. Anthocyanin-containing purple-fleshed potatoes suppress colon tumorigenesis via elimination of colon cancer stem cells. J. Nutr. Biochem. 2015;(26),1641–1649. DOI:10.1016/j.jnutbio.2015.08.005.

10. Howard B.V., Kritchevsky D., Nutrition Committee. Phytochemicals and cardiovascular disease a statement for healthcare professionals from the American heart association. Circulation. 1997;95(11):2591-2593. DOI:10.1161/01.CIR.95.11.2591.

11. Sancho R.A.S., Pastore G.M. Evaluation of the effects of anthocyanins in type 2 diabetes. Food Res. Int. 2012;46(1):378-386.

12. Lila M.A. Anthocyanins and human health: an in vitro investigative approach. BioMed Research International. 2004;2004(5):306-313. DOI:10.1155/S111072430440401X.

13. Катасонов А.Б. Антоцианы для профилактики и лечения нейродегенеративных заболеваний. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2022;122(4):16–22. DOI:10.17116/jnevro202212204116.

14. Bassolino L., Zhang Y., Schoonbeek H.J., et al. Accumulation of anthocyanins in tomato skin extends shelf life. New Phytologist. 2013;200(3):650-655. DOI: 10.1111/nph.12524

15. Zhang Y., Butelli E., De Stefano R., et al. Anthocyanins double the shelf life of tomatoes by delaying overripening and reducing susceptibility to gray mold. Curr. Biol. 2013;23(12):1094- 1100. DOI: 10.1016/j.cub.2013.04.072.

16. Бондарцев А.С. Шкала цветов. Пособие для биологов при научных и прикладных исследованиях. Издательство Академии наук СССР. 1954. 29 с.

17. ГОСТ 31640-2012 Межгосударственный стандарт «Корма. Методы определения содержания сухого вещества».

18. Голубкина Н.А., Кекина Е.Г., Молчанова А.В., Антошкина М.С., Надежкин С.М., Солдатенко А.В. Антиоксиданты растений и методы их определения. М., Инфра-М. 2020.

19. Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Methods of Enzymology. 1987;(148):350-382. doi:10.1016/0076-6879(87)48036-1

20. Кидин В.В. Практикум по агрохимии, М. Колос 2012.

21. Кондратьева И.Ю. Частная селекция томата: детерминантные формы томата (Lycopersicum esculentum L. var. vulgare Brezh., var. validum Brezh.) для открытого грунта. ГНУ "Всероссийский науч.-исслед. ин-т селекции и семеноводства овощных культур" Российской акад. с.-х. наук. Москва. Издво ВНИИССОК. 2010; ISBN 978-5-901695-38-8. EDN QLBHTZ.

22. Методические указания по селекции сортов и гибридов томата для открытого и защищенного грунта. Москва.1986.

23. Gruber K. Agrobiodiversity: The living library. Nature. 2017;544(7651):S8- S10.

24. Su X., Xu, J., Rhodes, D., et al. Identification and quantification of anthocyanins in transgenic purple tomato. Food Chemistry. 2016;(202):184-188. DOI:10.1016/j.foodchem.2016.01.128.

25. Bovy A.G., de Vos R., Kemper M., Schijlen EGWM, Almenar Pertejo M, Muir S, et al. High flavonol tomatoes resulting from the heterologous expression of the maize transcription factor genes LC and C1. Plant Cell. 2002;(14):2509–26. doi: 10.1105/tpc.004218.

26. Butelli E., Titta L., Giorgio M., Mock H-P, Matros A., Peterek S., et al. Enrichment of tomato fruit with health-promoting anthocyanins by expression of select transcription factors. Nature Biotechnol. 2008;(26):1301–8. doi: 10.1038/nbt.1506.

27. Willits M.G., Kramer C.M., Prata RTN, De Luca V., Potter B.G., Steffens J.C., et al. Utilization of the genetic resources of wild species to create a nontransgenic high flavonoid tomato. J Agric Food Chem. 2005;(53):1231–6. doi: 10.1021/jf049355i.

28. Blando F., Berland H., Maiorano G., Durante M., Mazzucato A., Picarella M.E., Nicoletti I., Gerardi C., Mita G. and Andersen Ø.M. Nutraceutical Characterization of Anthocyanin-Rich Fruits Produced by “Sun Black” Tomato Line. Front.Nutr. 2019;(6):133.doi:10.3389/fnut.2019.00133.