Биохимические параметры плодов томата (Solanum lycopersicum L.) розовой окраски: зрелых и после закладки на хранение

   Актуальность. Розовоплодные сорта и гибриды представляют интерес при употреблении в свежем виде (fresh consumption). Они имеют тонкую кожицу и оптимальное соотношение сахаров и органических кислот. Причём на биохимические параметры оказывает влияние фактор сорта и фактор условий выращивания. Известно, что зрелые томаты хранятся недолго. Размягчение плодов вызывает этилен, вырабатываемый в созревающих плодах. Затем в тканях плода синтезируются ферменты – пектиназы, под действием которых и происходит размягчение клеточных стенок плода. Селекционерами создаются линии томатов, плоды которых могли бы храниться длительное время и не терять своих вкусовых качеств.

   Цель исследования – оценка биохимических показателей розовоокрашенных плодов селекционных линий томата, собранных как зрелыми, так и заложенных на хранение в фазу молочной спелости.

   Материалы и методы. Растения выращивали на опытных полях лаборатории селекции и семеноводства паслёновых культур ФГБНУ ФНЦО. В лабораторно-аналитическом отделе был изучен биохимический состав плодов зрелых томатов сразу при уборке и после закладки на хранение в фазе молочной спелости по следующим показателям: сухое вещество, аскорбиновая кислота, суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов, титруемая кислотность, моносахара, полифенолы и каротиноиды.

   Результаты. У селекционного образца F4 (Lotos x Z6) было показано максимальное содержание сухого вещества и моносахаров как после хранения, так и у зрелых плодов. В этом же образце, как и у F5 (Lotos x Z6), было выявлено наибольшее содержание аскорбиновой кислоты после хранения. Остальные параметры до и после хранения в этих образцах были сравнимы. Тогда как по максимальному содержанию суммы антиоксидантов в спиртовом экстракте и содержанию водорастворимых антиоксидантов после хранения выделился образец F6 (Z6 x Lotos).

1. The Tomato Genome Consortium. The tomato genome sequences provides insights into fleshy fruit evolution. Nature. 2012;(485):635-641. doi: 10.1038/nature11119.

2. Tieman D., Zhu G., Resende M.F.R. Jr., Lin T., Nguyen C., Bies D., Rambla J.L., Beltran K., Taylor M., Zhang B., Ikeda H., Liu Z., Fisher J., Zemach I., Monforte A., Zamir D., Granell A., Kirst M., Huang S., Klee H. A chemical genetic roadmap to improved tomato flavor. Science. 2017;(355):391–394. doi: 10.1126/science.aal1556.

3. Mata-Nicolas E., Montero-Pau J., Gimeno-Paez E., Garsia-Carpinero V., Ziarsolo P., Menda N., Mueller L.K., Blanca J., Caňizares J., van der Knaap E., Diez M.J. Exploiting the diversity of tomato: the development of a phenotypicalyy and genetically detailed germplasm collection. Horticulture Research. 2020;7:66. doi: 10.1038/s41438-020-0291-7.

4. Rosa-Martínez E., Bovy A., Plazas M., Tikunov Y., Prohens J., Pereira-Dias L. Genetics and breeding of phenolic content in tomato, eggplant and pepper fruits. Front Plant Sciences. 2023;14:1135237. doi: 10.3389/fpls.2023.1135237.

5. Alonge M., Wang X., Benoit M., Soyk S., Pereira L., Zhang L., Suresh H., Ramakrishnan S., Maumus F., Ciren D., Levy Y., Hai Harel T., Shalev-Schlosser G., Amsellem Z., Razifard H., Caicedo A.L., Tieman D.M., Klee H., Kirsche M., Aganezov S., Ranallo-Benavidez T.R., Lemmon Z.H., Kim J., Robitaille G., Kramer M., Goodwin S., McCombie W.R., Hutton S., Van Eck J., Gillis J., Eshed Y., Sedlazeck F.J., van der Knaap E., Schatz M.C., Lippman Z.B. Major impacts of widespread structural variation on gene expression and crop improvement in tomato. Cell. 2020;182:145-161. doi: 10.1016/j.cell.2020.05.021.

6. Petrović I., Marjanović M., Pećinar I., Savić S., Jovanović Z., Stikić R. Chemical Characterization of Different Colored Tomatoes: Application of Biochemical and Spectroscopic Tools. Biol. Life Sci. Forum. 2022;16(1):32. doi: 10.3390/IECHo2022-12482.

7. Fernandez-Moreno J.-P., Tzfadia O., Forment J., Presa S., Rogachev I., Meir S., Orzaez D., Aharoni A., Granell A. Characterization of a New Pink-Fruited Tomato Mutant Results in the Identification of a Null Allele of the SlMYB12 Transcription Factor. Plant Physiology. 2016;171(3):1821-1836. doi: 10.1104/pp.16.00282.

8. Kang S.-I., Hwang I., Goswami G., Jung H.-J., Kumar N. U., Yoo H.-J., Lee J. M., Nou I. S. Molecular Insights Reveal Psy1, SGR, and SlMYB12 Genes are Associated with Diverse Fruit Color Pigments in Tomato (Solanum lycopersicum L.). Molecules. 2017;22(12):2180. doi: 10.3390/molecules22122180.

9. Chattopadhyay T., Hazra P., Akhtar S., Maurya D., Mukherjee A., Roy S. Skin colour, carotenogenesis and chlorophyll degradation mutant alleles: genetic orchestration behind the fruit colour variation in tomato. Plant Cell Rep. 2021May;40(5):767-782. doi: 10.1007/s00299-020-02650-9.

10. Ballester A.-R., Molthoff J., de Vos R., Hekkert B.T., Orzaez D., Fernández-Moreno J.-P., Tripodi P., Grandillo S., Martin C., Heldens J., Ykema M., Granell A., Bovy A. Biochemical and molecular analysis of pink tomatoes: deregulated expression of the gene encoding transcription factor SlMYB12 leads to pink tomato fruit color. Plant Physiol. 2010Jan;152(1):71-84. doi: 10.1104/pp.109.147322.

11. Szuvandzsiev P., Helyes L., Lugasi A., Szanto C., Baranowski P., Pek Z. Estimation of antioxidant components of tomato using VIS-NIP reflectance data by handheld portable spectrometer. International Agrophysics. 2014;28:521-527. doi: 10.2478/intag-2014-0042.

12. Shan S., Wang Z., Pu H., Duan W., Song H., Li J., Zhang Z., Xu X. DNA methylation mediated by melatonin was involved in ethylene signal transmission and ripening of tomato fruit. Scientia Horticulturae. 2022;(291):110566. doi: 10.21203/rs.3.rs-180786/v1.

13. Zhu F., Wen W., Cheng Y., Fernie A. R. The metabolic changes that effect fruit quality during tomato fruit ripening. Molecular Horticulture. 2022;(2):2. doi: 10.1186/s43897-022-00024-1.

14. Kondratyeva I.Yu., Molchanova A.V. Effect of ripening on biochemical characteristics of tangerine tomatoes (Solanum lycopersicum L.). Vegetables crops of Russia. 2022;(6):72-78. doi: 10.18619/2072-9146-2022-6-72-78. EDN: SASVDC.

15. Guidelines for the breeding of cultivars and hybrids of tomato for fields and greenhouse. Moscow. 1986. [in Russ.]

16. Maximova T.V., Nikulina I.N., Pakhomov V.P., Shkarina E.I., Chumakova Z.V., Arzamastsev A.P. Method for determination of antioxidant activity. Description of the invention for the patent of the Russian Federation. М. 2001. RU2170930 С1. [in Russ.].

17. Golubkina N.A., Kekina E.G., Molchanova A.V., Antoshkina M.S., Nadezhkin S.M., Soldatenko A.V. Antioxidants of plants and methods for their determination. Moscow, 2020. Infra-M. [in Russ.].

18. Ermakov A.I., Arasimovich V.V., Yarosch N.P., Peruansky U.A., Lukovnikova G.A., Ikonnikova M.I. Methods of biochemical research. L., Agropromizdat. 1987; 430. [in Russ.].

19. Andryushchenko V.K. Methods of optimization of biochemical selection of vegetable crops. Kishinev, "Stiinza". 1981;30-34. [in Russ.].

20. Determination of sugars in vegetables, berries and fruits. Cyanide method of determination of sugars in plants. Practicum on agrochemistry, ed. by V.V. Kidin. Moscow, publishing house "Kolos". 2008;236-240. [in Russ.].

21. Navez B.; Letard M.; Graselly D.; Jost J. Tomatoes: criteria for quality. Infos CTIFL. 1999;(155):41–47.

22. Misin V.M., Klimenko I.V., Zhuravleva T.S. On the suitability of gallic acid as a standard for an antioxidant formulation. Competency (Russia). 2014;7(118):46-51. EDN: SNHHYF. [in Russ.].

23. Rodriguez-Amaya D.B. A guide to carotenoid analysis in foods. 2001, Washington, OMNI Research. 65.

24. Golubkina N.A., Mоlchanova A.V., Tareeva M.M., Baback O.G., Nekrashevich N.A., Kondratyeva I.Yu. Quantitative thing layer chromatography for evaluation of carotenoid composition of tomatoes Solanum lycopersicum. Vegetable crops of Russia. 2017;(5):96-99. (In Russ.) doi: 10.18619/2072-9146-2017-5-96-99. EDN: ORXRVH.

25. Glen S. "Duncan’s Multiple Range Test (MRT)". StatisticsHowTo.com: Elementary Statistics for the rest of us! 2023. https://www.statisticshowto.com/duncans-multiple-range-test/.

26. Kurina A.B., Solovieva A.E., Khrapalova I.A., Artemyeva A.M. Biochemical composition of tomato fruits of various colors. Vavilov journal of genetics and breeding. 2021;25(5):514-527. doi: 10.18699/VJ21.058. EDN: MQKXGF.

27. Ignatova S.I., Babak O.G., Bagirova S.F. Development of high-lycopene tomato hybrids using conventional breeding techniques and molecular markers. Vegetable crops of Russia. 2020;(5):22-28. (In Russ.) doi: 10.18619/2072-9146-2020-5-22-28. EDN: AVQFUJ.

28. Marti R., Rosello S., Cebolla-Cornejo J. Tomato as a source of carotenoids and polyphenols targeted to cancer prevention. Cancers. 2016;(8):58. doi: 10.3390/cancers8060058.

29. Batziakas K.G., Singh S., Stanley H., Brecht J.K., Rivard C.L., Pliakoni E.D. An innovative approach for maintaining the quality of pink tomatoes stored at optimum and above-optimum temperatures using a microporous membrane patch. Food Packaging and Shelf Life. 2022;(34):100981. doi: 10.1016/j.fpsl.2022.100981.

30. Anton D., Bender I., Kaart T., Roasto M., Heinon M., Luik A., Püssa T. Changes in polyphenols contents and antioxidant capacities of organically and conventionally cultivated tomato (Solanum lycopersicum L.) fruits during ripening. International Journal of Analytical Chemistry. 2017;(10):2367453. doi: 10.1155/2017/2367453.