Морфо-биологическая оценка образцов брокколи из коллекции ВИР в условиях Северо-Запада России

Актуальность. Брокколи (Brassica oleracea L. convar. botrytis (L.) Alef. var. cymosa Duch.) представляет значительный интерес для овощеводства и селекции благодаря высокой пищевой и биологической ценности продукции. Для условий Северо-Запада России актуален поиск и выделение образцов, сочетающих скороспелость, стабильную урожайность, высокое качество товарной головки и ценный биохимический состав.

Цель исследования – комплексная оценка образцов из коллекции ВИР в почвенно-климатических условиях Северо-Запада России для выявления источников хозяйственно ценных признаков для дальнейшего использования в селекционных программах.

Материал и методика. Исследования выполнены в НПБ «Пушкинские и Павловские лаборатории ВИР» (г. Пушкин, Ленинградская область) в 2016-2018 гг. Материалом послужили 40 образцов брокколи из коллекции ВИР различного эколого-географического происхождения. Полевые опыты были заложены в соответствии с «Методическими указаниями ВИР по изучению и поддержанию мировой коллекции капусты» (1988), «Методикой полевого опыта в овощеводстве» (2011). Биохимическую оценку головок в фазе технической спелости выполняли в отделе биохимии и молекулярной биологии ВИР. Статистическую обработку данных проводили с использованием MS Excel и Statistica 14.

Результаты. В результате проведенных исследований установлена высокая изменчивость образцов брокколи по фенологическим, морфологическим и биохимическим признакам. Наиболее высокие коэффициенты вариации отмечены для признаков продуктивности: масса головки (Cv=54,75%), количество пасынков (Cv=71,37%), масса пасынков (Cv=72,73%). Установлена значительная изменчивость биохимического состава головок. Высокая изменчивость установлена по содержанию сахаров (Cv=59,5%) и растительных пигментов (Cv=41,97%), средняя – по содержанию аскорбиновой кислоты (Cv=27,08%). Выделены перспективные образцы для селекции по комплексу признаков: по продуктивности и параметрам головки (Marathon (F₁), Comanche (F₁), Senshi (F₁), Decathlon (F₁)); по устойчивости к расхождению головки – Senshi (F₁); по повышенному содержанию аскорбиновой кислоты – Sureen, Cape Queen (F₁), Emerald City (F₁); по повышенному содержанию растительных пигментов – Coastle 87038.

1. Jahangir M., Kim H.K., Choi Y.H., Verpoorte R. Health-affecting compounds in Brassicaceae. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2009;8(2):31-43. https://doi.org/10.1111/j.1541-4337.2008.00065.x

2. Jeffery E.H., Brown A.F., Kurilich A.C., Keck A.S., Matusheski N., Klein B.P., Juvik J.A. Variation in content of bioactive components in broccoli. Journal of Food Composition and Analysis. 2003;16(3):323-330. https://doi.org/10.1016/S0889-1575(03)00045-0

3. Cartea M.E., Francisco M., Soengas P., Velasco P. Phenolic Compounds in Brassica Vegetables. Molecules. 2011;16(1):251-280. https://doi.org/10.3390/molecules16010251

4. Ilahy R., Tlili I., Pék Z., Montefusco A., Siddiqui M.W., Homa F., Hdider C., R'Him T., Lajos H., Lenucci M.S. Pre- and Post-harvest Factors Affecting Glucosinolate Content in Broccoli. Frontiers in Nutrition. 2020;7:147. https://doi.org/10.3389/fnut.2020.00147

5. Traka M.H., Saha S., Huseby S., Kopriva S., Walley P.G., Barker G.C., Moore J., Mero G., van den Bosch F., Constant H., Kelly L., Schepers H., Boddupalli S., Mithen R.F. Genetic regulation of glucoraphanin accumulation in Beneforté broccoli. New Phytologist. 2013;198(4):1085-1095. https://doi.org/10.1111/nph.12232

6. Renaud E.N.C., Lammerts van Bueren E.T., Myers J.R., Paulo M.J., van Eeuwijk F.A., Zhu N., Juvik J.A. Variation in broccoli cultivar phytochemical content under organic and conventional management systems: implications in breeding for nutrition. PLOS ONE. 2014;9(7):e95683. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0095683

7. Conversa G., Lazzizera C., Bonasia A., Elia A. Harvest Season and Genotype Affect Head Quality and Shelf-Life of Ready-to-Use Broccoli. Agronomy. 2020;10(4):527. https://doi.org/10.3390/agronomy10040527

8. Chen C.-C., Fu S.-F., Norikazu M., Yang Y.-W., Liu Y.-J., Ikeo K., Gojobori T., Huang H.-J. Comparative miRNAs analysis of Two contrasting broccoli inbred lines with divergent head-forming capacity under temperature stress. BMC Genomics. 2015;16:1026. https://doi.org/10.1186/s12864-015-2201-1

9. Vallejo F., Tomás-Barberán F.A., García-Viguera C. Effect of climatic and sulphur fertilisation conditions, on phenolic compounds and vitamin C, in the inflorescences of eight broccoli cultivars. European Food Research and Technology. 2003;216:395-401. https://doi.org/10.1007/s00217-003-0664-9

10. Witzel K., Kurina A.B., Artemyeva A.M. Opening the Treasure Chest: The Current Status of Research on Brassica oleracea and B. rapa Vegetables From ex situ Germplasm Collections. Frontiers in Plant Science. 2021;12:643047. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.643047.

11. Артемьева А.М., Чесноков Ю.В. Коллекция капусты ВИР: этапы формирования и изучения. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012;16:1047-1060.

12. Solovyeva A.E., Shelenga T.V., Konarev A.V., Kurina A.B., Kornyukhin D.L., Fateev D.A., Artemyeva A.M. Nutritional and biologically active compounds in Russian (VIR) Brassicaceae vegetable crops collection. Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2021;45(5):541-556. https://doi.org/10.3906/tar-2010-95.

13. Gadzhimustapaeva E.G., Soloveva A.E., Kurkiev K.U.Biochemical composition and antioxidant activity of broccoli (Brassica oleracea L. var. italica) during the summer-autumn cultivation period in South Dagestan. Vestnik of the Russian agricultural SCIENCE. 2023;(1):53-57. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/2500-2082/2023/1/53-57 https://www.elibrary.ru/oibnld

14. Boos G.V., Dzhokhadze T.I., Artemyeva A.M. Methodological guidelines for the study and maintenance of the world cabbage collection. L.: VIR, 1988. 117 p. (In Russ.)

15. Ermakov A.I. Methods of biochemical study of plants. L., 1987. (In Russ.)

16. Wu X., Beecher G.r., Holden J.M., Haytowitz D.B., Gebhardt S.E., Prior R.L. Concentration of anthocyanins in common foods in the United States and estimation of normal consumption. J. Agric. Chem. 2006;54(11):4069- 4075. https://doi.org/10.1021/jf060300l

17. Fateev D.A., Artemyeva A.M. Molecular genetic characteristics of broccoli (Brassica oleracea L. var. italica Plenck) from the VIR collection. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2020;181(3):91-99. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-3-91-99 https://www.elibrary.ru/igwfs