Владивосток, Приморский край, Россия
Картофель (Solanum tuberosum L.) является источником антиоксидантов. Важными антиоксидантами являются вещества фенольной природы (антоцианы) из многочисленной группы растительных пигментов. Антоцианы относятся к классу флавоноидов и синтезируются в кожуре и мякоти клубней картофеля. Пигментированный картофель может служить потенциальным источником природных антоцианов с целью получения диетических продуктов питания. Исследовано 40 сортообразцов картофеля из биоресурсной коллекции и селекционных питомников. Идентификация антоцианов проведена методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и масс-спектрометрии второго порядка. В результате проведения масс-спектрометрии второго порядка в клубнях выявлено семь различных антоцианов: дельфинидин-3-глюкозид, дельфинидин-3-рамнозил-5-глюкозид, петунидин-3-глюкозид, мальвидин-3-глюкозид, цианидин-3-глюкозид, цианидин-3-рамнозил-5-глюкозид, пеларгонидин-3-глюкозид. Петунидин-3-глюкозид и цианидин-3-глюкозид придают кожуре фиолетовую и сине-фиолетовую окраску, пеларгонидин-3-глюкозид – розовую и красную. Выделены генотипы, являющиеся источниками повышенного содержания антоцианов: с розовой кожурой – Кузнечанка (92,2 мг/кг), При-15-7-16 (87,4 мг/кг), При-15-41-8 (85,1 мг/кг); красной кожурой – Маяк (108,7 мг/кг), Romanze – (57,6 мг/кг); фиолетовой кожурой – Цыганка Лора (115,4 мг/кг), Черный Принц (183,1 мг/кг), Василек (195,0 мг/кг), При-15-12-14 (137,7 мг/кг), При-14-52-2 (223,3 мг/кг); сине-фиолетовой кожурой – Фиолетовый (204,0 мг/кг). Выделенная группа сортообразцов рекомендуется для использования в диетическом питании и в целенаправленных скрещиваниях селекции. Получены перспективные гибриды картофеля с повышенным содержанием антоцианов: При-15-12-23 Purple potato × Манифест (в кожуре – 292,6 мг/кг, мякоти – 144,7 мг/кг), При-15-15-5 (Аспия × Qusto) × Манифест (107,4 и 4,0 мг/кг соответственно), При-15-15-7 (Аспия × Qusto) × Манифест (73,6 и 1,6 мг/кг).
картофель (Solanum tuberosum L.), антоцианы, сорта, гибриды, масс-спектрометрия, ВЭЖХ
Введение. Антоцианы, или антоцианины, – обширная группа водорастворимых растительных пигментов, обусловливающих красную, синюю и фиолетовую окраску плодов, цветков, листьев и других частей растений. Антоцианы относятся к классу флавоноидов и представляют собой гликозиды катионов флавилия – антоцианидинов [1].
Антоциановая окраска разных частей растений – важный признак, который можно эффективно использовать в селекции картофеля на повышенное содержание пигментных веществ фенольной природы [2]. Повышение эффективности селекции по признакам окраски мякоти клубня (красная и фиолетовая) связывают с разработкой ДНК маркеров целевых генов биосинтеза антоцианов на основе применения ПЦР-анализа [3].
В пределах генетического разнообразия картофеля возможен выбор из селекционных образцов с красными, фиолетовыми и синими пигментами, которые обеспечивают окраску и действуют как антиоксиданты [4]. Красная и фиолетовая мякоть клубня содержат антоцианы пеларгонидин, мальвидин, петунидин, пеонидин и дельфинидин, которые обеспечивают окраску тканям [5]. По литературным данным, содержание антоцианов в картофеле с белой мякотью составляет 30 мг/100 г, в то же время в окрашенной мякоти их количество увеличивается в 2–2,5 раза [6].
Создание сортов картофеля, обладающих антиоксидантными свойствами, имеет важное социальное значение, так как доступность картофеля позволяет обеспечивать ценным диетическим продуктом широкие слои населения [7].
В ФГБНУ «ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки» ведется селекционная работа по изучению и созданию сортообразцов с окрашенными клубнями и соцветиями [8, 9]. В процессе эксперимента идентифицировали антоцианы и измеряли их содержание у генотипов картофеля различного происхождения, которые ранее не были охарактеризованы по этому признаку.
Цель исследований – идентификация состава и определение количественного содержания антоцианов в клубнях для практического использования в селекции.
Материалы и методы
Растительный материал. В период 2018–2021 гг. исследовано 40 сортообразцов из биоресурсной коллекции и селекционных питомников ФГБНУ «ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки», которые были отобраны по способности образовывать продуктивность 500 г/куст и более, окраске клубней и мякоти. Исходный материал поступил из мировой коллекции ФИЦ «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова» и коллекции Всероссийского НИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха. В качестве стандарта использован районированный сорт Янтарь.
Пробоподготовка и экстракция образцов. Для определения содержания антоцианов использовали ткани кожуры и мякоти клубней. Собранные образцы хранили до начала анализа (не более 2 нед.) в прохладном месте, без доступа прямых солнечных лучей. Образцы промывали в холодной воде, взвешивали, измельчали и заливали раствором, содержащим 40 % этилового спирта и 1 % муравьиной кислоты (5 г измельченной массы + 25 мл полученного раствора). Массу подвергали замораживанию-размораживанию, а также ультразвуковой дезинтеграции для разрушения стенок и мембран клеток и органелл. Антоцианы экстрагировали в течение 90 мин при 40 °С в закрытом сосуде для предотвращения доступа атмосферного кислорода. Экстракт центрифугировали (СМ-6М, «Elmi», Латвия) при 3500 g в течение 30 мин, супернатант фильтровали через шприцевые фильтры (размер пор 0,45 мкм). Готовый экстракт хранили в морозильной камере при температуре -20 °С.
Идентификация антоцианов. Состав и накопление антоцианов анализировали по методу C.E. Lewis с соавт. (1998) [10]. Разделение антоцианов проводили методом ВЭЖХ на жидкостном хроматографе с градиентным насосом высокого давления LC-20AD и блоком термостатирования колонок CTO-20A (Shimadzu, Япония). Хроматографию осуществляли на обратнофазной колонке Shodex C18-4E (250½4,6 мм), диаметр зерна сорбента – 5 мкм (Shodex, Япония). Детектирование происходило в диапазоне длин волн 300–600 нм UV/VIS спектрофотометрическим детектором SPD-20A (Shimadzu, Япония). Анализ проводили в 120 биологических и 3 аналитических повторностях. Антоцианы идентифицировали методами масс-спектрометрии второго порядка с помощью ловушки amaZon SL (Bruker, Германия), оснащенной источником ионизации электрораспылением. Анализ проводили в 360 биологических и 3 аналитических повторностях.
Статистический анализ. Для проверки достоверности полученных результатов использовали статистические программы MS Excel 2007 и Statistica 8 («StatSoft, Inc.», США), рассчитывали средние (M) и t0,05½SEM.
Результаты и их обсуждение. Изученные генотипы различались по морфологическим признакам. В первую очередь образцы были оценены по окраске кожуры клубней и разделены на три группы по цвету: первая – желтая и кремовая окраска кожуры клубня; вторая – розовая и красная окраска; третья – фиолетовая и сине-фиолетовая окраска кожуры клубня. Первая и вторая группы состояли из 17 сортообразцов каждая. Редким цветом кожуры – фиолетовым и сине-фиолетовым – характеризовались шесть сортообразцов. Морфологические признаки, отмеченные в наших исследованиях (окраска кожуры и мякоти клубней), соответствуют известным литературным описаниям [11].
В результате исследований в клубнях выявлено семь различных антоцианов. После проведения масс-спектрометрии второго порядка выделенные антоцианы идентифицированы как дельфинидин-3-глюкозид, дельфинидин 3-рамнозил-5-глюкозид, петунидин-3-глюкозид, мальвидин-3-глюкозид, цианидин-3-глюкозид, цианидин-3-рамнозил-5-глюкозид, пеларгонидин-3-глюкозид.
В исследованиях C.E. Lewis et al. (1998) [10] установлено, что петунидин и пеларгониидин – это основные антоцианы, встречающиеся в клубнях картофеля. Петунидин обусловливает пурпурную окраску, а пеларгонидин – красно-оранжевую. На начальном этапе эксперимента были исследованы клубни картофеля, в дальнейшей работе изучался состав антоцианов в кожуре и мякоти по отдельности (табл. 1). По количеству антоцианов в клубнях в среднем выделилась группа генотипов с фиолетовой и сине-фиолетовой кожурой – 190,7 мг/кг. Группа сортов с желтым и кремовым клубнем имела незначительное количество антоцианов – 1,2 мг/кг. Сорта из группы с розовым пигментом на клубнях характеризовались количеством антоциановых компонентов – в среднем 43,2 мг/кг. При изучении образцов с желтой и кремовой окраской кожуры антоциановые вещества детектировали в незначительном количестве.
Таблица 1
Содержание антоцианов у сортов картофеля (Solanum tuberosum L.) с желтой и кремовой окраской кожуры по данным ВЭЖХ и МС-МС масс-спектрометрии
(n = 3, M±t0,05½SEM, 2018–2021 гг.), мг/кг
|
Сорт/гибрид |
Антоциан |
Происхождение |
Клубень |
Кожура |
мякоть |
|
Янтарь, st. |
Петунидин-3-глюкозид |
Россия |
1,8±0,1 |
1,2±0,1 |
< 0,5 |
|
Казачок |
Петунидин-3-глюкозид |
Россия |
2,1±0,1 |
1,5±0,1 |
< 0,5 |
|
Дачный |
Мальвидин-3-глюкозид |
Россия |
1,0±0,1 |
1,9±0,1 |
< 0,5 |
|
Sante |
Мальвидин-3-глюкозид |
Нидерланды |
1,0±0,1 |
1,2±0,1 |
< 0,5 |
|
Vitesse |
Пеларгонидин-3-глюкозид |
Россия |
0,9±0,1 |
1,9±0,1 |
< 0,5 |
|
Метеор |
Мальвидин-3-глюкозид |
Россия |
1,1±0,1 |
0,9±0,1 |
< 0,5 |
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
Россия |
1,8±0,1 |
2,3±0,1 |
< 0,5 |
|
|
Крепыш |
Пеларгонидин-3-глюкозид |
Россия |
1,2±0,1 |
1,5±0,1 |
< 0,5 |
|
Сарма |
Пеларгонидин-3-глюкозид |
Россия |
2,2±0,1 |
0,2±0,1 |
< 0,5 |
|
Азарт |
Мальвидин-3-глюкозид |
Россия |
< 0,5 |
1,0±0,1 |
< 0,5 |
|
Памяти Рогачева |
Мальвидин-3-глюкозид |
Россия |
< 0,5 |
1,4±0,1 |
< 0,5 |
|
Щедрик |
Пеларгонидин-3-глюкозид |
Россия |
< 0,5 |
0,8±0,1 |
< 0,5 |
|
Тамыр |
Петунидин-3-глюкозид |
Белоруссия |
2,0±0,1 |
2,8±0,1 |
< 0,5 |
|
Надежда |
Мальвидин-3-глюкозид |
Белоруссия |
< 0,5 |
1,3±0,1 |
< 0,5 |
|
Дубрава |
Мальвидин-3-глюкозид |
Казахстан |
< 0,5 |
1,2±0,1 |
< 0,5 |
|
Зольский |
Петунидин-3-глюкозид |
Германия |
< 0,5 |
0,9±0,1 |
< 0,5 |
|
Криница |
Мальвидин-3-глюкозид |
Украина |
2,1±0,1 |
1,5±0,1 |
< 0,5 |
|
Рагнеда |
Петунидин-3-глюкозид |
Россия |
1,3±0,1 |
2,1±0,1 |
< 0,5 |
|
Среднее значение |
1,2 |
1,5 |
< 0,5 |
||
|
V, % |
17,1 |
9,7 |
0,1 |
||
В клубнях стандарта Янтарь детектирован петунидин-3-глюкозид – 1,8 мг/кг, в том числе в кожуре обнаружено 1,2 мг/кг. В мякоти идентифицированы следы этого вещества – <0,5 мг/кг. Среднее значение количественного содержания антоцианов варьировало: в клубнях – 1,2 мг/кг; кожуре – 1,5; мякоти – < 0,5 мг/кг. В отмеченной группе сорта Казачок, Криница, Метеор, Рагнеда, Сарма, Тамыр имели в клубнях антоцианы в пределах 2,0–2,5 мг/кг. Сорт Метеор отличился содержанием двух компонентов – мальвидин-3-глюкозид и пеларгонидин-3-глюкозид. Коэффициент вариации был в пределах 0,1–17,1, в клубне установлена высокая вариативная изменчивость. В кожуре и мякоти вариация признака была низкой или отсутствовала.
Мякоть клубней картофеля – кладезь углеводов, витаминов и антиоксидантов. Это основная часть растения, которая употребляется в пищу. В настоящее время разнообразие окраски мякоти варьирует от белой до фиолетовой. Сортообразцы с цветной мякотью обладают особой ценностью, так как считаются источниками антиоксидантов, в том числе антоцианов. В Государственном реестре селекционных достижений РФ за 2021 г. включено всего два сорта с пигментированной мякотью: Сюрприз (розовая мякоть) и Фиолетовый (фиолетовая мякоть), из них ни один не допущен для выращивания в Дальневосточной зоне. В связи с этим в 2019 г. детекцию антоцианового профиля клубней провели в двух частях, разделив кожуру и мякоть. При сравнении количественного и качественного состава антоцианов в кожуре и мякоти клубней были получены результаты, свидетельствующие о том, что максимальное содержание компонентов находится в кожуре и ближе к ней.
При исследовании сортов с розовой и красной окраской клубня выявлено превалирующее присутствие пеларгонидина и дельфинидина. Редко встречающимся антоцианом отмечен мальвидин (табл. 2).
Таблица 2
Содержание антоцианов у сортов картофеля (Solanum tuberosum L.)
с розовой и красной окраской кожуры по данным ВЭЖХ и МС-МС масс-спектрометрии
(n = 3, M±t0,05½SEM, 2018–2021 гг.), мг/кг
|
Сорт/гибрид |
Антоциан |
Происхождение |
Клубень |
Кожура |
Мякоть |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Янтарь, st. |
Петунидин-3-глюкозид |
Россия |
1,8±0,1 |
1,2±0,1 |
< 0,5 |
|
Памяти Кулакова |
Пеларгонидин-3-глюкозид |
Россия |
3,2±0,1 |
5,6±0,1 |
< 0,5 |
|
Ольский |
Пеларгонидин-3-глюкозид |
Россия |
5,3±0,1 |
7,0±0,1 |
< 0,5 |
|
Матушка |
Дельфинидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
Россия |
1,1±0,1 |
2,6±0,1 |
< 0,5 |
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
22,2±0,2 |
30,8±0,2 |
< 0,5 |
||
|
Петунидин-3-глюкозид |
0,7±0,1 |
0,7±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Башкирский |
Дельфинидин-3-глюкозид |
Россия |
0,9±0,1 |
1,0±0,1 |
< 0,5 |
|
Дельфинидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
3,1±0,1 |
3,5±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
24,8±0,2 |
30,2±0,2 |
1,2±0,1 |
||
|
Петунидин-3-глюкозид |
2,3±0,1 |
2,5±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Огниво |
Дельфинидин-3-глюкозид |
Россия |
1,3±0,1 |
0,3±0,1 |
< 0,5 |
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
1,9±0,1 |
3,0±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Юбиляр |
Пеларгонидин-3-глюкозид |
Россия |
9,3±0,1 |
12,4±0,1 |
< 0,5 |
|
Дельфинидин-3-глюкозид |
5,3±0,1 |
0,3±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Кузнечанка |
Дельфинидин-3-глюкозид |
Россия |
4,1±0,1 |
7,7±0,1 |
< 0,5 |
|
Дельфинидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
9,7±0,1 |
10,0±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
78,4±0,3 |
85,2±0,3 |
3,2±0,1 |
||
|
Сиреневый туман |
Дельфинидин-3-глюкозид |
Россия |
2,7±0,1 |
3,0±0,1 |
< 0,5 |
|
Мальвидин-3-глюкозид |
12,1±0,1 |
12,0±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
5,0±0,1 |
6,0±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Жуковский ранний |
Пеларгонидин-3-глюкозид |
Россия |
30,2±0,2 |
35,2±0,2 |
< 0,5 |
|
Повiнь |
Дельфинидин-3-глюкозид |
Украина |
3,0±0,1 |
5,0±0,1 |
< 0,5 |
|
Дельфинидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
7,3±0,1 |
7,5±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
24,8±0,2 |
30,2±0,2 |
0,9±0,1 |
||
|
Петунидин-3-глюкозид |
5,0±0,1 |
5,0±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Цианидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
10,2±0,1 |
11,0±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Журавинка |
Пеларгонидин-3-глюкозид |
Россия |
36,8±0,2 |
5,6±0,1 |
< 0,5 |
|
При-15-7-16 Ирбитский × Аврора |
Дельфинидин-3-глюкозид |
Россия |
14,6±0,1 |
2,0±0,1 |
< 0,5 |
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
70,3±0,3 |
204,1±0,3 |
< 0,5 |
||
|
Мальвидин-3-глюкозид |
2,5±0,1 |
10,8±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Петунидин-3-арабинозид |
– |
40,1±0,2 |
1,4±0,1 |
||
|
Цианидин-3-глюкозид |
– |
99,1±0,2 |
2,3±0,1 |
||
|
При-15-41-8 Русская красавица × Ирбитский |
Пеларгонидин-3-глюкозид |
Россия |
63,2±0,3 |
130,1±0,4 |
< 0,5 |
|
Мальвидин-3-глюкозид |
9,6±0,1 |
5,2±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Дельфинидин-3-глюкозид |
12,3±0,1 |
15,0±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Петунидин-3-арабинозид |
– |
16,7±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Цианидин-3-глюкозид |
– |
4,5±0,1 |
< 0,5 |
Окончание табл. 2
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
При-12-35-4 Дебрянск × Мустанг |
Дельфинидин-3-глюкозид |
Россия |
2,9±0,1 |
3,5±0,1 |
1,2±0,1 |
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
59,1±0,3 |
110,1±0,2 |
< 0,5 |
||
|
Петунидин-3-арабинозид |
– |
7,8±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Манифест |
Дельфинидин-3-глюкозид |
Россия |
1,0±0,1 |
5,0±0,1 |
< 0,5 |
|
Дельфинидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
1,2±0,1 |
5,0±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
20,1±0,2 |
29,5±0,2 |
2,6±0,1 |
||
|
Петунидин-3-глюкозид |
1,1±0,1 |
1,0±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Маяк |
Дельфинидин 3-глюкозид |
Россия |
2,1±0,1 |
4,0±0,1 |
< 0,5 |
|
Дельфинидин 3-рамнозил-5-глюкозид |
2,1±0,1 |
2,5±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
94,6±0,3 |
113,0±0,3 |
2,9±0,1 |
||
|
Петунидин-3-глюкозид |
9,9±0,1 |
12,0±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Romanze |
Пеларгонидин-3-глюкозид |
Германия |
50,9±0,2 |
62,1±0,2 |
1,4±0,1 |
|
Дельфинидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
5,2±0,1 |
10,4±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Мальвидин-3-глюкозид |
1,5±0,1 |
3,1±0,1 |
< 0,5 |
||
|
Среднее значение |
73,8 |
1,5 |
43,2 |
||
|
V, % |
38,2 |
15,7 |
39,7 |
||
Здесь и далее: «–» – антоцианы не обнаружены.
Генотипы выделенной группы превышали контрольный сорт Янтарь по количественному содержанию антоцианов. Наибольшее содержание антоцианов характерно для сортообразцов с розовой кожурой – Кузнечанка (92,2 мг/кг), При-15-7-16 (87,4), При-15-41-8 (85,1 мг/кг); красной кожурой – Маяк (108,7 мг/кг), Romanze – (57,6 мг/кг). Сортообразцы с кожурой клубня розовых и красных оттенков характеризовались повышенным содержанием антоцианов в пределах 73,8 мг/кг в кожуре и незначительным количеством веществ в мякоти – 1,5 мг/кг. Отмечен высокий коэффициент вариации – 15,7–39,7 %.
Сорта с фиолетовой и сине-фиолетовой окраской содержали преимущественно петунидин-3-глюкозид и цианидин-3-глюкозид (табл. 3).
Таблица 3
Содержание антоцианов у сортов картофеля (Solanum tuberosum L.)
с фиолетовой и сине-фиолетовой окраской кожуры по данным ВЭЖХ
и МС-МС масс-спектрометрии (n = 3, M±t0,05½SEM, 2018–2021 гг.)
|
Сорт/гибрид |
Антоциан |
Происхождение |
Клубень |
Кожура |
Мякоть |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Янтарь, st. |
Петунидин-3-глюкозид |
Россия |
1,8±0,1 |
1,2±0,1 |
< 0,5 |
|
|
Цыганка Лора |
Петунидин-3-глюкозид |
Россия |
89,6±0,3 |
114,0±0,3 |
12,6±0,2 |
|
|
Цианидин-3-глюкозид |
25,8±0,2 |
30,1±0,2 |
< 0,5 |
|||
|
Черный принц |
Цианидин-3-глюкозид |
Россия |
54,3±0,2 |
70,8±0,2 |
10,3±0,2 |
|
|
Цианидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
25,9±0,2 |
30,4±0,2 |
< 0,5 |
|||
|
Петунидин-3-глюкозид |
|
102,9±0,3 |
140,7±0,3 |
24,1±0,3 |
|
|
|
Василек |
Дельфинидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
Россия |
5,0±0,1 |
9,0±0,1 |
< 0,5 |
|
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
38,2±0,2 |
45,1±0,2 |
< 0,5 |
|
||
|
Петунидин-3-глюкозид |
149,8±0,4 |
180,1±0,4 |
26,1±0,3 |
|
||
|
Цианидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
2,0±0,1 |
2,0±0,1 |
< 0,5 |
|
||
Окончание табл. 3
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
При-15-12-14 Purple potato × Манифест |
Петунидин-3-глюкозид |
Россия |
125,0±0,3 |
114,0±0,3 |
12,6±0,2 |
|
|
Петунидин-3-арабинозид |
– |
350,0±0,5 |
91,1±0,3 |
|
||
|
Цианидин-3-глюкозид |
140,2±0,4 |
39,8±0,2 |
1,2±0,1 |
|
||
|
Цианидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
– |
– |
3,6±0,1 |
|
||
|
Дельфинидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
– |
– |
7,9±0,1 |
|
||
|
Дельфинидин-3- глюкозид |
– |
63,1±0,1 |
1,7±0,1 |
|
||
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
– |
5,0±0,1 |
< 0,5 |
|||
|
Мальвидин-3-глюкозид |
– |
10,0±0,1 |
1,0±0,1 |
|||
|
При-14-52-2 Ломоносовский × Purple potato |
Петунидин-3-глюкозид |
Россия |
124,1±0,3 |
– |
– |
|
|
Петунидин-3-арабинозид |
– |
357,9±0,5 |
143,0±0,4 |
|||
|
Цианидин-3-глюкозид |
85,6±0,2 |
80,4±0,1 |
81,2±0,3 |
|||
|
Пеларгонидин-3-глюкозид |
13,6±0,1 |
84,1±0,2 |
1,2±0,1 |
|||
|
Дельфинидин-3-глюкозид |
– |
10,1±0,1 |
1,5±0,1 |
|||
|
Мальвидин-3-глюкозид |
– |
2,1±0,1 |
1,1±0,1 |
|||
|
Фиолетовый |
Дельфинидин-3-глюкозид |
Россия |
30,4±0,2 |
35,1±0,2 |
2,6±0,1 |
|
|
Мальвидин-3-глюкозид |
50,1±0,2 |
60,3±0,2 |
3,1±0,1 |
|||
|
Петунидин-3-глюкозид |
5,1±0,1 |
5,5±0,1 |
2,1±0,1 |
|||
|
Цианидин-3-глюкозид |
110,0±0,4 |
121,0±0,4 |
35,2±0,2 |
|||
|
Цианидин-3-рамнозил-5-глюкозид |
8,4±0,1 |
8,9±0,1 |
2,4±0,1 |
|||
|
Среднее значение |
190,7 |
334,9 |
80,3 |
|||
|
V, % |
54,7 |
52,1 |
47,3 |
|||
Наибольшее количество антоцианов отмечено у сортообразцов с фиолетовой кожурой – Цыганка Лора (115,4 мг/кг), Черный Принц (183,1), Василек (195,0), При-15-12-14 (137,7), При-14-52-2 (223,3 мг/кг); сине-фиолетовой кожурой – Фиолетовый (204,0 мг/кг). Мякоть клубней фиолетового цвета обладает высоким содержанием антоцианов, в составе кожуры – содержание на уровне. Генотипы с фиолетовыми клубнями отличились содержанием антоциановых компонентов в обеих частях клубня и в среднем их количество составило: в кожуре – 334,9 мг/кг и мякоти – 80,3 мг/кг.
Выявлены генотипы с многокомпонентным составом – 4–5 антоцианов: Башкирский, Василек, Маяк, Манифест, Повiнь, Фиолетовый, При-15-12-14.
Ранее проведенные исследования подтверждают, что качественный состав антоцианов, как правило, специфичен и зависит от сортовых особенностей и условий произрастания растений, которыми определяется активность соответствующих ферментов, способствующих синтезу определенных компонентов антоцианового комплекса [12]. Сорта с фиолетовой и розовой кожурой разных оттенков выделились по содержанию антоцианов в клубнях по сравнению с сортообразцами с желтыми клубнями. Следовательно, окраска кожуры клубня (розовая, темно-розовая, сине-фиолетовая, фиолетовая) может использоваться в качестве визуального признака в селекции при создании диетических сортов с повышенным содержанием антоцианов. Исследованиями установлена связь розовой и темно-розовой окраски кожуры с повышенным содержанием пеларгонидин 3-глюкозида, в пределах 63–95 мг/кг. В результате изучения получен патент на изобретение «Способ отбора сортообразцов картофеля с повышенным содержанием антоцианов» (№ 2723406, получен 11.06.2020 г. с датой приоритета 09.12.2019 г.).
В результате проведенного анализа компонентного состава клубня тканей кожуры и мякоти отмечены сортообразцы с содержанием антоцианов в обеих частях клубня: Василек (петунидин-3-глюкозид: в кожуре – 149,8 и мякоти – 26,1 мг/кг), Цыганка Лора (петунидин-3-глюкозид: 89,6 и 12,6 мг/кг соответственно), Фиолетовый (цианидин-3-глюкозид: 110,0 и 35,2 мг/кг), Черный принц (цианидин-3-глюкозид: 54,3 и 10,3 мг/кг; петунидин-3-глюкозид: 102,9 и 24,1 мг/кг), При-15-12-14 (петунидин-3-арабинозид: 310,0 и 91,1 мг/кг; цианидин-3-глюкозид: 149,8 и 39,8 мг/кг), При-14-52-2 (петунидин-3-арабинозид: 360,0 и 143,0 мг/кг; цианидин-3-глюкозид: 80,4 и 81,2 мг/кг). Все выделившиеся образцы имеют окрашенную кожуру: фиолетовую и сине-фиолетовую. Мякоть с фиолетовым пигментом была свойствена генотипам – Фиолетовый, При-14-52-2 и При-15-12-14. У сортообразцов с белой, желтой и кремовой мякотью антоцианов было менее 0,5 мг/кг или незначительное количество. Гибриды При-15-12-14 и При-14-52-2 отличились наибольшим содержанием суммарного количества антоцианов в мякоти – 130,9 и 224,2 мг/кг соответственно.
Заключение. В результате исследований в клубнях выявлено семь различных антоцианов. После проведения масс-спектрометрии второго порядка выделенные антоцианы идентифицированы как дельфинидин-3-глюкозид, дельфинидин 3-рамнозил-5-глюкозид, петунидин-3-глюкозид, мальвидин-3-глюкозид, цианидин-3-глюкозид, цианидин-3-рамнозил-5-глюкозид, пеларгонидин-3-глюкозид. Установлено, что для клубней с розовой и темно-розовой кожурой характерно наличие пеларгонидин-3-глюкозида. Петунидин-3-глюкозид и цианидин-3-глюкозид придают кожуре фиолетовую и сине-фиолетовую окраску. Детекция антофианового профиля в кожуре и мякоти клубня картофеля позволила выделить генотипы, являющиеся источниками повышенного содержания антоцианов: Василек, Кузнечанка, Манифест, Маяк, Цыганка Лора, Фиолетовый, Черный принц, При-15-12-14 Purple potato × Манифест, При-14-52-2 Ломоносовский × Purple potato, которые включены в схему гибридизации. Выделенная группа сортообразцов рекомендуется для использования в диетическом питании и в целенаправленных скрещиваниях селекции.
1. Promising antioxidant and antimicrobial food colourants from Lonicera caerulea L. var. Kamtschatica / A.K. Molina [et al.] // Antioxidants. 2019;8(9):394. DOI:https://doi.org/10.3390/antiox 8090394.
2. Сорта картофеля селекционного центра ВНИИКХ. Потребительские и столовые качества, кулинарный тип. М., 2016.
3. Стрыгина К.В., Хлесткина Е.К. Синтез антоцианов у картофеля (Solanum tuberosum L.): генетические маркеры для направленного отбора // Сельскохозяйственная биология. 2017. № 52 (1). С. 37–49. DOI:https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.1.25rus.
4. Anthocyanins: From plant pigments to health benefits at mitochondrial level / V. Bendokas [et al.] // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2020; 60(19):3352-3365. DOI:https://doi.org/10.1080/10408398.2019.1687421.
5. Anthocyanins from Skins and Fleshes of Potato Varieties / Mori Motoyuki [et al.] // Food Sci. Technol. Res. 2010;16(2):115-122. DOI:https://doi.org/10.3136/fstr.16.115.
6. Козлова Л.Н., Пискун Г.И., Корзан А.А. Суммарная антиоксидантная способность клубней картофеля // Картофелеводство. Минск, 2018. Т. 26. С. 39–45.
7. База знаний SOLANUM TUBEROSUM: раздел по молекулярно-генетической регуляции метаболических путей / Т.В. Иванисенко [и др.] // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018. Т. 22, № 1. С. 8–17. DOI:https://doi.org/10.18699/VJ18.325.
8. Состав и содержание антоцианов в диетических сортах картофеля (Solanum tuberosum L.), перспективных для выращивания и селекции в условиях Дальнего Востока России / И.В. Ким [и др.] // Сельскохозяйственная биология. 2020. Т. 55, № 5. С. 995–1003. DOI:https://doi.org/10.15389/agrobiology.2020
9. Study of anthocyanins in tubers of potato hybrids (Solanum Tuberosum L.) of Primorsky krai Selection / I.V. Kim [и др.] // Lecture Notes in Networks and Systems. 2022; 353:113–121. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-030-91402-8_14.
10. Determination of anthocyanins, flavonoids and phenolic acids in coloured potatoes. I: Coloured cultivars of Solanum tuberosum L. / C.E. Lewis [et al.] // J. Sci. Food Agric. 1998; 77(1): 45–57. DOI:https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0010(199805)77:1< 45:AID-JSFA1>3.0.CO;2-S.
11. Актуальные направления развития селекции и семеноводства картофеля в России / Е.А. Симаков [и др.] // Картофель и овощи. 2020. № 12. С. 22–26. DOI:https://doi.org/10.25630/PAV. 2020.49.70.005.
12. Kalita D., Jayanty S.S. Comparison of polyphenol content and antioxidant capacity of colored potato tubers, pomegranate and blueberries // Journal of Food Processing and Technology. 2014; 5: 358. DOI:https://doi.org/10.4172/2157-7110.1000358.
