Способ отбора образцов картофеля с повышенным содержанием суммарного количества антоцианов Российский патент 2022 года по МПК A01H1/04 

Изобретение относится к селекции растений и может быть использовано для отбора генотипов картофеля с пигментированными частями (органами) растений (листья, клубень) с целью создания сортов с повышенным содержанием суммарного количества антоцианов.

Среди генетического разнообразия картофеля возможен выбор из селекционных образцов, богатых красными, фиолетовыми и синими пигментами, которые обеспечивают окраску и действуют, как антиоксиданты. Наиболее доступными антиоксидантами являются антоцианы. Антоцианы способствуют в защите фотосинтетического аппарата, нейтрализуют свободные радикалы, снижают температуру замерзания клеток, обладают антимикробной активностью. Эти свойства позволяют растениям адаптироваться к внешнему анабиозу. Антоцианы обладают антиоксидантными и антиканцерогенными характеристиками и применяются в медицине для лечения и профилактики сахарного диабета и некоторых форм опухолей.

Создание сортов картофеля, обладающих антиоксидантными свойствами, имеет важное социальное значение, так как доступность картофеля позволяет обеспечивать ценным диетическим продуктом широкие слои населения.

Известен способ отбора пигментированных сортов картофеля (см., Eichhorn S., Winterhalter P. Anthocyanins from pigmented potato {Solarium tuberosum L.) varieties. Food Research International, 2005, 38(8-9): 943-948 (doi: 10.1016/j.foodres.2005.03.011).

Недостатком способа отбора пигментированных сортов картофеля является проведение исследований на клубнях, в фазе полной зрелости, то есть при получении конечного урожая. Что значительно увеличивает срок отбора образцов с повышенным содержанием антоцианов. Еще одним недостатком этого способа является термическая обработка (бланширование) клубней перед идентификацией антоцианов в клубне. Эта процедура ведет к затратам труда, электроэнергии и времени.

Известен также способ создания исходного материала картофеля с цветной мякотью клубней (см., например, Козлов В.А. Создание исходного материала картофеля с цветной мякотью клубней. - Картофелеводство: сб. науч. тр. / РУП «Науч.-практ. центр НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству»; редкол.: С.А. Турко (гл. ред.) [и др.]. - Минск, 2014. - Т. 22. - С. 29-34).

Недостатком способа создания исходного материала картофеля с пигментированной мякотью клубней является отсутствие исследований на соответствие окраски частей растений (лист, клубень) с суммарным количеством антоцианов.

Наиболее близкий прототип к заявленному изобретению является способ отбора образцов картофеля с повышенным содержанием антоцианов (см. патент №2723106, МПК А014 1/04, 11.06.2020 г.).

Недостатком прототипа является более длительные сроки отбора образцов - в период цветения (на 60-й день после посадки). Визуальная оценка проводится в поле по наличию соцветий, что создает определенный риск - отсутствие цветения у сортообразца по физиологической причине или влияния негативных погодных факторов.

Цель изобретения - упрощение способа отбора образцов картофеля с повышенным содержанием суммарного количества антоцианов в листьях и клубнях, ведущее к ускорению выведения сортов, обладающих антиоксидантными свойствами.

Указанная цель достигается тем, что способ селекции образцов картофеля с повышенным содержанием антоцианов в листьях и клубнях, включающий подбор родительских форм, получение новых генотипов, отбор образцов и их анализ. Согласно изобретению в фазу всходов растений (на 20-25-й день после посадки) выделяют образцы с пигментированными листьями, а в период активного клубненакопления (на 50-60-й день после посадки) из них выделяют генотипы, имеющие клубни с розовыми и фиолетовыми пигментами, в которых суммарное количество антоцианов находится в пределах 80-400 мг/кг.

По сравнению с прототипом признаками изобретательского уровня предлагаемого способа отбора образцов картофеля с повышенным содержанием суммарного количества антоцианов в листьях и клубнях являются:

1. «в фазу всходов растений (на 20-25-й день после посадки) выделяют образцы с пигментированными листьями...», что позволяет

- на первоначальном этапе работы провести визуальный отбор по пигментированным листьям, что способствует повышению эффективности отбора;

- сократить количество образцов и их анализов, так как проводится в ранние сроки, в период наблюдения и по наличию или отсутствию пигментированной окраски на листьях.

- использовать данный отбор в комплексе на хозяйственно ценные признаки (массовые всходы), так как проводится в фазу, когда происходит оценка генотипов на выживаемость и способность образовывать ранние и дружные всходы. Качественные всходы растений картофеля напрямую влияют на его конечную урожайность и адаптацию к внешним условиям;

- сократить затраты на проведение отбора, так как не требуется дополнительных методов оценки и отбираются генотипы с антоциановой окраской жилки на листьях и розовой, красной и фиолетовой пигментацией клубней.

2. «...в период активного клубненакопления (на 50-60-й день после посадки) из них выделяют генотипы, имеющие клубни с розовыми и фиолетовыми пигментами, в которых суммарное количество антоцианов находится в пределах 80-400 мг/кг», что позволяет - сделать вывод о высоком содержании антоцианов в листьях и клубнях, что увеличивает антиоксидантную активность образцов;

- найти связь между пигментированными частями растений (листья, клубни) и содержанием суммарного количества антоцианов;

- отобрать образцы с высоким содержанием суммарного количества антоцианов, что способствует использованию выделенных сортов в целенаправленных скрещиваниях на повышенное содержание полученных компонентов.

Признаки, указанные в отличительной части описания достижения цели, доказывают, что заявляемый способ обладает новизной. Совокупность признаков, приведенных в сравнении свойств заявляемого и известного решений, дает основание сделать вывод, что заявляемый способ имеет изобретательский уровень.

Предлагаемый способ отбора сортообразцов картофеля с повышенным содержанием антоцианов в листьях и клубнях осуществляется следующим образом. В подготовленную почву на селекционном участке высаживают образцы с нормой посадки 38 тыс.семенных клубней на гектар, схема посадки 90x30, где 90 - это ширина междурядий, см, 30 - расстояние между высаженными семенными клубнями. Всего ежегодно высаживается в среднем 250-300 сортов по 5-50 клубней. За время вегетации проводят все агротехнические приемы (междурядные обработки, уничтожение сорняков и вредителей, обработки против грибных болезней). При оценке образцов осуществляют фенологические наблюдения по методике Всероссийского НИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова (2010). После посадки картофеля проводят визуальную оценку: начало появления всходов (10% взошедших растений), массовые всходы (75% взошедших растений).

Далее, на 20-25-й день после посадки проводят визуальную оценку листьев на наличие пигментированной окраски (антоциановая окраска средней жилки верхней стороны). Для определения суммарного содержания антоцианов и их идентификации в листьях от каждого образца отбирают по 5 листьев со среднего яруса растения.

Затем, в период клубненакопления (50-60-й дни) проводят отбор образцов с пигментированными клубнями (розовой и фиолетовой окраски). Для определения содержания и идентификации антоцианов в клубнях от каждого образца отбирают по 3-4 клубня.

Антоцианы разделяли методом ВЭЖХ на жидкостном хроматографе с градиентным насосом высокого давления LC-20AD и блоком термостатирования колонок СТО-20А («Shimadzu», Япония). Хроматографию проводили на обратнофазной колонке Shodex С18-4Е (2504,6 мм), диаметр зерна сорбента - 5 мкм («Shodex», Япония). Антоциановые компоненты идентифицировали методом масс-спектрометрии с помощью ловушки Amazon SL (Bruker, Германия).

Результаты исследований представлены в таблице и рисунке.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что сорта картофеля с листьями, у которых средняя жилка имеет антоциановую окраску и клубнями розовой и фиолетовой окраски имеют наибольшее содержание суммарного количества антоцианов (115,8-553,0 в листьях и 87,5-404,0 в клубнях). Сорта с фиолетовой и сине-фиолетовой окраской клубня характеризуются максимальным количеством суммарных антоцианов. Установлена прямая связь между наличием антоциановой пигментацией листьев и клубней с суммарным количеством антоцианов. Установлена положительная корреляция двух показателей: суммарное количество антоцианов в листе и суммарное количество антоцианов в клубне (фиг.).

Применение предлагаемого изобретения позволит ускорить и упростить способ отбора образцов картофеля с повышенным содержанием суммарного количества антоцианов в листьях и клубнях при создании новых сортов и снизить его трудоемкость и затраты.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предлагаемый способ отбора образцов картофеля с повышенным содержанием суммарного количества антоцианов включает подбор родительских форм, получение новых генотипов, отбор образцов и их анализ. Отличительной особенностью способа является то, что в фазу всходов растений (на 20-25-й день после посадки) выделяют образцы с пигментированными листьями, а в период активного клубненакопления (на 50-60-й день после посадки) из них выделяют генотипы, имеющие клубни с розовыми и фиолетовыми пигментами, в которых суммарное количество антоцианов находится в пределах 80-400 мг/кг. Изобретение позволит ускорить и упростить способ отбора образцов картофеля с повышенным содержанием суммарного количества антоцианов в листьях и клубнях. 1 ил., 1 табл.

Способ отбора образцов картофеля с повышенным содержанием суммарного количества антоцианов, включающий подбор родительских форм, получение новых генотипов, отбор образцов и их анализ, отличающийся тем, что в фазу всходов растений (на 20-25-й день после посадки) выделяют образцы с пигментированными листьями, а в период активного клубненакопления (на 50-60-й день после посадки) из них выделяют генотипы, имеющие клубни с розовыми и фиолетовыми пигментами, в которых суммарное количество антоцианов находится в пределах 80-400 мг/кг.