Evaluation of strawberry varieties by the soluble solids content in the forest-steppe of the Novosibirsk Ob region

Full Text

Введение

Земляника садовая (Fragaria × ananassa) является одной из популярных ягодных культур в садах Сибири (Стольникова, 2014). В Новосибирской области ее характеризуют стратегической культурой за высокую степень эффективности производства и востребованности (Белых, и др., 2016). Богатый витаминный набор, содержащийся в ягодах земляники, делает потребление свежих ягод за короткий сезон плодоношения земляники прекрасным профилактическим мероприятием для здоровья населения Сибири (Золотарева и др., 2003).

Одним из критериев предпочтений потребителей считается вкус ягод с преобладанием сладости, уровень которой можно определить по содержанию РСВ, так как этот признак отличается высокой взаимосвязью с содержанием сахаров в ягодах (Зубов, 2004; Jouquand, et al., 2008; Причко и др., 2011; Krüger, et al., 2012; Pereira da Silva, 2017; Di Vittori, et al., 2018). Положительные корреляции содержания РСВ установлены: с величиной сахарокислотного индекса и содержанием аскорбиновой кислоты (Зубкова и др., 2020); с содержанием фосфора в ягодах земляники (Cao, 2015). Показатель используют также: для прогнозирования сроков сбора ягод (Mazzoni et al., 2020), выявления параметров, определяющих твердость тканей мякоти, для построения прогностических моделей качества земляники (Xie et al., 2021; Zushi et al., 2023).

Общепризнанным фактом является зависимость накопления РСВ в ягодах земляники от генотипа и окружающей среды (Capocasa et al., 2008 Andronova, 2018), но значимость влияния того или иного фактора на разнообразие полученных данных оценивается в разной степени.

Не смотря на широкий спектр исследований по землянике, проведенных в Новосибирской области, литературных данных по содержанию РСВ по сортам практически нет. Ориентиром остаются: районированный сорт Фестивальная – 10,9% и местный сорт Бердский рубин 9,8% (Золотарева и др., 2003). Для расширения объема информационной базы по сортам земляники и реализации селекционной программы была поставлена цель: провести сравнительную оценку коллекционных сортов земляники садовой короткого светового дня по накоплению РСВ в условиях лесостепи Новосибирского Приобья.

Материалы и методы

Исследования выполнены в 2018…2020 гг. на базе Сибирского научно-исследовательского института растениеводства и селекции – филиал института цитологии и генетики СО РАН. Объектами исследований являлись ягоды 38 помологических сортов земляники садовой российской и зарубежной селекции (таблица 1), семь из которых районированы (р) по 1 зоне садоводства «Новосибирская» Новосибирской области: Анастасия, Первоклассница, Солнечная полянка, Фестивальная, Фея, Юния смайдс, Elsanta (Сортовое районирование…, 2022).

Таблица 1 – Коллекционные опыты земляники садовой (п. Мичуринский, Новосибирский район, Новосибирская область)

Коллекционные опыты заложены по 30…60 растений на делянке: опыт А в августе 2016 года укорененными розетками того же года (в связи с переносом коллекции); опыт Б в мае 2018 года однолетними растениями. Опыты А и Б₁ были представлены сортами наиболее адаптированными к местным условиям (группа 1). Вторая группа (опыт Б₂) объединяла сорта: менее устойчивые к стресс-факторам и новые в коллекции: Александрина, Кокинская заря, Русич, Солнечная полянка (р), Царица (таблица 1).

Участок сортоизучения земляники располагался на участке площадью 8 га, окруженном защитной полосой из берез, тополей (п. Мичуринский, Новосибирского района, Новосибирской области). Участок представлен серыми лесными почвами с рН = 5,79 и содержанием в пахотном горизонте (25 см): гумуса 2,5%; фосфора и калия по Чирикову 50,0 мг/100г и 25,95 мг/100г, соответственно. Агротехника: предшественник – черный пар, на делянках ручная обработка почвы, полив отсутствовал, пестициды не использовались для поддержания естественного фона и экологии вблизи жилых строений.

Годы исследований 2018…2020 отличались контрастными показателями по влагообеспеченности и температуре воздуха в период апрель – июль (таблица 2). В 2018 году в мае отмечены среднесуточная температура месяца +7,0°C (самый холодный май за последние 50 лет) и осадки на 137% выше нормы. В 2020 г. наблюдалось редкое сочетание – теплые апрель (+8,2°С) и май (+15,5°С) с количеством осадков выше нормы на 58%. Возвратные заморозки на опытном участке в данные годы не зарегистрированы.

Таблица 2 – Метеорологические условия за апрель – июль 2018…2020 гг. (по данным агрометеостанции «Огурцово» пос. Элитный).

Содержание РСВ определяли в полевой лаборатории с помощью рефрактометра RL-3 в соответствии с руководством по эксплуатации прибора, результаты выражены в %. Сбор ягод проводили в сухую погоду в утренние часы. Из собранных ягод отбирали ягоды с более интенсивной равномерной окраской поверхности, характерной стадии полной спелости для каждого помологического сорта. Дополнительно оценивалась окраска центральных (продольных) срезов ягоды, при максимально идентичной окрашенности мякоти полученные результаты на 3…5 ягодах были в пределах доверительного интервала при надежности 0,95. Так как изученные сорта различались по продолжительности плодоношения (количество сборов 1…4), при анализе данных рассматривали наилучший показатель сорта за сезон сбора.

Статистическую обработку данных выполняли методом дисперсионного анализа (Блинова, Огольцова, 1999) с помощью программного пакета Microsoft Excel. Ранжирование сортов проводили на основании дисперсионного анализа при статистически значимых различиях (p < 0,05) по факторам «генотип» и «год» с помощью критерия Дункана, сорта сопровождались одинаковыми буквами при незначимом различии по наименьшей существенное разнице (НСР). Все районированные сорта участвовали в общем конкурсе.

В работе использованы: гидротермический коэффициент увлажнения (ГТК) Г.Т. Селянинова; шкала градации уровней изменчивости С.А. Мамаева; обозначения: M – среднее, ±m – ошибка среднего, V – коэффициент варьирования, %.

Результаты и их обсуждение

Метеорологические показатели в периоды формирования урожая 2018…2020 гг. различались по динамике накопления активных температур, равномерности и количеству выпавших осадков, что значительно повлияло на сроки плодоношения земляники (таблица 3) и общее состояние растений.

Таблица 3 – Метеорологические условия периода плодоношения земляники 2018…2020 гг.

Период плодоношения в 2018 году был отмечен в поздние сроки 2.07…24.07, ему предшествовал теплый июнь с достаточным увлажнением (ГТК = 1,19), что способствовало активному росту столонов и формированию розеток. Также отмечено поражение болезнями в разной степени на растениях всех сортов; ухудшение общего состояния – у отдельных сортов.

Учет урожая в 2019 году проведен 25.06…17.07 – период с избыточным переувлажнением (ГТК = 1,73) в связи с осадками 76,2 мм на фоне среднесуточной температуры +18,3°С, но с преобладанием сухой погоды, так как отмечено 25% суток с осадками 0,3…37,0 мм.

В 2020 г. наблюдалось хорошее восстановление растений после зимы и ранее начало цветения. Период созревания ягод пришёлся на 11.06…9.07 и отмечен как самый сухой сезон за три года (ГТК = 0,48), при этом 45% составляли сутки с осадками 0,4…11,0 мм.

Высокому накоплению РСВ способствуют обилие тепла в сочетании с хорошей влагообеспеченностью и сухая погода в период созревания ягод (Золотарева и др., 2003; Айтжанова и др., 2013). На данный показатель отрицательно влияют обилие осадков в период созревания и непосредственно предшествующие анализу дожди (Жбанова и др., 2016). Как показали исследования, самые высокие средние показатели отмечены в 2020 г. в группе 1 – 11,75%, в группе 2 – 12,69% (таблица 4).

Таблица 4 – Диапазон и степень варьирования содержания РСВ в ягодах, 2018…2020 гг., %

Средний и повышенные уровни варьирования признака отмечены в опытах А. и Б₁ в 2019 г. 26,4% и 22,2%, соответственно. Самый низкие пределы изменений признака 7,32…13,10% (х = 10,34%; V = 15,9%) отмечены в 2018 году, который характеризовался обилием осадков в период цветения и налива ягод.

Результаты дисперсионных анализов, проведенных попарным сравнением данных по годам и опытам, показал, что доля влияния фактора «генотип» на разнообразие изучаемого признака была велика 48,7…75,9%, но отличалась по уровню значимости 0,002…0,261 (таблица 5).

Таблица 5 – Анализ влияния факторов на содержание растворимых сухих веществ в земляники садовой, 2018…2020 гг.

Влияние окружающей среды на разнообразие признака играло существенную роль в двух сравнениях данных: опыта Б₂. за 2019…2020 гг. (12,6%; p = 0,014); опытов А за 2018 г. и Б₁ за 2020 г. (21,8%; p = 0,001).

Дисперсионный анализ по опыту Б₁ за 2019…2020 годы не установил существенных различий по обоим факторам, при этом доля погрешности составляла 42,6%, что могло означать различия генотипических реакций на условия внешней среды.

В тех же средовых условиях, но с другим набором сортов, в опыте Б₂ оба фактора имели существенные доли влияния: «генотип» 63,0% (p = 0,038); «год» – 12,6% (p = 0,014).

Дисперсионный анализ данных за 2018 (опыт А) и 2020 (опыт Б₁) годы, которые резко контрастировали между собой по условиям вегетационных сезонов, установил влияние на формирование признака: значимое фактора «год» (21,8%; p = 0,001), несущественное – «генотип» (48,7%; p = 0,130).

Сравнение показателей, полученных в 2019 году в опыте: А и Б₁, показало существенное генотипическое влияние на разнообразие изученного признака (72,1%; p = 0,017), слабое влияние фактора «год» (0,1%). Доля погрешности составила 27,8%, что возможно вызвано генотипической реакцией на состояние разновозрастных растений.

Общие результаты дисперсионного анализа показали, что для достоверной оценки признака двух лет может быть недостаточно по причинам: низкого уровня варьирования признака по группе при благоприятных условиях накопления РСВ, или схожей генотипической реакцией на негативные гидротермические условия года. Использование разновозрастных посадок на одном участке в качестве повторностей в один год исследований представляет интерес для установления взаимного влияния факторов «генотип × год» на содержание РСВ.

В течение трех лет на стадии полной спелости определены показатели на уровне: ≥ 10,0% у 100% изученных сортов; ≥ 12% – у 71%, что соответствовала современным параметрам качества земляники по содержанию РСВ: в свежих ягодах оно должно быть около или выше 12% (Зубов, 2004), для переработки не менее 10% (Жбанова, Лукъянчук, 2015). В 1 группе сортов (таблица 6) отмечены с диапазоном изменений за три года: выше 10% – 11 сортов (Анастасия (р), Бердский рубин, Даренка, Десна, Лутовская, Орлец, Танюша, Фестивальная ромашка, Elsanta (р), Vima Zanta); выше 12% – 2 сорта (Cardinal, Honeoye).

Таблица 6 – Содержание растворимых сухих веществ в ягодах земляники 2018…2020 гг. (группа 1)

Примечания: * – ранжирование по фактору «генотип» НСР_{05 генотип} = 3,86%; ** – ранжирование по фактору «генотип» НСР_{05 генотип} = 5,07%; *** – ранжирование по фактору «год» НСР_{05 год} = 0,75%; **** – одинаковыми буквами отмечены сорта, различия между которыми не превышали НСР₀₅

В результате ранжирования по содержанию РСВ среди районированного сортимента выделись следующие сорта: Анастасия (10,2…12,5 %) и Elsanta (11,3…13,0 %), последний отмечен как стабильный по годам.

По результатам опыта Б₂ было проведено ранжирование сортов по двум параметрам: среднему значению содержания РСВ за два года, где НСР_{05 генотип} = 3,29 %; по разности годовых значений - НСР_{05 год} = 1,01 % (таблица 7).

Таблица 7 – Ранжирование сортов земляники по содержанию растворимых сухих веществ в группе 2, 2019…2020 гг.

С наиболее стабильными показателями по годам выделены сорта: Русич (9,3±0,76), Onda (10,59±0,73), Берсеневская (10,59±0,36%), Кокинская заря (11,95±0,46%), Садовоспасская (11,81±0,42%), Vima Kimberly (14,03±0,33%). Содержанием РСВ >12,0% отличались сорта: Розана, Vicoda, Gigantella, Corona, Vima Kimberly, Vima Xima. Районированный сорт Солнечная полянка отмечен высокими показателями, которые не отличались стабильностью по годам (11,59±1,52 %).

Сопоставление литературных и полученных данных по коллекционным сортам показало, что большинство сортов были схожи или близки по показателям (таблица 8).

Таблица 8 – Содержания растворимых сухих веществ в ягодах земляники в разных регионах, %

Различия по содержанию РСВ проявились по сортам нидерландской селекции: Elsanta, Vima Kimberly, Vima Zanta и американской селекции: Honeoye, Cardinal, что можно объяснить положительным влиянием на накопление сахаров и РСВ у отдельных сортов земляники культивирования их в широтах с более низкими температурами (Мартынова, 2011; Krüger et al. 2012; Жбанова и др., 2015). Также на более высокие результаты, полученные в условиях опыта, мог повлиять отбор ягод для анализа на пике их спелости. Как было определено ранее на примере сорта Elsanta, что среди ягод, собранных на стадии потребительской спелости, ягоды с наиболее интенсивной окраской поверхности и мякоти имели максимальное содержания РСВ, равное в 2018 г. (2019 г.) 12,1 % (12,6), при этом среднее значение по сорту было равно 9,9 % (11,3) (Кузьмина, Кузьмин, 2020).

Коллекционные сорта земляники отличались различными сроками созревания и длительностью плодоношения, поэтому возможно дата проведения анализов не всегда совпадала с оптимальными погодными условиями для определения потенциального содержания РСВ. Тем не менее, существенная роль генотипического фактора на содержание РСВ выявлена именно в годы с неблагоприятными факторами (избыток влаги, ливневые дожди), а также в опытах с сортами с разной степенью адаптации к местным условиям. Изучение данного показателя в коллекциях будет целесообразно для выявления предельных значений признака в условиях природных стресс факторов на этапе интродукции.

Выводы

Содержание РСВ в ягодах в коллекции изменялась в пределах 5,7…18,7%. Наиболее благоприятные погодные условия для накопления РСВ сложились для большинства сортов в 2020 году с минимальным количеством осадков в период плодоношения.

Разнообразие изученного признака в коллекции на 48,7…75,9% было обусловлено влиянием генотипа и на 0,1…21,8% погодными факторами.

Для дальнейших исследований содержания РСВ предложены в качестве контроля районированные по Новосибирской области сорта: Анастасия и Elsanta, за стабильно высокие показатели, отвечающие современным требованиям к ягодам земляники.

В качестве источников высокого содержания РСВ в ягодах выделены сорта: Кокинская заря, Cardinal, Corona, Elsanta, Gigantella, Honeoye, Vima Kimberly, Vima Xima, Vima Zanta.

Благодарности

Работа поддержана бюджетным проектом ИЦиГ СО РАН FWNR-2022-0018.

This work was supported by IC&G budget project FWNR-2022-0018.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

Arina А. Kuzmina

Author for correspondence.
Email: kuzmina@bionet.nsc.ru

PhD in Agriculture, Associate Professor, leading researcher in plant gene pool laboratory

References

Supplementary files