Анализ признака лежкости плодов томата в системе многофакторного эксперимента

П лоды томата относятся к числу наиболее ценных овощных продуктов как по питательным, так и по вкусовым качествам. Однако потребление свежих плодов ограничивается сроком их созревания и хранения. Равномерное поступление продукции возможно лишь при условии хорошо налаженной системы максимально длительного хранения в свежем виде. Способность плодов томата сохраняться без ухудшения качества в условиях нерегулируемой положительной температуры очень важна при запаздывании с уборкой и реализацией урожая, при транспортировке на дальние расстояния, при хранении на базах, в торговых точках и домашних условиях.

Сохранность плодов томата в значительной степени определяется сортовой спецификой. Известно, что лучше сохраняются сорта томата, имеющие малокамерные плоды среднего размера. Выявлена корреляционная зависимость между прочностными характеристиками плодов томата – удельным сопротивлением раздавливанию, прочностью кожицы при проколе – и индексом плода. Механическая прочность удлиненных плодов выше, чем округлых и приплюснутых. Сорта с мелкоклеточным строением кожицы и мякоти обладают наиболее высокой прочностью на прокол и устойчивостью к раздавливанию. Установлена тесная положительная связь между толщиной перикарпия и эластичностью плодов, толщиной радиальной стенки эпидермальных клеток и устойчивостью к раздавливанию (Беков, 1970; Широков, 1983).

Для плодов томата характерно наличие в процессе созревания 2 климактерических подъемов дыхания, которые совпадают с максимальной активностью биосинтетических процессов и интенсивным выделением этилена (Рубин, Метлицкий, 1966). В.П. Дворников (2003) установил, что сохраняемость плодов томата зависит от уровня обмена карбоксиполисахаридов на разных стадиях роста. Пектиновые вещества, гемицеллюлозы и целлюлоза во многом определяют физико-механические показатели и плотность плодов (Brecht, Huber, 1988).

У томата известен редкий класс генных мутаций с широким плейотропным эффектом, действие которых проявляется в задержке, частичном или полном ингибировании созревания плодов, в том числе rin (ripening-inhibitor), nor (non-ripening), Nr (Never-ripe), alc (alcobaca) и др. (Buescher et al., 1976; Игнатова, 1985; Гавриш, Авилова, 1987). Благодаря пониженной интенсивности дыхания,

низкому уровню синтеза этилена и сравнительно высокому содержанию пектиновых веществ, плоды этих образцов хорошо сохраняются, оставаясь плотными (Hobson, 1980; Кахана, Кривилева, 1987; Nguyen, Mazliak, 1990).

В селекции на повышенную лежкость плодов наиболее перспективно использование гена rin (ripening inhibitor), который находится в 5-й хромосоме (Жученко, 1973; Mizrahi et. al., 1975, 1983). Установлено, что задержка в созревании обусловливается ингибированием синтеза каротиноидов. В плодах мутантов совершенно отсутствует фи-тофлуин. Содержится небольшое количество ликопина и β -каротина, уменьшено содержание β -каротина (Куземен-ский, 2006). В плодах образцов с генами rin при закладке на хранение был отмечен нулевой уровень проявления полигалактуроназ, активность пектинэстеразы снижена в 1,5, а выделение СО 2 было в 2,3 раза ниже, чем в плодах обычных сортов (Дворников, 2003).

Известные способы повышения лежкости в процессе хранения основаны на использовании искусственного холода, регулируемой газовой среды, пониженного давления, химических препаратов, электрофизических излучений, специальной упаковки (Adamicki, 1993; Магомедов, 2004). Известно, что хранение плодов томата с активированным углем, обогащенным палладием, привело к снижению содержания этилена с 15 до 7 мкл/л и сохранению плотности и окраски (Bailen et al., 2007). Есть исследования по изучению индуктора иммунитета, созданного на основе бактерий-антагонистов и препарата на основе хитозана. Однако многие из них нетехнологичны или высокозатратны. Так, при хранении в регулируемой газовой среде, помимо длительной окупаемости затрат отмечено быстрое снижение качества плодов после выгрузки из камер (Дворников, 2003).

Влияние погодно-климатических и эколого-географических условий выращивания на лежкость, как правило, связано с нарушением температурного и водного баланса, что приводит к различным физиологическим повреждением плодов. Другим важнейшим фактором, определяющим сохранность плодов, являются вредители и болезни, внешнее проявление которых до поры может быть скрыто и проявится только в процессе хранения (Камара Васси-Дан,1992).

Цель, материал и методы исследований

Целью работы было изучение степени влияния генетических, агротехнических, технологических и экологических факторов на сохранность плодов томата. Для достижения цели многофакторный опыт закладывали в четырехкратной повторности с двойной градацией каждого фактора.

Объектами исследований служили сорт Яхонт и линия К301, обладающая геном rin в гомозиготной форме, полученные во ВНИИО совместно с Мичуринским ГАУ.

В период интенсивного роста плодов проведены три внекорневые подкормки препаратом «Брексил», содержащим хелатные формы кальция, путем опрыскивания растений растворами 0,25% концентрации при помощи ранцевого опрыскивателя.

Обработку плодов ингибитором этилена Фитомаг проводили в герметичной камере в течение суток по разработанной во ВНИИС им. И.В.Мичурина технологии. Температура хранения была 10…13oС, относительная влажность воздуха 70,5%.

Исследования выполнялись на базе Мичуринского опорного пункта ВНИИ овощеводства, расположенного в учхозе «Роща» (Мичуринский район, Тамбовская область). Климат Мичуринского района умеренно-континентальный с теплым солнечным летом и устойчивой морозной зимой. Период со среднесуточной температурой выше 5oС продолжается 140-180 суток, сумма активных температур – 2300-2450oС. Количество ФАР в мае – августе составляет 190-240 ккал сутки/м2. Среднегодовое количество осадков составляет 400-500 мм. Величина ГТК колеблется от 1,0 до 1,4 (Агроклиматический справочник по Тамбовской области).

Томат выращивали рассадным способом без пикировки. В открытый грунт рассаду высаживали в конце мая вручную по схеме (90+50)х40 см. Площадь учетной делянки 10 м2. Фенологические наблюдения, биометрию плодов и учет урожая проводили по методике исследований в овощеводстве и бахчеводстве (Белик, 1970).

Содержание сухого вещества определяли путем высушивания до постоянной массы, сахаров – по Бертрану, общую кислотность – титрованием 0,1н щелочью (Ермаков и др., 1987), аскорбиновую кислоту – йодометрическим методом, пектиновые вещества – кальций-пектатным методом (Плешков, 1985), содержание кальция – комплексонометрическим методом. Дегустационная оценка зрелых плодов проводилась по методике, предложенной Е.П. Широковым (1982).

На хранение закладывали здоровые, сформировавшиеся плоды в зеленой степени зрелости. Хранение осуществлялось в экспериментально-производственном хранилище ВНИИС им. И.В.Мичурина согласно методическим указаниям по проведению научно-исследовательских работ по хранению овощей (Широков и др., 1982). Во время хранения каждые 7 суток осуществляли подсчет количества зрелых плодов, больных и естественной убыли массы путем взвешивания пронумерованных плодов. Статистическую обработку результатов проводили методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985) с помощью компьютерной программы «Статистика».

Результаты и обсуждение

Прямым показателем сохранности плодов является величина общих потерь. В среднем за два года после 14 суток хранения общие потери в опыте изменялись в пределах от 2,3 до 9,6%. В варианте без обработок максимальные потери (9,6%) отмечены у сорта Яхонт. У линии 301 этот показатель был в 2,13 раза меньше. Применение подкормок препаратом Брексил позволило снизить общие потери у сорта Яхонт в 1,14, а у линии 301 – в 1,15 раза по сравнению с контролем. Обработка плодов перед закладкой на хранение препаратом Фитомаг обеспечила снижение общих потерь в 1,80 раза. Минимальные потери отмечены при совместном применении препаратов Брексил и Фитомаг, которые составили 4,4% у сорта Яхонт и 2,3% – у линии 301.

1. Динамика изменения общих потерь массы плодов томата в процессе хранения под влиянием комплекса факторов, % (2008 – 2009 годы)

Варианты многофакторного опыта			Период хранения
			14 сут.	28 сут.	42 сут.
Контроль (без обработки)	Контроль	Яхонт + / +	9,6	33.8	60,2
		Л301 rin / rin	4,5	17,6	31,5
	Брексил	Яхонт + / +	8,4	30,5	55,2
		К301 rin / rin	3,9	16,7	28,9
Метилциклопропен	Контроль	Яхонт + / +	5,3	20,1	33,1
		К301 rin / rin	2,5	12,3	20,1
	Брексил	Яхонт + / +	4,8	19,7	29,4
		Л301 rin / rin	2,3	11,9	18,7
НСР 05			2,4	4,5	8,9

Через 28 суток хранения у сорта Яхонт было отмечено 33,8% общих потерь, а у линии с геном rin только 17,6%, что в 1,92 раза меньше. Внекорневые подкормки кальцием приводили к снижению отхода у изученных образцов в 1,11-1,05 раза, а обработка плодов препаратом «Фитомаг» в 1,68-1,43 раза. Совмещение агротехнического и технологического факторов позволило снизить потери до 19,7 и 11,9%, или в 1,72-1,48 раза по сравнению с контролем.

Через 42 суток хранения потери достигли максимальной величины: у сорта Яхонт – 60,2%, а у линии 301 – 31,5%. Применение подкормок препаратом «Брексил» позволило снизить общие потери у сорта Яхонт в 1,09, а у линии 301 в 1,09 раза. Обработка плодов перед закладкой на хранение препаратом «Фитомаг» обеспечила снижение общих потерь соответственно в 1,82 и 1,57 раза. Наиболее эффективными, как и следовало ожидать, оказались варианты, в которых некорневая подкормка кальцием сочеталась с обработкой плодов препаратом «Фитомаг», что приводило к уменьшению потерь у сорта Яхонт в 2,05, а у линии 301 в 1,69 раза по сравнению с контролем.

Дисперсионный анализ показал, что вклад основных факторов в изменчивость показателя общих потерь массы плодов томата через 14 суток хранения составлял от 9,4 до 25,3% (рис. 1). При этом сроке учетов максимальное влияние оказывали генетический (особенности сорта) (25,3%) и технологический (применение в процессе хранения препарата «Фитомаг») (21,5%) факторы. На долю агротехнического фактора приходилось 9,4%. Случайный фактор и фактор повторений обеспечивали соответственно 8,1 и 7,8% вариабельности признака. Суммарный вклад всех форм взаимодействия изучаемых факторов составил 9,3%.

Степень варьирования, определяемая погодными условиями, которые складывались в разные годы исследований (экологический фактор), при первом учете составила 18,6%. В 2008 году неблагоприятные условия сложились в начале сентября, что было связано с выпадением осадков, которые отодвинули ликвидный сбор на более поздний срок и ухудшили качество плодов, закладываемых на хранение. В 2009 году осадки сосредоточились в первой половине периода вегетации и превысили среднемноголетний показатель. Создались благоприятные условия для развития растений. В июле и августе температура воздуха держалась на уровне среднемноголетних показателей. Сентябрь был сухой и теплый, что способствовало формированию плодов без признаков поражения грибными болезнями. Однако при менее благоприятных погодных условиях в отдельные годы роль этого фактора, по-видимому,

Рис. 1. Вклад изучаемых факторов в изменчивость показателя общих потерь массы плодов через 14 суток хранения

О Пии трений

■генетическим (А)

□Агрсгежмечсемин (0)

ОТшеиегичесмий (С)

■жонсгичоскии |Д)

ОВили моаейстииг фжгарои

■Оижчж (иши6жж>

может значительно повышаться.

В дальнейшем наблюдалось явное снижение вклада в изменчивость анализируемого признака погодных условий (с 18,6 % через 14 суток, до 12,1 % через 28 суток, а через 42 суток – до 8,8 %).

Следует отметить, что в процессе хранения плодов отмечена тенденция постепенного усиления роли технологического (до 25,2% через 28 суток, а затем до 28,8% через 42 суток) и, особенно, генетического (до 29,8% через 28 суток, и до 31,1% через 42 суток) факторов (рис. 2, 3). Степень влияния агротехнического фактора на показатель общих потерь массы плодов томата в процессе хранения претерпела незначительные изменения.

Величина общих потерь при хранении складывается из естественной убыли массы плодов и абсолютного отхода. После 14 суток хранения убыль массы у сорта Яхонт и формы К301 отличались незначительно (5,2 и 4,5% соответственно). Отход у сорта Яхонт составил от 1,3 до 4,4%, в зависимости от варианта. Линия 301 к этому сроку хранения не имела отхода из-за болезней.

Через 28 суток хранения наименьшей убылью массы характеризовался также образец К301 (7,6%). Максимальная убыль отмечена у сорта Яхонт – 9,2%. Максимальный отход был у сортов Яхонт – 24,6%, что в 2,5 раза больше чем у линии 301. После 42 суток хранения естественная убыль достигла значения 12,0% у сорта Яхонт и 9,5% у линии 301, одновременно резко возрос отход от болезней соответственно до 48,2 и 22,0 %,

• □    Повторении

• ■    1енетичесхий(Л)

• □    Агротехнический (8)

□Технологический (С)

• ■    Экологический (Д)

О Oja и содействие факторов

• ■    Остаток (ошибка)

Рис.2 . Вклад изучаемых факторов в изменчивость показателя общих потерь массы плодов через 28 суток хранения

Обработка препаратом Брексил привела к снижению убыли после первых 14 суток хранения на 0,2-0,3%, через 28 суток – на 0,6-0,8%, и через 42 суток – на 0,4-1,5%. Некорневые подкормки препаратом кальция позволили снизить отход из-за болезней у сорта Яхонт на 2,5-3,5%, а у линии 301 – до 2,1%.

Препарат Фитомаг снижал естественную убыль массы плодов при хранении сорта Яхонт за первые 14 суток на 1,2%. На протяжении последующих недель эта разница между обработанными и необработанными плодами увеличивалась, через 28 суток хранения она составляла от 2,5% (К301) до 2,0% (Яхонт). Через 48 суток хранения разница достигла соответственно 1,9 и 2,9%. Отход от болезней под влиянием препарата Фитомаг снижался по сравнению с контролем в течение всего периоде хранения, у сорта Яхонт на 11,7-24,2%, а у линии 301 на 2,8-11,5%.

Использованные в процессе опыта образцы томата существенно отличались по ком-

• □ повторения

• ■ Геиоичесний (А)

• □ А гроте мпичс с ими (В)

ОТглиилшичтиеий (С)

g Эю логический |Д)

• □ ВМИ1ИС1ДГЙ1 ТНМГ факт ри*

• ■ Ос таток (ошибке!

2. Содержание пектиновых веществ и кальция в зеленых плодах томата (среднее за 2007-2009 годы)

(10 %) были отмечены лишь у сорта Яхонт. На 28 сутки хранения у линии 301 появились первые зрелые плоды, а у сорта Яхонт количество зрелых плодов достигло 41%. После 42 суток хранения по количеству зрелых плодов сорт Яхонт (56%) по-прежнему значительно опережал линию с геном замедленного созревания (23%). Эта тенденция сохранялась до конца опыта.

Обработка плодов ингибитором этилена сдвигала сроки их созревания на 2-3 недели. После 42 суток хранения плоды, обработанные препаратом Фитомаг, содержали у сорта Яхонт 26% зрелых плодов, а у линии 301 – 13%, что соответственно на 30 и 10% меньше контроля.

Изученные факторы оказывали влияние на биохимический состав плодов томата. По общему количеству пектиновых веществ в зеленых сформировавшихся плодах линия 301 (0,82%) значительно превышала сорт Яхонт (0,63%). Обработка препаратом кальция привела к повышению содержания пектиновых веществ у линии 301 на 0,18%, а у сорта Яхонт на 0,1%. Это происходило, преимущественно, за счет увеличения доли протопектина (табл. 2).

Рис. 3. Вклад изучаемых факторов в изменчивость показателя общей потери массы плодов через 48 суток хранения плексу хозяйственно ценных признаков. По продолжительности вегетационного периода сорт Яхонт следует отнести к группе среднеранних форм (111-114 суток), линию 301 – к группе позднеспелых (135-138 суток). Наибольшее различие отмечено по продолжительности периода «массовое цветение – начало созревания», который у сорта Яхонт составил 46-47 суток, а у образца с геном rin – 61-63 суток. Вследствие этого, в структуре урожая сорта Яхонт доля зрелых плодов достигала 50 и более процентов. В то время как у линии 301 в урожае преобладали сформировав-

Образец	Вариант	Пектиновые вещества, %			Кальций, мг%
		растворимые	нерастворимые	сумма
Яхонт (+/+)	контроль	0,19	0,44	0,63	11,5
Яхонт	кальций	0,21	0,52	0,73	16,8
К 301(rin/rin)	контроль	0,24	0,54	0,78	14,3
К 301	кальций	0,27	0,70	0,97	28,0

шиеся, но незрелые плоды (91%), что является предпочтительным при закладке на хранение.

Средняя масса плода у сорта Яхонт составила 125 г, что почти вдвое больше, чем у линии 301. Однако по плотности плоды сорта Яхонт уступали линии 301. Частично это связано с толщиной стенки плода, которая у линии 301 была в 1,5 раза больше, чем у сорта Яхонт (0,41 см).

Принцип действия гена rin, как и препарата Фитомаг заключается в замедлении созревания плодов, заложенных на хранение. Поэтому важно было изучить влияние гена замедленного созревания и ингибитора этилена на динамику созревания плодов в процессе хранения. Влияние генотипа на динамику созревания плодов томата при хранении в обычных условиях показано на рисунке 4.

В течение первых двух недель хранения зрелые плоды

К 301 (пп\пп

---К 301 (пп\пп * мцп

----Яхонт (♦/♦)

____Екнги.Ш1;1#.МШ.

Рис. 4. Динамика созревания плодов томата

По количеству кальция в плодах выделялся образец К301, гомозиготный по гену rin, который накапливал 14,3 мг% кальция, что на 2,8 мг% больше, чем у сорта Яхонт (11,5 мг%). Подкормка препаратом кальция привела к увеличению содержания кальция в плодах на 5,3 мг% у сорта Яхонт и на 13,7 мг% у образца К301. Таким образом, образец с геном замедленного созревания в гомозиготном состоянии усваивал из удобрения значительно больше кальция, чем сорт с обычным генотипом.

Биохимическая характеристика является важным показателем, свидетельствующим не только о пищевой ценности сортообразцов, но и о пригодности сорта к хранению. В вариантах без подкормки по содержанию сухого вещества небольшое преимущество (на 0,14%) отмечено у сорта Яхонт (6,81%). По содержанию суммы сахаров, напротив, выделился образец К301 (3,87%), превысив сорт Яхонт на

0,28%. Образец К 301, характеризовался более высоким содержанием суммы титруемых кислот (0,53%) и аскорбиновой кислоты (43,2 мг%), незначительно превышая по этим показателям сорт Яхонт (табл. 3).

Количественным показателем вкуса является сахарокислотный индекс. Лучшими вкусовыми качествами обладают плоды, сахарокислотный индекс которых выше 7 единиц, при содержании сахаров не менее 3% . Оба образца отвечали этому требованию.

3. Химический состав зрелых плодов томата, обработанных препаратом «Брексил» (2007-2009 годы.)

Название образца	Вариант опыта	Сухое вещество, %	Сумма сахаров, %	Титруемая кислота, %	Сахарокислотный индекс	Аскорбиновая кислота, мг%
К301	контроль	6,65	3,78	0,53	7,1	43,2
К301	кальций	6,73	3,90	0,37	10,5	39,3
Яхонт	контроль	6,81	3,50	0,43	8,1	40,1
Яхонт	кальций	7,88	3,67	0,37	10,4	36,0

Некорневые подкормки сокращают путь поступления воды и ассимилятов в плоды, поэтому их часто применяют для целенаправленного воздействия на растения необходимым элементом питания. Некорневые подкормки препаратом кальция Брексил приводили к существенному изменению биохимического состава плодов, повышая содержание сухого вещества у сорта Яхонт на 1,07%, и линии 301 на 0,08%, а суммы сахаров соответственно на 0,17% и 0,12%. Одновременно подкормка препаратом Брексил снизила показатели титруемой кислотности у линии 301 на 0,16% и у сорта Яхонт на 0,06%. В связи с этим повысился сахарокислотный индекс у сорта Яхонт на 2,3, а у линии 301 на 3,4 единицы. Некорневые подкормки препаратом

Брексил снижали содержание аскорбиновой кислоты у сорта Яхонт на 4,1мг%, у линии 301 – на 3,9 мг%.

Таким образом, лежкость плодов томата зависит от комплекса морфологических, анатомических, физиологических, биохимических особенностей, которые находятся под влиянием как наследственных, так и ненаследственных факторов, роль которых на разных этапах хранения может существенно изменяться. Поэтому для получения максимального эффекта (сохранности плодов) необходимо сочетать селекционно-генетические факторы, агротехнические методы и технологические способы, способствующие повышению лежкости, а также учитывать экологические условия.