Оценка образцов лука репчатого (Allium сера L.) различного происхождения в условиях предгорной зоны Северного Кавказа и выделение исходного материала для селекции

Обеспечение продовольственной безопасности и независимости России, конкурентоспособности отечественной продукции на мировых рынках продоволь- ствия, снижение технологических рисков в агропромышленном комплексе является важнейшей стратегией научно-технологического развития Российской Федерации. Поэтому первостепенной задачей селекционеров является создание соответствующих сортов и гибридов овощных культур. В настоящее время лук репчатый – одна из основных овощных культур, пользующаяся широким спросом у населения всего мира. Ценность лука репчатого определяется специфическим вкусом и запахом, питательностью и целебными свойствами [1-3]. Неповторимый острый вкус и специфический резкий запах придаёт луку содержащееся в нем эфирное масло, которое представляет собой сборную группу органических веществ. Большую часть их составляют фитонциды – летучие ароматические вещества особой природы, обладающие уникальным бактерицидным воздействием, которые широко применяются в медицине [4].

В зависимости от содержания эфирного масла (а не количества сахара) сорта лука разделяют на острые, полу-острые и сладкие. Причем в остром луке сахара даже больше, чем в сладком. Острые сорта содержат общего сахара 9,13% от сырого вещества, в т. ч. сахарозы – 7,18%, полуострые – соответственно 7,7 и 4,7%, сладкие – 6,04 и 1,94%. Содержание белка в луковице в зависимости от сорта и условий выращивания варьирует от 2 до 4%, в листьях – 1,3-1,9%. В состав луковиц входит семь незаменимых аминокислот, среди которых значительная доля приходится на лизин, лейцин, изолейцин, треонин.

В луке отмечается высокое содержание сухого вещества: от 7 до 21%, при этом минеральные вещества находятся в виде легкоусвояемых солей различных минеральных и органических кислот и составляют 0,5-0,7% от сырого вещества. В состав золы входят 17 элементов, в том числе калий, фосфор, железо, кальций, магний, алюминий, цинк, бор, сера, йод, литий. Лук также ценен содержанием витаминов А, С, В₁, В₂, РР. Содержание аскорбиновой кислоты в луковицах достигает 20 мг на 100 г сырого вещества, витамина В 1 (тиамин) в острых и сладких сортах – 0,06-0,33 и 0,05-0,1 мг соответственно, В2 (рибофлавин) – 0,07-0,28 и 0,02-0,07 мг, РР (ниацин, никотиновая кислота) – 0,2-0,3 и 0,3-0,6 мг; А (ретинол) и провитамин А, (бета-каротин) – 2-3,7 мг/100 г [5]. Биохимическая оценка доказывает высокую пищевую ценность лука репчатого и широкие перспективы использования, как луковиц, так и внешних чешуй [6;7]. Чешуи луковиц служат источником кверцетина [8], из него получают препарат противоопухолевого действия [9], который эффективен при атеросклерозе илучевой болезни[10] и задерживает развитие раковой опухоли [11].

Условия Ставропольского края являются благоприятными для возделывания лука репчатого, производство которого в 2015 году составило 10% от общероссийских сборов. Однако сортимент существующих сортов и гибридов, районированных в данном регионе, весьма ограничен, что затрудняет получение высоких стабильных урожаев этой культуры в регионе. В Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в РФ на 2021 год, включено 407 сортов и гибридов лука репчатого, из которых 50% – иностранной селекции. Сорта селекции ФГБНУ ФНЦО занимают всего 13,5% [12]. В этой связи, согласно принятой Государственной программы импортозамещения, возникает необходимость создания конкурентоспособных отечественных сортов и гибридов для выращивания их на продовольственные и семеноводческие цели в конкретных агроклиматических условиях региона. Это связано с тем, что сорта способны полностью реализовать генетический потенциал только в тех условиях, в которых были созданы [13;14].

Приоритетным направлением современной селекции является создание гетерозисных гибридов лука репчатого. Успех этой большой работы в значительной мере, как известно, определяется исходным материалом. В качестве исходного материала могут использоваться местные сорта лука репчатого, но большую ценность представляют образцы различного происхождения из мировой коллекции ФГБНУ ≪Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова≫ (ВИР), коллекций различных НИУ, ботанических садов [15;16], а также внутривидовые и межвидовые гибриды. Использование гибридизации дает возможность выделять оригинальные формы с новыми вкусовыми свойствами и мощным фармакологическим эффектом [17]. С использованием данного подхода в ФГБНУ ФНЦО (ВНИИССОК) были созданы сорта и гибриды лука репчатого для Средней полосы России с низким баллом поражения пероноспорозом, дружностью созревания, высокими урожайностью и содержанием биологических активных веществ [18-21].

Поиск и создание исходного материала для селекции начинается со сбора и изучения коллекционных образцов на выравненность морфологических признаков; на скороспелость и дружность созревания; на лежкость и транспортабельность луковиц; на качество овощной продукции (высокое содержание биологически активных веществ и антиоксидантов); на устойчивость к биотическим и абиотическим стрессорам конкретной зоны выращивания [22].

Цель исследований: оценка коллекционных образцов лука репчатого различного происхождения и выделение источников основных хозяйственно ценных признаков (продуктивность, скороспелость, сохранность, качество луковиц) как исходного материала для создания отечественных гибридов и сортов, адаптированных к условиям Северо-Кавказского региона.

Методы исследований

Объект – лук репчатый ( Allium сера L.). Материал исследования – коллекционные и селекционные образцы ВИР и ФГБНУ ФНЦО, в том числе 115 образцов из 26 стран мира (71 сорт и 19 гибридов F₁), 25 гибридных комбинаций. Исследования проведены в 2017-2019 годах на базе Северо-Кавказского филиала ФГБНУ ФНЦО (ВНИИССОК). Опытные поля СКФ ФГБНУ ФНЦО расположены в Предгорной зоне Ставропольского края. Климат умеренно-континентальный. Средняя температура воздуха по краю: январь – 3…5^оС, июль – 17…25^оС. Продолжительность вегетационного периода – 200-234 суток.

Лабораторно-полевые опыты проводили по общепринятым методикам[23-26]. Опыт заложен на участке, подготовленном по принятой в СКФ агротехнике возделывания лука репчатого. Посев проводили в первой декаде апреля по схеме 60+(20х4), на глубину 3 см. Площадь учетной

Рис.1.Коллекционный питомник лука репчатого,СКФ ФГБНУ ФНЦО,2017 год

делянки – 5 м² (3,33 погонных метра посевной ленты), повторность – 4-х кратная. Размещение делянок рендо-мизированное. Посев – вручную сухими семенами с последующим прикатыванием. Стандарты – новые сорта Примо и Ампэкс селекции ФГБНУ ФНЦО и итальянский гибрид F 1 Ранко, которые размещали через каждые 10 коллекционных образцов (рис. 1).

В течение вегетации проводили фенологические наблюдения. Описание морфологических и измерение биометрических признаков растений осуществляли согласно инструкции [27]. Учёт структуры урожая – по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [28] в фазу полного созревания.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методами дисперсионного анализа [23] с помощью прикладных программ Microsoft Office Excel, 2010.

Результаты и обсуждения

На опытном поле Северо-Кавказского филиала ФГБНУ ФНЦО за период с 2017 по 2019 годы были оценены 115 коллекционных образцов лука репчатого из 26 стран мира, из них 71 – сорта (рис. 2) и 19 – гибриды F 1 (рис. 3).

Большинство сортов в коллекции представлено отечественной селекцией (Россия – 24%), в том числе 6 сортов селекции ФГБНУ ФНЦО (8,5%). Сорта селекции США

Рис.2.Происхождение коллекционных сортов лука репчатого,2017-2019 годы

Рис.3.Происхождение гибридов F1 коллекции лука репча-того,2017-2019 годы

Fig.3.The origin ofF₁ hybrids ofthe onion collection,2017-2019 составили 13%, Канады – 8%, Нидерландов и Таджикистана – по 7%. Сорта из Испании, Казахстана, Турции, Азербайджана, Болгарии и Киргизии представлены по 3-4%. Остальные страны – по 1%. Из 19 гибридов F 1 большая часть голландской (42%) и японской (21%) селекции. Из США, Канады и Италии – примерно по 10%. В гибридном питомнике также были оценены 25 гибридных комбинаций (ВИР).

Анализ полученных данных не выявил широкого разнообразия изученных образцов по ряду признаков, тем не менее позволил выявить ряд источников таких признаков, как скороспелость, форма, окраска и качественные параметры сухих чешуй луковиц (табл. 1). Большая часть гибридов (79% и 92%) и сортов (65%) вошла в группу скороспелых (90-110 суток от всходов до полегания). К среднеспелым были отнесены 25% сортов, а среди гибридов F 1 и гибридных комбинаций их доля составила всего 4-5%. Позднеспелых образцов среди изученного материала не оказалось. Особую селекционную ценность представляют ультраскороспелые образцы, период вегетации которых заканчивается до 90 суток от всходов. К таким относились только 10% сортов – это три местных сорта из Таджикистана, два сорта из Испании: Delta и Delfos, местный сорт из Украины и сорт ON 10841 французской селекции. Из гибридов к ультраскороспелым относились Carlos F 1 , Аллюра F 1 , Bonus F 1 (16%) и комбинация 4192х509.

Таблица 1. Структура коллекционных образцов лука репчатого по хозяйственно ценным признакам, % Table 1. Structure of collection samples of onion by economically valuable characteristics, %

Признаки		Сорта	Гибриды F 1	Гибридные комбинации
	ультраскороспелые	10	16	4
Группа спелости	скороспелые	65	79	92
	среднеспелые	25	5	4
	длинная	3	0	0
Форма луковицы	овальная	11	21	24
	округлая	73	79	48
	плоская	13	0	28
	желтая	83	100	100
Окраска сухих чешуй	фиолетовая	6	0	0
	розовая	10	0	0
	белая	1	0	0
	плотные	1	11	8
Характер сухих чешуй	средние	93	63	40
	слабые	6	26	52
	сильное	1	11	8
Сцепление сухих чешуй	среднее	94	79	72
	слабое	4	11	20

Большинство сортов и гибридов F 1 (более 70%) имело округлую форму луковиц, а среди гибридных комбинаций их доля составила только 48%. Источниками длинной формы луковицы могут являться сорта Гюмюрджинка из Болгарии и Местный сорт из Киргизии; плоской формы – 13% сортов и 28% гибридных комбинаций.

Все гибриды F1 и гибридные комбинации были представлены желтоокрашенными образцами – 100% с окра- ской сухих наружных чешуй от светло-желтой до коричневой. Число желтоокрашенных сортов в коллекции составило 83%, остальные сорта могут служить источниками создания нового исходного материала с фиолетовой окраской сухих наружных чешуй – это сорта Yakut, Rossa di Firenze, Чёрный принц, Amarilla, белой окраской – сорт Альба, розовой окраски – сорта Brunswick, Каба гюмюрджин, Akjiin 12, Местный из Армении, Delfos, Антураж и Медуза.

Таблица 2. Структура образцов лука репчатого коллекционного и гибридного питомников по хозяйственно ценным признакам, % Table 2. Structure of onion samples from collectible and hybrid nurseries by economically valuable traits, %

Признаки	Сорта	Гибриды F 1	Гибридные комбинации
ниже стандартов	82	84	60
Высота растения                на уровне стандартов	3	5	0
выше стандартов	15	11	40
ниже стандартов	30	63	100
Число листьев                  на уровне стандартов	39	5	0
выше стандартов	31	32	0
ниже стандартов	75	89	44
Площадь листьев               на уровне стандартов	14	5	0
выше стандартов	11	5	56
ниже стандартов	23	32	24
Общая урожайность             на уровне стандартов	14	5	0
выше стандартов	35	63	76
ниже стандартов	32	53	84
Товарная урожайность          на уровне стандартов	31	5	0
выше стандартов	37	42	16
ниже стандартов	15	63	92
Выход товарных луковиц        на уровне стандартов	13	5	0
выше стандартов	72	32	8
ниже стандартов	21	42	68
Товарная масса луковицы       на уровне стандартов	13	5	0
выше стандартов	66	53	32

Таблица 3. Структура урожайности выделенных образцов лука репчатого (средняя за 2017-2019 годы) Table 3. Yield structure of selected onion samples (average for 2017-2019)

	Название образца	Урожайность, т/га		Выход товарных луковиц, %	Масса луковицы, г
		общая	товарная		общая	товарная
1	Ампэкс st	20,2±1,0	14,8±0,5	73,3±3,0	38,1±0,9	62,3±1,0
2	Примо st	17,7±1,1	13,0±0,2	73,3±2,5	34,6±1,0	61,0±2,3
3	Rossa di Firenze (Италия)	24,0±0,9	17,8±0,3	74,2±2,6	57,5±0,7	78,3±1,3
4	Yellow Strasburg (США)	28,1±1,1	19,3±0,4	68,7±2,4	41,0±1,2	72,4±2,9
5	к-1189 Местный (Ирак)	26,2±0,8	19,4±0,1	74,0±2,9	42,0±1,2	67,4±2,7
6	Sotetvoros (Венгрия)	23,5±0,7	18,5±0,5	78,7±1,5	41,6±1,3	55,5±1,5
7	Jaune Espagne (Алжир)	21,8±1,0	17,2±1,0	78,9±1,8	42,1±1,0	63,0±2,1
8	Lucrato RS (Нидерланды)	29,1±1,1	19,4±0,6	66,7±1,6	48,0±0,9	74,5±1,0
9	Apache Chief (США)	26,4±1,0	19,7±0,4	74,6±2,4	46,1±1,4	62,7±2,1
10	Ранко F 1 (Италия) st	19,3±0,5	14,7±0,8	76,2±2,6	43,9±1,9	62,4±2,0
11	Bonus F 1 (Япония)	27,9±0,9	20,6±0,9	73,9±3,5	37,7±0,7	63,4±1,3
12	Медуза F 1 (Япония)	21,2±1,0	17,3±1,0	81,8±4,1	45,1±1,5	65,1±2,5
13	Аллюра F 1 (Т – 803) (Япония)	32,9±1,2	27,0±1,1	82,1±1,9	54,7±1,9	72,4±3,0
14	Carlos F 1 (Япония)	24,4±0,8	17,3±1,2	70,8±1,2	39,2±0,7	67,5±2,9
15	Тареско F 1 (Нидерланды)	25,5±0,9	19,9±0,9	78,0±2,3	41,0±1,4	63,9±2,5
16	EYG 155 F 1 (США)	18,1±1,0	14,9±0,6	82,3±1,9	50,2±2,0	60,3±1,0
17	Hyskin F 1 (Нидерланды)	21,9±1,0	17,9±0,5	81,7±2,4	46,3±1,2	60,8±2,4
18	Cassiopea F1 (Нидерланды)	21,7±0,7	17,4±1,0	80,2±1,8	44,8±1,3	62,2±3,0
19	F 1 Медуза х Bonus	35,9±1,3	22,3±0,6	62,1±2,4	35,8±1,0	63,7±1,5
20	F 1 Lorensos хМедуза хBonus	29,5±1,1	17,1±0,8	58,0±2,6	34,4±1,4	69,2±1,0
21	F 1 Тареско х Скапино	31,6±1,3	17,9±0,7	56,6±3,7	35,9±1,2	62,7±2,0
22	F 1 Тареско х Bosko	30,3±1,8	18,4±0,9	60,7±2,5	42,2±0,9	68,6±1,8
НСР 05		2,6	2,1	3,9	3,7	5,3

Плотность и сцепление сухих наружных чешуй отвечает за лежкость и транспортабельность луковиц. Большинство изученных образцов луковицы по сочетанию этих параметров можно отнести к средней категории. Одновременно плотный характер и сильное сцепление наружных чешуй среди сортов отмечено только у стандарта Примо, среди гибридов F 1 – у Медуза F 1 и Elenka F 1 и у двух гибридных комбинаций ФГБНУ ФНЦО (ВНИИССОК) 1013х7000 и 995х467. Все выделенные образцы характеризуются малогнездностью (от 1 до 2 зачатков), плотными луковицами (толщина мясистых чешуй до 5 мм) и отсутствием оголенных луковиц.

В ходе исследований проведена оценка основных количественных признаков и рассчитана доля образцов с различным их проявлением в анализируемых группах в сравнении с соответствующими стандартами (табл. 2). В группе сортов высота растений выше стандартов (более 42 см) отмечена у 15% образцов, у гибридов F1 и гибридных комбинаций (более 56 см) – у 11% и 40%, соответственно. Число листьев более 9-10 штук отмечено более, чем у 30% сортов и гибридов F1. Наиболее облиственными были 11% сортов и всего 5% гибридов F1, их площадь составила более 230 см2. Все изученные гибридные комбинации имели меньшее число листьев, однако у 56% гибридных комбинаций площадь листовой поверхности превышала показатели стандарта и составляла более 320 см2.

По массе луковицы выделилось 66% сортов, 53% гибридов F 1 и 32% гибридных комбинации, у которых этот показатель превысил 62 г.

Общая урожайность, превышающая показатели стандартов, отмечена у 35% сортов, 63% гибридов F 1 и 76% гибридных комбинаций. По товарной урожайности превышали стандарты 37% сортов, 42% гибридов F 1 и 16% гибридных комбинаций. Высокая доля выхода товарных луковиц отмечена у 72% сортов, а у гибридов F 1 она составила 32% и совсем немного у гибридных комбинаций – лишь8% имели товарность выше уровня стандарта. Самая высокая товарность составила более 85% у сортов Delta и местного сорта из Турции, более 82% – у гибридов Аллюра F 1 и

Bonus F 1

Медуза F 1

Аллюра (Т-803) F 1

Рис.4.Луковицы выделенных образцов лука репчатого,2017 год

EYG 155 F 1 . По итогам трехлетних испытаний высокой общей и товарной урожайностью – более 30 т/га и более 20 т/га соответственно, характеризовались образцы Медуза х Bonus, Аллюра F 1 .

По итогам проведенной оценки из коллекции 2017-2019 годов были выделены 22 перспективных образца лука репчатого различного происхождения (включая стандарты), которые отличались комплексом хозяйственно ценных параметров (табл. 3; рис. 4).

Среди выделенных образцов наиболее урожайным является гибрид F 1 Аллюра, общая урожайность которого превысила стандарт на 71%, а товарная – на 84%. Выход товарной урожайности сорта составил 82%, причем общая масса луковицы была на 25% выше массы луковицы стандарта Ранко F 1 , а масса товарной луковицы – на 16%. По высокой общей и товарной урожайности выделяется и гибридная комбинация Медуза х Bonus. Показатели ее урожайности, соответственно, были на 86% и на 52% выше урожайности лучшего стандарта. Сорта Jaune Espagne и Sotetvoros и гибриды Медуза F 1 , EYG 155 F 1 , Hyskin F 1 и Cassiopea F 1 помимо высокой урожайности имели наибольший процент товарности среди выделенных образцов (79-82%). Итальянский сорт Rossa di Firenze особо отмечен по общей массе луковицы, которая превысила лучший стандарт Ампэкс на 51%, а по товарной массе – на 26%.

Среди изученных сортов и гибридов по комплексу хозяйственно ценных признаков также выделены следующие образцы: сорт Черный принц – как источник скороспелости, фиолетовой окраски и высокого содержания кверцетина, гибрид Бенефит F 1 – скороспелости, высокой сохранности и содержанию кверцетина, сорт Колобок – скороспелости, урожайности и содержанию кверцетина, сорт Альба – источник скороспелости и белой окраски луковиц, сорт Yakut – сохранности и фиолетовой окраски, сорт Золотничок – источник сохранности. Как источники скороспелости выделены сорта Министр, Southport Red, к4779 (Местный, Украина); Местные из Таджикистана (к4756, к4772, к4775); ON 10841, Delta, Delfos и гибрид Hyton F 1 . Источниками длинной формы являются сорта Гюмюрджинка и к4806 (Местный, Киргизия). Для селекции может представлять интерес такой признак как розовая окраска – источниками розовой окраски сухих чешуй являются сорта Brunswick, Каба гюмюрджин, Akjiin 12, Местный из Армении, Антураж, Антей и МОХ-251.

Среди изученных 25 гибридных комбинаций были выделены перспективные к выращиванию в предгорной зоне Северного Кавказа. По сочетанию хозяйственно ценных признаков особый интерес представляет образец 1013х7000 (скороспелость – от 93 суток, характер и сцепление сухих наружных чешуй – сильное, плотное, сохран- ность– 86%, содержание кверцетина– 3 мг%). С признаками скороспелость (до 95 суток) и высокая урожайность (общая – 17-21 т/га, товарная – 12-14 т/га) выделены комбинации 4192х353, 1159х236 и 4192х509. Комбинации 4192х7004 и 210х4192 выделены как урожайные (до 23 т/га) с высокой сохранностью (до 98%) при длительном хранении (до 7 месяцев).

Заключение

Создание сортов, проявляющих в условиях возделывания повышенную жизнеспособность, пластичность, дающих высокую стабильную урожайность и товарность, обладающих устойчивостью к болезням и вредителям, имеющих высокое содержание БАВ, с высокой леж-костью и сохранностью луковиц – основная задача учёных-селекционеров. Использование в производстве таких сортов даст возможность максимально использовать климатический потенциал зоны возделывания, снизить нагрузку на окружающую среду, получить биологически безопасный продукт [29-31]. В регионах Северного Кавказа необходимо вести селекцию лука репчатого по различным направлениям,в первую очередь – на высокую урожайность в сочетании с высокой сохранностью луковиц. При оценке образцов лука репчатого на пригодность к хранению важно учитывать такие признаки, как число сухих чешуй и плотность их прилегания, толщину шейки луковицы, отделение и прилегание сухих чешуй после досушки [32].

По итогам трехлетней оценки коллекционного и гибридных питомников были выделены 22 образца, отличающиеся высокой урожайностью в сочетании с рядом других селекционно ценных признаков. Их товарная урожайность составила от 18 т/га до 36 т/га по образцам, выход товарных луковиц у некоторых достигал 80%, а масса товарной луковицы была от 55 г до 78 г.

У изученных образцов лука репчатого также была проведена биохимическая оценка и выделены образцы с высокой пищевой ценностью. Среди всех сортообразцов самое высокое содержание сухого вещества было у испанского сорта Amarilla (18,9%), а витамина С (13,1 мг%) – Rosa di Firenze итальянской селекции. Максимальный показатель суммы сахаров (13,3%) отмечен у гибридной комбинации 1013х7000, самое высокое содержание кверцетина – у 4287х1245 (5 мг%). Результаты оценки будут изложены в следующей публикации.

Использование выделенных образцов в селекционном процессе в качестве исходного материала даст возможность создать новые высокоурожайные сорта и гибриды F 1 лука репчатого для агроклиматических условий предгорной зоны Северного Кавказа.

Об авторах:

Иван Сергеевич Мастяев – научный сотрудник, , Александр Фёдорович Агафонов – кандидат с.-х. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории селекции и семеноводства луковых культур, ,

Alexander F. Agafonov – Cand. Sci. (Agriculture),

Leading Researcher, Laboratory of Breeding

and Seed Production of Onion Crops, ,

Leonid Viktorovich Krivenkov – Cand. Sci. (Agriculture),