Структура семенной продуктивности антоциансодержащих овощных бобов и особенности микофлоры почвы под ними

Бобы (Vicia faba L.) являются ценной продовольственной культурой с большим биоресурсным потенциалом [1, 2]. Семена бобов характеризуются высоким содержанием белка (27-35%), который по аминокислотному составу близок к животному, витаминов А, В1, В2, С, РР, органических кислот, калием, кальцием и магнием. В семенах нет холестерина, мало жира и много сложных углеводов, а семенная оболочка содержит антиоксиданты, которые у нас ассоциируются с шоколадом, красным вином и чаем [3, 4]. Кроме того, существуют разновидности и формы бобов, в оболочках которых содержатся антоцианы, обладающие антиоксидантными, спазмолитическими, противовоспалительными, противоаллергическими, бактерицидными, противовирусными свойствами, а также способствуют укреплению и повышению эластичности кровеносных сосудов, уменьшая ломкость капилляров. Следует напомнить, что антоцианы попадают в организм человека только с пищей [5], поэтому изучение антоциансодержащих сортов бобов представляет особый интерес. Продуктивность любых, в том числе антоциансодержащих сортов овощных бобов, может быть снижена болезнями, чаще всего микозами. Также известно, что процесс прижизненной корневой экссудации бобовыми растениями может изменять структуру почвенных микокомплексов, влиять на биологическую активность почвы и численность токсигенных видов грибов [6, 7].

Проблема максимального использования биологического потенциала возделываемых растений в селекции является чрезвычайно значимой и решение ее возможно лишь на основе более полной изученности хозяйственно биологических свойств и признаков. Для выхода из ситуации дефицита растительного белка в рамках органического земледелия, считаем актуальным всестороннее изучение овощных бобов, анализ почвенных микокомплексов их антоциансодержащих сортов проводится впервые. Поэтому целью данной работы было изучение структуры семенной продуктивности антоциансодержащих овощных бобов и особенностей микрофлоры почвы под ними.

Материал и методы исследования

На базе Ботанического сада НИУ «БелГУ» на мелкозернистом черноземе с 30-45% физической глины, с активной кислотностью 7,6, в мелкоделяночных опытах на естественном инфекционном фоне в 2013-2018 годах изучали сорта и гиб- рид овощных бобов с антоцианом в семенной оболочке (Бобчинские, Кармазин, Розовый фламинго, Русские черные, Царский урожай, Бел-1). Белок в зерне определяли по ГОСТ (10846-91) биуретовым методом с использованием цветовых реакций. Предыдущие исследования показали, что антоциан обнаружен в оболочках семян с фиолетовым и темно-фиолетовым цветом, а в красноватых экстрактах из семян с черным и розовым цветом окраски антоцианы не были обнаружены [5].

Микологические эксперименты проводили в лаборатории кафедры биотехнологии и микробиологии по общепринятым методикам [8, 9]. Выделение в чистую культуру почвенных грибов осуществляли методом почвенных разведений Ваксмана с последующим глубоким посевом в плотные питательные среды. Для изучения микроморфологии и определения изолированных грибов использовали световой микроскоп «Микромед-2» и видеоокуляр DCM 310 SCOPE. Токсигенные, оппортунистические и аллергенные виды микромицетов определяли с учетом литературных данных. Для оценки сходства комплексов почвенных микромицетов под сортами бобов использовали коэффициент сходства [10]. В статье приведены статистически обработанные средние данные за 7 лет.

Результаты и их обсуждение

Анализ элементов семенной продуктивности изученных сортообразцов бобов (рис. 1) показал, что наиболее крупными были плоды сортов Розовый фламинго (12,6 ± 0,3 см) и Кармазин (11,7 ± 0,3 см), при этом продуктивность растений была наибольшая у гибрида Бел-1 (65,2 ± 1,8 г), и сортов Розовый фламинго (63,6 ± 3,9 г) и Царский урожай (63,6 ± 3,9 г). Сорта Царский урожай и Бобчинские отличались наибольшим количеством плодов на боковых побегах (19,6 ± 2,5 и 16,5 ± 2,7 штуки соответственно), но их семена содержали меньше белка (25%). Высокое содержание белка в семенах отмечено у гибрида Бел-1 (31%).

Семена сортов Кармазин, Розовый фламинго и образца Бел-1 крупнее (1,4 х 2 см) и имеют больший вес 1000 семян (рис. 2), чем у сортов Бобчинские, Русские черные и Царский урожай (1,2 х 1,6 см). У сортов Бобчинские, Кармазин и Розовый фламинго семена округлой формы, у сорта Русские черные и образца Бел-1 – валко-угловатой, а семена Царского урожая отличаются плоскими семенами. У сортов Розовый фламинго и Кармазин отмечен карминно-розовый цвет семян, а темно-фиолетовый (до черного) – у Бел-1,

Бел-1 Бобчинские Кармазин Розовый Русские черные Царский урожай фламинго

и длина боба, г                               в масса боба, г и масса семян с растения, г                    в число бобов на боковых побегах, шт.

в содержание белка в семенах,%

Рис. 1. Элементы семенной продуктивности с указанием планок погрешностей с использованием 5% значений

Fig. 1. Elements of seed productivity with indication of error bars using 5% values

Бел-1

Бобчинские Кармазин

Розовый Русские черные Царский урожай фламинго

Рис. 2. Масса 1000 семян (г) по сортообразцам овощных бобов

Fig. 2. Mass of 1000 seeds (g) according to varieties of vegetable beans

Бобчинские, Царский урожай и Русские черные. Ранее было установлено, что антоциановые комплексы семенной оболочки бобов представлены четырьмя производными трех аглюконов [5].

Анализ корреляций элементов продуктивности семян друг с другом и с морфометрическими характеристиками растений показал, что масса семян с растения положительно коррелировала с площадью листа (r = +0,54), а

Таблица 1. Значимость почвенных видов микромицетов в комплексах под овощными бобами Table 1. Significance of soil micromycetes in complexes under broad beans

№	Виды грибов	Значимость вида гриба в микромицетном комплексе почвы
пп		Контроль	Розовый фламинго	Бобчинские	Черные русские	Царский урожай
1	Acremonium strictum W. Gams2	-	-	Ч	-	Ч
2	Aspergillus candidus Link1,2	-	Р	-	-	-
3	A. flavus Link2,3	-	-	С	Р	Р
4	A. fumigatus Fresen.1,2,3	Ч	С	-	-	-
5	A. niger Tieghem1,2,3	Д	Д	Ч	Ч	Р
6	A. ochraceus Wilh.1	Ч	-	Р	-	Р
7	A. terreus Thom1,2	С	-	Р	-	-
8	A. ustus (Bainier) Thom &Church1,2	Ч	Ч	Ч	Р	Р
9	Cladosporium herbarum (Pers.) Link	Р	-	С	-	-
10	Fusarium culmorum (Sm.) Sacc	-	Р	С	-	-
11	F. graminearum Schwabe	-	-	С	-	Р
12	F. oxysporum Schl. var. orthoceras (App. Et Wr.)Bilai	С	-	С	-	Р
13	F. oxysporum Schltdl.1,2,3	Ч	Р	Д	Ч	Д
14	F. sambucinum Fuckel	-	-	-	Р	-
15	F. solani (Mart.) Sacc.2,3	Ч	Р	Ч	Р	С
16	Myrothecium verrucaria (Alb. & Schwein.) Ditmar1	С	-	-	Ч	Р
17	Nigrospora oryzae Berk. et Br.	Ч	-	Р	Ч	Ч
18	Penicillium brevi-compactum Dierckx1,3	-	-	-	-	Ч
19	P. chrysogenum Thom1,3	-	-	Р	-	-
20	P. corymbiferum	-	-		-	Р
21	Rhizopus microsporus Tiegh1,3	Д	Д	Ч	Р	Р
22	Trichoderma viride Pers.1,2,3	C	Ч	Р	Р	С

Условные обозначения: 1 – токсигенные виды, 2 – оппортунистические виды, 3 – аллергенные виды; типичные виды: Д – доминантный, Ч – частый, Р – редкий виды и С – случайный вид. В таблице не представлены виды, встречающиеся в микокомплексе только в ранге случайных

А

Б

ВГ

Д

Е

Рис. 3. Фотографии колоний выделенных штаммов микромицетов из почв под овощными бобами: А – Aspergillus niger, Б – Aspergillus ustus, В – Fusarium oxysporum, Г – Fusarium solani, Д – Rhizopus microspores, Е – Trichoderma viride

Fig. 3. Photographs of colonies of isolated strains of micromycetes from soils under vegetable beans: А – Aspergillus niger, Б – Aspergillus ustus, В – Fusarium oxysporum, Г – Fusarium solani, Д – Rhizopus microspores, Е – Trichoderma viride

число устьиц на верхнем эпидермисе листьев взаимосвязано с длиной (r = +0,75) и массой плода (r = +0,92), а также массой 1000 семян (r = +0,69). Масса боба сильно зависела от его длины (r = +0,85) и массы семян в нем (r = +0,8). Основной вклад в продуктивность семян внесли боковые побеги (r = 0,91). Содержание белка в семенах положительно коррелировало с площадью листьев (r = 0,53) и длиной плодов (r = +0,47).

Представляет интерес изучение почвенных микокомплексов под сортами овощных антоциасодержащих бобов, а также определение присутствия в них микроскопических грибков, вредных для человека [11]. Список типичных видов миркомицетов по сортам, с указанием их присутствия в списках токсигенных, оппортунистичных и аллергенных приведен в таблице 1.

Данные таблицы 1 свидетельствуют, что из обнаруженных в почвенных сообществах 22 видов, под всеми сортами бобов, в разных рангах, встречались Aspergillus niger, A. ustus, Fusarium oxysporum, F. solani, Rhizopus microspores и Trichoderma viride (рис. 3).

Большинство видов микокомплексов являются типичными, то есть выявлены в рангах доминантного, частого

Таблица 2. Микромицеты, вредные для человека и растений, в почвенном микокомплексе бобов Table 2. Micromycetes harmful to humans and plants in the soil bean mycocomplex

Сорта Число видов микромицетов Коэффициент сходства Обилие видов, % Недобор продуктивности от, % токсигенных аллергенных оппортунистич еских альтернариоз фузариоз Бел-1 - - - - - 6 0 Бобчинские 19 36 67 48 35 6 20 Кармазин - - - - - 9 0 Розовый фламинго 12 27 89 68 58 0 42 Русские черные 15 24 58 56 60 10 52 Царский урожай 17 48 55 48 39 12 20 Контроль 25 100 76 71 49 или редкого. Случайными под некоторыми сортами овощных бобов оказались виды A. fumigates и C. herbarum.

В таблице 2 приведены средние данные о вредных для человека и растений микромицетах в сравнении по сортообразцам бобов.

Данные таблицы 3 показывают, что по всем изученным антоциансодержащим сортам овощных бобов общее количество видов, а также аллергенных видов микроскопических грибов меньше по сравнению с контрольной почвой (пар). Кроме того, микокомплексы под сортами Бобчинские и Царский урожай отличались менее токсичными и условно-патогенными видами и имели наибольшее специфическое сходство с парящими почвами. Растения сорта Кармазин и гибрида Бел-1 отличались минимальными потерями урожайности от распространенных

Выводы

Итак, изучение сортов бобов, содержащих антоциан в семенной оболочке, показало, что наиболее продуктивными в почвенно-климатических условиях Белгородской области были растения сортов Розовый фламинго, Царский урожай и местный селекционный образец Бел-1, причем все изученные сортообразцы характеризовались высоким содержанием белка в семенах (25-31%). Сорта бобов Бобчинские и Царский урожай могут быть рекомендованы как снижающие долю условно-патогенных, аллергенных и токсичных микромицетов в почве, что можно рассматривать в качестве важнейшего компонента фитомелиорации почв, как первостепенного звена в органическом земледелии.

микозов – альтернариоза и фузариоза.

Об авторах:                                                         About the authors:

Куркина Юлия Николаевна – кандидат c.-х. наук, доцент кафедры биотех- Yulia N. Kurkina – Cand. Sci. (Agriculture), Associate professor of the нологии и микробиологии, , Scopus Department of Biotechnology and Microbiology,

Author ID 5702176800                                                      9180-1257, Scopus Author ID 5702176800