Урожайность и биохимический состав сортов фасоли овощной (Phaseolus vulgaris L.) в условиях Московской области

Автор: Антошкин Александр Александрович, Молчанова Анна Владимировна, Смирнова Анна Михайловна

Журнал: Овощи России @vegetables

Рубрика: Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры

Статья в выпуске: 6 (68), 2022 года.

Бесплатный доступ

Актуальность. Увеличение спроса в России на сорта фасоли отечественной селекции стимулировало в Федеральном научном центре овощеводства активизацию исследований по созданию новых спаржевых сортов овощного направления. Материалы и методы. Материалом для исследования послужили четыре сорта фасоли овощной - Секунда, Лика, Ульяша, Си Бемоль лаборатории селекции и семеноводства овощных бобовых культур Федерального научного центра овощеводства. Учеты и наблюдения проводили по Методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур, 1975 г. Учет продуктивности (урожайности) бобов проводили в начале технической стадии спелости по повторностям. Уборку урожая проводили при достижении биологической стадии спелости. Биохимические исследования растений проводили в лабораторно-аналитическом отделе ФГБНУ ФНЦО. Был изучен биохимический состав бобов сортов фасоли овощной по следующим показателям: определение суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов, аскорбиновой кислоты, сухого вещества, полифенолов, моносахаров, суммы сахаров и крахмала. Результаты. Оценка образцов по совокупности факторов способствует отбору наиболее перспективных и высококачественных сортов для их внедрения в производство. В результате проведенных исследований фасоли овощной по основным хозяйственно ценным признакам и биохимическому составу за период с 2018 по 2020 годы выделены сорта Лика и Ульяша. Они отличались высокой продуктивностью бобов и семян. Спаржевый сорт Лика отмечен наибольшим содержанием суммы водорастворимых антиоксидантов, аскорбиновой кислоты и суммы сахаров, сорт типа “лобио” Ульяша - высоким содержанием полифенолов и суммы антиоксидантов в спиртовом экстракте. Стабильно высокая урожайность, адаптивный потенциал и высокое качество бобов, подтвержденное результатами биохимической оценки, позволяют рекомендовать эти сорта для потребления населением в рамках диетического питания и как альтернативу мясомолочной продукции.

Еще

Фасоль овощная, урожайность, сухое вещество, моносахара, крахмал, антиоксиданты, аскорбиновая кислота, полифенолы

Короткий адрес: https://sciup.org/140296501

IDR: 140296501   |   DOI: 10.18619/2072-9146-2022-6-78-82

Текст научной статьи Урожайность и биохимический состав сортов фасоли овощной (Phaseolus vulgaris L.) в условиях Московской области

Оригинальные статьи / Originalarticles

Фасоль обыкновенная (Phaseolus vulgaris L.) широко известна и популярна на всех континентах земного шара. Эта культура играет важную роль в вопросе снижения дефицита обеспечения человека полноценным белком при питании [1, 2]. В связи с увеличением спроса в России на сорта фасоли спаржевой, универсальной и зерновой отечественной селек- ции для приготовления консервов и использования в кулинарии в Федеральном научном центре овощеводстваусилены исследования по оценке качества сортов фасоли овощной [3,4].

Селекционная работа лаборатории селекции и семеноводства овощных бобовых культур проводится в тесной координации с филиалами ФГБНУ ФНЦО, ее результаты должны обеспечить сочетание необходимых признаков и показателей: стабильно высокая урожайность и качество товарной продукции, устойчивость к биотическим и абиотическим стрессорам среды, пригодность для механизированной уборки, светлая окраска семян. Кроме того, важнымтребованием к создаваемым сортам является раннеспелость и холодостойкость, позволяющие формировать товарную продукцию в условиях относительно короткого и нежаркого летнего периода, а также обеспечить возможность создания конвейера поступлениязеленых бобовдостаточно продолжительное время в условиях ЦНЗ РФ [5,6].

Одним из важнейших факторов, влияющим на интенсификацию производства в сельском хозяйстве, является совершенствование существующих и создание новых сортов с высоким качеством продукции на основе эффективных методов селекции и использовании разнообразия исходного материала [7, 8]. Доктрина продовольственной безопасности РФ от 21.01.2020 г. №20 предусматривает «…обеспечение продовольственной безопасности независимоот изменений внешних и внутреннихусло-вий…». Этого можно добиться благодаря «…развитию фундаментальных и прикладных научных исследований в области сельского хозяйства для разработки новых видов, сортов и гибридов сельскохозяйственных культур…» [9].

Основными причинами, препятствующими широкому распространению, а иногда даже снижению существующих посевных площадей фасолиовощной,являются:зачастуюотсутствие гено-типов,устойчивых к наиболее вредоносным болезням и вредителям, форм с высоким адаптивным потенциалом, низкая пригодность сортов к промышленному выращиванию. В связи с этим чаще всего фасоль выращивают на приусадебных участках и мелких крестьянско-фермерских хозяйствах. Другая, не менее значимая причина, препятствующая промышленному выращива- нию фасоли, – высокие стартовые инвестиционные вложения в развитие инфраструктуры хозяйств (полив, дорогостоящие сеялки, уборочные комбайны) или высокие затраты при ручном возделывании фасоли. Именно с этим связан факт размещения основных площадей выращивания фасоли овощной в странах с низкой стоимостью трудовых ресурсов [10]. Научно обоснованная селекционная работа по овощным бобовым культурам в Российской Федерации была начата в 1920 году – с момента организации старейшего научного учреждения – Грибовской овощной селекционно-опытной станции. Научные исследования в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении “Федеральный научный центр овощеводства” (ФГБНУ ФНЦО, ранее ВНИИССОК) в настоящее время проводятся в тесной координации с филиалами и направлены на разработку теоретических и методических основ создания исходного материала бобовых культур с качественно новыми хозяйственно ценными, генетически обусловленными признаками, стабильно высокой урожайностью, с оптимальным соотношением элементов биохимического состава (качеством продукции), с комплексной устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам среды [11].

Материалы и методы исследованийMaterial and methods

Материалом для оценки по основным хозяйственно ценным признакам и качеству зеленых бобов послужили четыре сорта фасоли овощной – Секунда, Лика, Ульяша, Си Бемоль (рисунки 14) лаборатории селекции и семеноводства овощных бобовых культур ФГБНУ ФНЦО, на опытных участках которого проводили исследования в 2018-2020 годах. Почвы опытного поля – дерново-подзолистые и тяжелосуглинистые. В целом агроклиматические условия во время проведения опытов были достаточно благоприятны для роста и развития растений фасоли овощной, однако, по сравнению со средними многолетними данными, значительно различались как по режиму температуры, так и по количеству осадков. Посев производился в III декаде мая, в начале июня уже наблюдались массовые всходы.

Секунда. Раннеспелый (3 группа) полусахарный сорт, период от полных всходов до начала технической спелости 46-54 суток. Растение кустовое, высотой 32-38 см, стебель зеленый со светло-коричневым оттенком и опушением. Бобы прямые, длиной 7,5-8,5 см, шириной 0,8-0,9 см, густоопушенные с клювиком средней длины, четырех-шестисемянные (4-6), без пергаментного слоя и волокна в начале технической спелости. К биологиче-

Рис. 1. Фасоль овощная,сорт Рис. 2. Фасоль овощная,сорт Рис. 3. Фасоль овощная,сорт Рис. 4. Фасоль овощная,cорт

Секунда                  Лика                     Ульяша                   Си Бемоль

Fig. 1. Green bean            Fig. 2. Green bean            Fig. 3. Green bean            Fig. 4. Green bean cv. Sekunda                  cv. Lika                       cv. Ulyasha                   cv. SiBemol

ской спелости возможно образование волокна. На растении в среднем 8, потенциально – до 16 бобов, высота прикрепления нижних бобов 12-15 см. Товарная урожайность бобов 7,8-12,5 т/га.

Лика. Группа спелости – от среднераннего до среднеспелого (4-5 группа), сорт сахарный. Период от полных всходов до начала технической спелости 51-58 суток. Растение кустовое, высотой 35-40 см. Бобы в технической спелости – зеленые, прямые, без пергаментного слоя и волокна, длиной 15-17 см, шириной 0,9-1,0 см, верхушка заостренная с клювиком средней длины. Высота прикрепления нижних бобов 16-20 см. Вкусовые качества продукции хорошие. Товарная урожайность бобов в среднем 12,515,5 т/га, потенциальная – до 19 т/га.

Ульяша. Среднеспелый сахарный сорт (5 группа). Период от полных всходов до технической спелости бобов 54-60 суток. Растение кустовое, высотой 45-50 см. Бобы в технической спелости–зеленые, прямые, плоские, без пергаментного слоя и волокна, длиной 12-18 см, шириной 1,6-2,3 см, толщиной 0,7-1,1 см. Высота прикрепления нижних бобов17-20 см. Вкусовые качества продукции хорошие. Товарная урожайность бобов – 10-12 т/га.

Си Бемоль. Среднеспелый сорт универсального типа (5 группа). Растение кустовое, высотой 40-50 см. Бобы в технической спелости – светло-зеленые, слабоизогнутые, плоские, без пергаментного слоя и волокна, длиной 9-15 см, шириной 1,0-1,4 см, толщиной 0,7-1,0 см. К биологической спелости возможно образование пергаментного слоя.

Семена образцов в конкурсном, предварительном сортоиспытании, контрольном питомнике и первичном семеноводстве (размножение) высевали механизировано, семенной сеялкой Winterstiger plodseed XL; семена образцов в коллекции, гибридном и селекционном питомниках – Winterstiger rowseed S. Оцениваемые в опыте сорта (Секунда, Лика, Ульяша, Си Бемоль) относятся к детерминантной группе, их посев проводился трехстрочно, с междурядьем 35 или 45 см. Норма высева составляла 30-35 шт./м2, площадь делянки 10м2, повторность четырехкратная, размещение делянок рендомизирован-ное. Необходимое описание и оценку вегетирующих растений фасоли овощной в коллекционном, гибридном и селекционном питомниках проводили на основе Международного классификатора СЭВ культурных видов рода Phaseolus L., 1985 года [12,13]. Учеты и наблюдения в предварительном и контрольном сортоиспытании, питомниках размножения проводили по Методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [14].

Учет продуктивности (урожайности) проводили в технической стадии спелости по метровкам (1 м2) вручную, в каждой из повторностей оцениваемого сортообразца, при необходимости пересчитывали на 1 га. Уборку урожая проводили при достижении биологической стадии спелости двумя способами: первый – ручная уборка с дозариванием на напольной сушилке и обмоло- том пучковой молотилкой Winterstiger LD 350; второй – уборка и дозаривание в полевых условиях с дальнейшим обмолотом селекционным комбайном Winterstiger classic [14,15,16].

Биохимические исследования растений проводили в лабораторно-аналитическом отделе ФГБНУ ФНЦО. При проведении биохимических исследований отбирали среднюю пробу надземной массы с 30 растений. Был изучен биохимический состав бобов сортов фасоли овощной по следующим показателям: определение суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов – по методу Максимова и др., [17], стандартом являлась аскорбиновая и галловая кислоты; содержание аскорбиновой кислоты – по методике Сапожниковой, Дорофеевой [18]. Содержание сухого вещества – методом высушивания навески до постоянного веса [19]. Определение моносахаров, суммы сахаров и крахмала в образцах фасоли проводили цианидным методом [20].

Содержание полифенолов определяли с помощью спектрофотометра с использованием реактива Фолина-Чиокалтеу [21] в спиртовых экстрактах высушенных бобов фасоли овощной (70%-ный этанол, нагревание до 80°С в течение 1 часа). В качестве стандарта использовали галловую кислоту. Результаты исследований выражали в мг-экв. галловой кислоты/г сухой массы.

Содержаниесуммыантиоксидантов определялититрованием 1 мл 0,05 Н раствора KMnO 4 в среде 0,24 М H 2 SO 4 анализируемым раствором (спиртовым экстрактом высушенных бобов фасоли овощной) до обесцвечивания раствора перманганата [21,22]. В качестве стандарта использовали галловую кислоту. Результаты исследований выражали в мг-экв. галловой кисло-ты/г сухой массы.

Результаты исследований и обсуждениеResults and discussion

С 2018 по 2020 годы проводилась адаптивная оценка сортов фасоли овощной по основным хозяйственно ценным признакам в полевых питомниках Московской области (п. ВНИИССОК) и качеству зеленой продукции (биохимическим показателям). В качестве стандарта применяли сорт фасоли овощной Секунда.

По результатам оценки по признакам “число бобов на растении” и “продуктивность бобов” сорт Лика достоверно превышал стандарт Секунда на 3,4 шт./раст. и 9,7 г/раст., соответственно, (табл. 1). Сорт Ульяша также значительно превысил стандарт по признаку “продуктивность бобов” – на 2,6 г/раст. Сорта Лика и Ульяша достоверно превысили стандарт по “урожайности бобов” на 2,9 т/га и 1,3 т/га, соответственно и семенной урожайности на 0,29 т/га и 0,48 т/га, соответственно.

Проведенная биохимическая оценка сортов фасоли овощной показала, что по содержанию аскорбиновой кислоты и сумме водорастворимых антиоксидантов сорт Лика существенно превысил как стандартный образец, так и другие сорта в 1,5 и 1,4 раза, соответственно (табл. 2).

Таблица 1. Оценка по морфологическим и хозяйственно ценным признакам сортов фасоли овощной, 2018-2020 годы Table 1. Estimation according to morphological and economic characteristics of green beans, 2018-2020

Сорт

Густота стояния растений, шт./м2

Число бобов, шт./раст.

Продуктивность бобов, г/раст.

Урожайность бобов, т/га

Урожайность семян, т/га

St Секунда

33,8±0,7

10,2±1,1

43,5

12,5

2,63

Лика

33,2±0,8

13,6±1,6

53,2

15,4

2,92

Ульяша

32,7±0,6

8,9±1,2

46,1

13,8

3,11

Си Бемоль

32,5±0,5

7,9±1,0

43,4

12,7

2,81

НСР 05

2,4

1,1

0,21

Таблица 2. Суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов (мг-экв АК/г сыр. м.) и аскорбиновой кислоты (мг%) в лопатке фасоли овощной, 2018-2020 годы Table 2. Content of the total water-soluble antioxidants and ascorbic acid in green bean, 2018-2020

Сорт

Аскорбиновая кислота, мг%

Суммарное содержание антиоксидантов, мг-экв. АК/г

St Секунда

9,68±0,26 b

4,72±0,11 b

Лика

13,20±0,32 a

6,37±0,13 a

Ульяша

9,68±0,26 b

3,20±0,07 c

Си Бемоль

9,68±0,26 b

4,73±0,11 b

Рис. 5. Содержание сухого вещества (%)в лопатке фасоли овощной. Значения с одинаковыми буквами статистически не различаются согласно тесту Дункана при p< 0,05 Fig. 5. Dry mattercontentin green bean. Values with similarletters donot differstatistically according to Duncan's test at p<0.05

Значения с одинаковыми буквами статистически не различаются согласно тесту Дункана при p< 0,05

Values with similar letters do not differ statistically according to Duncan's test at p<0.05

В то же время, у сорта Ульяша отмечено существенное снижение содержания суммы водорастворимых антиоксидантов по сравнениюссортом Лика в2 раза и в1,5 раза всравнении с контрольным сортом.

Содержание сухого вещества в технической стадии спелости было сравнимым у всех сортов опыта, и только для сорта Ульяша была выявлена тенденция к снижению этого показателя (рис. 5).

Количество крахмала также было сравнимым у всех сортов фасоли овощной, за исключением сорта Лика, в котором было отмечено достоверное снижение этого показателя в 1,2 раза в связи с более продолжительным превращением сахаров в крахмал при созревании бобов (рис. 6) [23,24].

Содержание моносахаров у сорта Лика также снижалось по сравнению с другими сортами в 1,2 раза, тогда как по показателю суммы сахаров наименьшее значение было показано для стандартного сорта Секунда – в 1,2 раза ниже других изученных сортов (рис. 7).

Содержание полифенолов наибольшим было у сорта Ульяша – 18,41 мг-экв ГК/г (рис. 8). Другие сорта по количеству полифенолов достоверно не отличались – 16,19…16,89 мг-экв ГК/г сух. м. Тогда как по сумме антиоксидантов был выявлен разброс данных от 21,94 мг-экв ГК/г у сорта Ульяша до 15,91 мг-экв ГК/г сух. м. у сорта Си Бемоль.

ЗаключениеConclusions

Оценка образцов по совокупности факторов способствует отбору наиболее перспективных и высококачественных сортов для их внедрения в производство. В результате проведенных исследований фасоли овощной по основным хозяйственно ценным признакам и биохимическому составу за период с 2018 по 2020 годы выделены сорта Лика и Ульяша. Они отличались высокой продуктивностью бобов и семян. Спаржевый сорт Лика отмечен наибольшим содержанием суммы водорастворимых антиоксидантов, аскорбиновой кислоты и суммы сахаров, сорт типа “лобио” Ульяша – высоким содержанием полифенолов и суммы антиоксидантов в спиртовом экстракте. Стабильно высокая урожайность, адаптивный потенциал и высокое качество бобов, подтвержденное результатами биохимической оценки, позволяют рекомендовать эти сорта для потребления населением в рамках диетического питания и как альтернативу мясомолочной продукции.

Рис. 6. Содержание крахмала (%)в лопатке фасоли овощной. Значения с одинаковыми буквами статистически не различаются согласно тесту Дункана при p<0,05

Fig. 6. Starch contentin green bean. Values with sim ilar letters do not differstatistically according to Duncan's testatp<0.05

Секунда           Лика            Ульяше         Сй Бемоль

Рис. 7. Содержание моносахаров (%) и суммы сахаров (%) в лопатке фасоли овощной. Значения с одинаковыми буквами статистически не различаются согласно тесту Дункана при p<0,05

Fig. 7. Contentof monosaccharides and totalsugarcontentin green bean. Values with similarletters do not differstatistically according to Duncan's test atp<0.05

Рис. 8. Содержание полифенолов и суммарное содержание антиоксидантов (спиртовой экстракт) в лопатке фасоли овощной. Значения с одинаковыми буквами статистически не различаются согласно тесту Дункана при p<0,05 Fig. 8. Polyphenolcontent and the totalantioxidant contentin green bean. Values with similarletters do not differstatistically according to Duncan's test atp<0.05

Об авторах:

Александр Александрович Антошкин – кандидат с.-х. наук, старший научный сотрудник лаборатории селекции и семеноводства овощных бобовых культур, , автор для переписки,

Aboutthe Authors:

Alexander A. Antoshkin – Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher of Laboratory of breeding and seed production of Fabaceae crops, , Correspondence Author,

Anna V. Molchanova – Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher of Analytical department, ,

Anna M. Smirnova – Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher of Laboratory of breeding and seed production of Fabaceae crops,

Список литературы Урожайность и биохимический состав сортов фасоли овощной (Phaseolus vulgaris L.) в условиях Московской области

  • De Ron M. (ed.). Grain Legumes. Handbook of Plant Breeding 10. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2797-5.
  • Broughton W.J., Hernandez G., Blair M., Beebe S., Gepts P., Vanderleyden J. Beans (Phaseolus spp.) - model food legumes. Plant and Soil. 2003;(252):55-128.
  • Казыдуб Н.Г., Кузьмина С.П., Коцюбинская О.А., Бондаренко Н.А., Уфимцева С.В. Зернобобовые культуры в структуре функционального питания (фасоль зерновая и овощная, горох овощной, нут). Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2019;(133):157-167.
  • Филимонова Ю.А. Оценка коллекционных образцов фасоли овощной по химическому составу в условиях Западной предгорной зоны Северного Кавказа. Гавриш. 2006;(5):17-19.
  • Паркина О.В., Гончаров Н.П., Якубенко О.Е. Выбор сортов фасоли овощной для разработки конвейера сырья в условиях лесостепи Приобья. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СОВРЕМЕННОЙ АГРАРНОЙ НАУКИ: сборник национальной (Всероссийской) научной конференции. - ИЦ «Золотой колос». 2018. С. 56-60.
  • Kozar E.G., Engalycheva I.A., Antoshkin A.A., Smirnova A.M. Search sources of green bean (Phaseolus vulgaris L.) resistance to virus diseases in the Moscow region. International congress on oil and protein crops. Meeting of the EUCARPIA oil and protein crops section. Chisinau, 2018. Р.137-138.
  • Горбатовский А. Сущность, факторы и принципы интенсификации сельскохозяйственного производства в новых условиях хозяйствования. Аграрная экономика. Минск: Белорусская наука, 2017. С.19-29.
  • Alladassi M.E., Nkaludo S., Mukankusi C., [et. al.] Inheritance of resistance to common bacterial blight in four selected common bean (Phaseolus vulgaris L.) genotypes. Journal of Plant Breeding and Crop Science. 2017;9(6):71-78.
  • Указ Президента РФ от 21.01.2020 №20 «Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации».
  • Казыдуб Н.Г. Селекция и семеноводство фасоли в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Тюмень, 2013. 296.
  • Антон Ш., Смирнова А.М., Антошкин А.А. Оценка коллекционных образцов фасоли овощной по хозяйственно ценным признакам в условиях Московской области. Овощи России. 2018;(5):43-46. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2018-5-43-46
  • Международный классификатор СЭВ культурных видов рода Phaseolus L. ВИР, 1985, 45.
  • Корсаков Н.И., Адамова О.А., Будакова В.И. Методические указания по изучению коллекции зерновых бобовых культур. Л.: ВИР. 1975. 59 с.
  • Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Вып. 4: Картофель, овощные и бахчевые культуры. Разраб. акад. ВАСХНИЛ Д. Д. Брежнев, агр., кандидаты с.-х. наук В. А. Бакулина и Н. К. Давидич [и др.]. 1975. 182 с.
  • Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат. 1985. 351с.
  • Lazarev A.M. Legume bacteriosis and control measures (guidelines). SPB: VIZR, 2006.
  • Maksimova T.V., Nikulina I.N., Pakhomov V.P., Shkarina E.I., Chumakova Z.V., Arzamastsev A.P. Method for determining antioxidant activity. Patents of invention RU 2170930 C1 (2001).
  • Sapozhnikov E.V., Dorofeeva L.S. The method of estimate of ascorbic acid by iodimetric titrimetry in color plant extracts. Canning and dry industry. 1966;(5):63-67.
  • Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П., Перуанский Ю.А., Луковникова Г.А., Иконникова М.И. Методы биохимических исследований. Л., Агропромиздат. 1987. 430 с.
  • Определение сахаров в овощах, ягодах и плодах. Цианидный метод определения сахаров в растениях. Практикум по агрохимии, под ред. Кидина В.В. Москва, изд-во «Колос». 2008. С.236-240.
  • Голубкина Н.А., Кекина Е.Г., Молчанова А.В., Антошкина М.С., Надежкин С.М., Солдатенко А.В. Антиоксиданты растений и методы их определения. 2020. Серия Научная мысль. 181 с.
  • Apak R., Gorinstein S., Böhm V., Schaich K.M., Özyürek M., Güçlü K. Methods of measurement and evaluation of natural antioxidant capacity. Activity (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. 2013;85(5):957-998.
  • Казыдуб Н.Г., Маракаева Т.В., Коцюбинская О.А. Урожайность и химический состав зеленых бобов сортов фасоли овощной селекции Омского ГАУ в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Овощи России. 2017;(2):50-54. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2017-2-50-54
  • Yoshida H., Tomiyama Y., Kita S., Mizushina Y. Lipid classes, fatty acid composition and triacylglycerol molecular species of kidney beans (Phaseolus vulgaris L.). European Journal of Lipid Science and Technology. 2005;107(5):307-315.
Еще
Статья научная