Генетические ресурсы овощных растений: от селекции нетрадиционных культур к функциональным продуктам питания

Рассмотрены перспективные для интродукции в России виды овощных культур и cделана попытка оценить возможности их селекционного улучшения по признакам, ограничивающим масштабное производство этих культур. Обсуждаются методические подходы, которые включают в себя признаки, способствующие успешной интрогрессии данных видов в РФ, и направлены на преодоление барьеров на пути расширения сортимента выращиваемых культур. На примере вигны предлагается проводить оценку потенциальной холодостойкости теплолюбивых культур в фазе зрелого мужского гаметофита in vitro. Одной из главных задач, наравне с ростом продуктивности культур, следует признать расширение сортимента рекомендуемых для широкого выращивания овощных растений. В качестве характеристики «степени востребованности культуры» предложено использовать показатель отношения общего числа зарегистрированных сортов по культуре к количеству лет с года включения в «Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию» первого сорта. Намечены возможные виды-источники высокого содержания функциональных пищевых ингредиентов (ФПИ) и охарактеризованы потенциальные доноры ФПИ. Целесообразно формализовать признак «высокое содержание ФПИ», приняв за основу двух-четырехкратное превышение содержания конкретных ФПИ или их комплекса в новом сорте по сравнению со стандартными сортообразцами или видами по селектируемой (интродуцируемой) культуре. Эти сорта целесообразно включать в «Госреестр…» отдельным списком. Цель такого выделения – обеспечить потенциальную заинтересованность производственников, инвесторов и бизнес-структур в реализации новых товарных позиций на рынке функциональных продуктов питания. Рассмотрены наиболее перспективные виды-интродуценты овощных культур из пяти семейств (Brassicaceae, Amaranthaceae, Solanaceae, Leguminosae, Cucurbitaceae). В качестве потенциальных источников высокого содержания ФПИ рекомендованы следующие виды: Brassica oleracea ssp. oleracea, B. oleraceae var. alboglabra, B. rapa ssp. chinensis, B. rapa ssp. narinosa, B. rapa ssp. nipposinica, rapa ssp. rapa, B. juncea, Cochlearia officinalis, Lepidium sativum, Amaranthus caudatus, A. cruentus, A. hypochondriacus, A. dubius, A. tricolor, A. lividus, виды рода Physalis L., Momordica charantia, Benincasa hispida, Cucumis metuliferus, Vigna unguiculata.

1. Abbas Z.K., Saggu S., Sakeran M.I., Zidan N., Rehman H., Ansari A.A. Phytochemical, antioxidant and mineral composition of hydroalco­ holic extract of chicory (Cichorium intybus L.) leaves. Saudi J. Biol. Sci. 2015;22(3):322-326. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2014.11.015.

2. Ani O.N., Achikanu C.E., Onyishi C.K. Сomparative analysis of minerals, heavy metals and amino acids compositions of the seeds and juice of Cucumis metuliferus. Asian J. Res. Biochem. 2020;6(4):31­ 42. https://doi.org/10.9734/AJRB/2020/v6i430126.

3. Anyanwu A., Jimam N., Dangiwa D., Wannang N., Falang K. Protec­ tive effects of alkaloids of Cucumis metuliferus isolated from the fruit pulp on some vital organs. J. Phytopharmacol. 2014;3:259­263.

4. Anyanwu A.A., Jimam N.S., Wannang N.N. Assessment of the effects of Cucumis metuliferus fruits alkaloids against Newcastle disease virus-LaSota. Environ. Dis. 2016;1:130­133.

5. Artemieva A.M., Solovieva A.E. Genetic diversity and biochemical value of Brassica L. cabbage plants. Vestnik NGAU = Bulletin of NSAU (Novosibirsk State Agrarian University). 2018;4:50-61. https://doi.org/10.31677/2072­6724­2018­49­4­50­61. (in Russian)

6. Bazilevskaya N.A. Theory and Methods of Plant Introduction. Mos­ cow, 1964. (in Russian)

7. Benzioni A. Kiwano (Cucumis metuliferus). In: Janick J., Simon J.E. New crops. New York: Purdue Univ., 1997. Available at: URL: www.hort.purdue.edu/newcrop/cropfactsheets/kiwano.html>

8. Biradar S.T., Harisha C.R., Galib R., Prajapati P.K. Pharmacognosti­ cal evaluation of Benincasa hispida (Thunb.) Cogn. (Kushmanda). Fruit. J. Res. Tradit. Med. 2016;2(2):34­38.

9. Chang J., Wang M., Jian Y., Zhang F., Zhu J., Wang Q., Sun B. Healthpromoting phytochemicals and antioxidant capacity in different or­ gans from six varieties of Chinese kale. Sci. Rep. 2019;9:20344. https://doi.org/10.1038/s41598-019-56671-w.

10. Fotev Yu.V. Wild tomato species in Siberia. In: Koropachinskiy I.Yu., Gorbunov A.B. (Eds.). Introduction of Nontraditional Fruit, Small­ fruit, and Vegetable Plants in West Siberia. Novosibirsk: Acad. Publ. House “Geo”, 2013;234­254. (in Russian)

11. Fotev Y.V., Artemyeva A.M., Naumova N.B., Bugrovskaya G.A., Be­ lousova V.P., Kukushkina T.A. Results of SSR analysis, properties of plant morphology and biochemical composition of Chinese broc­ coli - a new vegetable crop for Russia. Ovoshchi Rossii = Vegetable Crops of Russia. 2018;1:24-27. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2017-5-12­19. (in Russian)

12. Fotev Y.V., Belousova V.P. Vigna. In: Koropachinsky I.Yu., Gorbu­ nov A.B. (Eds.). Introduction of Not Traditional Fruit, Berry and Vegetable Plants in West Siberia. Novosibirsk: Acad. Publ. House “Geo”, 2013;172­193. (in Russian)

13. Fotev Y.V., Syso A.I., Shevchuk O.M. Introduction in Siberia (Russia) of new vegetable species with a high biochemical value. In: Current Challenges in Plant Genetics, Genomics, Bioinformatics, and Bio­ technology: Proceedings of the Fifth Int. Sci. Conf. PlantGen2019, June 24-29, 2019, Novosibirsk, Russia. Novosibirsk: ICG SB RAS, 2019;12-14. https://doi.org/10.18699/ICG-PlantGen2019-01.

14. Fu J., Dai L., Lin Z., Lu H. Houttuynia cordata Thunb: a review of phytochemistry and pharmacology and quality control. Chin. Med. 2013;4(3):101-123. https://doi.org/10.4236/cm.2013.43015.

15. Gancel A.-L., Alter P., Dhuique-Mayer C., Ruales J., Vaillant F. Iden­ tifying carotenoids and phenolic compounds in naranjilla (Solanum quitoense Lam. var. Puyo hybrid), an Andean fruit. J. Agric. Food Chem. 2008;56(24):11890-11899. https://doi.org/10.1021/jf801515p.

16. Guan W., Zhao X. Techniques for Melon Grafting. IFAS Extension. Univ. of Florida. Document No. HS1257. 2014;1-5.

17. Ivanova M.I., Bukharova A.R., Bukharov A.F., Baleev D.N. Prelimi­ nary study of populations of Cochlearia officinalis L. on the basis of self-incompatibility. In: Breeding, Seed Growing and Cultivar Technology of Vegetable, Watermelon and Flower Crops: Collection of papers on materials of Int. sci. and pract. conf. after VII lections of Kvasnikov. Ryazan: Ryazanskaya Oblastnaya Tipografia Publ., 2016;122­125. (in Russian)

18. Jena A.K., Deuri R., Sharma P.S., Singh S.P. Underutilized vegetable crops and their importance. J. Pharmacog. Phytochem. 2018;7(5): 402­407.

19. Kilchevsky A.V., Pugacheva I.G. Gamete selection of tomato for cold resistance. Izvestiya Natsionalnoy Akademii Nauk Belarusi = Pro­ ceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. 2002;4: 35­39. (in Russian)

20. Kononkov P.F., Mamedov Mubariz Isa oglu M.S., Gins M.S., Gins V.K. Physalis: southern visitor in northern latitudes. A method of growing vegetable physalis and the method of isolating pectin from its fruits. Agrarnoe Obozrenie = Agrarian Review. 2013;5. http://www. agroobzor.ru. (in Russian)

21. Kyriacou M.C., Leskovar D.I., Colla G., Rouphael Y. Watermelon and melon fruit quality: the genotypic and agro­environmental factors implicated. Sci. Hortic. 2018;234:393­408.

22. Lim T.K. Edible Medicinal and Non-Medicinal Plants: Vol. 2. Fruits. Springer Science & Business Media, 2012;235-238.

23. Manikandan M., Balasubramaniam R., Chun S.C. A single-step pu­ rification of cauliflower lysozyme and its dual role against bacte­ rial and fungal plant pathogens. Appl. Biochem. Biotechnol. 2015; 177(2):556-566. https://doi.org/10.1007/s12010-015-1747-3.

24. Naumova N., Nechaeva T., Savenkov O., Fotev Y. Yield and fruit pro­ perties of husk tomato (Physalis phyladelphica) cultivars grown in the open field in the south of West Siberia. Horticulturae. 2019; 5(1):19. https://doi.org/10.3390/horticulturae5010019.

25. Ochoa J., Ellis M. Seed transmission of Fusarium oxysporum f. sp. qui­ toense appears an important cause of naranjilla collapse in Ecuador. In: Jarvis D.I., Sevilla-Panizo R., Chavez-Servia J.-L., Hodgkin T. (Eds). Seed Systems and Crop Genetic Diversity On-Farm: Proceedings of a Workshop, 16-20 Sept. 2003, Pucallpa, Peru. Rome, Italy: Int. Plant Genet. Resour. Institute, 2004;122­125.

26. Oliveira M., Almeida W., Wariss F., Bezerra F., Araújo M., Ferreira G., Carvalho J.R. Phytochemical profile and biological activities of Mo­ mordica charantia L. (Cucurbitaceae): a review. Afr. J. Biotechnol. 2018;17(27):829-846. https://doi.org/10.5897/AJB2017.16374.

27. Salvador M.J., Andreazza N.L., Pascoal C.R.F., Pereira P.S., Fran­ ça S.C., Zucchi O.L., Dias D.A. Bioactive chemical constituents and biotechnological production of secondary metabolites in Amaran­ thaceae plants, Gomphreneae tribe. In: Biotechnological Production of Plant Secondary Metabolites. 2012;124-158. https://doi.org/10.2174/978160805114411201010124.

28. Sokolova D., Shelenga T., Zvereva O., Solovieva A. Comparative characteristics of the amino acid composition in amaranth accessions from the VIR Collection. Turk. J. Agric. For. 2021;45(1):68­78.

29. Solovieva A.E., Artemieva A.M., Shütze V. Features of the accumu­ lation of glucosinolates in the Brassicaceae family. Doklady Ros­ siyskoy Akademii Selskokhozyaystvennykh Nauk = Proceedings of the Russian Academy of Agricultural Sciences. 2013;169:12­14. (in Russian)

30. Steuter A.A., Mozafar A., Goodin J.R. Water potential of aqueous polyethylene glycol. Plant Physiol. 1981;67:64­67. https://doi.org/10.1104/pp.67.1.64.

31. Vavilov N.I. Five Continents. Moscow: Mysl Publ., 1987;19-171. (in Russian)

32. Vinogradova V.V. Assessment of cold resistance in vegetable and pumpkin crops. In: Diagnostics of Plant Resistance to Stress Condi­ tions. Leningrad: VIR Publ., 1988;75-84. (in Russian)

33. Vishnyakova M.A., Aleksandrova T.G., Buravtseva T.V., Burlyaeva M.O., Egorova G.P., Semenova E.V., Seferova I.V., Suvo­ rova G.N. Species diversity of the VIR collection of grain legume genetic resources and its use in domestic breeding. Trudy po Priklad­ noy Botanike, Genetike i Selektsii = Proceedings on Applied Bota­ ny, Genetics, and Breeding. 2019;180(2):109­123. https://doi.org/10.30901/2227­8834­2019­2­109­123. (in Russian)

34. Yamasaki J., Takahata K., Kim O.-K., Negishi H., Arie T., Morita Y., Shinohara H. Control of bacterial wilt caused by Ralstonia sola­ nacearum and Fusarium wilt by Fusarium oxysporum f. sp. lyco­ persici by using pepino (Solanum muricatum Aiton) as a rootstock of tomato. J. Agr. Sci. Tokyo Univ. Agr. 2020;65(3):76­82. https://ci.nii.ac.jp/naid/120006949478/en. (in Jap.)