Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск

Биохимический состав плодов томата различной окраски

https://doi.org/10.18699/VJ21.058

Аннотация

Томат (Lycopersicon esculentum Mill.) – экономически важная и широко возделываемая овощная культура, потребляется как в свежем, так и в переработанном виде. Пищевая ценность плодов томата связана с содержанием в них каротиноидов, полифенолов, растворимых сахаров, органических кислот, минералов и витаминов. В настоящее время растет интерес к качественному и количественному увеличению содержания полезных для здоровья соединений в плодах томата. Коллекция генетических ресурсов Lycopersicon (Tourn.) Mill. Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР) включает 7678 образцов одного культурного и девяти диких видов, что представляет широкие возможности для поиска сведений об изменчивости содержания биологически активных веществ и отбора в генофонде источников с высоким их содержанием. В нашей работе приведены результаты изучения 70 образцов культурного и дикорастущего томата по основным биохимическим признакам – содержанию сухого вещества, аскорбиновой кислоты, сахаров, каротинов, хлорофиллов и антоцианов. Для изучения взяты образцы с разнообразной окраской плодов, включая новые образцы с различным содержанием антоциана. В результате исследования определена амплитуда изменчивости содержания сухих веществ (3.72–8.88 и 9.62–11.33 %), сахаров (1.50–5.65 и 2.20–2.70 %), аскорбиновой кислоты (12.40–35.56 и 23.62–28.14 мг/100 г), титруемой кислотности (0.14–0.46 и 0.33–0.48 %), хлорофиллов (0.14–5.11 и 2.95–4.57 мг/100 г), общих каротиноидов (0.97–99.86 и 1.03–10.06 мг/100 г) и антоцианов (3.00–588.86 и 84.31–152.71 мг/100 г) в плодах культурного и дикорастущего томата соответственно. Определены корреляционные связи между содержанием сухих веществ и моносахаридов (r = 0.40, p ≤ 0.05), суммы сахаров (r = 0.37, p ≤ 0.05) и аскорбиновой кислоты (r = 0.32, p ≤ 0.05), содержанием аскорбиновой кислоты и каротиноидов (r = 0.25, p ≤ 0.05). Выявлена высокая зависимость содержания хлорофиллов a и b между собой (r = 0.89, p ≤ 0.05), а также зависимость средней степени между содержанием хлорофилла b и антоцианов (r = 0.47, p ≤ 0.05), содержанием β-каротина (r = 0.26, p ≤ 0.05) и содержанием моносахаридов (r = –0.29, p ≤ 0.05). Выделены образцы томата с высоким содержанием отдельных химических веществ, а также по комплексу признаков, которые могут быть использованы в качестве источников в селекции на повышенное содержание сухого вещества, сахаров, аскорбиновой кислоты, пигментов и антоцианов.

Об авторах

А. Б. Курина
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР)
Россия

Санкт-Петербург



А. Е. Соловьева
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР)
Россия

Санкт-Петербург



И. А. Храпалова
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР)
Россия

Санкт-Петербург



А. М. Артемьева
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР)
Россия

Санкт-Петербург



Список литературы

1. Anjum S., Hamid A., Ghafoor A., Tahira R., Shah S., Awan S.I., Ahmad Kh. Sh. Evaluation of biochemical potential in tomato (Solanum lycopersicum) germplasms. Pak. J. Agric. Sci. 2020;57(1):177-187. DOI 10.21162/PAKJAS/20.8140.

2. Bai Y., Lindhout P. Domestication and breeding of tomatoes: What have we gained and what can we gain in the future? Ann. Bot. 2007; 100(5):1085-1094. DOI 10.1093/aob/mcm150.

3. Beckles D.M., Hong N., Stamova L., Luengwilai K. Biochemical factors contributing to tomato fruit sugar content: a review. Fruits. 2012;67(1):49-64. DOI 10.1051/fruits/2011066.

4. Belova A.Yu., Murashev S.V., Verzhuk V.G. Influence of pigments in plants leaves on formation and properties of fruit production. Nauchnyy Zhurnal NIU ITMO. Seriya Protsessy i Apparaty Pishchevykh Proizvodstv = Scientific Journal NRU ITMO. Series Processes and Food Production Equipment. 2012;1(13):13. (in Russian)

5. Bhattarai K., Sharma S., Panthee D.R. Diversity among modern tomato genotypes at different levels in fresh-market breeding. Int. J. Agron. 2018;2018:1-15. DOI 10.1155/2018/4170432.

6. Campbell J.K., Canene-Adams K., Lindshield B.L., Boileau T.W.-M., Clinton S.K., Erdman J.W. Jr. Tomato phytochemicals and prostate cancer risk. J. Nutr. 2004;134(12):3486-3492. DOI 10.1093/jn/134.12.3486S.

7. Chandra H.M., Ramalingam S. Antioxidant potentials of skin, pulp, and seed fractions of commercially important tomato cultivars. Food Sci. Biotechnol. 2011;20(1):15-21. DOI 10.1007/s10068-011-0003-z.

8. Da Silva-Souza M.A., Peres L.E.P., Freschi J.R., Purgatto E., Lajolo F.M., Hassimotto N.M.A. Changes in flavonoid and carotenoid profiles alter volatile organic compounds in purple and orange cherry tomatoes obtained by allele introgression. J. Sci. Food Agric. 2020;100(4):1662-1670. DOI 10.1002/jsfa.10180.

9. Dar R.A., Sharma J.P. Genetic variability studies of yield and quality traits in tomato (Solanum lycopersicum L.). Int. J. Plant Breed. Genet. 2011;5(2):168-174. DOI 10.3923/ijpbg.2011.168.174.

10. Descriptors Tomato (Lycopersicon spp.) IPGRI (International Plant Genetic Resources Institute). Rome. Italy, 1996.

11. Ermakov A.I., Arasimovich V.V., Yarosh N.P. Biochemical Methods in Plant Studies. Leningrad: Agropromizdat Publ., 1987. (in Russian)

12. FAOSTAT, 2019. Available at: http://www.fao.org/faostat/en/#home.

13. Friedman M. Anticarcinogenic, cardioprotective, and other health benefits of tomato compounds lycopene, α-tomatine, and tomatidine in pure form and in fresh and processed tomatoes. J. Agric. Food Chem. 2013;61(40):9534-9550. DOI 10.1021/jf402654e.

14. Gascuel Q., Diretto G., Monforte A.J., Fortes A.M., Granell A. Use of natural diversity and biotechnology to increase the quality and nutritional content of tomato and grape. Front. Plant Sci. 2017;8:652. DOI 10.3389/fpls.2017.00652.

15. Golubkina N.A., Mоlchanova A.V., Tareeva M.M., Baback O.G., Nekrashevich N.A., Kondratyeva I.Yu. Quantitative thing layer chromatography for evaluation of carotenoid composition of tomatoes Solanum licopersicum. Ovoshchi Rossii = Vegetable Crops of Russia. 2017;5:96-99. DOI 10.18619/2072-9146-2017-5-96-99. (in Russian)

16. Gupta A., Kawatra A., Sehgal S. Physical-chemical properties and nutritional evaluation of newly developed tomato genotypes. Afr. J. Food Sci. Technol. 2011;2(7):167-172.

17. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: paleontological statistics software package for education and data analysis. Palaeontol. Electron. 2001;4(1):1-9.

18. Harish M.Ch., Shanmugaraj B.M., Balamurugan S., Sathishkumar R. Influence of genotypic variations on antioxidant properties in different fractions of tomato. J. Food Sci. 2012;77(11):1174-1178. DOI 10.1111/j.1750-3841.2012.02962.x.

19. Ignatova S.I., Babak O.G., Bagirova S.F. Development of high-lycopene tomato hybrids using conventional breeding techniques and molecular markers. Ovoshchi Rossii = Vegetable Crops of Russia. 2020;5:22-28. DOI 10.18619/2072-9146-2020-5-22-28. (in Russian)

20. Ilić Z., Aharon Z., Perzelan Y., Alkalai-Tuvia S., Fallik E. Lipophilic and hydrophilic antioxidant activity of tomato fruit during postharvest storage on different temperatures. Acta Hortic. 2009;830(91):627-634. DOI 10.17660/ActaHortic.2009.830.91.

21. International CMEA Classifier of the Genus Lycopersicon Tourn. Leningrad, 1986. (in Russian)

22. Jones C.M., Mes P., Myers J.R. Characterization and inheritance of the Anthocyanin fruit (Aft) tomato. J. Hered. 2003;94(6):449-456. DOI 10.1093/jhered/esg093.

23. Kendrick R.E., Kerckhoffs L.H.J., Van Tuinen A., Koornneef M. Photomorphogenic mutants of tomato. Plant Cell Environ. 1997;20: 746-751.

24. Khachik F., Carvalho L., Bernstein P.S., Muir G.J., Zhao D.-Y., Katz N.B. Chemistry, distribution, and metabolism of tomato carotenoids and their impact on human health. Exp. Biol. Med. 2002; 227(10):845-851. DOI 10.1177/153537020222701002.

25. Kondratyeva I.Yu., Engalychev M.R. Orange-fruited tomato varieties with high taste and preventive-therapeutic properties. Izvestiya Federalnogo Nauchnogo Tsentra Ovoshchevodstva = News of FSVC. 2019;2:71-78. DOI 10.18619/2658-4832-2019-2-71-78. (in Russian)

26. Kondratyeva I.Yu., Golubkina N.A. Lycopene and β-carotene in tomato. Ovoshchi Rossii = Vegetable Crops of Russia. 2016;4:80-83. DOI 10.18619/2072-9146-2016-4-80-83. (in Russian)

27. Kondratyeva I.Yu., Pavlov L.V. Dry components concentration in tomato fruits in dependence of qualitative and quantitative parameters. Kartofel i Ovoshchi = Potato and Vegetables. 2009;5:21. (in Russian)

28. Kuzyomensky A.V. Breeding and Genetic Studies of Mutant Forms of Tomato. Kharkov, 2004. (in Russian)

29. Leiva-Brondo M., Valcárcel M., Cortés-Olmos C., Roselló S., CebollaCornejo J., Nuez F. Exploring alternative germplasm for the development of stable high vitamin C content in tomato varieties. Sci. Hortic. 2012;133:84-88. DOI 10.1016/J.SCIENTA.2011.10.013.

30. Li H., Deng Z., Liu R., Young J.C., Zhu H., Loewen S., Tsao R. Characterization of phytochemicals and antioxidant activities of a purple tomato (Solanum lycopersicum L.). J. Agric. Food Chem. 2011; 59(21):11803-11811. DOI 10.1021/jf202364v.

31. Lim W., Miller R., Park J., Park S. Consumer sensory analysis of high flavonoid transgenic tomatoes. J. Food Sci. 2014;79(6):1212-1217. DOI 10.1111/1750-3841.12478.

32. Martí R., Roselló S., Cebolla-Cornejo J. Tomato as a source of carotenoids and polyphenols targeted to cancer prevention. Cancers (Basel ). 2016;8(6):58. DOI 10.3390/cancers8060058.

33. Mes P.J., Boches P., Myers J.R., Durst R. Characterization of tomatoes expressing anthocyanin in the fruit. J. Am. Soc. Hortic. Sci. 2008; 133(2):262-269. DOI 10.21273/JASHS.133.2.262.

34. Mozos I., Stoian D., Caraba A., Malainer C., Horbanczuk J.O., Atanasov A.G. Lycopene and vascular health. Front. Pharmacol. 2018;9: 521. DOI 10.3389/fphar.2018.00521.

35. Nour R.V., Trandafir I., Ionica M.E. Antioxidant compounds, mineral content and antioxidant activity of several tomato cultivars grown in Southwestern. Not. Bot. Horti Agrobot. Cluj-Napoca. 2013;41(1): 136-142. DOI 10.15835/nbha4119026.

36. Ooe E., Ogawa K., Horiuchi T., Tada H., Murase H., Tsuruma K., Shimazawa M., Hara H. Analysis and characterization of anthocyanins and carotenoids in Japanese blue tomato. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2016;80(2):341-349. DOI 10.1080/09168451.2015.1091715.

37. Owusu J., Ma H., Wang Z., Amissah A. Effect of drying methods on physicochemical properties of pretreated tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) slices. Croat. J. Food Technol. Biotechnol. Nutr. 2012;7(1-2):106-111.

38. Pal R.S., Hedau N.K., Lakshmi Kant, Pattanayak A. Functional quality and antioxidant properties of tomato genotypes for breeding better quality varieties. Electron. J. Plant Breed. 2018;9(1):1-8. DOI 10.5958/0975-928X.2018.00001.7.

39. Peralta I.E., Spooner D.M. History, origin and early cultivation of tomato (Solanaceae). In: Razdan M.K., Mattoo A.K. (Eds.) Genetic Improvement of Solanaceous. Enfield, USA: Science Publ., 2007. DOI 10.1201/b10744-2.

40. Peter J.M., Peter B., James R.M. Characterization of tomatoes expressing anthocyanin in the fruit. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 2008;133:262-269.

41. Raiola A., Tenore G.C., Barone A., Frusciante L., Rigano M.M. Vitamin E content and composition in tomato fruits: Beneficial roles and bio-fortification. Int. J. Mol. Sci. 2015;16(12):29250-29264. DOI 10.3390/ijms161226163.

42. Rick C.M. Tomato. Genet. Coop. Rept. 1959;9:41-42.

43. Roohanitaziani R., de Maagd R.A., Lammers M., Molthoff J., MeijerDekens R., van Kaauwen M.P.W., Finkers H.T., Tikunov Yu., Visser R.G.F., Bovy A.G. Exploration of a resequenced tomato core collection for phenotypic and genotypic variation in plant growth and fruit quality traits. Genes. 2020;11(11):1278. DOI 10.3390/genes11111278.

44. Scarano A., Butelli E., de Santis S., Cavalcanti E., Hill L., de Angelis M., Giovinazzo G., Chieppa M., Martin C., Santino A. Combined dietary anthocyanins, flavonols, and stilbenoids alleviate inflammatory bowel disease symptoms in mice. Front. Nutr. 2018;4:75. DOI 10.3389/fnut.2017.00075.

45. Stommel J.R. Enzymatic components of sucrose accumulation in the wild tomato species Lycopersicon peruvianum. Plant Physiol. 1992; 99(1):324-328. DOI 10.1104/pp.99.1.324.

46. Tanksley S.D. The genetic, developmental, and molecular bases of fruit size and shape variation in tomato. Plant Cell. 2004;16(Suppl.): S181-S189. DOI 10.1105/tpc.018119.

47. Tomato – UPOV (Solanum lycopersicum L.). 0007 TG/44/11 Rev. Geneva, 2012.

48. Viuda-Martos M., Sanchez-Zapata E., Sayas-Barberá E., Sendra E., Pérez-Álvarez J.A., Fernández-López J. Tomato and tomato byproducts. Human health benefits of lycopene and its application to meat products: a review. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2014;54(8):1032-1049. DOI 10.1080/10408398.2011.623799.

49. Wang D., Seymour G.B. Tomato flavor: Lost and found? Mol. Plant. 2017;10(6):782-784. DOI 10.1016/j.molp.2017.04.010.

50. Wei M.Y., Giovannucci E.L. Lycopene, tomato products, and prostate cancer incidence: a review and reassessment in the PSA screening era. J. Oncol. 2012;2012:271063. DOI 10.1155/2012/271063.

51. Zanfini A., Corbini G., Rosa C.L., Dreassi E. Antioxidant activity of tomato lipophilic extracts and interactions between carotenoids and α-tocopherol in synthetic mixtures. Food Sci. Technol. 2010;1(43): 67-72. DOI 10.1016/j.lwt.2009.06.011.

52. Zhang Y., Butelli E., Alseekh S., Tohge T., Rallapalli G., Luo J., Kawar P.G., Hill L., Santino A., Fernie A.R., Martin C. Multilevel engineering facilitates the production of phenylpropanoid compounds in tomato. Nat. Commun. 2015;6:8635. DOI 10.1038/ncomms9635.


Рецензия

Просмотров: 1766


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-3259 (Online)