Способ отбора сортов картофеля с крупными крахмальными гранулами в клетке клубня

Изобретение относится к области биотехнологии. Предлагаемый способ отбора сортов картофеля с крупными крахмальными гранулами в клетке клубня включает посадку, уход, отбор образцов и их анализ. Отличительной особенностью способа является то, что для отбора используют среднеспелые сорта картофеля со сроком созревания 81-90 дней. Предлагаемое изобретение позволит ускорить и упростить способ отбора сортов картофеля с крупными крахмальными гранулами в клетке клубня при создании новых сортов и снизить его трудоемкость и затраты. 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к селекции растений и может быть использовано для создания сортов картофеля с крупными крахмальными гранулами в клетке клубня.

Картофельный крахмал является одним из основных веществ в рационе питания. Ежедневное употребление картофельного крахмала оказывает благотворное воздействие на организм человека:

- крахмал содержит витамин ниацин, являющийся регулятором окислительных и восстановительных процессов в организме, от которого зависит гормональный фон, регенерация тканей, успешное сжигание калорий;

- в состав крахмального порошка входят витамин РР, жирорастворимый витамин Е, фосфор, кальций, калий, натрий, пищевые волокна;

- влияет на правильный обмен веществ, в том числе на вырабатывание рибофлавина и витамина В2;

- рекомендуется людям с язвенной болезнью желудка, мягкая и клейкая консистенция крахмала обволакивает стенки желудочно-кишечного тракта и оказывает противовоспалительное и болеутоляющее действие;

- используют как заменитель муки в случае аллергии на глютен;

- рекомендуют употреблять людям, испытывающим большие физические или умственные нагрузки в качестве источника дополнительной энергии, так как в процессе переваривания он превращается в глюкозу.

Содержание крахмала в клубнях, в том числе количество крахмальных гранул и их размер и величина, в большей степени сортовой признак. В связи с этим крайне важно на начальных этапах селекции выделить сорта с показателями крахмальных зерен, пригодных для получения крахмала. Формы и размеры гранул имеют существенное значение при извлечении крахмала из сырья. Крахмал, обладающий большими по размерам гранулами, обладает более высоким качеством и быстрее осаждается из растворов при экстрагировании. Это имеет положительное значение при переработке картофеля и производстве пищевого крахмала. Крахмал, полученный из зерен мелкой фракции, характеризуется более низким качеством и его меньшим выходом, что с экономической точки зрения нерентабельно.

Известен способ накопления крахмала у сортов картофеля белорусской селекции с накоплением крахмала и его морфологии (см., например, Козлова Людмила, Литвяк Владимир, Мельситова Инна. Накопление и морфология крахмала картофеля белорусской селекции. - Наука и инновации, 2010, №9 (91) - С. 43-48).

Недостатком способа является то, что исследования проводятся на нативном крахмале, на получение которого требуется длительное время, а это увеличивает срок исследований и не позволяет отбирать образцы на первоначальных этапах селекции, также необходимо наличие специального оборудования. В наших исследованиях используется живая клетка клубня для оценки гранул, при этом время для пробоподготовки минимальное.

Известен также способ селекции картофеля по морфологической структуре гранул крахмала различных сортов (см., например, В.В. Литвяк, А.А. Заболотец, Е.А. Симаков, А.В. Митюшкин, А.А. Журавлев, В.Г. Костенко. Особенности морфологической структуры гранул крахмала различных сортов картофеля. - Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. №11. С. 55-59. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11112).

Недостатком способа является отсутствие связи между группами физиологической спелости сортов, размером и формой крахмальных зерен. Для исследований был взят нативный крахмал, что искажает объективную оценку сортов картофеля, а конкретно размер и форму крахмальных гранул относительно сорта, по сравнению с исследованиями, проведенным непосредственно в клетке клубня.

В вышеуказанных методах нет связи между группой спелости сортов картофеля и способностью сохранять содержание крахмала в клубне в течение длительного хранения.

Цель изобретения - упрощение способа отбора сортов картофеля с крупными крахмальными гранулами в клетке клубня.

Указанная цель достигается тем, что способ отбора сортов картофеля с крупными крахмальными гранулами в клетке клубня, включающий посадку, отбор образцов и их анализ, отличающийся тем, что для отбора используют среднеспелые сорта картофеля со сроком созревания 81-90 дней.

По сравнению с прототипом признаками изобретательского уровня предлагаемого способа отбора сортов картофеля с крупными крахмальными гранулами в клетке клубня являются:

1. «… для отбора используют среднеспелые сорта картофеля со сроком созревания 81-90 дней.», что позволяет:

- на первоначальном этапе селекции провести отбор образцов, что способствует повышению эффективности отбора;

- сократить количество образцов и их анализов, так как проводится в краткие сроки, для рассмотрения гранул под микроскопом не требуется большого объема материала;

- найти связь между группой физиологической спелости, формой и размером крахмальных зерен в клетке;

- сократить сроки и затраты на проведение отбора, так как не требуется дополнительных методов оценки и отбираются сорта различных групп спелости, оценка количества гранул в клетке проводится сразу после уборки урожая;

- сделать вывод о положительной связи между сортами среднеспелого срока созревания и свойствами сохранять определенное количество крахмала в клубне в течение длительного хранения и использовать эти сорта в зимне-весенний период для переработки на пищевой крахмал;

- сделать вывод о крупных крахмальных гранулах в клетке клубня, что увеличивает селекционную ценность образцов и способствует использованию выделенных сортов в целенаправленных скрещиваниях на повышенное содержание крахмала.

Признаки, указанные в отличительной части описания достижения цели, доказывают, что заявляемый способ обладает новизной. Совокупность признаков, приведенных в сравнении свойств заявляемого и известного решений, дает основание сделать вывод, что заявляемый способ имеет изобретательский уровень.

На чертеже Фиг. 1 изображены крахмальные зерна в клетке среднеспелых сортов картофеля; Фиг. 2 - влияние сроков созревания сортов картофеля на количество крупных крахмальных гранул в клетке; Фиг. 3 - количество крахмала с крупными гранулами в клетке, зависящее от длительного срока хранения.

На изображении Фиг. 1 под цифрой 1 отмечены крупные гранулы размером 40-70 мкм и более, под цифрой 2 - мелкие гранулы размером менее 35 мкм. На Фиг. 2. под цифрой 1 указано максимальное количество крупных зерен в клетке, размером 40-70 мкм и более; под цифрой 2 указано среднее количество крупных зерен в клетке, размером 40-70 мкм и более; под цифрой 3 указано минимальное количество крупных зерен в клетке, размером 40-70 мкм и более. На Фиг. 3. под цифрой 1 показано количество крахмала с крупными гранулами в клетке, определенное осенью; под цифрой 2 показано количество крахмала с крупными гранулами в клетке, определенное весной.

Предлагаемый способ отбора сортов картофеля с крупными крахмальными гранулами в клетке клубня осуществляют следующим образом. В подготовленную почву на селекционном участке высаживают образцы с нормой посадки 38 тыс.семенных клубней на гектар, схема посадки 90×30, где 90 - это ширина междурядий, см, 30 - расстояние между высаженными семенными клубнями. Всего ежегодно высаживается 150-250 сортов по 5-50 клубней. За время вегетации проводят все агротехнические приемы (междурядные обработки, уничтожение сорняков и вредителей, обработки против грибных болезней). При оценке образцов осуществляют фенологические наблюдения по методике Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова (2010). После уборки сортообразцов определяют их физиологическую спелость по девятибалльной шкале по всей делянке. Далее проводят отбор образцов со средним содержанием крахмала с каждой группы. Для определения размера и формы крахмальных зерен в клетке от каждого образца отбирают по 3-5 клубней.

У каждого сорта картофеля отбирают средний по величине клубень и вырезают срез толщиной 1 см из его середины. Через центр этого среза вырезают секцию от одного края до противоположного шириной 1 см. Секцию нарезают на кубики по 1 см. Затем окрашивают кубики в 0,1% растворе акридина оранжевого и 0,1 М фосфатного буфера с рН 7. Кубики промывают дважды в течение 1 минуты в чистом 0,1 М фосфатном буфере с рН 7, и затем проводят сканирование лазерным конфокальным микроскопом CLSM 800 (Zeiss, Германия) с объективом 10х. Возбуждение проводят аргоновым лазером с длинной волны 488, флюоресценцию детектировуют в двух диапазонах, обнаружение крахмала при 500-570 нм (зеленый) и детектирование клеточных стенок и белков при 590-700 нм (оранжевый). Для каждого образца делают сканирование не менее 30 участков (Фиг. 1).

Результаты исследований представлены в таблицах 1, 2 и фигурах 2, 3.

Анализ данных представленных в Табл. 1 и Фиг. 2 показывает зависимость количества крупных крахмальных гранул в клетке клубня от срока физиологического созревания. Среднеспелые сорта со сроком созревания 81-90 дней имеют наибольшее количество (более 70%) крахмальных зерен размером 40-70 мкм и более.

Анализ данных представленных в Табл. 2 и Фиг. 3 показывает, что сорта со сроком созревания 81-90 дней отличаются свойством сохранять количество крахмала с крупными гранулами в клетке в течение длительного срока хранения (содержание крахмала осенью - 13,93% и весной - 13,76%).

Применение предлагаемого изобретения позволит ускорить и упростить способ отбора сортов картофеля с крупными крахмальными гранулами в клетке клубня при создании новых сортов и снизить его трудоемкость и затраты.

Способ отбора сортов картофеля с крупными крахмальными гранулами в клетке клубня, включающий отбор образцов и их анализ, отличающийся тем, что для отбора используют среднеспелые сорта картофеля со сроком созревания 81-90 дней и выделяют образцы с крахмальными гранулами размером 40-70 мкм и более.