vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2022-2-58-66vir-nw-1279Research ArticleИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙSTUDYING AND UTILIZATION OF PLANT GENETIC RESOURCESБиологически активные вещества в плодах ежевики в условиях средней полосы РоссииBioactive compounds in blackberry fruits under the conditions of Central Russiahttps://orcid.org/0000-0001-7979-3426МакаркинаМ. А.МakarkinaМ. A.

Макаркина Маргарита Алексеевна - доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, лаборатория биохимической и технологической оценки сортов и хранения.

302530 Орловская область, Орловский район, д. Жилина.

Margarita A. Makarkina - Dr. Sci. (Agriculture), Chief Researcher, Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding.

Zhilina Village, Orlovsky District, Orel Province 302530.

makarkina@vniispk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2868-323XВетроваО. А.VetrovaО. A.

Ветрова Оксана Альфредовна - кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, лаборатория биохимической и технологической оценки сортов и хранения.

302530 Орловская  область,  Орловский  район,  д. Жилина.

Oksana А. Vetrova - Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher, Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding.

Zhilina Village, Orlovsky District, Orel Province 302530.

vetrova@vniispk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6551-4369ГрюнерЛ. А.GrunerL. A.

Грюнер Лидия  Андреевна - кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, отдел селекции и сортоизучения ягодных культур.

302530 Орловская область, Орловский район, д. Жилина.

Lidia A. Gruner - Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher, Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding.

Zhilina Village, Orlovsky District, Orel Province 302530.

gruner@vniispk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1039-044XКорниловБ. Б.KornilovB. B.

Корнилов Борис Борисович - кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, отдел селекции и сортоизучения ягодных культур.

302530 Орловская область, Орловский район, д. Жилина.

Boris B. Kornilov - Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher, Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding.

Zhilina Village, Orlovsky District, Orel Province 302530.

kornilov@vniispk.ruВсероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культурРоссияRussian Research Institute of Fruit Crop BreedingRussian Federation20222406202218325866Copyright © Макаркина М.А., Ветрова О.А., Грюнер Л.А., Корнилов Б.Б., 20222022Макаркина М.А., Ветрова О.А., Грюнер Л.А., Корнилов Б.Б.Мakarkina М.A., Vetrova О.A., Gruner L.A., Kornilov B.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/1279Актуальность

Актуальность. Ежевика приобретает все большую популярность в РФ за свою скороплодность, высокую самоплодность, позднее цветение, способствующее продлению потребления свежих ягод, являющихся источником антиоксидантных соединений. Возникает необходимость изучения биохимического состава ягод ежевики, выращенной в определенных условиях, для дальнейшего выделения лучших образцов и включения их в производство и селекционные программы.

Материалы и методы

Материалы и методы. В плодах 25 сортов и гибридных сеянцев ежевики генофонда ВНИИСПК определяли содержание катехинов, лейкоантоцианов, антоцианов и общего количества фенольных соединений (ФС) фотометрическим методом, а также аскорбиновой кислоты (АК) титриметрическим методом. Статистическая обработка данных проводилась методами вариационного и корреляционного анализов.

Результаты

Результаты. Изучены биоактивные вещества, накапливающиеся в плодах ежевики: АК (22,9 ± 1,1 мг/100 г), катехины (206,7 ± 7,7 мг/100 г), лейкоантоцианы (251,3 ± 19,7 мг/100 г), антоциановые вещества (492,1 ± 22,1 мг/100 г) и сумма ФС (951 ± 30 мг/100 г) при средней и значительной изменчивости изучаемых признаков (V > 10%). Так, 73% образцов накапливали в плодах АК более 20,0 мг/100 г, 10 генотипов – более 25 мг/100 г. Установлено, что все образцы являются источником антоцианов. Около 50% образцов накапливали катехинов в плодах выше среднесортового значения. Лейкоантоцианов в плодах ежевики накапливалось несколько больше, чем катехинов. У 10 образцов сумма ФС выше 1000,0 мг/100 г.

Заключение

Заключение. Выделены генотипы с высоким содержанием в плодах биоактивных веществ. Получены коэффициенты корреляции, свидетельствующие о присутствии средней степени прямолинейной связи между содержанием АК и антоциановых веществ, АК и суммой ФС. По комплексу признаков (аскорбиновая кислота, ФС) выделены генотипы ‘Black Satin’, ‘Cacanska Bestrna’, ‘Chester’, ‘Natchez’, ‘Triple Crown’, ЭЛС LN-14, ОС LN-1, ОС LN-7, рекомендуемые для селекции на улучшение качества плодов ежевики.

Background

Background. Blackberry is becoming increasingly popular in Russia for its rapid early-fruiting, high self-fertility and late flowering, contributing to longer consumption of fresh berries, a source of antioxidant compounds. There is a need to study the biochemical composition of blackberries.

Materials and methods

Materials and methods. Fruits of 25 blackberry cultivars and hybrid seedlings from the Institute of Fruit Crop Breeding (VNIISPK) were analyzed for the contents of catechins, leucoanthocyanins, anthocyanins, and total phenolic compounds using the photometric method, and the content of ascorbic acid using the titrimetric method. Statistical data processing was carried out using the methods of variation and correlation analyses.

Results

Results. Bioactive compounds (BAC) accumulating in blackberry fruits were studied: ascorbic acid, catechins, leukoanthocyanins, anthocyanins, and total phenolics, with medium and significant variability of the studied indicators (V > 10%). Among the genotypes, 73% accumulated more than 20.0 mg/100 g of ascorbic acid in fruits. All genotypes were identified as sources of anthocyanins. About 50% of the accessions accumulated catechins in fruits above the average level. Leucoanthocyanins were stored in blackberry fruits in slightly larger amounts than catechins. In 10 accessions the level of phenolics was higher than 1000.0 mg/100 g.

Conclusion

Conclusion. Genotypes with high BAC content were identified. Correlation coefficients were obtained: they indicate the presence of an medium degree of rectilinear relationship between the content of ascorbic acid and anthocyanin compounds, ascorbic acid and total phenolics. Cvs. ‘Black Satin’, ‘Cacanska Bestrna’, ‘Chester’, ‘Natchez’ and ‘Triple Crown’, plus hybrid seedlings LN-14, LN-1 and LN-7, were identified according to a set of indicators (ascorbic acid and phenolics) and recommended for breeding to improve the quality of blackberry fruits.

сортагибридные формыаскорбиновая кислотафенольные соединенияантоцианыкатехинылейкоантоцианыисточникиcultivarshybridsascorbic acidphenolic compoundsanthocyaninscatechinsleucoanthocyaninssourcesРабота выполнена в рамках государственного задания по теме «Выделить новые генотипы (отборные и элитные сеянцы) плодовых и ягодных культур, превышающие районированные сорта по комплексу хозяйственно ценных признаков» (0637-2019-0011). Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.The work was carried out within the framework of the state task on the topic “To identify new genotypes (selected and elite seedlings) of fruit and berry crops exceeding the zoned varieties according to the complex of economically valuable traits” (0637-2019-0011). The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this work.ReferencesAbeysuriya H.I., Bulugahapitiya V.P., Pulukkuttige J.L. Total vitamin C, ascorbic acid, dehydroascorbic acid, antioxidant properties, and iron content of underutilized and commonly consumed fruits in Sri Lanka. International Journal of Food Science. 2020;2020:4783029. DOI: 10.1155/2020/4783029Abeysuriya H.I., Bulugahapitiya V.P., Pulukkuttige J.L. Total vitamin C, ascorbic acid, dehydroascorbic acid, antioxidant properties, and iron content of underutilized and commonly consumed fruits in Sri Lanka. International Journal of Food Science. 2020;2020:4783029. DOI: 10.1155/2020/4783029Al-Obaidi Z.M.J., Hussain Y.A., Ali A.A, Al-Rekabi M.D. The influence of vitamin-C intake on blood glucose measurements in COVID-19 pandemic. Journal of Infection in Developing Countries. 2021;15(2):209-213. DOI: 10.3855/jidc.13960Al-Obaidi Z.M.J., Hussain Y.A., Ali A.A, Al-Rekabi M.D. The influence of vitamin-C intake on blood glucose measurements in COVID-19 pandemic. Journal of Infection in Developing Countries. 2021;15(2):209-213. DOI: 10.3855/jidc.13960Berretta M., Quagliariello V., Maurea N., Di Francia R., Sharifi S., Facchini G. et al. Multiple effects of ascorbic acid against chronic diseases: Updated evidence from preclinical and clinical studies. Antioxidants. 2020;9(12):1182. DOI: 10.3390/antiox9121182Berretta M., Quagliariello V., Maurea N., Di Francia R., Sharifi S., Facchini G. et al. Multiple effects of ascorbic acid against chronic diseases: Updated evidence from preclinical and clinical studies. Antioxidants. 2020;9(12):1182. DOI: 10.3390/antiox9121182Brugnara E.C. Produção, época de colheita e qualidade de cinco variedades de amoreira-preta em Chapecó, SC. Agropecuária Catarinense. 2017;29(3):71-75. [in Portuguese] Clark J.R., Finn C.E. Blackberry cultivation the world. Revista Brasileira de Fruticultura. 2014;36(1):46-57. DOI: 10.1590/0100-2945-445/13Brugnara E.C. Produção, época de colheita e qualidade de cinco variedades de amoreira-preta em Chapecó, SC. Agropecuária Catarinense. 2017;29(3):71-75. [in Portuguese] Clark J.R., Finn C.E. Blackberry cultivation the world. Revista Brasileira de Fruticultura. 2014;36(1):46-57. DOI: 10.1590/0100-2945-445/13Методы биохимического исследования растений / под ред. А.И. Ермакова. Ленинград; 1987.Ermakov A.I. (ed.). Methods of biochemical research on plants (Metody biokhimicheskogo issledovaniya rasteniy). Leningrad; 1987. [in Russian]Грюнер Л.А. Адаптационные возможности ежевики в условиях Орловской области. Современное садоводство – Contemporary horticulture. 2019;(3):27-41. DOI: 10.24411/2312-6701-2019-10305Gruner L.A. Adaptive capabilities of blackberries in conditions of Orel Region. Contemporary Horticulture. 2019;(3):27-41. [in Russian] DOI: 10.24411/2312-6701-2019-10305Gruner L.A., Kornilov B.B. Priority trends and prospects blackberry breeding in conditions of Central Russia. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020;24(5):489-500. DOI: 10.18699/VJ20.641Gruner L.A., Kornilov B.B. Priority trends and prospects blackberry breeding in conditions of Central Russia. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020;24(5):489-500. DOI: 10.18699/VJ20.641Guedes M.N.S., Pio R., Maro L.A.C., Lage F.F., de Abreu C.M.P., Saczk A.A. Antioxidant activity and total phenol content of blackberries cultivated in a highland tropical climate. Acta Scientiarum. Agronomy. 2017;39(1):43-48. DOI: 10.4025/actasciagron.v39i1.28413Guedes M.N.S., Pio R., Maro L.A.C., Lage F.F., de Abreu C.M.P., Saczk A.A. Antioxidant activity and total phenol content of blackberries cultivated in a highland tropical climate. Acta Scientiarum. Agronomy. 2017;39(1):43-48. DOI: 10.4025/actasciagron.v39i1.28413Iqbal K., Khan A., Khattak M.M.A.K., Biological significance of ascorbic acid (vitamin C) in human health – a review. Pakistan Journal of Nutrition. 2004;3(1):5-13. DOI: 10.3923/pjn.2004.5.13Iqbal K., Khan A., Khattak M.M.A.K., Biological significance of ascorbic acid (vitamin C) in human health – a review. Pakistan Journal of Nutrition. 2004;3(1):5-13. DOI: 10.3923/pjn.2004.5.13Kaume L., Howard L.R., Devareddy L. The blackberry fruit: a review on its composition and chemistry, metabolism and bioavailability, and health benefits. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2012;60(23):5716-5727. DOI: 10.1021/jf203318pKaume L., Howard L.R., Devareddy L. The blackberry fruit: a review on its composition and chemistry, metabolism and bioavailability, and health benefits. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2012;60(23):5716-5727. DOI: 10.1021/jf203318pКнязев С.Д., Левгерова Н.С., Макаркина М.А., Пикунова А.В., Салина Е.С., Чекалин Е.И., Янчук Т.В., Шавыркина М.А. Селекция черной смородины: методы, достижения, направления. Орел: ВНИИСПК; 2016.Knyazev S.D., Levgerova N.S., Makarkina М.А., Pikunova А.V., Salina Е.S., Chekalin Е.I., Yanchuk T.V., Shavyrkina M.A.. Black currant breeding: methods, achievements, trends (Selektsiya chernoy smorodiny: metody, dostizheniya, napravleniya. Orel: VNIISPK; 2016. [in Russian]Lester E.G. Environmental regulation of human health nutrients (ascorbic acid, β-carotene, and folic acid) in fruits and vegetables. HortScience. 2006;41(1):59-64. DOI: 10.21273/hortsci.41.1.59Lester E.G. Environmental regulation of human health nutrients (ascorbic acid, β-carotene, and folic acid) in fruits and vegetables. HortScience. 2006;41(1):59-64. DOI: 10.21273/hortsci.41.1.59Lima G., Vianello F., Corrêa C., Campos R., Borguini M. Polyphenols in fruits and vegetables and its effect on human health. Food and Nutrition Sciences. 2014;5(11):1065-1082. DOI: 10.4236/fns.2014.511117Lima G., Vianello F., Corrêa C., Campos R., Borguini M. Polyphenols in fruits and vegetables and its effect on human health. Food and Nutrition Sciences. 2014;5(11):1065-1082. DOI: 10.4236/fns.2014.511117Liu R.H. Dietary bioactive compounds and their health implications. Journal of Food Science. 2013;78 Suppl 1:18-25. DOI: 10.1111/1750-3841.12101Liu R.H. Dietary bioactive compounds and their health implications. Journal of Food Science. 2013;78 Suppl 1:18-25. DOI: 10.1111/1750-3841.12101Makarkina M., Gruner L., Vetrova O., Matnasarova D. The accumulation of sugars and organic acids in blackberry fruit in the conditions of Сentral Russia. BIO Web of Conferences. 2021;36:02006. DOI: 10.1051/bioconf/20213602006Makarkina M., Gruner L., Vetrova O., Matnasarova D. The accumulation of sugars and organic acids in blackberry fruit in the conditions of Сentral Russia. BIO Web of Conferences. 2021;36:02006. DOI: 10.1051/bioconf/20213602006Макаркина М.А. Селекция яблони и смородины красной на улучшение химического состава плодов: дис. … докт. с.-х. наук. Брянск; 2009. URL: https://www.dissercat.com/content/selektsiya-yabloni-i-smorodiny-krasnoi-na-uluchshenie-khimicheskogo-sostava-plodov [дата обращения: 09.12.2021].Makarkina M.A. Apple and red currant breeding for the improvement of chemical composition of fruits (Selektsiya yabloni i smorodiny krasnoy na uluchsheniye khimicheskogo sostava plodov) [dissertation]. Bryansk; 2009. [in Russian] URL: https://www.dissercat.com/content/selektsiya-yabloni-i-smorodiny-krasnoi-na-uluchshenie-khimicheskogo-sostava-plodov [дата обращения: 09.12.2021].Moraes D.P., Lozano-Sánchez J., Machado M.L., Vizzotto M., Lazzaretti M., Leyva-Jimenez F.J.J. et al. Characterization of a new blackberry cultivar BRS Xingu: chemical composition, phenolic compounds, and antioxidant capacity in vitro and in vivo. Food Chemistry. 2020;322:126783. DOI: 10.1016/j.foodchem.2020.126783Moraes D.P., Lozano-Sánchez J., Machado M.L., Vizzotto M., Lazzaretti M., Leyva-Jimenez F.J.J. et al. Characterization of a new blackberry cultivar BRS Xingu: chemical composition, phenolic compounds, and antioxidant capacity in vitro and in vivo. Food Chemistry. 2020;322:126783. DOI: 10.1016/j.foodchem.2020.126783Плешков Б.В. Практикум по биохимии растений. Москва: Колос; 1976.Pleshkov B.V. Practical guide to plant biochemistry (Praktikum po biokhimii rasteniy). Moscow: Kolos; 1976. [in Russian]Ravetti S., Clemente C., Brignone S., Hergert L., Allemandi D., Palma S. Ascorbic acid in skin health. Cosmetics. 2019; 6(4):58. DOI: 10.3390/cosmetics6040058Ravetti S., Clemente C., Brignone S., Hergert L., Allemandi D., Palma S. Ascorbic acid in skin health. Cosmetics. 2019; 6(4):58. DOI: 10.3390/cosmetics6040058Reyes-Carmona J., Yousef G.G., Martínez-Peniche R.A., Lila M.A. Antioxidant capacity of fruit extracts of blackberry (Rubus sp.) produced in different climatic regions. Journal of Food Science. 2006;70(7):497-503. DOI: 10.1111/j.1365-2621.2005.tb11498.xReyes-Carmona J., Yousef G.G., Martínez-Peniche R.A., Lila M.A. Antioxidant capacity of fruit extracts of blackberry (Rubus sp.) produced in different climatic regions. Journal of Food Science. 2006;70(7):497-503. DOI: 10.1111/j.1365-2621.2005.tb11498.xRodriguez-Mateos A., Vauzour D., Krueger C.G., Shanmuganayagam D., Reed J., Calani L. et al. Bioavailability, bioactivity and impact on health of dietary flavonoids and related compounds: an update. Archives of Toxicology. 2014;88(10):1803-1853. DOI: 10.1007/s00204-014-1330-7Rodriguez-Mateos A., Vauzour D., Krueger C.G., Shanmuganayagam D., Reed J., Calani L. et al. Bioavailability, bioactivity and impact on health of dietary flavonoids and related compounds: an update. Archives of Toxicology. 2014;88(10):1803-1853. DOI: 10.1007/s00204-014-1330-7Самородова-Бианки Г.Б., Стрельцина С.А. Исследование биологически активных веществ плодов. Методические указания. Ленинград: ВИР; 1989.Samorodova-Bianki G.B., Streltsina S.A. Research on biologically active substances in fruits. Guidelines (Issledovaniye biologicheski aktivnykh veshchestv plodov. Metodicheskiye ukazaniya). Leningrad: VIR; 1989. [in Russian]Schulz M., Seraglio S.K.T., Betta F.D., Nehring P., Valese A.C., Daguer H. et al. Blackberry (Rubus ulmifolius Schott): Chemical composition, phenolic compounds and antioxidant capacity in two edible stages. Food Research International. 2019;122:627-634. DOI: 10.1016/j.foodres.2019.01.034Schulz M., Seraglio S.K.T., Betta F.D., Nehring P., Valese A.C., Daguer H. et al. Blackberry (Rubus ulmifolius Schott): Chemical composition, phenolic compounds and antioxidant capacity in two edible stages. Food Research International. 2019;122:627-634. DOI: 10.1016/j.food-res.2019.01.034Седова З.А., Леонченко В.Г., Астахов А.А. Оценка сортов по химическому составу плодов. В кн.: Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур / под ред. Е.Н. Седова, Т.П. Огольцовой. Орел: ВНИИСПК; 1999. С.160-167.Sedova Z.A., Leonchenko V.G., Astakhov A.I. Cultivar assessment for chemical composition of fruits (Otsenka sortov po khimicheskomu sostavu plodov). In: E.N. Sedov, T.P. Ogoltsova (eds). Program and methodology of variety studies for fruit, berry and nut crops (Programma i metodika sortoizucheniya plodovykh, yagodnykh i orekhoplodnykh kultur). Orel: VNIISPK; 1999. p.160-167. [in Russian]Skrovankova S., Sumczynski D., Mlcek J., Jurikova T., Sochor J. Bioactive compounds and antioxidant activity in different types of berries. International Journal of Molecular Sciences. 2015;16(10):24673-24706. DOI: 10.3390/ijms161024673Skrovankova S., Sumczynski D., Mlcek J., Jurikova T., Sochor J. Bioactive compounds and antioxidant activity in different types of berries. International Journal of Molecular Sciences. 2015;16(10):24673-24706. DOI: 10.3390/ijms161024673Strik B.C. A review of nitrogen nutrition of Rubus. Acta Horticulturae. 2008;777:403-410. DOI: 10.17660/ActaHortic.2008.777.61Strik B.C. A review of nitrogen nutrition of Rubus. Acta Horticulturae. 2008;777:403-410. DOI: 10.17660/ActaHortic.2008.777.61Takeda F., Handley D.A. A winter protection method for blackberries. HortScience. 2006;41(4):1011. DOI: 10.21273/HORTSCI.41.4.1011DTakeda F., Handley D.A. A winter protection method for blackberries. HortScience. 2006;41(4):1011. DOI: 10.21273/HORTSCI.41.4.1011DThomas R.H., Woods F.M., Dozier W.A., Ebel R.C., Nesbitt M., Wilkins B. et al. Cultivar variation in physicochemical and antioxidant activity of Alabama-grown blackberries. Small Fruits Review. 2005;4(2):57-71. DOI: 10.1300/J301v04n02_07Thomas R.H., Woods F.M., Dozier W.A., Ebel R.C., Nesbitt M., Wilkins B. et al. Cultivar variation in physicochemical and antioxidant activity of Alabama-grown blackberries. Small Fruits Review. 2005;4(2):57-71. DOI: 10.1300/J301v04n02_07Упадышев М.Т. Роль фенольных соединений в процессах жизнедеятельности садовых растений. Москва: ВСТИСП; 2008.Upadyshev M.T. The role of phenolic compounds in the vital activity of garden plants (Rol fenolnykh soyedineniy v protsessakh zhiznedeyatelnosti sadovykh rasteniy). Moscow: VSTISP; 2008. [in Russian]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.