vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2025-2-47-56vir-nw-2334Research ArticleИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙSTUDYING AND UTILIZATION OF PLANT GENETIC RESOURCESМинеральный состав ягод культиваров земляники в условиях Свердловской областиMineral composition of the fruit of strawberry cultivars under the conditions of Sverdlovsk Provincehttps://orcid.org/0000-0003-0586-6359НаумоваН. Л.NaumovaN. L.

Наталья Леонидовна Наумова, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник 

620142, Екатеринбург, ул. Белинского, 112а 

Natalya L. Naumova, Dr. Sci. (Engineering), Leading Researcher 

112a Belinskogo St., Yekaterinburg 620142 

n.naumova@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0065-9644СлепневаТ. Н.SlepnevaT. N.

Татьяна Николаевна Слепнева, научный сотрудник 

620142, Екатеринбург, ул. Белинского, 112а 

Tatyana N. Slepneva, Researcher 

112a Belinskogo St., Yekaterinburg 620142 

tatyana_slepneva@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-7983-3757ПавловаО. А.PavlovaO. A.

Ольга Александровна Павлова, младший научный сотрудник 

620142, Екатеринбург, ул. Белинского, 112а 

Olga A. Pavlova, Associate Researcher 

112a Belinskogo St., Yekaterinburg 620142 

pavlova.olga.81@gmail.comУральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наукРоссияUral Federal Agrarian Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation20251907202518624756Copyright © Наумова Н.Л., Слепнева Т.Н., Павлова О.А., 20252025Наумова Н.Л., Слепнева Т.Н., Павлова О.А.Naumova N.L., Slepneva T.N., Pavlova O.A.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/2334

Актуальность. При возрастающих требованиях, предъявляемых к новым сортам земляники с точки зрения пищевой ценности плодов, в каждой зоне ягодоводства необходима комплексная оценка сортового фонда по минеральному составу.Материалы и методы. Исследованы плоды 6 сортов земляники садовой и 1 сорта землянично-клубничного гибрида (ЗКГ) среднего срока созревания отечественной селекции в условиях Свердловской селекционной станции садоводства (г. Екатеринбург). Минеральный состав изучали методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой.Результаты. В ягодах земляники выявлено 23 макро- и микроэлемента, большинство из которых содержалось во всех плодах с образованием убывающего ряда: K > P > Cа > Mg > Si > Fe > Na ≥ Mn > Ba > B > Sr ≥ Zn > Cu > Ti > Ni > Cr > Mo. Определена избирательная способность к аккумуляции для Al, Cd, Co, Pb, Se, V. Резких межсортовых различий в обеспечении потребности человека в эссенциальных макроэлементах при употреблении порции ягод не выявлено. Установлены корреляционные связи между элементами в плодах.Заключение. По преимущественному накоплению эссенциальных и условно эссенциальных микроэлементов Cr, V, Co, Fe, Mn, Si выделен сорт ‘Торпеда’, по накоплению Cr, V, Co, Fe, Mo – сорт ‘Акварель’, которые рекомендуются для использования в селекции земляники в направлении улучшения минерального состава ее плодов с целью дальнейшего производства специализированных продуктов питания на их основе. В качестве генетического источника Мо предлагается использовать сорт ‘Италмас’, Co – сорт ‘Купчиха’.

Background. Growing requirements on new strawberry cultivars for higher nutritional value of their fruits call for a comprehensive evaluation of their assortment in each berry-growing zone.Materials and methods. Berries of 6 garden strawberry cultivars and 1 hybrid cultivar obtained from crossing garden and wild strawberries, all of them midseason and developed domestically, were studied at Sverdlovsk Breeding Station of Horticulture, Yekaterinburg. Their mineral composition was analyzed using the method of inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES).Results. Twenty-three macro- and micronutrients were found in the berries. Most of them were observed in all fruits (in descending order of their content): K > P > Ca > Mg > Si > Fe > Na ≥ Mn > Ba > B > Sr ≥ Zn > Cu > Ti > Ni > Cr > Mo. The selective accumulation ability was specified for Al, Cd, Co, Pb, Se, and V. There were no significant differences among the cultivars in meeting human needs for essential macronutrients when consuming a serving of berries. Correlations among the nutrients in berries were established.Conclusion. Cv. ‘Torpeda’ demonstrated predominant accumulation of essential and conditionally essential micronutrients (Cr, V, Co, Fe, Mn, and Si), and cv. ‘Akvarel’ stood out for accumulation of Cr, V, Co, Fe, and Mo. Both are recommended to strawberry breeders who seek improvement of the mineral composition in strawberry fruits to produce on their basis specialized food products. Cv. ‘Italmas’ was identified as a genetic source of Mo, and cv. ‘Kupchikha’ as a source of Co.

земляникасортаэлементный составгенетические источникимикроэлементыstrawberrycultivarsnutrient compositiongenetic sourcesmicronutrientsработа выполнена в рамках реализации государственного задания НИОКР по направлению 4.1.2 «Растениеводство, защита и биотехнология растений» по теме № 0532-2024-0007. Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.the work was carried out within the framework of the state task, Research and Development Area 4.1.2. “Plant production, protection and biotechnology”, Topic No. 0532-2024-0007. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this work.ReferencesAihemaiti A., Gao Y., Meng Y., Chen X., Liu J., Xiang H. et al. Review of plant-vanadium physiological interactions, bioaccumulation, and bioremediation of vanadium-contaminated sites. The Science of the Total Environment. 2019;712:135637. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.135637Aihemaiti A., Gao Y., Meng Y., Chen X., Liu J., Xiang H. et al. Review of plant-vanadium physiological interactions, bioaccumulation, and bioremediation of vanadium-contaminated sites. The Science of the Total Environment. 2019;712:135637. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.135637Аканова Н.И., Козлова А.В., Мухина М.Т. Роль магния в системе питания растений. Агрохимический вестник. 2021;(6):66-72. DOI: 10.24412/1029-2551-2021-6-014Akanova N.I., Kozlova A.V., Mukhina M.T. Magnesium role in plant nutrition system. Agrochemical Herald. 2021;(6):66- 72. [in Russian] DOI: 10.24412/1029-2551-2021-6-014Акимов М.Ю., Жбанова Е.В., Макаров В.Н., Перова И.Б., Шевякова Л.В., Вржесинская О.А. и др. Пищевая ценность плодов перспективных сортов земляники. Вопросы питания. 2019;88(2):64-72. DOI: 10.24411/0042-8833-2019-10019Akimov M.Yu., Zhbanova E.V., Makarov V.N., Perova I.B., Shevyakova L.V., Vrzhesinskaya O.A. et al. Nutrient value of fruit in promising strawberry varieties. Problems of Nutrition. 2019;88(2):64-72. [in Russian] DOI: 10.24411/0042-8833-2019-10019Амброс Е.В., Крупович Е.С., Колмогоров Ю.П., Трофимова Е.Г., Гусев И.С., Гольденберг Б.Г. Модуляция роста и аккумуляции химических элементов в растениях Fragaria × ananassa в условиях in vivo под действием хелатов кремния. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023;13(4):494-505. DOI: 10.21285/2227-2925-2023-13-4-494-505Ambros E.V., Krupovich E.S., Kolmogorov Yu.P., Trofimova E.G., Gusev I.S., Goldenberg B.G. Modulation of growth and chemical element accumulation in Fragaria × ananassa plants in vivo under the effect of silicon chelates. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2023;13(4):494-505. [in Russian] DOI: 10.21285/2227-2925-2023-13-4-494-505Bagryantseva O.V., Shatrov G.N., Khotimchenko S.A., Bessonov V.V., Arnautov O.V. Aluminium: food-related health risk assessment of the consumers. Health Risk Analysis. 2016;(1):49-57.Bagryantseva O.V., Shatrov G.N., Khotimchenko S.A., Bessonov V.V., Arnautov O.V. Aluminium: food-related health risk assessment of the consumers. Health Risk Analysis. 2016;(1):49-57.Бобкова В.В., Коновалов С.Н. Закономерности аккумуляции тяжелых металлов растениями земляники садовой (Fragaria × ananassa Duch.) из дерновоподзолистой почвы при использовании адсорбентов на основе минеральных и полимерных субстратов. Плодоводство и ягодоводство России. 2020;62:152-164. DOI: 10.31676/2073-4948-2020-62-152-164Bobkova V.V., Konovalov S.N. Regularities of accumulation of heavy metals by strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) plants from soddy-podzoly soil using adsorbents based on mineral and polymeric substances. Pomiculture and Small Fruits Culture in Russia. 2020;62:152-164. [in Russian] DOI: 10.31676/2073-4948-2020-62-152-164Cunha M.L.O., de Mello Prado R. Synergy of selenium and silicon to mitigate abiotic stresses: a review. Gesunde Pflanzen. 2023;75(14):1461-1474. DOI: 10.1007/s10343-022-00826-9Cunha M.L.O., de Mello Prado R. Synergy of selenium and silicon to mitigate abiotic stresses: a review. Gesunde Pflanzen. 2023;75(14):1461-1474. DOI: 10.1007/s10343-022-00826-9Дубынина С.С. Особенности накопления микроэлементов в растениях жизненных форм надземной массы в геосистемах Онон-Аргунской степи. Географический вестник. 2022;2(61):109-122. DOI: 10.17072/2079-7877-2022-2-109-122Dubynina S.S. The accumulation of trace elements in the aboveground mass of plant life forms in the geosystems of the Onon-Argun steppe. Geographical Bulletin. 2022;2(61):109-122. [in Russian] DOI: 10.17072/2079-7877-2022-2-109-122Елисеева Л.Г., Блинникова О.М. Дифференцирование перспективных сортов плодово-ягодных культур по содержанию биологически активных соединений. Пищевая промышленность. 2013;(6):50- 52.Eliseeva L.G., Blinnikova O.M. Differentiation of promising fruit and berry crops’ varieties in the content of biologically active substances. Food Industry. 2013;(6):50-52. [in Russian]Ермаков В.В. Стронций в биосфере, Новосибирск: Академиздат; 2023.Ermakov V.V. Strontium in the biosphere (Strontsiy v biosphere). Novosibirsk: Akademizdat; 2023. [in Russian]European Food Safety Authority (EFSA). Dietary exposure to aluminium-containing food additives. Technical report. EFSA Supporting Publications. 2013;10(4):411E. DOI: 10.2903/sp.efsa.2013.EN-411European Food Safety Authority (EFSA). Dietary exposure to aluminium-containing food additives. Technical report. EFSA Supporting Publications. 2013;10(4):411E. DOI: 10.2903/sp.efsa.2013.EN-411Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. 4th ed. Boca Raton, FL: CRC Press; 2010. DOI: 10.1201/b10158Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. 4th ed. Boca Raton, FL: CRC Press; 2010. DOI: 10.1201/b10158Казнина Н.М., Титов А.Ф. Влияние кадмия на физиологические процессы и продуктивность растений семейства Poaceae. Успехи современной биологии. 2013;133(6):588-603.Kaznina N.M., Titov A.F. The influence of cadmium on physiological processes and productivity of Poaceae plants. Advances in Current Biology. 2013;133(6):588-603. [in Russian]Khalil N.H., Hammoodi J.K. Effect of nitrogen, potassium and calcium in strawberry fruit quality. International Journal of Agricultural and Statistical Sciences. 2020;16 Suppl 1:1967-1972.Khalil N.H., Hammoodi J.K. Effect of nitrogen, potassium and calcium in strawberry fruit quality. International Journal of Agricultural and Statistical Sciences. 2020;16 Suppl 1:1967-1972.Kouam I.D., Moungang S., Koulagna H.I., Ntsoli G.P., Titti R.W., Yaouba A. Influence of organic and mineral fertilizers and a foliar biostimulant on the yield and nutritional quality of strawberries (Fragaria × ananassa Duch.) under field conditions. Biochemical Systematics and Ecology. 2024;117:104917. DOI: 10.1016/j.bse.2024.104917Kouam I.D., Moungang S., Koulagna H.I., Ntsoli G.P., Titti R.W., Yaouba A. Influence of organic and mineral fertilizers and a foliar biostimulant on the yield and nutritional quality of strawberries (Fragaria × ananassa Duch.) under field conditions. Biochemical Systematics and Ecology. 2024;117:104917. DOI: 10.1016/j.bse.2024.104917Lambers H. Phosphorus acquisition and utilization in plants. Annual Review of Plant Biology. 2022;73:17-42. DOI: 10.1146/annurev-arplant-102720-125738Lambers H. Phosphorus acquisition and utilization in plants. Annual Review of Plant Biology. 2022;73:17-42. DOI: 10.1146/annurev-arplant-102720-125738Lange B., Delhaye G., Boisson S., Verbruggen N., Meerts P., Faucon M.P. Variation in copper and cobalt tolerance and accumulation among six populations of the facultative metallophyte Anisopappus chinensis (Asteraceae). Environmental and Experimental Botany. 2018;153:1-9. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2018.04.009Lange B., Delhaye G., Boisson S., Verbruggen N., Meerts P., Faucon M.P. Variation in copper and cobalt tolerance and accumulation among six populations of the facultative metallophyte Anisopappus chinensis (Asteraceae). Environmental and Experimental Botany. 2018;153:1-9. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2018.04.009Lyu S., Wei X., Chen J., Wang C., Wang X., Pan D. Titanium as a beneficial element for crop production. Plant Science. 2017;8:597. DOI: 10.3389/fpls.2017.00597 Matsumoto H. Cell biology of aluminum toxicity and tolerance in higher plants. International Review of Cytology. 2000;200:1-46. DOI: 10.1016/S0074-7696(00)00001-2Lyu S., Wei X., Chen J., Wang C., Wang X., Pan D. Titanium as a beneficial element for crop production. Plant Science. 2017;8:597. DOI: 10.3389/fpls.2017.00597 Matsumoto H. Cell biology of aluminum toxicity and tolerance in higher plants. International Review of Cytology. 2000;200:1-46. DOI: 10.1016/S0074-7696(00)00001-2Монтина И.М., Колесов А.В. Роль минерального питания в жизни растений. Проблемы современной науки и инновации. 2023;(3):12-17.Montina I.M., Kolesov A.V. The role of mineral nutrition in plant life. Problemy sovremennoy nauki i innovatsii = Problems of Modern Science and Innovations. 2023;(3):12-17. [in Russian]Методические рекомендации МР 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации». Москва: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; 2021.MR 2.3.1.0253-21 Guidelines “Norms of physiological requirements for energy and nutrients in various groups of the population of the Russian Federation (Normy fiziologicheskikh potrebnostey v energii i pishchevykh veshchestvakh dlya razlichnykh grupp naseleniya Rossiyskoy Federatsii)”. Moscow: Federal Service for the Oversight of Consumer Protection and Welfare; 2021. [in Russian]Методические рекомендации МР 2.3.1.1915-04 «Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ». Москва: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; 2004.MR 2.3.1.1915-04 Guidelines “Recommended levels of consumption of dietary and bioactive compounds (Rekomenduyemye urovni potrebleniya pishchevykh i biologicheski aktivnykh veshchestv)”. Moscow: Federal Service for the Oversight of Consumer Protection and Welfare; 2004). [in Russian]Методические указания МУК 4.1.1482-03, МУК 4.1.1483-03 «Определение химических элементов в биологических средах и препаратах методами атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой». Москва: Минздрав России; 2003.MUK 4.1.1482-03, MUK 4.1.1483-03 Guidelines “Determination of chemical elements in biological environments and preparations by methods of atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma and mass spectrometry with inductively coupled plasma (Opredeleniye khimicheskikh elementov v biologicheskikh sredakh i preparatakh metodami atomno-emissionnoy spektrometrii s induktivno svyazannoy plazmoy i mass-spektrometrii s induktivno svyazannoy plazmoy)”. Moscow: Russian Ministry of Health; 2003. [in Russian]Мукаилов М.Д., Улчибекова Н.А., Курбанов М.С. Изменение химического состава ягод земляники (Fragaria ananassa L.) при низкотемпературном замораживании и хранении. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2017;(2):118-125.Mukailov M.D., Ulchibekova N.A., Kurbanov M.S. Changes in the chemical composition of strawberry (Fragaria ananassa L.) at low-temperature freezing and storage. Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy. 2017;(2):118-125. [in Russian]Preciado-Rangel P., Troyo-Diéguez E., Valdez-Aguilar L.A., García-Hernández J.L., Luna-Ortega J.G. Interactive effects of the potassium and nitrogen relationship on yield and quality of strawberry grown under soilless conditions. Plants (Basel). 2020;9(4):441. DOI: 10.3390/plants9040441Preciado-Rangel P., Troyo-Diéguez E., Valdez-Aguilar L.A., García-Hernández J.L., Luna-Ortega J.G. Interactive effects of the potassium and nitrogen relationship on yield and quality of strawberry grown under soilless conditions. Plants (Basel). 2020;9(4):441. DOI: 10.3390/plants9040441Причко Т.Г., Яковенко В.В., Германова М.Г. Сортовые различия химического состава ягод земляники Краснодарского края. Плодоводство и ягодоводство России. 2011;27:209-219.Prichko T.G., Yakovenko V.V., Germanova M.G. Varietal differences in the chemical composition of strawberry fruits in Krasnodar Territory (Sortovye razlishiya khimicheskogo sostave yagod zemlyaniki Krasnodarskogo kraya). Pomiculture and Small Fruits Culture in Russia. 2011;27:209-219. [in Russian]Ребров В.Г., Громова О.А. Витамины, макро- и микроэлементы. Москва: ГЕОТАР-медиа; 2008.Rebrov V.G., Gromova O.A. Vitamins, macro- and micronutrients (Vitaminy, makro- i mikroelementy). Moscow: GEOTAR- Media; 2008. [in Russian]Реутина С.В. Роль хрома в организме человека. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2009;(4):50-55.Reutina S.V. The role of chromium in the person’s organism. RUDN Journal of Ecology and Life Safety. 2009;(4):50-55. [in Russian]Ścibior A., Pietrzyk Ł., Plewa Z., Skiba A. Vanadium: Risks and possible benefits in the light of a comprehensive overview of its pharmacotoxicological mechanisms and multiapplications with a summary of further research trends. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2020;61:126508. DOI: 10.1016/j.jtemb.2020.126508Ścibior A., Pietrzyk Ł., Plewa Z., Skiba A. Vanadium: Risks and possible benefits in the light of a comprehensive overview of its pharmacotoxicological mechanisms and multiapplications with a summary of further research trends. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2020;61:126508. DOI: 10.1016/j.jtemb.2020.126508Singh A., Singh B.K., Brajendra A.N., Deka B.C. Studies on the variability, inheritance, and inter-relationships of mineral macro-nutrients and micro-nutrients in strawberry (Fragaria × ananassa Duch.). The Journal of Horticultural Science and Biotechnology. 2010;85(6):551-555. DOI: 10.1080/14620316.2010.11512713Singh A., Singh B.K., Brajendra A.N., Deka B.C. Studies on the variability, inheritance, and inter-relationships of mineral macro-nutrients and micro-nutrients in strawberry (Fragaria × ananassa Duch.). The Journal of Horticultural Science and Biotechnology. 2010;85(6):551-555. DOI: 10.1080/14620316.2010.11512713Сусликов В.Л. Геохимическая экология болезней. Т. 3. Атомовитозы. Москва: Гелиос АРВ; 2002.Suslikov V.L. Geochemical ecology of diseases. Vol. 3. Atomovitoses (Geokhimicheskaya ekologiya bolezney. T. 3. Atomovitozy). Moscow: Gelios ARV; 2002. [in Russian]ТР ТС 021/2011. Технический регламент Таможенного союза. О безопасности пищевой продукции (с изменениями на 22 апреля 2024 г.). Москва: Комиссия Таможенного союза; 2024. URL: https://docs.cntd.ru/document/902320560 [дата обращения: 15.01.2025]ТR TS 021/2011. Technical Regulations of the Customs Union. On food safety (as amended on April 22, 2024). Moscow: Commission of the Customs Union; 2024. [in Russian] URL: https://docs.cntd.ru/document/902320560 [дата обращения: 15.01.2025]

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