Биологически активные вещества в клубнях образцов топинамбура (Helianthus tuberosus L. ) из коллекции ВИР

Актуальность. Разнообразие природно-климатических условий Северного Кавказа обуславливает важность изучения сортовых реакций топинамбура на возделывание в определенных эколого-географических зонах. Оценка образцов коллекции топинамбура ВИР, сохраняемой в регионе, актуальна для выяснения изменчивости культуры по продуктивности и биохимическому составу клубней и при выборе сорта, перспективного для выращивания. Цель исследования: изучить биохимический состав клубней топинамбура, поддерживаемых в полевом генбанке на Майкопской опытной станции – филиале ВИР (Республика Адыгея).

Материалы и методы. Материалом исследования послужили 19 образцов топинамбура из коллекции Майкопской опытной станции. Топинамбур выращивали как однолетнюю культуру – клубни перезимовывали в поле, а весной высаживались на новый участок. Анализ продуктивности проведен для образцов урожая 2021, 2022 г. Анализ биохимического состава клубней проведен для образцов урожая 2021–2023 гг. в отделе биохимии и молекулярной биологии ВИР с использованием стандартных методов.

Результаты. Высокая продуктивность клубней топинамбура в течение двух лет отмечена у образца ‘Сахалинский Красный’ (2,2 кг/раст.). Выявлены образцы с высоким содержанием биологически активных веществ: инулина – ‘Австралийский’ (14,10 ± 1,41%), ‘Лола’ (13,73 ± 1,28%), ‘Topianka’ (13,43 ± 2,06%), ‘Waldspiendel’ (13,32 ± 1,60%), ‘Зори Кавказа’ (13,22 ± 0,93%); сухих веществ – ‘Тамбовский Красный’ (27,66 ± 0,60%); суммы сахаров – ‘Лола’ (19,02 ± 3,48%); белка – ‘Австралийский’ (3,65 ± 0,67%). Сорт ‘Находка’ сохраняет высокий потенциал продуктивности (2,68 кг/раст.) при благоприятных условиях периода вегетации.

Заключение. В коллекции ВИР выделены образцы с высокой и стабильной продуктивностью клубней, ценным биохимическим составом (высокое содержание инулина, аскорбиновой кислоты), высоким содержанием питательных веществ (белка).

1. Методы анализа витаминов: практикум / сост. Чупахина Г.Н., Масленников П.В. Калининград: Калининградский государственный университет; 2004. DOI: 10.13140/2.1.1147.7449

2. Danilcenko H., Jariene E., Slepetiene A., Sawicka B., Zaldariene S. The distribution of bioactive compounds in the tubers of organically grown Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) during the growing period. Acta Scientiarum Polonorum. Hortorum Cultus. 2017;16(3):97-107. DOI: 10.24326/asphc.2017.3.10

3. Diederichsen A. Phenotypic diversity of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) germplasm preserved by the Canadian genebank. Helia. 2010;33(53):1-16. DOI: 10.2298/hel1053001d

4. Dima M., Diaconu A., Paraschivu M., Cotuna O., Sărățeanu V., Bonciu E. et al. The impact of cultivation system on nutritional quality of Jerusalem artichoke tubers cultivated in semiarid marginal areas. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj¬Napoca. 2023;51(2):13210. DOI: 10.15835/nbha51213210

5. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Смирнова-Иконникова М.И., Мурри И.К. Методы биохимического исследования растений. Москва; Ленинград: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы; 1952.

6. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П., Перуанский Ю.В., Луковникова Г.А., Иконникова М.И. Методы биохимического исследования растений / под ред. А.И. Ермакова. 3-е изд. Ленинград: Агропромиздат; 1987.

7. ГОСТ 13496.4-2019. Межгосударственный стандарт. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина. Москва: Стандартинформ; 2019. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200166800 [дата обращения: 15.03.2025].

8. ГОСТ 24556-89. Межгосударственный стандарт. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина C. Москва: Стандартинформ; 1989. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200022765 [дата обращения: 15.03.2025].

9. ГОСТ 26176-2019. Межгосударственный стандарт. Корма, комбикорма. Методы определения растворимых и легкогидрализуемых углеводов. Москва: Стандартинформ; 2020. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200166802 [дата обращения: 15.03.2025].

10. ГОСТ 33977-2016. Межгосударственный стандарт. Продукты переработки фруктов и овощей. Методы определения общего содержания сухих веществ. Москва: Стандартинформ; 2019. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200144956 [дата обращения: 15.03.2025].

11. Hanci F. An outlook of the world Jerusalem artichoke market. In: ISPEC 13. International Conference on Agriculture, Animal Science and Rural Development: Conference Proceeding Book. Uşak: Uşak University; 2023. p.1463-1474.

12. Jung W.Y., Lee S.S., Park H.J., Kim C.W., Kwon S.Y., Jeon J.H. et al. Comparative transcriptome profiling and SSR marker identification in three Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) cultivars exhibiting phenotypic variation. Plant Biotechnology Reports. 2016;10(6):447-461. DOI: 10.1007/s11816-016-0421-8

13. Кахана Б.М., Арасимович В.В. Биохимия топинамбура. Кишинев: Штиинца; 1974.

14. Христич В.В., Кумпан В.Н., Прохорова Н.А., Клинг А.П., Чупина М.П. Сортоизучение топинамбура в условиях подтаежной зоны Западной Сибири. Вестник Омского ГАУ. 2015;4(20):19-23.

15. Kiru S.; Nasenko I. Use of genetic resources from Jerusalem artichoke collection of N. Vavilov Institute in breeding for bioenergy and health security. Agronomy Research. 2010;8(Special Issue III):625-632.

16. Kosaric N., Cosentino G.P., Wieczorek A., Duvnjak Z. The Jerusalem artichoke as an agricultural crop. Biomass. 1984;5(1):1-36. DOI: 10.1016/0144-4565(84)90066-0

17. Лебедева Н.В., Смекалова Т.Н., Любченко А.В. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 900. Топинамбур (Helianthus tuberosus L.). Образцы топинамбура иностранного происхождения. Санкт-Петербург: ВИР; 2019. DOI: 10.30901/978-5-907145-30-6

18. Леонтьев В.Н., Титок В.В., Дубарь Д.А., Игнатовец О.С., Лугин В.Г., Феськова Е.В. Инулин из топинамбура: биосинтез, структура, свойства, применение. Труды Белорусского государственного университета. Серия: Физиологические, биохимические и молекулярные основы функционирования биосистем. 2014;9(1):180-185.

19. Liava V., Karkanis A., Danalatos N., Tsiropoulos N. Cultivation practices, adaptability and phytochemical composition of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.): A weed with economic value. Agronomy. 2021;11(5):914. DOI: 10.3390/agronomy11050914

20. Liu Z.X., Han L.P., Steinberger Y., Xie G.H. Genetic variation and yield performance of Jerusalem Artichoke germplasm collected in China. Agricultural Sciences in China. 2011;10(5):668-678. DOI: 10.1016/S1671-2927(11)60049-7

21. Manokhina A.A., Dorokhov A.S., Kobozeva T.P., Fomina T.N., Starovoitov V.I. Jerusalem artichoke as a strategic crop for solving food problems. Agronomy. 2022;12(2):465. DOI: 10.3390/agronomy12020465

22. Метлицкий Л.В. Биохимия плодов и овощей: монография. Москва: Экономика; 1970.

23. Пасько Н.М. Селекция топинамбура в СССР. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1974;53(1):231-244.

24. Puttha R., Jogloy S., Wangsomnuk P.P., Srijaranai S., Kesmala T., Patanothai A. Genotypic variability and genotype by environment interactions for inulin content of Jerusalem artichoke germplasm. Euphytica. 2012;183(1):119-131. DOI: 10.1007/s10681-011-0520-0

25. Rossini F., Provenzano M.E., Kuzmanović L., Ruggeri R. Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.): a versatile and sustainable crop for renewable energy production in Europe. Agronomy. 2019;9(9):528. DOI: 10.3390/agronomy9090528

26. Рупасова Ж.А., Василевская Т.И., Криницкая Н.Б., Бубнова А.М., Веевник А.А., Купцов Н.С., Попов Е.Г. Пашкевич П.А., Дубарь Д.А. Биохимический состав клубней топинамбура из коллекции Центрального ботанического сада НАН Беларуси. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук. 2015;(4):23-28.

27. Sawicka B., Danilcenko H., Jariene E., Skiba D., Rachoń L., Barbaś P. et al. Nutritional value of Jerusalem artichoke tubers (Helianthus tuberosus L.) grown in organic system under Lithuanian and Polish conditions. Agriculture. 2021;11(5):440. DOI: 10.3390/agriculture11050440

28. Sawicka B., Skiba D., Pszczółkowski P., Aslan I., Sharifi-Rad J., Krochmal-Marczak B. Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) as a medicinal plant and its natural products. Cellular and Molecular Biology. 2020;66(4):160-177. DOI: 10.14715/cmb/2020.66.4.20

29. Serieys H., Souyris I., Gil A., Poinso B., Bervillé A. Diversity of Jerusalem artichoke clones (Helianthus tuberosus L.) from the INRA-Montpellier collection. Genetic Resources and Crop Evolution. 2010;57(8):1207-1215. DOI: 10.1007/s10722-010-9560-x

30. Smekalova T.N., Lebedeva N.V., Novikova L.Yu. Morphological analysis of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) accessions of different origin from VIR collection. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences. Section B. Natural, Exact, and Applied Sciences. 2019;73(6):502-512. DOI: 10.2478/prolas-2019-0077

31. Solovyeva A., Rogozina E., Chalaya N., Sitnikov M. Biochemical composition of tubers of new Russian potato cultivars. Agronomy. 2024;14(4):834. DOI: 10.3390/agronomy14040834

32. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию: [сайт]. URL: https://reestr.gossortrf.ru [дата обращения: 14.03.2025].

33. Terzić S., Boniface M.C., Marek L., Alvarez D., Baumann K., Gavrilova V. et al. Gene banks for wild and cultivated sunflower genetic resources. Oilseeds and Fats, Crops and Lipids. 2020;27(10):9. DOI: 10.1051/ocl/2020004

34. Wangsomnuk P.P., Khampa S., Jogloy S., Srivong T., Patanothai A., Fu Y.B. Assessing genetic structure and relatedness of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) germplasm with RAPD, ISSR and SRAP markers. American Journal of Plant Sciences. 2011;2(6):753-764. DOI: 10.4236/ajps.2011.26090