Биологические ресурсы видов рода Fagopyrum MILL. (гречиха) на российском дальнем востоке (таксономия, химический состав, возможности использования, культивирование) (стр. 2 )

Выделение сортов с мощной корневой системой, которые сохраняют свою физиологическую активность до конца периода вегетации, является важной задачей в селекции на устойчивость к полеганию.

Рис. 4. Содержание рутина (мг/г) в надземной массе F. esculentum с различной окраской растений (различия достоверны между растениями с зеленой и красной окраской при p < 0,05)

К настоящему времени очень слабо изучено содержание рутина в корнях видов Fagopyrum Mill. и его роль в селекции гречихи на полегаемость. В связи с этим, нами проведено изучение динамики нарастания надземной и корневой массы, корнеобеспеченности, содержания рутина в корнях у F. esculentum и F. tataricum (табл.1).

В результате исследований установлены существенные корреляционные связи у F. tataricum между содержанием рутина в корнях с надземной (r=0,92) и корневой массой (r=0,93), и корнеобеспеченностью (r=0,89). У F. esculentum интенсивное нарастание массы корней происходит до фазы бутонизации, затем наблюдается замедление роста и к фазе плодообразования уменьшение. Это связано с тем, что происходит старение и отмирание части корней. Для F. tataricum отмечено нарастание корневой массы на протяжении всей вегетации.

Выявлено, что растения F. esculentum, устойчивые к полеганию, содержат 6 мг/г рутина в корнях (светлая окраска корневой системы), а неустойчивые – 3 мг/г (темно-коричневая окраска корней).

По-видимому, растения, устойчивые к полеганию в фазу плодообразования, имеют физиологически активную корневую систему (жизнеспособную), что непосредственно влияет на интенсивное накопление рутина, по сравнению с неустойчивыми. Выявленная нами связь между содержанием рутина, окраской корневой системы, корневой массы послужила основанием для разработки способа отбора растений гречихи на устойчивость к полеганию (патент № 000 РФ. Бюл. № 9, опубл. 27.03.2003 г.).

Таблица 1. Динамика нарастания надземной и корневой массы, содержание рутина у F. esculentum и F. tataricum

Фаза развития	Надземная масса, г/растение (сух. вещество)	Корневая масса, г/растение (сух. вещество)	Корнеобеспе- ченность*	Содержание рутина в корнях, мг/г
F. esculentum (Изумруд, Россия)
Начало вегетации Бутонизация Начало цветения Массовое цветение Плодообразование	0,33±0,01 0,80±0,02 1,22±0,10 2,38±0,12 3,84±0,19	0,02±0,001 0,16±0,01 0,17±0,01 0,26±0,02 0,24±0,02	0,06 0,20 0,14 0,11 0,06	5,3+0,1 6,8+0,2 5,2+0,1 5,0+0,1 3,1+0,1
F. tataricum (к-62, Канада)
Начало вегетации Бутонизация Начало цветения Массовое цветение Плодообразование	0,19±0,01 1,20±0,01 1,61±0,11 3,01±0,16 4,00±0,23	0,01±0,001 0,11±0,01 0,16±0,01 0,33±0,02 0,40±0,02	0,08 0,09 0,10 0,11 0,10	3,2+0,1 3,1+0,1 6,5+0,2 8,7+0,2 8,5+0,2

Примечание (*) – соотношение корневой и надземной массы

В этом способе предусмотрен отбор форм гречихи по трём показателям: 1) окраске корневой системы; 2) корнеобеспеченности; 3) содержанию рутина в корнях. На первоначальном этапе селекционной работы визуальный отбор с учетом данных показателей будет способствовать повышению эффективности выделения образцов с высокой устойчивостью к полеганию.

5.2. Возможности создания высокорутинных сортов Fagopyrum esculentum, адаптированных к условиям произрастания

Селекционная работа с гречихой в Приморском НИИСХ ведется с использованием гибридизации, индивидуального отбора, химического и физического мутагенеза, культуры тканей для создания ценного исходного материала с высокой продуктивностью, повышенным содержанием рутина, устойчивостью к абиотическим и биотическим факторам среды.

Проведенный анализ сортов F. esculentum конкурсного сортоиспытания, полученных данными методами, показал, что наиболее эффективными в получении сортов с высоким содержанием рутина в плодах являются индивидуальный отбор и химический мутагенез, которые позволяют повысить в потомстве отобранных популяций данный признак.

Содержание рутина в плодах и надземной массе у сортов конкурсного сортоиспытания составило 0,03−0,12 мг/г и 15−36 мг/г соответственно (Клыков, 2011). Исследованиями установлено, что для получения сортов с высоким содержанием рутина в плодах наиболее эффективен индивидуальный отбор (от 0,06 до 0,12 мг/г); в надземной массе − метод культуры тканей и химического мутагенеза (от 23 до 36 мг/г), индивидуального отбора (от 15 до 28 мг/г) и гибридизации (от 16 до 28 мг/г). Наибольшее содержание рутина в плодах было отмечено у сорта Приморская 309 (0,12 мг/г) и Приморская 335 (0,10 мг/г).

Из сортов, полученных методами химического мутагенеза, представляет интерес Приморская 280, с содержанием рутина 36 мг/г в надземной массе и наибольшим сбором этого флавоноида (86 кг/га). Установлено, что сорта гречихи Приморская 313 и Приморская 326, полученные с использованием метода культуры тканей, имеют высокое содержание рутина в надземной массе (соответственно 32 и 30 мг/г).

5.3. Характеристика модельного сорта Fagopyrum esculentum, с повышенным содержанием рутина, адаптированного к абиотическим и биотическим факторам среды

При создании сортов гречихи с новым морфобиотипом и повышенным содержанием рутина, используется внутривидовая гибридизация с применением насыщающих скрещиваний и многократного негативного отбора растений по морфологическим признакам с биохимической оценкой их по потомству.

На первый план при этом выдвигается подбор родительских пар, характеризующихся высоким содержанием рутина. Целесообразно уже на первых этапах проводить браковку гибридного материала по окраске цветков, листьев, стеблей, что подтверждается прямой корреляцией с содержанием рутина. В связи с отсутствием модели сорта F. esculentum на Дальнем Востоке, нами предпринята попытка создания её с учетом оптимальных параметров по 60 морфологическим, биологическим, биохимическим и хозяйственно ценным признакам.

Модель нового сорта предполагает увеличение содержание рутина в плодах до 5 мг/г, в надземной массе − 80 мг/г, цветках − 140 мг/г, листьях − 100 мг/г, проростках − 30 мг/г, корнях − 15 мг/г, стеблях − 50 мг/г, в соломе − 25 мг/г и плодовых оболочках − 3 мг/г (рис.5).

Рис.5. Основные параметры модели сорта F. esculentum с повышенным содержанием рутина для Дальнего Востока России, %

Параметры сорта предусматривают повышение потенциальной урожайности до 3,0−4,0 т/га, массы 1000 семян 32−40 г. Морфотип модельного сорта должен быть красноцветковым, черноплодным, с периодом вегетации 60−75 суток, адаптированным к условиям произрастания на Дальнем Востоке.

Глава 6. Содержание рутина в растениях семейства Polygonaceae Juss.

6.1. Виды семейства Polygonaceae как источники получения рутина

Содержание рутина зависит от рода, вида и сорта (Ярош и др., 1967; Алексеева, Кириленко, 1978; Киселев и др., 1985; Горькова, 2002; Chai Yan et al., 2007; Yu, Li, 2007; Павловская и др., 2010).

Нами исследовано содержание рутина и продуктивность надземной массы у различных образцов трех видов Fagopyrum. Полученные данные показывают, что высокое количество рутина в надземной массе было у F. esculentum (сорт Изумруд) – 38,1 мг/г, F. tataricum (образец к-62 из Канады) – 44,5 мг/г, F. cymosum (к-4231 из Индии) − 41,2 мг/г (табл.2).

Таблица 2. Продуктивность надземной массы в фазе массового цветения и содержание рутина у выделившихся образцов трех видов рода Fagopyrum

Сорт, номер по каталогу ВНИИР, происхождение	Зеленая масса, кг/м2	Сухое вещество, кг/м2	Рутин, мг/г	Выход рутина, г/м2
lim	`± S	lim	± S	lim	± S	lim	± S
F. esculentum
Изумруд (Россия, Приморский край)	2,1-2,8	2,5±0,1	0,28-0,35	0,32±0,02	34-42	38,1+0,1	9,5-14,7	12,1±0,1
Приморская местная (Россия, Приморский край)	1,8-2,4	2,2±0,1	0,25-0,32	0,28±0,01	29-35	32,3+0,1	7,2-11,2	9,2±0,1
При 7 (Россия, Приморский край)	1,9-2,5	2,3±0,1	0,27-0,34	0,30±0,02	28-34	31,2+0,1	7,6-11,6	9,6±0,1
F. tataricum
к-6 (Германия)	1,7-2,6	2,0±0,1	0,25-0,30	0,28±0,02	37-44	41,2+0,2	9,2-13,2	11,2±0,1
к-8 (Франция)	2,0-2,4	2,2±0,1	0,22-0,28	0,25±0,02	39-46	41,4+0,2	8,6-12,9	10,7±0,1
к-17 (Китай)	2,5-2,8	2,6±0,1	0,28-0,34	0,31±0,02	32-48	42,3+0,2	8,9-16,3	12,6±0,1
к-62 (Канада)	2,4-3,2	2,7±0,1	0,26-0,33	0,29±0,01	36-50	44,5+0,1	9,4-16,5	12,9±0,1
F. cymosum
к-4231 (Индия)	1,8-2,4	2,0±0,1	0,19-0,24	0,22±0,01	32-44	41,2+0,1	6,1-10,6	8,3+0,1

По продуктивности надземной массы и сухого вещества выделялись образцы F. tataricum − к-17 (Китай), к-62 (Канада), F. esculentum − сорт Изумруд (Россия, Приморский край) и F. cymosum − к-4231 (Индия). Заготовка сырья целесообразна, когда максимальная концентрация рутина совпадает с пиком роста фитомассы.

Для Приморского края продолжительность периода вегетации имеет существенное значение, так как осенью во второй половине сентября растения видов Fagopyrum могут попасть под отрицательную температуру воздуха (заморозок). Исследуемые виды рода Fagopyrum в условиях края проходят полный цикл развития: вегетативный (всходы − цветение), генеративный (цветение − плодообразование). В целом продолжительность периода вегетации видов Fagopyrum составляет 72−90 дней. Фенологическими наблюдениями отмечено, что вегетативный период более продолжительный у образцов F. tataricum и F. cymosum (от 33 до 52 дней), чем у сортов F. esculentum (24−26 дней). Продолжительность генеративного периода у образцов F. tataricum составила от 32 до 46 дней, F. cymosum − 38, у сортов F. esculentum 48−49. Наибольший период вегетации отмечен у F. cymosum (к-4231 из Индии − 90 дней), наименьший у образца F. tataricum (к-6 из Германии), у сортов F. esculentum он составил от 72 до 75 дней.

Содержание рутина было изучено в дальневосточных видах Aconogonon weyrichii и Reynoutria sachalinense (табл.3).

Таблица 3. Содержание рутина у видов Aconogonon weyrichii и Reynoutria sachalinense в фазу цветения, мг/г

Вид	Надземная часть	Листья	Стебли	Цветки
Aconogonon weyrichii	11,1+0,2	12,3+0,2	4,5+0,1	16,1+0,2
Reynoutria sachalinense	4,3+0,1	7,4+0,1	2,2+0,1	8,5+0,1

Высокое содержание рутина у изученных видов было в цветках (16,1 и 8,5 мг/г), несколько меньше в листьях (12,3 и 7,4 мг/г) и минимальное в стеблях (4,5 и 2,2 мг/г). Наибольшее количество рутина во всех органах растения отмечено у A. weyrichii.