Спосіб підвищення b-каротину і аскорбінової кислоти у плодах томата

Спосіб підвищення вмісту b -каротину і аскорбінової кислоти в плодах томата, що включає підбір, схрещування і добір певних генотипів, який відрізняє ться тим, що для схрещування підбирають батьківські компоненти гомозиготні за генами В і dg, при цьому в гібридній популяції F2, що розщеплюється, відбирають рекомбінантні генотипи з подвійною гомозиготою B/B//dg/dg. (19) (21) u200702397 (22) 05.03.2007 (24) 27.08.2007 (46) 27.08.2007, Бюл. № 13, 2007 р. (72) Кузьоменський Олександр Володимирович (73) ІНСТИТУТ ОВОЧІВНИЦТВА І БАШТАННИЦТВА УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИ Х Н АУК 3 25767 ближчих аналогів. Перший спосіб, це підвищення вмісту b-каротину в плодах томата, за рахунок використання гена В (Beta-carotene). Форми з геном В у результаті заміщення лікопіну b-каротином мають оранжеве або червоно-оранжеве забарвлення зрілих плодів [Tomes M.L., Quackenbuch F.W., Kargl Т.Е. Action of the gene В in biosynthesis of carotenes in tomatoes // Bot. Caz. - 1956. - №117. - P.248-253.]. У дикому типі гена В+ b-каротин складає 5-10% від загальних каротиноїдів плоду, тоді як у В мутації він складає 45-50%, а в поєднанні з геном Beta-модифікатором (МоВ) може досягати 90% [Ronen G., Carmel-Goren L., Zamir D., Hirschberg J. An alternative pathway to b-carotene formation in plant chromoplasts discovered by mapbased cloning of Beta and old-gold color mutations in tomato // PNAS. - 2000. - V. 97, №20. - P.1110211107]. Якщо звичайні червоноплідні сорти томата містять у плодах 0,12-0,15мг/% b-каротину, то використання гена В дозволяє збільшити його вміст до 1,00-1,80мг/% і вище. За участю цього гена отримано сорти: Расо-Orange, Tangerine High Beta, Carobeta, Auriga, Слава Молдови, Дружба, Луч, Вітамінний, Очарованіє, Надія-1, Алета, Зеро, Лавіна, Мєчта, Алекс, Лагоранж, Сяйво і ін. Проте недоліком висококаротинових форм з геном В є оранжеве забарвлення плоду, яке не завжди відповідає запитам споживача і вимогам переробної промисловості. Другий спосіб підвищення b-каротину і аскорбінової кислоти засновано на використанні мутантних генів серії High-Pigment (hp-1, hp-2, dg). їх використання дозволяє підвищити вміст у плодах томата b-каротину на 120-180% і аскорбінової кислоти на 40-50% [Mochizuki T. Studies on lines with high-pigment genes as high vitamin С and carotenoid sources in tomato breeding // Bull. Veg. Orgnam. Crops Res. Stn. Ser. A. - 1995. - №10. - P.55-139]. Недоліком цього способу є прояв з боку генів hp-1, hp-2, dg генетичної депресії і небажаних плейотропних ефектів, які знижують продуктивність та скоростиглість рослин [Jarret R.L., Sa yama H., Tigchelaar E.C. Pleiotropic effects associated with the chlorophyll intensifier mutations high pigment and dark green in tomato // J. Amer. Soc. Hort. Sci. 1984. - V. 109. - P.873-878]. В основу корисної моделі поставлено задачу розроблення більш ефективного способу підвищення вмісту b-каротину і аскорбінової кислоти в плодах томата шляхом поєднання біохімічних 4 ефектів мутантних генів В і dg за рахунок їх комбінування з отриманням рекомбінантної дигомозиготи B/B//dg/dg, в якій при міжгенній взаємодії завдається ендогенна активізація біогенезу b-каротину і аскорбінової кислоти. Поставлена задача вирішується шляхом підбору ви хідних форм, їх схрещування і добору генотипів з підвищеним вмістом b-каротину і аскорбінової кислоти. Відповідно до корисної моделі для гібридизації використовують батьківські компоненти, один із яких містить гомозиготу за геном В, а інший - за геном dg. У гібридних популяціях другого покоління (F2), що розщеплюється, відбирають дигомозиготні генотипи B/B//dg/dg, які поєднують ознаку оранжевоплідності (ген В) з підвищеною пігментацією незрілого плоду (ген dg). У гібридних популяціях F3 серед дигомозиготних генотипів B/B//dg/dg добирають найбільш продуктивні рослини, які оцінюють шляхом біохімічного аналізу за вмістом b-каротину і аскорбінової кислоти. Для подальшої роботи залишають лінії з найбільш високими біохімічними показниками. Нами встановлено, що в подвійній гомозиготі B/B//dg/dg формується адитивний фактор, який сприяє істотному підвищенню біогенезу b-каротину і аскорбінової кислоти. При цьому за вмістом bкаротину дигомозигота B/B//dg/dg суттєво перевищує сумарний ефект простих батьківських гомозигот В/В и dg/dg, а за вмістом аскорбінової кислоти відповідає рівню кращої за цим показником гомозиготи dg/dg. Крім того, рекомбінантні генотипи B/B//dg/dg характеризуються менш вираженою депресивною дією з боку гена dg, що дозволяє підвищити рівень життєздатності та продуктивності рослин, порівняно з лініями, що відзначаються наявністю лише гомозиготи за геном dg. Оцінка біохімічних показників селекційних ліній F3-F 5, відібраних у гібридних комбінаціях - Dark Green х Др ужба, Барон х Dark Green, Очарование х Dark Green, дозволила виявити, що середній рівень b-каротину у ліній з подвійною гомозиготою В/В//dg/dg за роки досліджень склав 1,97мг/% (табл. 1). Середній рівень аскорбінової кислоти в плодах таких ліній склав 36,80мг/%, що на 85% перевищує рівень звичних червоноплідних сортів томата 19,95мг/% (табл. 2), які не містять генів підвищеної пігментації. 5 25767 6 Таблиця 1 Господарсько-цінні і біохімічні показники різних генотипів томата Генотип Вегетаційний період, дні Продуктивність, кг/росл. В/В dg/dg B/B//dg/dg 118 134 128 3,6 1,3 2,5 В/В dg/dg B/B//dg/dg 122 140 134 4,0 1,6 2,9 В/В dg/dg B/B//dg/dg 121 137 130 3,2 1,5 2,7 B/B dg/dg B/B//dg/dg HIP05 120 137 131 4 3,5 1,5 2,7 0,4 Кислотність, % Аскорбінова кислота,мг/% bкаротин,мг/% 0,50 0,42 0,38 16,63 34,18 34,24 0,90 0,53 1,87 0,41 0,45 0,36 20,02 33,35 41,15 0,85 0,55 1,67 0,37 0,41 0,40 17,74 35,94 35,02 1,16 0,74 2,38 0,43 0,43 0,38 0,04 Маса плоду, г 18,13 34,49 36,80 5,02 0,97 0,61 1,97 0,14 2004р. 84 110 92 2005p. 80 114 96 2006p. 82 75 76 2004-2006pp. 82 100 88 12 Таблиця 2 Біохімічні показники плодів томата (1995-2006pp.) Генофонд томата Сортове різноманіття Мутантні форми Параметри Xmin X Xmax V±SV Xmin X Xmax V±SV Розчина суха речовина, % 3,48 4,85 6,41 14,2±1,5 3,05 5,01 7,95 18,2±1,7 Цукор, % Кислотність, % Аскорбінова кислота, мг/% b-каротин, мг/% 2,05 2,98 4,36 12,1±1,3 1,88 3,24 5,38 17,3±1,5 0,33 0,53 0,82 16,3±1,5 0,18 0,46 1,03 18,2±1,4 14,36 19,95 29,05 18,6±1,6 11,21 23,45 56,48 22,3±1,5 0,02 0,12 0,37 12,0±1,2 0,00 0,18 4,57 24,7±1,7 Рекомбінантні генотипи BB/dgdg відзначаються від звичайних високока-ротинових форм з геном В більш насиченим оранжево-червоним забарвленням плоду, як зовні так і особливо у середині. Запропонований спосіб у порівнянні з відомим найближчим аналогом дозволяє: 1) поєднати високі біохімічні ефекти генів В і dg у одній формі; 2) збільшити вміст b-каротину в плодах томата, порівняно з кращою за цим показником гомозиготою В/В, на 103%, тобто удвічі; 3) зменшити рівень генетичної депресії сприяючи підвищенню продуктивності рослин порівняно Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а з батьківською формою гомозиготною за геном dg на 80%, або 1,2кг/рослини; 4) покращити забарвлення плоду, за рахунок більш високого вмісту лікопіну. Новий спосіб дозволяє рекомендувати подвійну рекомбінацію генів B/B//dg/dg у якості генетичної системи для підвищення вмісту b-каротину і аскорбінової кислоти в плодах, і може бути використаний у селекції томата для створення сортів і гібридів з підвищеними дієтичними і лікувальнопрофілактичними властивостями. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601