Технологии производства и переработки моркови. Монография

Совместно с лабораторией генетики и цитологии Всероссийского научно-исследовательский института селекции и семеноводства овощных культур выведен новый гетерозисный гибрид моркови Надежда F1, который относится к сортотипу Нантская, среднеспелый, урожайность достигает 90 т/га; отличается выровненностью и высоким содержанием каротина в корнеплодах, пригоден для промышленной технологии.

Основная задача на перспективу создание новых моделей конкурентоспособных гетерозисных гибридов F1 с таким комплексом хозяйственно ценных и генетических признаков, которые наиболее полно удовлетворяют требования современных и перспективных агротехнологий (А. В. Чистова, 2018; М. И. Федорова, А. В. Солдатенко, В. А. Степанов [и др.], 2018; В. А. Степанов, 2020).

Кроме того, разработаны и усовершенствованы технологии поддерживающей селекции в первичном семеноводстве овощных корнеплодов. В последние годы для выращивания семенных растений используются малогабаритные теплицы, которые представляют собой замкнутые сооружения, состоящие из металлического каркаса, многолетней пленки и боковой сетки, площадью 320 и 160 м2. В этих сооружениях создаются более комфортные условия по сравнению с открытым грунтом для репродуцирования оригинальных и элитных семян.

Кроме хороших регулируемых условий, имеется надежная пространственная изоляция, что особенно важно для сохранения высоких сортовых и урожайных качеств семян перекрестно-опыляемых корнеплодных культур, а также для защиты от некоторых насекомых-вредителей. Лучше всего семеноводческие боксы подходят для энтомофильных растений (морковь, пастернак, корнеплоды капустной группы), которые опыляются шмелями или пчелами. Сроки посадки маточников в малогабаритные теплицы сдвигаются на 15—20 суток раньше по сравнению с открытым грунтом. Урожайность суперэлитных и элитных семян при выращивании в них превышала урожайность в открытом грунте почти в два раза и составила за годы эксплуатации этих сооружений: моркови – 0,3—0,5 т. Всхожесть полученных семян моркови – 80—92%.

Российские сорта и гибриды овощных корнеплодов в большинстве превосходят зарубежные по адаптивности, устойчивости к цветухе; корнеплоды хорошо переносят длительное хранение, резко не снижают урожайность и товарность в неблагоприятных условиях выращивания. Они не уступают зарубежным сортам и гибридам по содержанию биологически активных веществ, отличаются более высокими вкусовыми качествами, в том числе и в переработанном виде.

Однако, следует отметить, что сорта и гибриды зарубежной селекции в сравнении с отечественными имеют ряд преимуществ: они более выровнены, обладают высокой продуктивностью при внесении больших доз удобрений, выносят повышенную пестицидную нагрузку, приспособлены к современным механизированным технологиям: легко убираются машинами, устойчивы к травмированию, пригодны к чистке и мойке. Из числа зарегистрированных в Государственном реестре селекционных достижений Росссисйкой Федерации 21% – гибриды F1 моркови отечественной селекции (селекции ВНИИО, ВНИИССОК, ООО «Семко-Юниор и др.), а иностранных фирм (Bejo Zaden, Rijk Zwaan, Monsanto, Vilmorin и др.) – 81,6%.

Новые сорта и гибриды являются генетическими источниками для создания перспективных исходных форм, а новые селекционные технологии позволяют многократно повысить эффективность селекционного процесса овощных корнеплодов, снизить затраты на репродукцию семян категории оригинальные семена и элитные семена, повысить устойчивость и стабильность их производства, создать конкурентоспособные гибриды F1 и сорта овощных корнеплодов и разработать новые перспективные направления селекции (Т. С. Вюртц, Е. А. Домблидес, Н. А. Шмыкова [и др.], 2017; А. В. Корнев, В. И. Леунов, А. Н. Ховрин, 2017; М. И. Федорова, А. В. Солдатенко, В. А. Степанов [и др.], 2018).

Масло семян моркови является источником эссенциальных моно- и полиненасыщенных жирных кислот омега-9 и омега-6, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности организма человека и поддержания его здоровья.

В селекционной работе с морковью в основном используется разновидность европейская каротиновая. Разновидность азиатской моркови (оранжевая и розовая) представляет интерес для создания исходных форм на засохоустойчивость и повышение посевных качеств семян.

Современный сортимент, на основе которого создается исходный материал, представлен в Государственном реестре селекционных достижений Российской Федерации гибридами и сортами отечественной и зарубежной селекции (287 наименований), а также коллекцией Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова (около 1000 образцов).

В качестве исходного материала для дальнейшей селекции моркови используется константный гибридный генофонд, созданный во Всероссийском научно-исследовательском институте селекции и семеноводства овощных культур, Всероссийского научно-исследовательского института овощеводства и других научно-исследовательских учреждений (гибридные комбинации 10—15 поколения, созданные на фертильной основе, инбредные потомства, бекроссированные потомства разных поколений, ms- и mf линии, гибриды F1). В их родословную входят сорта Нантская 4, Московская зимняя А-515, НИИОХ-336, Витаминная-6, Лосиноостровская-13, Шантенэ-2461, Консервная, Грибовская урожайная, Юбилейная, Гордуолес и др., а также выделенные по отдельным направлениям коллекционные образцы ВНИИР, сортопопуляции и гибриды: Марлинка, Минор, Факел, НИИОХ 336, Звезда F1, Грибовчанин F1, Надежда F1, Марс F1.

Источниками селекционно-ценных признаков являются:

– на высокую потенциальную урожайность и содержание каротина 18—20 мг%: Лосиноостровская-13, Витаминная, Бирючекутская, Amsterdam Finette, Feonia, Landan Tori и др.

– скороспелость: Нантская 4, Rotetta, Little finger, Rossa Linga, Formula и др. сортотипа Нантская (цилиндрической формы) со средним и коротким корнеплодом;

– устойчивость к альтернариозу и фузариозу: Местная Дагестанская, Местная Красноярского края, большинство сортообразцов из Восточноазиатского центра происхождения, группа линий и отечественных сортопопуляций: Московская зимняя А5154, Лосиноостровская 13, Артек, Нантеса, Ланда, Фанал, Ротетта, Шантенэ 2461, Минор, а также гибриды с их участием;

– лучшими для включения в селекционные программы на качество биохимического состава корнеплодов: Московская Зимняя А-515, Факел, Лосиноостровская 13, Марс F1, Олимпиец F1.

На основе гибридных поликроссных комбинаций и парных скрещиваний, инбредных и бекроссированных потомств, создан ценный генофонд для селекции моркови на гетерозис. Гибриды F1 отечественной селекции созданы на основе петалоидных стерильных аналогов сортов Лосиноостровская 13, Витаминная 6, Московская зимняя А515, Нантская 4, Шантенэ 2461. Основой для выделения могут быть гибриды F1 иностранной селекции, которые в условиях Российской Федерации выделяются по комплексу хозяйственно ценных признаков (М. И. Федорова, В. А. Степанов, 2017).

В последние десятилетия конца ХХ – начала ХХI века всё более актуальным становится направление селекции на высокое качество овощной продукции. На государственном уровне принимаются программы, касающиеся здорового питания нации, уделяется внимание диетическим свойствам овощей. В овощеводстве наибольший интерес вызывают публикации, посвященные функциональному питанию.

Протекторные свойства овощной продукции связаны, прежде всего, с антиоксидантными свойствами их компонентов: витаминов, флавоноидов, антоцианов, полифенолов, ряда микроэлементов антиоксидантного действия (например, селен, цинк, медь). В связи с этим в научных исследованиях овощеводов интенсивно развиваются такие направления, как расширение ассортимента овощной продукции, позволяющее сделать питание более гармоничным, сбалансированным; выращивание овощной продукции с повышенным содержанием биологически активных веществ, в том числе и антиоксидантов.

В селекционном процессе всё чаще возникает вопрос об адаптивности новых сортов, поскольку реализации высокого потенциала селектируемого признака препятствует недостаточная его стабильность при ухудшении условий среды возделывания. Некоторые вопросы адаптивности и стабильности показателей биохимического состава продукции моркови столовой представлены в научной литературе.

С целью скрининга перспективного исходного материала для селекции моркови столовой на стабильно высокое качество продукции в Московском отделении Всероссийского НИИ растениеводства совместно с Федеральным государственным бюджетным научным учреждением Федеральный научный центр овощеводства Добруцкой Е. Г., Смирновой А. М. и Молчановой А. В. было проанализировано 100 образцов из 18 стран мира, а также дана комплексная оценка генофонда Федерального государственного бюджетного научного учреждения Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н. И. Вавилова по проявлению адаптивности и стабильности образцов сортов и гибридов моркови столовой (Daucus carota L.) по шести биохимическим показателям.

Проведена комплексная оценка среды Московской области, формирующейся при разных сроках посева как фона для отбора моркови столовой при селекции на стабильно высокое качество биохимического состава продукции моркови столовой.

Материалом исследования послужили шесть сортов и гибридов моркови столовой (Daucus carota L.) селекции Федерального научного центра овощеводства: Нантская 4 (стандарт), Московская Зимняя А515, Марлинка, Марс F1, Грибовчанин F1, Минор.

Содержание в моркови столовой суммы каротиноидов составило от 12,93 до 16,27%, моносахаров – от 2,54 до 3,13%, суммы сахаров – от 6,61 до 7,46%, сухого вещества – от 12,50 до 14,12%. Содержание нитратов в среднем за два года – от 124,0 до 341,5 мг/%.

В результате исследований была выявлена межсортовая и эколого-географическая изменчивость биохимического состава при изменении условий испытаний (годы, сроки, пункты).

Наличие межсортовой и экологической изменчивости у биохимических показателей явилось основанием для определения форм, перспективных для использования в качестве исходного материала при селекции на стабильно высокое качество продукции моркови столовой. Четкой стабильной корреляции между адаптивностью генотипов по урожайности и содержанием показателей биохимического качества продукции в нашем эксперименте не выявлено.

Наивысшей адаптивностью по урожайности характеризовался сорт Марлинка и гибрид Марс F1, у которого высокие показатели отмечены только по «содержанию суммы сахаров», а по «содержанию сухого вещества и моносахаров» гибрид занял 4 ранг среди других образцов. У сорта Нантская 4 (стандарт) по «сумме сахаров» ранг 5, в то время как по адаптивности урожайности 3 ранг.

Кроме того в исследовании уделено внимание комплексной оценке адаптивных свойств конкретных показателей качества продукции и выделению форм, соответствующих наибольшим значениям адаптивного потенциала.

Среди изученных образцов по высокому потенциалу признака «содержание суммы каротиноидов» выделены сорта Московская Зимняя А-515, Нантская 4 и Минор.

По «содержанию суммы каротиноидов» образцы Марлинка, Марс F1, Грибовчанин F1, Московская Зимняя А-515 относятся к интенсивному типу: их реакция на улучшение условий выращивания проявляется в повышении значения признака «сумма каротиноидов» в продукции.

Относительно адаптивного потенциала по показателю «сумма каротиноидов» показано, что сорт Нантская 4 (стандарт) существенно превосходит изученные сорта и гибриды. Это связано в основном с относительно высокой экологической устойчивостью данного признака.

По «сумме сахаров» дифференциация между изученными образцами незначительна, соответствовало среднему уровню изменчивости. Сорт Марлинка обладает высокой селекционной ценностью генотипа по «содержанию суммы сахаров» в связи с превышением по потенциальной продуктивности данного признака.

По потенциалу продуктивности наивысшие значения по «содержанию моносахаров» проявились у гибрида Грибовчанин F1. Он же обладал высокой селекционной ценностью генотипа по данному показателю, что связано с наиболее благоприятным сочетанием в генотипе повышенного содержания моносахаров по сравнению с другими образцами. Относительная стабильность по «содержанию моносахаров» у гибридов Марс F1 и Грибовчанин F1 несколько ниже, чем у сортов.

Среди шести изученных сортов и гибридов высокими показателями параметров адаптивности характеризовались по потенциальной продуктивности признака по «содержанию суммы каротиноидов» – сорта Московская Зимняя А-515, Нантская 4 (стандарт) и Минор; по «содержанию суммы сахаров» – сорт Марлинка и гибрид Марс F1; по «содержанию моносахаров» – гибрид Грибовчанин F1.

Источниками наиболее высокой стабильности по «содержанию суммы каротиноидов» являются сорта Нантская 4 и Минор; по «содержанию суммы сахаров» – сорта Марлинка и Московская Зимняя А-515; по «содержанию моносахаров» – гибриды Марс F1 и Грибовчанин F1 (Е. Г. Добруцкая, А. М. Смирнова, А. В. Молчанова, 2016).

Морковь (Daucus carota L. var. sativus Hoffm.) – широко распространенная овощная культура, возделываемая практически во всех зонах земледелия, включая районы с недостаточным увлажнением. Одно из центральных мест в селекции овощных и бахчевых культур занимает проблема адаптации сортов. Недостаточная устойчивость к экстремальным абиотическим (зимостойкость, устойчивость к засухе, заморозкам и дефициту влаги) и биотическим (устойчивость к болезням и вредителям) факторам среды приводит к существенному недобору урожаев, снижению качества продукции. В пределах ареала возделывания культуры в продолжение всего периода онтогенеза не бывает только благоприятных или только неблагоприятных условий. Для селекционеров и растениеводов важно знать, какие результаты можно получить по конкретному сорту в разных условиях среды.

Изучение сортового разнообразия в экстремальных условиях является необходимым для выделения исходного материала, пригодного для создания засухоустойчивых сортов и гибридов, характеризующихся комплексом хозяйственно ценных признаков, включая урожайность и качество продукции.

Актуальной задачей является подбор сортов моркови столовой, приспособленных для возделывания на орошении. На Волгоградской опытной станции – филиале Федерального государственного бюджетного научного учреждения Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н. И. Вавилова Прянишниковой В. Е. и Хмелинской Т. В. изучен 101 образец моркови столовой коллекции из 36 стран мира. Учеными выявлена разная реакция коллекционных образцов моркови на резкие изменения температурного и водного режимов. В качестве стандарта использовали районированный сорт Шантенэ 2461.

Селекционная работа с морковью столовой селекционерами ведется по многим направлениям, в том числе на получение сортов и гибридов с высокими показателями качества и продуктивности. Основная цель сельскохозяйственного производства – получение стабильных урожаев возделываемых культур, включая районы с неблагоприятными условиями выращивания. Поэтому важно знать потенциальные возможности сорта (гибрида), позволяющие судить о его адаптации, то есть приспособленности к условиям конкретного района (зоны) выращивания. В результате экспериментов была выявлена неодинаковая реакция образцов, проявившаяся в первую очередь в величине урожая корнеплодов моркови.

Большая часть (около 70%) образцов характеризовалась урожайностью от 3,1 до 6,0 кг/м2, независимо от страны происхождения. Однако высокоурожайными (6,1—7,9 кг/м2) были только 12% образов. Это в основном сорта и гибриды из Западной и Южной Европы, США, Австралии и Российской Федерации.

Вместе с тем важным является стабильность урожайности корнеплодов по годам изучения. Из восьми высокоурожайных образцов только четыре характеризовались сравнительно стабильной урожайностью: Несравненная (Россия), Ленинаканская (Армения), Asmer Early market (Великобритания) и Консервная-63 (Молдова). Различия урожайности по трем годам исследований у них составила менее 1,0 кг/м2. Близки к ним были также образцы Nantes (Италия), Mic (Румыния), Flakkese (Бельгия), All Season (Австралия), у которых размах изменчивости урожая корнеплодов составлял 2,0—2,5 кг/м2. По стабильности уровня урожайности корнеплодов выделились также образцы: Rouge Demi-courte obtuse de Guerande (Германия), Red cored (Великобритания), Scarlet (США), Местная (Афганистан), Местная (Тунис), Апшеронская (Азербайджан), Местная (Чувашия, Российская Федерация), у которых колебания по годам составляли 1,0—1,5 кг/м2, но по общему урожаю корнеплодов они несколько уступали (на 10—15%) описанным выше сортам.

Также проанализированы данные качества полученного урожая. Выход товарной продукции является важным показателем эффективности производства, а, следовательно, соответствия современным требованиям рынка. На качество урожая моркови в засушливых условиях на орошении влияют количество растреснутых и уродливых, а также пораженных болезнями корнеплодов.

В годы исследований наблюдали сравнительно небольшое поражение посевов моркови болезнями и вредителями, средние показатели поражения составили: мучнистой росой – 2,68 балла, бурой пятнистостью – 0,82 балла, мокрой бактериальной гнилью – 0,36 баллов. Установлено, что заболевания в годы изучения оказали несущественное влияние на товарность продукции.

В большей степени на уровень товарности моркови влияли условия ее выращивания, связанные с неравномерным увлажнением почвы, вызывающие растрескивание корнеплодов. Количество треснувших корнеплодов варьировало от 5,2 до 11,0%, уродливых – от 3,2 до 24,6%. Причем отмечено, что образцы с высокой средней массой корнеплодов более подвержены растрескиванию, чем образцы со средней и низкой массой корнеплода.

Вместе с тем удалось выделить высокоурожайные образцы, характеризующиеся и высокой товарностью продукции. К ним относятся: Нантская (Болгария), Ленинаканская (Армения), Danvers (США), Консервная-63 (Молдова), All Season (Австралия), Рогнеда (Российская Федерация). Характерно, что указанные образцы происходят в основном из засушливых районов. Однако образцы Nantes (Италия), Консервная-63 (Молдова) и Местная (Афганистан), несмотря на происхождение из засушливых районов, характеризовались различным соотношением показателей урожайности и товарности корнеплодов. Полученные данные свидетельстовали о разной реакции образцов на условия выращивания, обусловленной их наследственными особенностями.

Наименьшими колебаниями товарности характеризовались Rouge Demi-courte obtuse de Guerande (Германия), Нантская (Болгария), Шантенэ (Украина), Danvers (США), Консервная-63 (Молдова), Hybrid AV 7901 (США) и Несравненная (Российская Федерация).

Значительное варьирование товарности наблюдали у образцов Nantes (Италия), Нантская (Украина), Местная (КНР), Improved Half Long White (Канада), Asmer Early market (Великобритания), Kuroda (Дания), Flakkese All Season (Австралия).

Морковь характеризуется ценным биохимическим составом, в особенности, содержанием β-каротина (провитамина А), обладающим иммуностимулирующим действием и антиоксидантными свойствами. Корнеплоды моркови отличаются также повышенным содержанием сахаров и аскорбиновой кислоты. Вместе с тем, содержание химических веществ в корнеплодах значительно варьирует в зависимости от сорта (гибрида), и в особенности, от условий выращивания, что проявилось при изучении набора коллекционных образцов моркови в засушливых условиях.

Так, содержание сахаров колебалось от 3,0 до 6,85%, аскорбиновой кислоты – от 7,9 до 12,2 мг/100 г, каротина – от 9,5 до 17,9 мг/100 г.

Заслуживают внимания образцы с повышенным содержанием наиболее важных химических веществ. Высоким содержанием (15,0—17,5 мг/100 г) каротина в годы исследований отличались следующие сортообразцы: Местная (Узбекистан), Amelioree a forcer (Франция), Karotka (Чехословакия), Amton (ФРГ), Polar (ФРГ), Sutton (Индия), Шантенэ (Украина) и Рогнеда (Российская Федерация). Для них было характерно и повышенное содержание сахаров и аскорбиновой кислоты, за исключением образца Karotka, у которого отмечено сравнительно невысокое (4,7%) содержание сахаров.

Невысоким содержание каротина, аскорбиновой кислоты и сахаров характеризовался сорт Консервная-63 (Молдова), но содержание сухих веществ в его корнеплодах было достаточно высокое, и он был наиболее урожайным при высокой товарности (90,5%) продукции. Выделенные в результате изучения образцы моркови представляют интерес в качестве исходного селекционного материала для условий Волго-Ахтубинской поймы. Особенно ценным материалом являются образцы с повышенным содержанием каротина в корнеплодах (Е. Г. Добруцкая, О. В. Ушакова, А. М. Смирнова, 2015; Т. В. Хмелинская, В. И. Буренин, В. Е. Прянишникова, 2017; В. Е. Прянишникова, Т. В. Хмелинская, 2020).

В условиях муссонного климата юга Дальнего Востока Российской Федерации в результате многолетних селекционных исследований и реализации ряда научных программ селекционерами Приморской овощной опытной станции – филиала Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр овощеводства» создан новый исходный материал для получения сортов и гибридов столовой моркови с высокими иммунологическими, продуктивными и товарными качествами, повышенным биохимическим составом, устойчивостью к переувлажнению почвы и возбудителям болезней. Созданы и включены в Государственный реестр селекционных достижений Российской Федерации высокопродуктивные сорта моркови Тайфун, Суражевская 1, Приморская 22.

На основе использования материнских линий с цитоплазматической мужской стерильностью получен высокопродуктивный межлинейный гибрид моркови Форвард F1. Результаты научных исследований открывают дорогу к созданию новых высокоурожайных российских сортов и гибридов корнеплодных овощных культур.

Селекционная работа с корнеплодными овощными культурами на начальном этапе состояла из иммунологической оценки исходного материала в коллекционном питомнике (прибрежная агроклиматическая зона выращивания), где ежегодно проходили испытания от 30 до 50 сортообразцов разного эколого-географического происхождения. Огромную ценность представляли практически устойчивые и слабовосприимчивые к заболеваниям образцы, вовлеченные в селекционный процесс в качестве генисточников хозяйственно ценных признаков.