ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ МАЦЕРАЦИИ ЯГОД ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕМЯНОК С ВЫСОКИМ КАЧЕСТВОМ У КРУПНОПЛОДНОЙ ЗЕМЛЯНИКИ (FRAGARIA χ ANANASSA DUCH.)

ENERGY-SAVING TECHNOLOGY OF CULTIVATION OF THE CORIANDER IN THE SOUTHERN AGRICULTURAL ZONE OF THE AMUR REGION V.V. Epifantsev, Y.B. Kurkov, V.F. Kuzin, A.F. Gudkin

Summary. During the study elements of technology of cultivation of coriander in the open ground of the southern areas of the Amur region were explored. Field experiments included testing of 7 varieties of coriander. In this case, optimal planting dates and layout of culture, forms the surface of the soil and the dose of fertilizer were determined. Field experiments were conducted from 1991 to 2011 on meadow-chernozem soil, which had a slightly acid reaction of the soil medium pH aq. from 5.9 to 6.3 with a humus content in the soil from 4.18 to 4.41 %, total nitrogen from 0.20 to 0.22 %, and total phosphorus from 0.2 to 0.31%. Content in the soil exchangeable potassium was 12 ... 25 mg/100 g, and available phosphorus 2.5 ... 4.0 mg/100 g. It was found that the optimum period of sowing coriander is from April 25 to May 5. The most appropriate scheme sowing coriander is 20 +20 +20 +80 cm. Belt sowing (5 +27 +5 +27 +5 +71 cm) increases the yield of greenery on average 0.53 t / ha , but it leads to reduced seed production by 10 ... 15% . Ridges provide the most favorable conditions for commodity products and seeds. The optimal dose of nitrogen , phosphorus and potassium in the preparation of the green was 30 kg active substance/hectare of active substance , and in the preparation of seeds of 60 kg active substance/hectare. The proposed technology allows the green coriander yield to 11.5 t/ha, reduces production costs and energy costs of its production. Key words: coriander, energy-saving technology of cultivation, efficiency of plants.

УДК: 631.527.8: 634.75

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ МАЦЕРАЦИИ ЯГОД ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕМЯНОК С ВЫСОКИМ КАЧЕСТВОМ У КРУПНОПЛОДНОЙ ЗЕМЛЯНИКИ

И.К. АПОЛИНАРЬЕВА, младший научный сотрудник Сибирский физико-технический институт аграрных проблем Россельхозакадемии

С.О. БАТУРИН, кандидат биологических наук, научный сотрудник

Институт цитологии и генетики СО РАН E-mail: ira1976@bk.ru

Резюме. Исследование проводили с целью определения эффективности ферментативной мацерации при выделении полновесных семянок из свежесобранных ягод ремонтантной крупноплодной земляники. Для ферментации мезгу обрабатывали препаратами Целлолюкс F и Мацеробациллин производства ООО ПО «Сиббиофарм». Для наилучшей мацерации тканей измельченных ягод их следует вводить поочередно с контролем рН для каждого фермента до значений 4,7 и 7 соответственно. Применение изучаемых препаратов облегчает процесс выделения семянок благодаря уменьшению объема структурированных сосудистых пучков и пульпы. Содержание сухого остатка на 0,5 кг свежих ягод при использовании ферментов достоверно отличалось от величины этого показателя в контроле (3,39...4,00 г) и составило 0,29. 0,87г. Обработка ягод земляники ферментами существенно увеличивает долю семянок в нижней фракции водной смеси мезги: при одновременном введении препаратов она достигает 99,7% от общей массы сухого остатка, при поочередном - 100%. Изучаемый метод позволяет отделять легковесные щуплые семена с низкой всхожестью от общей массы семян. Масса тысячи семян, выделенных при поочередном введении ферментов, в верхней фракции оказалась значимо ниже, чем в контрольным варианте (0,35. 0,42 г), составила 0,29.0,33 г. Применение ферментных препаратов Целлолюкс F и Мацеробациллин - перспективный метод для получения массового количества семянок в селекции ремонтантных сортов крупноплодной земляники, воспроизводимых семенами.

Ключевые слова: семена, ремонтантная крупноплодная земляника, ягоды, ферментативная мацерация, ферментные препараты Целлолюкс F и Мацеробациллин, селекция.

Крупноплодная земляника (Fragaria х апапаээа ОиеИ., 2п=8х=56) - одна из наиболее популярных и

распространенных ягодных культур в мире [1]. Ее востребованность обусловлена высокими вкусовыми, диетическими и лечебными свойствами ягод. Сортимент крупноплодной земляники постоянно растет благодаря отбору в семенном потомстве удачных фенотипов и их дальнейшему вегетативному размножению. В селекции этой культуры семенное размножение обычно используется при создании новых сортов. Кроме того, в последние годы в селекции появился принципиально новый подход, а именно, создание сортов ремонтантной крупноплодной земляники, сохраняющих сортоспецифичность при семенном размножении [2...5]

Семенное размножение крупноплодной земляники сопряжено с определенными трудностями: мелкий размер семянок (0,8...1,2 мм), который затрудняет процесс их отделения от поверхности ягоды, низкая масса семянок (в среднем 0,5 мг), разнокалибер-ность, обусловленная наличием щуплых семянок. Кроме того, имеются внешне выполненные, но пустотелые семянки, которые в итоге не прорастают. При стандартном выделении семян путем естественного сбраживания залитых водой ягод и последующего миксирования [6] с высушиванием нижней фракции происходит значительная потеря полноценных семянок в верхней фракции, которую обычно удаляют. Кроме того, в семенах остаются волокна кожицы и мякоть ягоды, а после просушки они слипаются, что крайне затрудняет отбор.

В связи с этим актуален поиск более рациональных способов выделения семянок из ягод крупноплодной земляники для производства высоко качественного посевного материала, особенно для реализации технологии семенного воспроизводства ремонтантных сортов Fragaria апапаээа. К их числу относится прием, основанный на использовании ферментативной

мацерация мякоти фруктов и овощей. Существуют отработанные технологии применения различных ферментов для получения гомогенной жидкости из спелых фруктов и овощей [7]. Известны положительные примеры использования мультиэнзимных композиций для выделения семян земляники [8...9].

Цель наших исследований - изучение эффективности применения ферментативной мацерации для выделения полновесных семянок из свежесобранных ягод ремонтантной крупноплодной земляники.

Условия, материалы и методы. В эксперименте использовали ягоды сеянцев ремонтантной крупноплодной земляники (семья № 62), выращенных из семян от самоопыления ремонтантного гибрида № 08/17-2-4, а также сеянцев различных комбинаций скрещивания, предназначенных для отработки семенного воспроизводства культуры. В последнем случае опыт проводили на смеси ягод от различных комбинаций скрещивания. Ягоды собраны в июле 2013 г. на коллекционном участке лаборатории экспериментальных исследований СибФТИ Россельхозакадемии. Лабораторный опыт проведен в лаборатории изучения физических процессов в агрофитоценозах СибФТИ Россельхозакадемии.

Мезгу обрабатывали ферментными препаратами Целлолюкс F и Мацеробациллин производства ООО ПО «Сиббиофарм» (г. Бердск), обладающими пектолитической, протеолитической, целлюлолити-ческой и ксиланолитической активностью, которые вводили в соотношении 5:2 с дозой внесения 0,7 % к массе. Количество препаратов было выбрано исходя из рекомендаций фирмы-изготовителя для производства премиксов в животноводстве. Ферментный препарат Целлолюкс F содержит комплексы целлюлаз, ксиланаз, глюканаз (целюлолитическая активность 2000 ед./г). В состав Мацеробацилина входит пектинлиаза, экзоксиланаза и ферменты пектолитического комплекса(пектинлиазная активность 5000 ед./г).

Схема опыта включала два варианта: ферментные препараты вводили в измельченную ягоду поочередно с изменением рН для каждого фермента отдельно; ферментные препараты вводили одновременно в определенной рабочей зоне действия рН, повторность 3-х кратная. В качестве контроля ягоды предварительно для мацерации замачивали в воде без ферментов на 30 мин. с последующим их измельчением при помощи лабораторного измельчителя [6].

Так как взятые для опыта ферменты проявляют оптимальную активность только в определенных, свойственных им пределах рН [7, 8] в первом варианте к свежесобранным спелым измельченным ягодам (0,5 кг) добавляли 5 %-ный раствор гидроксида калия (120.125 мл).

Для введения Целлолюкс F значение рН, постоянно перемешиваемой измельченной массы, доводили до уровня 4,7(рабочая зона

действия ферментного препарата). Затем также при непрерывном перемешивании вводили фермент и помещали сосуд в термостат при 1=40 °С на 90 мин. (нагревание снижает характерные для ткани свежих ягод слизистость и вязкость). Далее для введения Мацеробациллина, при постоянном перемешивании измельченной массы, доводили значение рН до уровня 7 (рабочая зона действия препарата) добавляли препарат и снова помещали сосуд в термостат при 1=40 °С на 90 мин.

Во втором варианте Целлолюкс F и Мацеробациллин вводили одновременно после доведения рН измельченной ягоды раствором гидроксида калия до значения 4,7.

Затем в обоих вариантах обработанную ферментами массу размешивали в 10 л водопроводной воды и оставляли на 15 мин. для распределения на верхнюю и нижнюю фракции. Верхнюю фракцию полностью сливали в отдельный резервуар. Далее обе фракции промывали водой от гомогенной пульпы, остаток, содержащий семянки и крупные сосудистые пучки ягоды, отделяли от воды при помощи сита с размером ячейки

0,5 мм, а затем сушили при комнатной температуре и открытом доступе воздуха.

После высыхания семянки отделяли от остатков мезги при помощи резиновой терки и коврика. Окончательную сортировку на фракции семена - мезга проводили с использованием лотка для ручной подработки семян. Отдельное взвешивание полученных семянок и сухого остатка ягоды каждой фракции осуществляли на аналитических весах VIBRA SJ - 420СЕ. Кислотность определяли при помощи портативного рН-метра рН-410. Уровни варьирования значений приняты по Б.А. Доспехову [10]: У>20 % - высокий, У=11...20 % - средний, ^<10 % - низкий, где V - коэффициент вариации.

Результаты и обсуждение. Нижняя фракция содержала преимущественно выполненные семянки, в верхней - кроме щуплых и немногочисленных внешне выполненных семянок, находились остатки сосудистых пучков мякоти ягоды. Как в первом (введение ферментных комплексов поочередно), так и во втором (введение одновременно) варианте опыта использование ферментных препаратов, в сравнении с контролем, облегчало процесс выделения семянок, благодаря

Таблица 1. Масса выделенных семянок и сухого остатка из ягод крупноплодной земляники в результате применения ферментативных препаратов Целлолюкс F и Мацеробациллин

Вариант Источник ягод Масса верхней фракции, г Масса нижней фракции, г Доля массы семянок, %

семена сухой остаток семена сухой остаток верх- няя фрак- ция ниж- няя фрак- ция

Контроль сеянцы се-

(без фер- мьи № 62 0,90±0,085 3,39±0,48 4,97±0,27 0,08±0,025 20,98 98,41

ментов) смесь се-

янцев 1,16±0,14 4,00±0,175 3,77±1,10 0,05±0,015 22,48 98,69

Ферменты сеянцы се-

введены мьи № 62 0,83±0,036 0,28±0,053** 5,57±0,1 0,00±0,003 74,77 100

поочеред- смесь се-

но янцев 0,82±0,103 0,27±0,018** 3,95±0,055 0,00±0,003 75,23 100

Ферменты сеянцы се-

введены мьи № 62 1,27±0,084*0,87±0,045** 5,48±0,08 0,02±0,002 59,34 99,63

одновре- смесь се-

менно янцев 1,22±0,05 0,32±0,121** 3,61±0,053 0,01±0,002 79,22 99,72

* - различия достоверны при 5 %-ном уровне значимости; ** - различия достоверны при 1 %-ном уровне значимости.

уменьшению объема структурированных сосудистых пучков и пульпы ягоды. Ферментные препараты спо-собстовали эффективной мацерации мягких тканей измельченных ягод в рабочей смеси, что облегчало распределение семянок по фракциям в воде. В нижней фракции тканей ягоды после высушивания практически не оставалось, а в варианте с поочередным введением ферментных препаратов, они вообще отсутствовали. Более показательно иллюстрирует действие ферментных комплексов анализ верхней фракции. В контроле доля массы семянок в этой фракции составляла 21. 22 %, сухого остатка - 78.79 % (табл. 1). В варианте с поочередным введением ферментных комплексов доля сухого остатка достигла 25 %, с одновременным - 41 %. Все различия между массой сухого остатка в верхней фракции между опытными вариантами и контролем достоверны р < 0,01.

Кроме того, для оценки результатов опыта с применением ферментных препаратов мы использовали результаты взвешивания 1000 семянок земляники (табл. 2). При этом мы ожидали, что выполненные семянки, способные к прорастанию, будут оседать в финальной смеси на дно, то есть находиться в нижней фракции. Тогда как в верхней фракции будут скапливаться щуплые и внешне выполненные, но пустотелые семена, то есть невсхожие. Результаты эксперимента подтвердили нашу гипотезу. Наибольшее скопление полновесных семянок в нижней фракции отмечено в варианте с поочередным введением ферментативных препаратов, где превышение массы 1000 семянок нижней фракции над верхней составило 22 %, в то время как при одновременном введении ферментов и в контроле - 6...14 %.

Таблица 2. Масса 1000 семян, выделенных из ягод крупноплодной земляники в результате применения ферментных препаратов Целлолюкс F и Мацеробациллин, г

Источник ягод Масса семян, г

Вариант верхней нижней фрак-

фракции ции

Контроль сеянцы се-

(без фермен- мьи № 62 0,35±0,05 0,47±0,030

тов) смесь се-

янцев 0,42±0,005 0,48±0,005

Ферменты сеянцы се-

введены мьи № 62 0,33±0,010 0,52±0,008

поочередно смесь се-

янцев 0,29±0,017** 0,46±0,011

Ферменты сеянцы се-

введены мьи № 62 0,37±0,013 0,47±0,010

одновремен- смесь се-

но янцев 0,38±0,012 0,50±0,011

** - различия достоверны при 1 %-ном уровне значимости.

Выводы. Изучаемые ферментные препараты облегчают выделение семянок из свежесобранных ягод крупноплодной земляники.

В измельченную массу ягоды Целлолюкс F и Мацеробациллин следует вводить поочередно с контролем рН для каждого фермента.

После обработки измельченных ягод ферментами полновесные семянки преимущественно сосредоточены в нижней фракции смеси.

Эффективность применения ферментных препаратов для облегчения выделения семянок подтверждена как на сеянцах одной семьи, так и на смеси сеянцев разного происхождения.

Литература.

1. Говорова Г.Ф., ГоворовД.Н. Земляника: прошлое, настоящее, будущее. М., 2004. 348 с.

2. Резник С.М. Перспективы селекции земляники//Проблемы и перспективы адаптивного садоводства России: тез. докл. Всерос. научно-метод. совещ. Всерос. селекционно-технолог. ин-тсадоводства и питомниководства. М, 1994. С. 86 - 88.

3. Bentvelsen G.C.M., Bouw E., Veldhuyzen van Zanten J.E. Breeding strawberry (Fragaria x ananassa Duch.) from seed. Acta Hort. 439 (ISHS). 1997. P.149 - 153.

4. Bentvelsen G.C.M., Bouw E., Breeding strawberry F1-hybrids for vitamin C and sugar content // Proceedings of the fourth international strawberry symposium. Acta Hort. 567 (IShS). 2000. P. 813-814.

5. Батурин С.О., Аполинарьева И.К., Петрук В.А. Оценка всхожести семян и сортовой однородности семенного потомства ремонтантных коммерческих сортов крупноплодной земляники // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2010. № 1. С. 40 - 45.

6. Зубов А.А. Теоретические основы селекции земляники. Мичуринск: Изд-во ВНИИГиСПР им.И.В. Мичурина, 2004. 196 с.

7. Грачева И.М. Технология ферментных препаратов. М.: Пищевая промышленность, 1975. С. 312 - 316.

8. Пат. № 2010051318 (Япония). Метод получения семян земляники/MARUO TATSU, ITO ZENICHI; заяв.21.02.2007; опубл. 19.05.2010.

9. Пат. № 61247361 (Япония). Метод получения сока и семян из земляники / UNIV CHIBA PREFECTURE; заяв.23.04.1985; опубл. 04.11.1986.

10. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Колос, 1979. 416 с.

USING OF BERRIES ENZYMATIC MACERATION TO PRODUCE GARDEN STRAWBERRY SEEDS WITH HIGH QUALITY

I.K. Apolinarieva, S.O. Baturin

Summary. The research on enzymatic maceration efficiency for extraction of the full seeds from freshly harvested everbearing garden strawberry fruits was carried out. For maceration process, berry pulp was treated with enzymatic agents Cellolux F and Macerobacellin by “SibFarm Ltd.” industrial group production. Optimal conditions for enzyme activity on berry pulp were revealed: Cellolux F and Macerobacellin should be added in a successive manner with the precede pH adjustment up to 4,7 and 7 for each enzyme compound respectively. It was found that enzymatic treatment facilitates seed extraction process due to fracturing robust vascular bundles and pulp. Total dry matter content in 0.5 kg of fresh berries differed significantly compare to the control (3.39 - 4.00 g) and reached 0.29 -0.87 g. It was shown that enzyme treatment substantially increases the percentage of seeds in the lower fraction of pulp-water mixture: when enzymes were added simultaneously the percentage of seeds was 99,7 % from total dry weight, when enzymes were added in a successive manner this parameter reached 100%. Thus, successive application of enzyme agents purifies strawberry seed from pulp entirely. Thousand seed-weight of seeds, extracted by successive enzyme application, was significantly lower in the upper fraction of the pulp-water mixture (0.29 - 0.33 g) compare to the control (0.35 - 0.42 g). It allows to conclude that this method is suitable for sorting out the light and hollow seeds with lower germination capacity. Application of Cellolux F and Macerobacellin opens new prospects for mass seed production in the breeding of everbearing seed-reproducible garden strawberries.

Keywords: seeds, everbearing garden strawberry, berries, enzymatic maceration, enzyme preparations Cellolux F and Macerobacellin, selection.