Сравнительный анализ состава и содержания углеводов в плодах M. baccata (L.) Borkh. и ее гибридных сортов с M. domestica Borkh.
Аннотация
Обоснование. Сведения о составе и содержании углеводов в плодах широко распространенных в холодном климате гибридных сортов Malus baccata (L.) Borkh. и Malus domestica Borkh. представляют интерес как с фундаментальной точки зрения - для оценки наследования этих признаков в поколениях гибридов, так и с практической - в качестве маркера для отбора гибридов с улучшенными вкусовыми качествами. Однако подробный анализ содержания таких компонентов в плодах гибридов слабо изучен.
Цель. Сравнительный анализ углеводного состава в тканях плодов M. baccata (L.) Borkh. и её гибридных сортов с M. domestica Borkh..
Материалы и методы. Исследование количественного и качественного состава пектинов проводили методами УФ– и ИК спектроскопии; простых углеводов – методом ВЭЖХ.
Результаты. Показано, что в тканях плодов гибридных генотипов содержание фруктозы составляло от 36% до 70% от суммы сахаров. В плодах M. baccata доминирующими растворимыми углеводами были транспортные: сорбитол и сахароза. В процессе гибридизации содержание сорбитола в плодах заметно снижалось (минимум у яблони домашней). У большинства генотипов содержание протопектина было выше, чем водорастворимой пектиновой фракции. Наиболее высокое общее содержание пектинов было обнаружено в плодах M. baccata. Этерификация обеих фракций пектина в тканях всех исследованных генотипов была высокой - выше 50%. Размер клеток плодов гибридов был небольшим по сравнению M. domestica, и в среднем составлял 17-25 мкм. Размер клеток не коррелировал с размером плодов.
Заключение. Вероятно, высокое содержание пектинов, степени их этерификации и размер клеток является одной из причин формирования устойчивости исследованных генотипов к патогенам.
Информация о спонсорстве. Исследование выполнено в рамках реализации государственных заданий СИФИБР СО РАН № 0277-2025-0006 «Изучение механизмов формирования, поддержания и регуляции устойчивого состояния растений: генетические, физиолого-биохимические, эволюционные и экологические аспекты» и ФНЦ ИЦИГ СО РАН по проекту № FWNR-2022-0017 «Генетический контроль развития и формирования хозяйственно-ценных признаков у сельскохозяйственных растений». В работе использовано оборудование ЦКП «Биоаналитика» СИФИБР СО РАН и ЦКП репродукции растений ИЦиГ СО РАН.
EDN: FPDTJC
Скачивания
Литература
Макаренко, С. А., & Артюх, С. Н. (2015). Оценка селекционного фонда яблони с выделением источников полигенной устойчивости к парше. Плодоводство и виноградарство Юга России, (35), 13–27. EDN: https://elibrary.ru/UIRMYX
Макаренко, С. А., & Калинина, И. П. (2016). Генетический потенциал в селекции яблони на юге Западной Сибири. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, 177(1), 91–109. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2016-1-91-109. EDN: https://elibrary.ru/VXBWLV
Савельев, Н. И., Лыжин, А. С., & Савельева, Н. Н. (2016). Отбор перспективных генотипов яблони на колонновидность и устойчивость к парше с помощью диагностических ДНК маркеров. Вавиловский журнал генетики и селекции, 20(3), 329–332. https://doi.org/10.18699/VJ16.122. EDN: https://elibrary.ru/PSROYL
Dranca, F., Vargas, M., & Oroian, M. (2020). Physicochemical properties of pectin from Malus domestica ‘Falticeni’ apple pomace as affected by non conventional extraction techniques. Food Hydrocolloids, 100, 105383. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105383. EDN: https://elibrary.ru/DYVCZG
Engelsdorf, T., Will, C., Hofmann, J., Schmitt, C., Merritt, B. B., Rieger, L., Frenger, M. S., Marschall, A., Franke, R. B., Pattathil, S., & Voll, L. M. (2017). Cell wall composition and penetration resistance against the fungal pathogen Colletotrichum higginsianum are affected by impaired starch turnover in Arabidopsis mutants. Journal of Experimental Botany, 68(3), 701–713.
Fang, T., Zhen, Q., Liao, L., Owiti, A., Zhao, L., Korban, S. S., & Han, Y. (2017). Variation of ascorbic acid concentration in fruits of cultivated and wild apples. Food Chemistry, 225, 132–137.
Harada, T., Kurahashi, W., Yanai, M., Wakasa, Y., & Satoh, T. (2005). Involvement of cell proliferation and cell enlargement in increasing the fruit size of Malus species. Scientia Horticulturae, 105(4), 447–456.
Kapur, A., Hasković, A., Čopra Janićijević, A., Klepo, L., Topčagić, A., Tahirović, I., & Sofić, E. (2012). Spectrophotometric analysis of total ascorbic acid content in various fruits and vegetables. Bulletin of the Chemists and Technologists of Bosnia and Herzegovina, 38(4), 39–42.
Khan, A. A., & Vincent, J. F. V. (1990). Anisotropy of apple parenchyma. Journal of the Science of Food and Agriculture, 52(4), 455–466.
Stavitskaya, Z., Dudareva, L., Rudikovskii, A., Garkava Gustavsson, L., Shabanova, E., Levchuk, A., & Rudikovskaya, E. (2023). Evaluation of the carbohydrate composition of crabapple fruit tissues native to Northern Asia. Plants, 12(19), 3472. https://doi.org/10.3390/plants12193472. EDN: https://elibrary.ru/LEVYAR
Rudikovskaya, E. G., Dudareva, L. V., Shishparenok, A. A., & Rudikovskii, A. V. (2015). Peculiarities of polyphenolic profile of fruits of Siberian crab apple and its hybrids with Malus × domestica Borkh. Acta Physiologiae Plantarum, 37, 1–8. https://doi.org/10.1007/s11738-015-1993-6. EDN: https://elibrary.ru/VAHEDT
Li, M., Feng, F., & Cheng, L. (2012). Expression patterns of genes involved in sugar metabolism and accumulation during apple fruit development. PLOS ONE, 7(3), e33055.
Liang, W. L., Liao, J. S., Qi, J. R., Jiang, W. X., & Yang, X. Q. (2022). Physicochemical characteristics and functional properties of high methoxyl pectin with different degree of esterification. Food Chemistry, 375, 131806. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.131806. EDN: https://elibrary.ru/XIPWYG
Lionetti, V., Cervone, F., & Bellincampi, D. (2012). Methyl esterification of pectin plays a role during plant pathogen interactions and affects plant resistance to diseases. Journal of Plant Physiology, 169(16), 1623–1630. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2012.05.006. EDN: https://elibrary.ru/RMHPNP
Ma, B., Chen, J., Zheng, H., Fang, T., Ogutu, C., Li, S., Han, Y., & Wu, B. (2015). Comparative assessment of sugar and malic acid composition in cultivated and wild apples. Food Chemistry, 172, 86–91.
Malladi, A., & Hirst, P. M. (2010). Increase in fruit size of a spontaneous mutant of ‘Gala’ apple (Malus × domestica Borkh.) is facilitated by altered cell production and enhanced cell size. Journal of Experimental Botany, 61(11), 3003–3013. https://doi.org/10.1093/jxb/erq134. EDN: https://elibrary.ru/NZQJNN
Mignard, P., Beguería, S., Giménez, R., Font i Forcada, C., Reig, G., & Moreno, M. Á. (2022). Effect of genetics and climate on apple sugars and organic acids profiles. Agronomy, 12(4), 827. https://doi.org/10.3390/agronomy12040827. EDN: https://elibrary.ru/RMOCDA
Naets, M., Wang, Z., Verboven, P., Nicolai, B., Keulemans, W., & Geeraerd, A. (2020). Size does matter — susceptibility of apple for grey mould is affected by cell size. Plant Pathology, 69(1), 60–67.
Ornelas Paz, J. D. J., Quintana Gallegos, B. M., Escalante Minakata, P., Reyes Hernández, J., Pérez Martínez, J. D., Rios Velasco, C., & Ruiz Cruz, S. (2018). Relationship between the firmness of Golden Delicious apples and the physicochemical characteristics of the fruits and their pectin during development and ripening. Journal of Food Science and Technology, 55, 33–41. https://doi.org/10.1007/s13197-017-2758-6. EDN: https://elibrary.ru/BVAVVU
Taylor, K. A., & Buchanan Smith, J. G. (1992). A colorimetric method for the quantitation of uronic acids and a specific assay for galacturonic acid. Analytical Biochemistry, 201(1), 190–196.
Tijero, V., Girardi, F., & Botton, A. (2021). Fruit development and primary metabolism in apple. Agronomy, 11(6), 1160. https://doi.org/10.3390/agronomy11061160. EDN: https://elibrary.ru/WXGHVU
Wan, J., He, M., Hou, Q., Zou, L., Yang, Y., Wei, Y., & Chen, X. (2021). Cell wall associated immunity in plants. Stress Biology, 1(1), 3. https://doi.org/10.1007/s44154-021-00003-4. EDN: https://elibrary.ru/CUHTGN
Wang, D., Yeats, T. H., Uluisik, S., Rose, J. K., & Seymour, G. B. (2018). Fruit softening: revisiting the role of pectin. Trends in Plant Science, 23(4), 302–310.
Wu, J., Gao, H., Zhao, L., Liao, X., Chen, F., Wang, Z., & Hu, X. (2007). Chemical compositional characterization of some apple cultivars. Food Chemistry, 103(1), 88–93.
References
Makarenko, S. A., & Artyukh, S. N. (2015). Evaluation of the apple breeding stock with identification of sources of polygenic resistance to scab. Fruit Growing and Viticulture of the South of Russia, (35), 13–27. EDN: https://elibrary.ru/UIRMYX
Makarenko, S. A., & Kalinina, I. P. (2016). Genetic potential in apple breeding in the south of Western Siberia. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding, 177(1), 91–109. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2016-1-91-109. EDN: https://elibrary.ru/VXBWLV
Savelyev, N. I., Lyzhin, A. S., & Savelyeva, N. N. (2016). Selection of promising apple genotypes for columnar growth habit and scab resistance using diagnostic DNA markers. Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 20(3), 329–332. https://doi.org/10.18699/VJ16.122. EDN: https://elibrary.ru/PSROYL
Dranca, F., Vargas, M., & Oroian, M. (2020). Physicochemical properties of pectin from Malus domestica ‘Falticeni’ apple pomace as affected by non conventional extraction techniques. Food Hydrocolloids, 100, 105383. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105383. EDN: https://elibrary.ru/DYVCZG
Engelsdorf, T., Will, C., Hofmann, J., Schmitt, C., Merritt, B. B., Rieger, L., Frenger, M. S., Marschall, A., Franke, R. B., Pattathil, S., & Voll, L. M. (2017). Cell wall composition and penetration resistance against the fungal pathogen Colletotrichum higginsianum are affected by impaired starch turnover in Arabidopsis mutants. Journal of Experimental Botany, 68(3), 701–713.
Fang, T., Zhen, Q., Liao, L., Owiti, A., Zhao, L., Korban, S. S., & Han, Y. (2017). Variation of ascorbic acid concentration in fruits of cultivated and wild apples. Food Chemistry, 225, 132–137.
Harada, T., Kurahashi, W., Yanai, M., Wakasa, Y., & Satoh, T. (2005). Involvement of cell proliferation and cell enlargement in increasing the fruit size of Malus species. Scientia Horticulturae, 105(4), 447–456.
Kapur, A., Hasković, A., Čopra Janićijević, A., Klepo, L., Topčagić, A., Tahirović, I., & Sofić, E. (2012). Spectrophotometric analysis of total ascorbic acid content in various fruits and vegetables. Bulletin of the Chemists and Technologists of Bosnia and Herzegovina, 38(4), 39–42.
Khan, A. A., & Vincent, J. F. V. (1990). Anisotropy of apple parenchyma. Journal of the Science of Food and Agriculture, 52(4), 455–466.
Stavitskaya, Z., Dudareva, L., Rudikovskii, A., Garkava Gustavsson, L., Shabanova, E., Levchuk, A., & Rudikovskaya, E. (2023). Evaluation of the carbohydrate composition of crabapple fruit tissues native to Northern Asia. Plants, 12(19), 3472. https://doi.org/10.3390/plants12193472. EDN: https://elibrary.ru/LEVYAR
Rudikovskaya, E. G., Dudareva, L. V., Shishparenok, A. A., & Rudikovskii, A. V. (2015). Peculiarities of polyphenolic profile of fruits of Siberian crab apple and its hybrids with Malus × domestica Borkh. Acta Physiologiae Plantarum, 37, 1–8. https://doi.org/10.1007/s11738-015-1993-6. EDN: https://elibrary.ru/VAHEDT
Li, M., Feng, F., & Cheng, L. (2012). Expression patterns of genes involved in sugar metabolism and accumulation during apple fruit development. PLOS ONE, 7(3), e33055.
Liang, W. L., Liao, J. S., Qi, J. R., Jiang, W. X., & Yang, X. Q. (2022). Physicochemical characteristics and functional properties of high methoxyl pectin with different degree of esterification. Food Chemistry, 375, 131806. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.131806. EDN: https://elibrary.ru/XIPWYG
Lionetti, V., Cervone, F., & Bellincampi, D. (2012). Methyl esterification of pectin plays a role during plant pathogen interactions and affects plant resistance to diseases. Journal of Plant Physiology, 169(16), 1623–1630. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2012.05.006. EDN: https://elibrary.ru/RMHPNP
Ma, B., Chen, J., Zheng, H., Fang, T., Ogutu, C., Li, S., Han, Y., & Wu, B. (2015). Comparative assessment of sugar and malic acid composition in cultivated and wild apples. Food Chemistry, 172, 86–91.
Malladi, A., & Hirst, P. M. (2010). Increase in fruit size of a spontaneous mutant of ‘Gala’ apple (Malus × domestica Borkh.) is facilitated by altered cell production and enhanced cell size. Journal of Experimental Botany, 61(11), 3003–3013. https://doi.org/10.1093/jxb/erq134. EDN: https://elibrary.ru/NZQJNN
Mignard, P., Beguería, S., Giménez, R., Font i Forcada, C., Reig, G., & Moreno, M. Á. (2022). Effect of genetics and climate on apple sugars and organic acids profiles. Agronomy, 12(4), 827. https://doi.org/10.3390/agronomy12040827. EDN: https://elibrary.ru/RMOCDA
Naets, M., Wang, Z., Verboven, P., Nicolai, B., Keulemans, W., & Geeraerd, A. (2020). Size does matter — susceptibility of apple for grey mould is affected by cell size. Plant Pathology, 69(1), 60–67.
Ornelas Paz, J. D. J., Quintana Gallegos, B. M., Escalante Minakata, P., Reyes Hernández, J., Pérez Martínez, J. D., Rios Velasco, C., & Ruiz Cruz, S. (2018). Relationship between the firmness of Golden Delicious apples and the physicochemical characteristics of the fruits and their pectin during development and ripening. Journal of Food Science and Technology, 55, 33–41. https://doi.org/10.1007/s13197-017-2758-6. EDN: https://elibrary.ru/BVAVVU
Taylor, K. A., & Buchanan Smith, J. G. (1992). A colorimetric method for the quantitation of uronic acids and a specific assay for galacturonic acid. Analytical Biochemistry, 201(1), 190–196.
Tijero, V., Girardi, F., & Botton, A. (2021). Fruit development and primary metabolism in apple. Agronomy, 11(6), 1160. https://doi.org/10.3390/agronomy11061160. EDN: https://elibrary.ru/WXGHVU
Wan, J., He, M., Hou, Q., Zou, L., Yang, Y., Wei, Y., & Chen, X. (2021). Cell wall associated immunity in plants. Stress Biology, 1(1), 3. https://doi.org/10.1007/s44154-021-00003-4. EDN: https://elibrary.ru/CUHTGN
Wang, D., Yeats, T. H., Uluisik, S., Rose, J. K., & Seymour, G. B. (2018). Fruit softening: revisiting the role of pectin. Trends in Plant Science, 23(4), 302–310.
Wu, J., Gao, H., Zhao, L., Liao, X., Chen, F., Wang, Z., & Hu, X. (2007). Chemical compositional characterization of some apple cultivars. Food Chemistry, 103(1), 88–93.
Copyright (c) 2025 Elena G. Rudikovskaya, Zlata S. Stavitskaya, Lyubov V. Dudareva, Natalia М. Semenova, Natalia B. Katysheva, Alexander V. Rudikovskii
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
