Новости
09.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


07.12.2016


16.12.2015

В общем комплексе мероприятий, направленных на дальнейшее увеличение продуктивности культивируемых растений, повышение качества урожая занимает особое место. Важная роль принадлежит биологически незаменимым органическим и минеральным соединениям. Так, хотя пшеница и обеспечивает высокий выход пищевых калорий с одного гектара, биологическая ценность ее белка не достигает даже 70%. Поэтому важнейшим приоритетом в селекции этой культуры, наряду с увеличением потенциальной продуктивности и экологической устойчивости, является повышение содержания белка, клейковины и хлебопекарных свойств. При этом состав незаменимых аминокислот в растительных белках должен приближаться к животному белку. Острота рассматриваемого вопроса обусловлена не только сложившейся тенденцией снижения соответствующих показателей по мере увеличения урожайности (в результате односторонней селекции на отдельные признаки, нарушения режимов орошения, применения необоснованно высоких доз азотных удобрений, пестицидов и др.), но и значительной их зависимостью от условий внешней среды. Между тем необходимость сочетания высокого урожая сельскохозяйственных культур с достаточно большим содержанием в нем белков, жиров, углеводов, витаминов и других биологически ценных веществ неоднократно подчеркивалась основоположниками селекции растений на химический состав.
При существующей в настоящее время высокой экологической зависимости растениеводства особого внимания заслуживает влияние погодных и климатических флуктуаций на вариабельность величины урожая, его качества, сроков поступления и, в конечном счете, на рентабельность и конкурентоспособность отрасли в целом. Важнейшими факторами повышения этих показателей являются:
- создание сортов, сочетающих высокую потенциальную урожайность и качество с устойчивостью к токсичным и неблагоприятным факторам внешней среды;
- использование главного механизма устойчивости культурных видов растений - избежание действия стрессовых факторов во времени и пространстве за счет адаптивного макро-, мезо- и микрорайонирования культур, а также оптимизации их соответствующей видовой и сортовой структуры;
-конструирование высокопродуктивных и экологически устойчивых агроэкосистем и агроландшафтов на основе использования большего биологического разнообразия культивируемых видов и сортов, подбора культур и сортов-взаимострахователей, сохранения и создания механизмов и структур биоценотической саморегуляции, повышения не только продукционных, но и средообразующих, в т.ч. почвозащитных, средоулучшающих, фитосанитарных и других функций биологических компонентов соответствующих агробиогеоценозов;
- рост регуляторного потенциала агротехнических приемов, а также применение биологически активных веществ, позволяющих оптимизировать процессы роста и развития растений в соответствии с реально складывающимися погодными и другими условиями внешней среды;
- увеличение способности культивируемых видов растений (на уровне сортов, агроэкосистем и агроландшафтов) утилизировать благоприятные факторы внешней среды и одновременно противостоять экологическому минимуму и/или максимуму, т.е. нерегулируемым абиотическим и биотическим стрессорам;
- более дифференцированное (высокоточное) во времени и пространстве использование природных, техногенных, биологических, трудовых и других ресурсов;
- сбор, идентификация, сохранение и изучение генетического разнообразия растений с целью широкого вовлечения в селекционный процесс гендоноров хозяйственно ценных признаков и адаптивных реакций;
- использование механизмов и структур потенциальной продуктивности экологической устойчивости и качества урожая, обеспечивающих наименьшую энергетическую «цену» восстановления стационарного уровня метаболических процессов растений, а также высокую скорость наступления онтогенетического и/или филогенетического адаптационного эффекта;
- эффективное применение техногенной энергии (удобрений, пестицидов, орошения, регулируемого микроклимата и пр.), рассматриваемой в качестве важного, но лишь вспомогательного средства утилизации растениями неограниченных ресурсов биосферы (солнечной энергии, СO2 и др.) с целью обеспечения роста величины и качества урожая;
- повышение климатической и погодной преадаптивности региональной инфраструктуры АПК (системы хранения, транспортировки и переработки урожая), а также роста способности сельскохозяйственных отраслей, их организационных форм и социально-экономических структур к гибкому реагированию показателей величины и качества урожая на изменения условий внешней среды и рынка.
Знание характера корреляции между признаками потенциальной продуктивности, экологической устойчивости и качества позволяет весьма эффективно прогнозировать возможные последствия отбора по одному из них. Так, показана высокая отрицательная корреляция между весом корнеплодов репы и содержанием в них сухих веществ.
Рост урожайности и содержания белка у зерновых культур могут быть обеспечены не только за счет большей продолжительности периода вегетации растений, но и высокой интенсивности фотосинтеза на поздних стадиях их онтогенеза. Поскольку потенциальная продуктивность, экологическая устойчивость и качество урожая нередко контролируются разными генетическими детерминантами, в т.ч. коадаптированными блоками генов, открывается принципиальная возможность их сочетания в одном сорте или гибриде.
Основные принципы селекции растений на качество были сформулированы еще в 1930-е гг. К числу важнейших из них следует отнести генетическую обусловленность содержания биологически ценных веществ в урожае, а также сравнительно высокую амплитуду экологической изменчивости соответствующих показателей. При этом в пределах вида у различных форм и сортов, его составляющих, наблюдаются главным образом количественные изменения по группам веществ, т.е. содержание вещества в тканях отдельных растительных форм может быть большим или меньшим, но состав компонентов группы остается для данного вида постоянным. И хотя количество веществ является для сорта генотипическим признаком, форма реагирования отдельных сортов на одинаковые внешние воздействия оказывается различной в смысле накопления веществ, свойственных именно данному генотипу. Заметим, что гендоноры по показателям качества, так же как и экологической устойчивости, относятся к числу наиболее дефицитных растительных ресурсов. Так, из 15 тыс. исследованных образцов пшеницы удалось выделить лишь несколько линий, содержащих около 4% лизина в пересчете на сырой белок. И все же, считает А. Демолон, нет обязательного антагонизма между ростом количества и качеством, по крайней мере, в некоторых пределах. Эти два показателя зависят от разных факторов и могут быть взаимосвязаны.
В связи с обсуждаемым вопросом, следует отметить противоречивость трактовок самого понятия «качество», особенно относительно урожая овощных и плодовых культур. Так, по мнению Sсhuphan и Даскалова, понятие «качество овощей» включает три элемента: внешний вид, хозяйственную, а также биологическую ценность продукта. Безусловно, содержание биологически важных компонентов в овощах отражает их истинную ценность. Общими требованиями, например, для сортов томата являются вкус и биологическая ценность (сахарокислотный индекс, содержание сухих веществ, витаминов С, РР и др.), гладкая поверхность, равномерная интенсивно красная окраска (отсутствие пятен), небольшое количество клетчатки, семян, проводящей ткани, устойчивость к растрескиванию и т.д. В то же время сорта томата, предназначенные для потребления в свежем виде и переработки на консервных заводах, имеют весьма специфичные характеристики. Наиболее высокие показатели в «селекции на факторы качества», или так называемой специфической эффективности (улучшение качества, нередко связанное с изменением химического состава), должны быть у тех культур, урожай которых используется непосредственно (овощи, плоды и др.). Требования к техническим культурам весьма динамичны в связи с постоянным изменением технологий в химической и перерабатывающей промышленности.
В плане обсуждаемого вопроса особый интерес представляют общие закономерности и факторы изменения важнейших показателей качества зерна. Так, в мировом размещении белковости пшеницы выделяют два крупных массива: 1) высокобелковой пшеницы с содержанием белка 16-20% в центральных частях Евразии и Северной Америки; 2) низкобелковой пшеницы с 7-11% белка в Западной Европе, восточной части США и др. (рис. 4.19). Массивы высокобелковой пшеницы расположены в областях с континентальным, низкобелковой - на территории с морским климатом. Причем очаги максимального накопления белка в пшенице сосредоточены по основным температурным условиям в области средних июльских температур 20-25°С. Зоны с высоким содержанием белка (16-20%) на территории России охватывают юго-восток Русской равнины, Предкавказье, степную часть Украины, Северный и Западный Казахстан, Западную Сибирь и частично некоторые регионы Восточной Сибири, Якутии и Хабаровского края. Во второй массив пшеницы с высоким содержанием белка входят южные провинции Канады и прилегающие к ним штаты США. На больших территориях, прилегающих к морям (Великобритания, Дания, Новая Зеландия), сосредоточены зоны низкобелковой пшеницы.

Сочетание высокой потенциальной урожайности, экологической устойчивости и качества урожая в сортах и агроценозах

Фляксбергер приводит среднюю белковость пшеницы (в %) по районам Европейской части бывшего СССР (с минимум 9,4 на севере и максимумом 26,9 - в Армении): северный - 11,8; северо-западный - 14,8; западный - 14,6; северо-восточный - 15,3; центральный - 16,7; юго-западный (Украина) - 18,5; юго-восточный - 18,9. Эти данные указывают на возрастание белковости пшеницы в пределах Русской равнины с северо-запада на юго-восток (рис. 4.20). Причем в более континентальных условиях процент белка выше, чем в менее континентальных. При сравнении же твердой и мягкой пшеницы, выращенной в одних и тех же условиях, различий по содержанию белка в зерне обычно не наблюдается.
При повышении содержания белка под воздействием засушливых условий доля клейковинных белков увеличивается несколько меньше, чем под влиянием азотных удобрений, так как при засухе возрастает доля алейронового слоя и зародыша, белок которых представлен неклейковинными белками (альбуминами и глобулинами). Различия между высоко- и низкобелковыми сортами пшеницы также связаны в основном с различием в содержании запасных белков, главным образом глиадина. В целом, белки всех злаковых культур отличаются от бобовых и от эталонного белка для питания людей пониженным содержанием лизина. Вместе с тем белки злаков (особенно кукурузы, риса, овса) имеют более высокое по сравнению с бобовыми содержание метионина. Из злаковых культур наиболее сбалансированный по аминокислотному составу белок имеют овес, рожь и рис.
Сочетание высокой потенциальной урожайности, экологической устойчивости и качества урожая в сортах и агроценозах

Принято считать, что количество клейковины в зерне на 70% зависит от условий произрастания, а качество ее - на 70% от генетических особенностей сорта и на 30% от экологических и других экзогенных факторов. Если содержание клейковины в зерне пшеницы в некоторых партиях на северо-западе России часто не достигает 16%, то на юго-востоке европейской части страны может превышать 40%. Для сортов озимой пшеницы различия в содержании белка по зонам колеблются в пределах от 13,6-13,8% на Урале и Северном Кавказе до 16% в Волго-Вятском регионе. Колебания количества сырой клейковины в зерне по зонам также незначительны. Средняя стекловидность зерна колеблется по зонам от 61 до 68% и коррелирует с содержанием белка (рис. 4.21). При этом между озимыми и яровыми сортами каких-либо закономерных изменений по этим показателям не обнаружено, а имеющиеся различия в большей степени зависят от условий выращивания.
Сочетание высокой потенциальной урожайности, экологической устойчивости и качества урожая в сортах и агроценозах

Белковость зерна зависит не только от уровня урожайности, но и от ряда других факторов, влияющих на обеспеченность растений азотом, в т.ч. от предшественника. На белковость зерна сильно влияют и метеорологические условия вегетации, особенно в фазе колошение - созревание (рис. 4.22). Чем выше температура воздуха и чем меньше выпадает осадков в этот период, тем белковость зерна выше. В засушливые годы обычно отмечается повышенное содержание белка. Кроме того, с ростом температуры воздуха увеличивается содержание и повышается качество клейковины.
Для получения качественного хлеба требуется пшеница, содержащая не менее 21% клейковины. При этом каждая тонна высокобелковой сильной пшеницы с содержанием 39% клейковины способна улучшить качество 6 т слабой пшеницы, в которой содержится лишь 18% клейковины, тогда как у пшеницы с содержанием клейковины 28% такой эффект в 2,6 раза меньше. С учетом этого цены на зерно пшеницы должны увеличиваться по мере повышения ее качества, что обеспечит более рациональное использование зерна в народном хозяйстве.
Сочетание высокой потенциальной урожайности, экологической устойчивости и качества урожая в сортах и агроценозах

Натура зерна, или натурная масса - это масса зерна в определенном объеме. Стандартным выражением является масса 1 литра зерна в граммах. Коэффициент корреляции между натурой и выходом муки составляет 0,74-0,76. При экспортно-импортных операциях натура определяется в 20 л и выражается в килограммах одного гектолитра. Первый и второй классы сильной пшеницы в зависимости от региона страны ограничены натурой на уровне базисных норм (755, 750, 740, 730 г/л). Они должны содержать клейковину первой группы качества соответственно не менее 32 и 28% и иметь стекловидность порядка 60%. При этом в сильной пшенице допускается только первая степень обесцвеченности.
В селекции на качество исключительную роль играет технологическая адресность сорта, которая по большинству культур в настоящее время вытесняет соответствующий универсализм. Так, мукомольное качество пшеницы зависит от размера, массы и выравненности зерна, строения эндосперма (стекловидность или твердость), процентного содержания семенной оболочки, окраски эндосперма и пигментного тяжа семенной оболочки, натуры зерна и др. Для пищевых целей пшеничную муку обычно используют для приготовления трех видов продукции: хлеба и хлебобулочных изделий; мучных кондитерских изделий; макаронных изделий. При этом для выпечки хлеба лучше всего подходят гексаплоидные пшеницы со стекловидным зерном, если они содержат достаточное количество клейковины; для производства макаронных изделий используют тетраплоидные твердые пшеницы, а на корм животным - мягкие гексаплоидные пшеницы с самым низким качеством, непригодные для приготовления продуктов питания.
Большинство исследователей подчеркивают значительную зависимость показателей качества урожая от влияния факторов внешней среды, изменение которых оказывается главным источником, например, изменчивости качества зерна пшеницы. Так, по данным Шарапова и Смирнова, содержание белка в зерне растений твердой пшеницы сорта Арнаутка под влиянием климата варьировало от 13,3 (Калининская обл.) до 24,3% (Харьковская обл.); содержание клейковины в муке озимой пшеницы - от 28 (в северной лесной зоне) до 42% (на Северном Кавказе); содержание белка в овсе - от 7,3 (Белоруссия) до 18,1% (Саратов); в зерне кукурузы - от 8,3 (Киев) до 12,6% (Кубань) и т.д. Согласно Cambell et al. содержание белка в зерне пшеницы, в зависимости от обеспеченности влагой по годам, увеличивалось с 9,2 до 16,9%. С изменением содержания белка в зерне, в зависимости от сорта, почвенно-климатических условий и минерального питания, варьирует и состав белка, его фракционный и аминокислотный состав.
В последний период наблюдается повышенный интерес к вовлечению ржи в рационы кормления животных и питания человека. Это связано с уникальным химическим составом зерна ржи, его технологическими и питательными свойствами, а также с низкой потребностью культуры в удобрениях и значительной устойчивостью к действию биотических и абиотических стрессоров. Однако в зависимости от конечной цели использования ржи должны быть реализованы различные программы селекции этой культуры на качество. В частности, необходимо провести дальнейшие исследования по изучению вариабельности содержания лигандов группы дифенолов, которые в недавнем прошлом привлекали значительное внимание ввиду своих гормоноподобных антиканцерогенных свойств.
В работах Глуховцева установлено, что количественное содержание белка в зерне ячменя в значительной мере зависит от влияния погодных условий в период вегетации. Во влажные и прохладные годы содержание белка у разных сортов составляло 9-13%, а в резко засушливые годы - 14-17%. У сортов с высокими пивоваренными свойствами Кинельский 61, Совместный и Волгарь повышенное содержание белка не оказывало отрицательного влияния на качество солода и сусла. Автором предложено проводить оценку ячменя на пивоваренные свойства не только по количеству белка, но и по его качеству. Этот вывод подтверждает тот факт, что в условиях Среднего Поволжья удается производить высококачественные марки пива из сортов ярового ячменя местной селекции.
При селекции на химический состав необходимо знать, какие вещества и в каких пределах могут быть изменены за счет селекции и агротехники, т.е. условий выращивания. Так, при внесении в почву высоких доз нитратного азота (более 300 кг действующего начала на 1 га) значительно повышается его содержание в растениях. Накоплению в растительных тканях нитратов способствуют также пониженная освещенность, высокая влажность, повышенная температура. В то же время при содержании нитратов, например, в питьевой воде более 10 мг/л повышается уровень метгемоглобина крови, развивается бессимптомная водно-нитратная интоксикация.
Проведенные нами исследования показали, что почти половина общей изменчивости, например, содержания сухих веществ в плодах томата обусловлена сортовыми особенностями. При этом дисперсионный анализ позволил выявить степень влияния сорта, а также факторов водообеспеченности и уровня минерального питания не только на величину урожайности, но и на содержание сухих веществ и титруемых кислот. В большинстве случаев одним из решающих факторов, определяющих реакции растений по указанным признакам, выступает сорт (степень влияния на урожайность до 43%, на содержание сухих веществ - до 61%, титруемых кислот - до 41%). Полученные данные свидетельствуют о том, что при разработке агротехнического комплекса необходимо учитывать как дифференцированную отзывчивость сортов на действие факторов внешней среды, так и специфику действия самих факторов на соответствующие признаки. Так, степень влияния недостатка калия на величину урожая и содержание сухих веществ по сравнению со степенью влияния сорта была небольшой, тогда как тот же недостаток калия на 34% определял изменчивость величины титруемой кислотности в плодах при доле влияния сорта, равной 18%. И все же, несмотря на изменчивость, например, содержания сухих веществ в плодах томата в зависимости от условий выращивания, величина этого показателя в значительной степени определялась особенностями сорта. В этой связи нельзя не согласиться с мнением А. Демолона о том, что улучшения качества следует искать не столько в способах агротехники, сколько в создании соответствующих сортов и в их тесном приспособлении к среде.
Обычно вслед за идентификацией химического вещества, определяющего те или иные вкусовые или технологические качества, изучается наследование этого компонента. Так, первые работы по определению горечи перца и ее химической природы были проведены в 1816-1817 гг. Позднее Fluckiger, Buri, Thresch, Mocko, Nelson выделили капсаицин в кристаллическом виде, определили его общую формулу, химическую структуру и свойства. Уже в 1911 г. Webber было показано, что горечь перца является наследуемым признаком, доминирующим в гибридах F1.
Сложность и в то же время важность установления генетической природы химических компонентов урожая растений можно проиллюстрировать на примере кукурбитацинов. Являясь терпеновыми производными и обусловливая горький вкус листьев и плодов огурцов, они находятся под генетическим контролем. По данным Rehm, Wessels, Rehm, существует два первичных кукурбитацина (В и Е), которые являются химически лабильными и легко обратимыми в другие аналогичные вещества под действием ферментативной системы, имеющейся как в горьких, так и негорьких растениях. Среди 15 тыс. сеянцев сорта Long Green удалось обнаружить генотип, который был полностью лишен кукурбитацинов. Все сорта огурцов в зависимости от проявления признака «горечь» авторы разделили на две группы:
1) сорта, у которых признак «горечь» находится под генным контролем, но степень его проявления зависит от условий окружающей среды.
2) сорта, плоды которых в любых условиях среды оказываются без горечи.
Borghi установил, что горечь у огурцов определяется доминантным геном (Bi), контролирующим синтез кукурбитацинов или их предшественников. Плоды растений с генотипом BiBi или Bibi горькие, a bibi - без горечи. Другие гены или генные комплексы регулируют миграцию кукурбитацинов в растении и процессы превращения этих соединений из одной формы в другую. Впоследствии этот рецессивный признак был «передан» большинству сортов и гибридов огурцов. Однако в дальнейшем выяснилось, что отсутствие кукурбитацинов в растениях связано с их восприимчивостью к ряду вредителей.
Все большую роль при использовании генофонда в селекции растений на качество играет хемотаксономия, изучающая распространение специфических химических веществ и групп веществ в естественной системе растений (семействах, родах, видах). У некоторых видов растений повышение урожая за счет селекции может происходить путем однотипных изменений морфологии и веса вегетативных органов растений. Так, селекция на увеличение урожайности моркови связана с утолщением и удлинением корнеплода. При этом необходимо учитывать, что концентрация каротина и сахаров в наружной части и центральном стержне корнеплода разная. Особенно существенным в селекции на химический состав является правильный отбор средних проб для анализа, учитывающий неодинаковый химический состав различных органов и их анатомических структур.
Сведения о содержании биологически ценных веществ в отдельных органах растений и морфологически отличающихся их частях или в анатомически дифференцированных тканях лежат в основе селекции на химический состав. Так, для листовых овощей и кормовых культур большое значение имеет установление того факта, что в тканях и органах растений, в которых протекают активные, важные для жизни организма процессы обмена веществ (паренхима листа, точки роста), содержится значительно больше белка, ценных аминокислот, витаминов и провитаминов, некоторых минеральных веществ и микроэлементов, чем в жилках листьев и побегах, которые к тому же могут накапливать в значительных количествах нитраты. Например, в отличие от паренхимы листовой пластинки, в черешках листьев, в средних и боковых жилках можно было обнаружить лишь незначительное количество ценных аминокислот. Между тем их концентрация была относительно низкой в тех тканях и органах, которые служат для накопления запасных веществ. Так, высокое качество белка было обнаружено в точках роста растений лука, тогда как в самой луковице содержание ценных аминокислот оказалось ниже. В листьях кочана белокочанной капусты ценных аминокислот значительно меньше, чем в свободно расположенных листьях листовой капусты. В то же время селекция листовой капусты, широко используемой в животноводстве, ведется в направлении увеличения доли листьев по отношению к доле стеблей. Одновременно ставится задача повысить общий выход доступных сухих веществ с гектара за счет уменьшения содержания в стебле клетчатки и увеличения легкоусвояемых сухих веществ. В целом, тенденцией в современной селекции на качество становится более полный учет наряду с биохимическими также и морфологических, анатомических и физиологических показателей.
Исключительно важной задачей селекции пищевых и кормовых растений является повышение качества белка. Считается, что 70% всех мировых запасов белка приходится на белок зерновых культур, качество которого остается низким из-за невысокого содержания лизина. Более того, даже при значительном содержании в зерне лизина и метионина важное значение имеет их определенное соотношение. Недостаток лизина снижает биологическую ценность белков преимущественно злаковых культур, а метионина - зеленых овощей. Под влиянием высоких доз азота уменьшается содержание метионина в шпинате, салате, красном клевере. Обнаружено варьирование содержания аминокислот (в т.ч. лизина и метионина) в онтогенезе растений ячменя, озимой пшеницы и овощных.
На основе новых геноисточников достигнуты определенные успехи в повышении качества и увеличении количества протеина у зерновых культур. После открытия форм кукурузы типа Opague-2 и Floury-2 удалось также обнаружить типы растений ячменя и пшеницы, которые содержали повышенное количество лизина. Благодаря использованию геноносителей высокого содержания лизина и триптофана удалось сочетать высокое качество зерна с высокой урожайностью растений и их устойчивостью к патогенам. Наряду с высоколизиновыми гибридами кукурузы получены сорта сорго и ячменя, в зерне которых содержание белка и лизина на 20-30% выше, чем у обычных сортов. Были также начаты работы по получению высоколизиновых гибридов пшеницы. Обнаруженный мутант кукурузы bt3 позволяет создать линии, зерно которых по сравнению с обычными сортами отличается более низким содержанием клетчатки и лучшей усвояемостью. О целесообразности широкого использования генофонда мутантных форм в селекции на качество свидетельствуют, например, данные табл. 4.5.
Сочетание высокой потенциальной урожайности, экологической устойчивости и качества урожая в сортах и агроценозах

Очевидно, что особое внимание должно быть уделено селекции на качество тех культур, потребительские свойства которых пользуются высоким спросом на мировом продовольственном рынке. Известно, например, что в конце XIX - начале XX в. США вывозили в Европу избытки своей пшеницы и в то же время покупали в Италии макароны (1908 г. -2 млн пудов), изготовленные из русской твердой пшеницы. Зерно твердой и тургидной пшеницы пользуется большим спросом и в настоящее время, а сокращение ее площади в основных регионах возделывания (Северный Кавказ, Поволжье, Сибирь, Алтай) связано с меньшей по сравнению с яровой мягкой, а тем более с озимой мягкой пшеницей урожайностью. Между тем условия указанных зон исключительно благоприятны для выращивания высококачественного зерна пшеницы, т.е. по содержанию белка и клейковины, ее качеству, хлебопекарной силе муки и другим показателям.
В последние десятилетия все большую роль играют вкусовые и эстетические компоненты качества. К сожалению, односторонняя селекция на высокую урожайность во многих случаях, особенно у овощных и плодовых культур, привела к потере прекрасных вкусовых достоинств, которыми обладали многие местные сорта и в которых нередко состоит весь смысл выращивания той или другой культуры. Имеющиеся данные указывают на исключительную сложность соединений, обусловливающих, например, вкус и аромат плодов. Так, вкус плодов томата зависит от более чем 100 компонентов, в т.ч. содержания сахаров (глюкоза и фруктоза), кислот (яблочная и лимонная), солей кальция и различных неорганических кислот, аминокислот (около 15), фенольных соединений, белков, пектинов, жиров, витаминов, пигментов, целлюлозы и др., а также их сочетаний и пропорций.
Важная роль в определении вкуса плодов томата принадлежит ароматическим веществам. Особое значение имеют летучие компоненты, хотя их содержание и не превышает 0,0003%. Ароматические соединения отличаются от веществ, влияющих на вкусовые ощущения, своей летучестью, более низкой концентрацией, большим разнообразием и т.д. При этом концентрация таких соединений исключительно низка и в большинстве случаев составляет десятитысячные доли процента. Летучие соединения, формирующие вкус и запах, обычно идентифицируют, используя газожидкостную хроматографию в сочетании с инфракрасной спектрометрией и ядерным магнитным резонансом. Из плодов томата выделены также десятки летучих соединений, определяющих запах. Обнаружено более 30 компонентов, влияющих на запах корнеплода моркови, 38 - сельдерея, 40 - овощной фасоли, 12 - лука, 4 соединения ответственны за характерный запах огурцов и т.д.
Появляется все больше доказательств, что многие важные летучие ароматические соединения в овощах образуются ферментативным путем после разрушения ткани. Показано, например, что важные ароматические соединения, определяющие вкус огурцов, - это результат деятельности ферментов после нарушения целостности плода. Тепловая обработка овощей приводит к образованию дополнительных летучих соединений, изменяя аромат и вкус продукции. Такие же изменения происходят и во время хранения переработанных пищевых продуктов. Тот факт, что соединения, влияющие на вкус и запах, могут образовываться одновременно несколькими путями, естественно, затрудняет изучение генетической природы этих соединений. Соответствующий анализ усложняется и тем, что внешние факторы играют большую роль в образовании указанных соединений.
Большинство межсортовых различий по содержанию летучих соединений носят количественный характер, тогда как качественные различия - весьма редкое явление. Можно также предполагать, что показатели запаха и вкуса в целом определяются сравнительно небольшим числом соединений. Поскольку последние тесно связаны с основными биохимическими функциями растения, можно ожидать в большинстве случаев их простое наследование. По мнению McCollum, генетический контроль соединений, от которых зависят признаки качества плодов, обеспечивается в основном за счет синтеза ферментов. Поэтому в некоторых случаях более полную информацию о генетической природе этих признаков можно получить, анализируя ферменты, контролирующие синтез ароматических и вкусовых веществ. Раздел генетики, изучающий изменчивость и наследование признаков качества, является относительно новой областью исследований и потому необходимо значительно большее к нему внимание.
В условиях широкого применения удобрений и пестицидов создаваемые сорта растений должны обладать способностью избирательного накопления и использования химических веществ, находящихся в субстрате. Ранее мы уже отмечали вредную роль накопления в растениях в больших концентрациях нитратов и особенно нитритов. В настоящее время в ряде мест уже выявлены значительные концентрации в почве меди, фтора и других остаточных компонентов, входящих в состав суперфосфата, бордоской жидкости и т.д. Установлено также, что заболевание кариесом зубов связано с недостаточным поступлением фтора в организм, а флюорозом - с избыточным. Так как в общем балансе поступления фтора из внешней среды первое место занимает вода, опасность накопления фтора, как и других элементов в урожае сельскохозяйственных культур, выращиваемых в условиях внесения высоких доз суперфосфата, нельзя исключать.
Однако иногда оказывается желательным, чтобы редкие элементы накапливались в большем количестве в продуктах, широко используемых в питании. Например, дефицит йода в рационе является одной из основных причин заболевания населения эндемическим зобом в ряде регионов. Поэтому создание сортов некоторых широко употребляемых в пищу овощных культур, способных накапливать большее количество йода, было бы целесообразно включить в региональные селекционные программы.
Наряду с формализацией основных показателей качества в селектируемых сортах и изменением требований к ним со стороны системы гос-сортоиспытания, решающее значение имеют разработка экспресс-методов определения химических компонентов и замена органолептических определений, которые на сегодняшний день используются в селекции наиболее широко, инструментальными. Известно, например, что выдающимся успехам в селекции подсолнечника на высокое содержание жира, в создании гибридов кукурузы с высоким содержанием лизина, ячменя - с высокой активностью диастазы в значительной мере способствовало применение высокопроизводительной аналитической техники. Программы селекции на качество должны также учитывать фактические и возможные достижения химии органического синтеза. Например, соевые бобы в настоящее время оказались источником растительного белка, из которого изготавливают «синтетическое мясо». Рапсовое масло оказалось недостаточно питательным, и во власти селекционеров - существенно изменить состав его жирных кислот и т.д.