Академик РАСХН В. Ф. ПИВОВАРОВ, директор Всероссийского НИИ селекции и семеноводства овощных культур, доктор сельскохозяйственных наук П. Ф. КОНОНКОВ, заведующий лабораторией интродукции и семеноведения, доктор биологических наук В. К. ГИНС, заведующая отделом физиологии и биохимии, доктор биологических наук М. С. ГИНС, заведующий лабораторией фотобиологии того же института

стр. 42

Российские ученые теоретически обосновали и практически подтвердили эффективность нового направления - селекции овощных культур на повышенное содержание биологически активных веществ и антиоксидантов.

По данным Российской академии медицинских наук (РАМН) более 90% населения нашей страны в настоящее время имеют отклонения от нормы по тем или иным физиологическим показателям, характеризующим здоровье человека. Одна из важнейших причин такого неблагополучия - сложившаяся структура питания. Дефицит многих витаминов, минералов, биологически активных веществ и антиоксидантов, ненасыщенных жирных кислот выявлены среди всех возрастных категорий. Вот почему в последнее десятилетие в России стала бурно развиваться фармаконутрициология - технология обогащения пищевых продуктов биологически активными веществами.

Но использование соответствующих компонентов химической природы по-прежнему нельзя признать оптимальным. Например, минеральные селен и йод быстро выводятся из организма, проходя "транзитом", в отличие от легко усвояе-

стр. 43

мых, а потому и более предпочтительных биогенных аналогов, содержащихся в овощах. Включение в рацион питания тех из них, которые богаты биологически активными веществами и антиоксидантами, - наилучший способ восполнения дефицита необходимых человеку веществ. Для примера: в свежесобранной капусте белокочанной витамина С содержится до 30 мг%, луке-репке - до 10, в зелени лука - до 25 - 35 мг%, тогда как в интродуцированных нами культурах оно в 5 и более раз выше, чем в обычных овощах. В водяном крессе - 160 - 180 мг%, амаранте - 160 - 200, новых сортах перца - 300 - 320 мг%.

Есть необходимость и в поиске новых источников белка, в том числе растительных. За рубежом предпочтение отдают сое, однако в нашей стране она имеет узкий ареал возделывания (Приморский край и юг России). Потенциальную конкуренцию ей могут составить, например, амарант, хризантема съедобная, содержащие большое количество белков с высоким процентом незаменимых аминокислот, оказывающих лечебное воздействие.

Мы полагаем также, что наряду с общепринятыми направлениями селекции овощных культур необходимо повышать в них содержание дефицитных аминокислот (лизина, метионина), витаминов-антиоксидантов (С, Е, веществ, обладающих Р-витаминной активностью, каратиноидов и др.), минимизировать накопление тяжелых металлов и радионуклидов в условиях загрязнения окружающей среды. Долю биологически активных веществ в овощном конвейере можно увеличить путем отбора форм, в качестве критерия используя определенный биохимический показатель. Интродуцированные в нашем институте культуры сравнимы по ряду таких параметров с лекарственными, входящими в отечественную фармакопею. Методом индивидуального, семейственного* и клонового** отбора созданы новые сорта, а на их основе - продукты диетического и лечебно-профилактического действия. В ходе длительных экспериментов впервые выявлены закономерности изменения синтезируемых биологически активных веществ, изучен состав антиоксидантов и определена их активность, выявлены пути формирования защитной системы растения в зависимости от спектрального состава и интенсивности света.

В результате многолетних исследований нашими учеными в центральном районе страны интродуцированы 37 нетрадиционных овощных культур и созданы сорта, адаптированные к условиям Нечерноземья. Эти сорта включены в Государственный реестр и допущены к использованию в сельскохозяйственном производстве. Чем же они примечательны? Остановимся подробнее на некоторых из них.

* Метод семейственного отбора применяется при семеноводстве перекрестноопыляющихся культур (прим. авт.).

** Метод клонового отбора используется у вегетативно размножающихся растений (картофель, чеснок и др.) (прим. авт.).

стр. 44

Высокой продуктивностью обладает амарант. По выходу белка и дефицитных аминокислот, в том числе серосодержащих, с единицы посевной площади он существенно превосходит сою, люцерну, горох. Культура многопрофильная - семенная, овощная, техническая, кормовая, декоративная и лекарственная. На протяжении 4 тыс. лет ее, наряду с кукурузой и квиноа*, выращивало местное население Америки. На рубеже XIX-XX вв., как пищевая оказалась на грани исчезновения, однако возродилась, и в настоящее время ее возделывают в Индии, Китае, странах Юго-Восточной Азии, Африки, Европы. Предпринята попытка распространить амарант и в России.

Биохимический анализ двухсот видов образцов, полученных нами из Всероссийского института растениеводства им. Н. И. Вавилова, других научных учреждений страны и из-за рубежа, выявил широкий интервал варьирования содержания каратиноидов, углеводов, флавоноидов и других полезных веществ. Кроме того, растение привлекло нас пигментом яркой красно-фиолетовой окраски, который можно использовать в качестве пищевого натурального красителя, альтернативного далеко не безвредным синтетическим. Более того, изучение свойств содержащегося в его листьях ценного алкалоида амарантина показало, что он является биологически активным соединением, воздействующим на фотосинтетические и биохимические реакции в хлоропластах и митохондриях на уровне клетки, а также на прорастание семян и рост растений. Обладает сильными антиокислительными свойствами и потому перспективен для использования в медицине.

В результате проведенной селекционной работы нами был создан сорт овощного амаранта Валентина (в 1999 г. внесен в Государственный реестр) с содержанием амарантина в листьях до 8,1 мг/г сырой массы по сравнению с 1,5 - 7,8 мг/г в исходном образце. Из сырья нового сорта выделен натуральный пищевой красно-фиолетовый краситель Амфикра, более экономичный по сравнению со свекольным и обладающий к тому же антиоксидантными свойствами. На той же основе создана пищевая добавка Амвита. Используется она в качестве готового продукта и основного компонента приготовления разнообразных продуктов лечебно-профилактического действия.

Еще одно достоинство нового сорта - высокое содержание (до 15%) белка в листьях. Оно сравнимо с таковым в шпинате, а по насыщенности незаменимыми аминокислотами и особенно лизином (7,8%) превосходит пшеницу (2,2), кукурузу (2,9), бобы фасоли (5%). Добавим: указанные ценные компоненты поступают в организм человека в основном с растительной пищей, поэтому употребление амаранта делает питание более сбалансированным и полноценным.

* Квиноа - однолетнее растение; из его семян получают муку и крупу (прим. авт.).

стр. 45

Большое значение для обмена веществ имеет кремний, который, наряду с кальцием, калием, железом и другими микро- и макроэлементами, необходим для нормального функционирования организма. Впервые в листьях амаранта сорта Валентина обнаружены биогенные формы кремния, содержание которых составляет 1,24%.

Следует отметить: в России сейчас достаточно остра проблема широко используемой генетически модифицированной сои. Заменой ей могут стать семена амаранта, прежде всего в качестве источника белка, например, при производстве колбас. Из тех же семян получают ценное масло. Оно обладает лечебными свойствами, эффективно как противоожоговое средство. Его особенность - высокая насыщенность биологически активным веществом скваленом*. Для нужд фармацевтической, косметической и электронной промышленности его пока добывают из печени акул. И альтернативой может служить масло амаранта - в полученном из семян нового сорта Валентина содержание сквалена превышает 25%.

Поскольку не последняя роль в питании человека отводится чаю как напитку, весьма актуально обогащать его биологически активными веществами, в том числе флавоноидами других растений, в которых их содержание выше. Как показали клинические испытания, использование черного или зеленого чая с листьями амаранта снимает изжогу за счет нейтральной и слабощелочной реакции, а самое главное - улучшает работу желудочно-кишечного тракта, поскольку включенная добавка - прекрасная питательная среда для роста и размножения бифидобактерий. Предлагаемые виды чайного продукта характеризуются также высоким содержанием кверцетина, рутина, пектина, витамина С и незаменимых аминокислот, кальция, железа и органического кремния. Технология производства качественно новых продуктов путем комплексной переработки черного и зеленого чая с листьями амаранта сорта Валентина разработана НИИ пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии (Москва) совместно с нашим институтом.

Интродуцированная нами хризантема съедобная - овощ, обладающий лекарственными свойствами. Стебли его включают до 2% оксиантрахинонов - веществ, влияющих на перистальтику кишечника, а в листьях обнаружено 4,7% кверцети-на и рутина, причем количество последних сравнимо с концентрацией этих веществ в цветках зверобоя. Высокое содержание витамина С, каротиноидов, флавоноидов и других антиоксидантов обусловливает общую антиокислительную активность листьев, сравнимую с тем же

* Сквален - исходный продукт при биосинтезе стероидов в растении (прим. авт.).

стр. 46

показателем у знаменитого женьшеня. Эти качества, а также вкусовые достоинства позволяют использовать хризантему съедобную не только в качестве овощного (пряновкусового и салатного) растения, но и для оздоровительных целей, в частности, предупреждения сердечнососудистых заболеваний.

Многие культуры, интродуцированные сотрудниками нашего института, уже находят применение в виде промышленного сырья для получения биологически активных добавок. Так, мы выявили высокую потенциальную способность ряда овощей аккумулировать в клубнях селен (от 100 до 500 раз от исходного) и предложили комплексные методы повышения содержания этого биологически связанного элемента в корнеплодах стахиса*, якона**, топинамбура и луковицах чеснока. Клинические испытания, проведенные Институтом питания РАМН, показали высокую эффективность стахиса, обогащенного селеном, при лечении бронхиальной астмы, на его основе получена биологически активная добавка "Стахисел", а также препарат с антиметастатическими свойствами.

У ряда нетрадиционных овощных культур селекции нашего института листья обогащены растительными полифенолами, из которых особый интерес представляют флавоноиды и антраценовые производные, благотворно воздействующие на функциональные показатели организма человека. Кроме Р-витаминной активности, флавоноиды проявляют спазмолитический эффект, способствуют быстрому свертыванию крови и снижению в ней уровня холестерина. В результате повышенное их содержание в сочетании с аскорбиновой кислотой и каротиноидами в листьях хризантемы съедобной Узорчатая и водяного кресса Подмосковный позволяет рекомендовать их для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.

Существенную долю в структуре питания населения имеет культура моркови, занимающая в нашей стране 100 - 120 тыс. га, или 10% посевных площадей под овощными культурами. В поисках исходного материала с повышенным содержанием каротина во ВНИИ овощеводства (Московская область) были изучены 98 ее сортов из бывшего СССР, Нидерландов, Франции, Дании, Японии, Англии, Польши, Венгрии. Основная масса корнеплодов на тяжелых суглинистых минеральных почвах Московской области содержала в 1970-х годах только 12 - 14 мг% каротина, не высок

* Стахис - овощное и лекарственное растение родом из Китая. Его клубеньки - ценный диетический продукт, употребляемый в вареном, жареном и консервированном виде (прим. авт.).

** Якон - овощное растение родом из Южной Америки. Урожайность корнеплодов достигает более 40 т/га. Ценится как диетический продукт для больных диабетом благодаря высокому содержанию инулина (прим. авт.).

стр. 47

оказался этот показатель и у большинства западноевропейских сортов. В результате многолетних многоплановых поисков, проведенных в европейской части России и Сибири, его удалось повысить более чем в 2 раза. Во вновь созданных сортах и гибридах и внедренных во всех регионах страны содержание каротиноидов варьирует в пределах 18 - 24 мг%, у отдельных линий достигая 28 мг%. В настоящее время они занимают свыше 35% всех посевов этой культуры в России.

Одна из серьезных экологических проблем - использование в земледелии огромного числа и объема пестицидов и гербицидов. Современные химические средства защиты растений, как правило, токсичны, медленно распадаются в почве, нарушают равновесие в агробиоценозах. В условиях защищенного фунта их применение во всех развитых странах мира запрещено законодательно. Поэтому одна из важных теоретических и практических задач, решаемых в нашем институте, - разработка экологически безопасных средств на основе препаратов, полученных из растений с высоким содержанием биологически активных соединений, обладающих адапто-

стр. 48

генными свойствами. Особый интерес представляют вещества, присутствующие в их тканях и определяющие природную устойчивость к патогенам. К соединениям такого рода относятся алкалоиды, полифенолы, гликозиды. Нами впервые разработаны методы их выделения, анализа, изучена возможность применения в сельском хозяйстве для защиты растений.

При этом обнаружено, что экстракты из листьев и соцветий амаранта, водяного кресса, хрена обладают сильными антибактерицидными, фунгицидными и нематицидными свойствами, что позволяет при их использовании сократить применение токсичных пестицидов.

Растительные средства могут помочь в борьбе с паразитическими нематодами - одной из наиболее патогенных групп организмов, поражающих практически все виды сельскохозяйственных культур, особенно в условиях защищенного грунта. Они уничтожают ежегодно около 10 % продукции растениеводства, общемировые потери от этих паразитов оцениваются в 100 млрд. дол. США. Эффективных и экологически безопасных способов защи-

стр. 49

ты от них до сих пор не найдено. Предпосадочная обработка семян или опрыскивание в период вегетации растворами амарантина существенно снижают зараженность корней паразитическими нематодами (в 2,0 - 3,5 раза галловой, в 1,2 - 1,5 - картофельной цистообразующей). Нами установлено: действие этого препарата связано со стимуляцией фитоиммунитета и общей активизацией метаболизма растений. Он повышает их иммунный статус, что, по-видимому, способствует поддержанию гомеостаза клетки в условиях биогенного стресса.

Таким образом, в основе исследования авторов лежит новая концепция защиты растений, основанная на усилении их стрессоустойчивости. Средства, которые мы испытывали с указанной целью, обладают рядом преимуществ по сравнению с другими: биотехнологический способ получения; не токсичны, не накапливаются в почве; требуются малые их дозы для обработки, стабильны при хранении, обладают полифункциональностью действия (стимулирующий эффект на фоне

стр. 50

защиты от фитопатогенов). Особо следует отметить возможность безопасного применения во время вегетации, что, как правило, невозможно при использовании химических средств. Повышение иммунных свойств растений делает перспективным использование препарата для защиты от комплекса фитопатогенов (нематод, грибов, бактерий, вирусов). В условиях постоянно ухудшающейся экологической обстановки предлагаемый метод актуален и своевременен.

За цикл работ "Научные основы интродукции и селекции овощных культур с повышенным содержанием биологически активных веществ и антиоксидантов" В. Ф. Пивоваров, В. К. Гинс, М. С. Гинс, П. Ф. Кононков, С. В. Волощенко, И. И. Жидкова (посмертно), С. С. Литвинов, А. А. Рыбалко удостоены Государственной премии РФ в области науки и техники за 2003 г.

Permanent link to this publication: