Метаболомика и иономика клубней картофеля выявляют влияние сорта и товарного класса на содержание питательных и биологически активных соединений, значимых для здоровья человека

Картофель (Solanum tuberosum L.) является важной сельскохозяйственной культурой мирового значения и содержит фитохимические соединения, влияние которых на здоровье человека подтверждено. Понимание источников химической вариабельности клубней картофеля может способствовать селекции сортов с улучшенными свойствами приготовленного продукта, значимыми для здоровья. В настоящем исследовании проведён комплексный метаболомный анализ с использованием ультраэффективной жидкостной хроматографии — масс-спектрометрии (UPLC-MS) и газовой хроматографии — масс-спектрометрии (GC-MS), а также иономный анализ методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) сырых и приготовленных клубней картофеля 60 уникальных генотипов, относящихся к пяти товарным классам: руссет, краснокожие, желтомякотные, предназначенные для производства чипсов, и специальные сорта. В ходе анализов было обнаружено 2656 соединений, включая известные биологически активные соединения (43), питательные вещества (42), липиды (76) и металлы (23). Большинство питательных и биологически активных соединений частично разрушалось при приготовлении (44 из 85; 52%); однако генотипы с высоким содержанием биологически активных соединений сохраняли наиболее высокие уровни и в приготовленных клубнях. На химическую вариабельность влияли генотип и товарный класс. В частности, примерно 53% всех соединений, обнаруженных в приготовленном картофеле, варьировали между товарными классами, а 40% — в зависимости от генотипа. Наиболее характерные метаболитные профили наблюдались у желтомякотного картофеля, содержавшего больше каротиноидов, и у специальных сортов, характеризовавшихся более высоким содержанием хлорогеновой кислоты по сравнению с другими товарными классами. Между товарными классами выявлялась вариабельность ряда молекул, для которых известна связь со здоровьем человека, включая витамины (например, пиридоксаль; приблизительно двукратная вариабельность), биологически активные соединения (например, хлорогеновая кислота; приблизительно 40-кратная вариабельность), лекарственные соединения (например, кукоамины; приблизительно 6-кратная вариабельность) и минеральные элементы (например, кальций, железо и молибден; приблизительно двукратная вариабельность). Кроме того, внутри товарных классов наблюдалась большая вариабельность метаболитов, чем между товарными классами (например, для α-токоферола — приблизительно однократная вариабельность между товарными классами по сравнению с приблизительно трёхкратной вариабельностью внутри товарных классов). В совокупности анализ позволил охарактеризовать значительную вариабельность метаболитов и минеральных элементов в сырых и приготовленных клубнях картофеля и подтвердил перспективность селекции новых сортов с улучшенными признаками, связанными со здоровьем человека.