Научная статья на тему 'ИЗМЕНЧИВОСТЬ НАКОПЛЕНИЯ ЗАПАСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ФОСФОРА В СЕМЕНАХ ЛЬНА МАСЛИЧНОГО'

ИЗМЕНЧИВОСТЬ НАКОПЛЕНИЯ ЗАПАСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ФОСФОРА В СЕМЕНАХ ЛЬНА МАСЛИЧНОГО Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
24
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЗАПАСНЫЕ ФОСФАТЫ / ФИТИН / ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Вакула Светлана Ивановна, Анисимова Наталья Владимировна, Леонтьев Виктор Николаевич, Титок Владимир Владимирович, Кильчевский Александр Владимирович

Основная форма запасания фосфора в семенах льна - фитин - это антинутриент с высокими антиоксидантными свойствами. Изучена изменчивость накопления неорганических фосфатов и фитина в семенах 27 генотипов льна масличного (2005-2009 гг.). Коэффициенты повторяемости накопления фитина (0,58) и неорганических фосфатов (0,55) в семенах льна соответствуют средней степени наследуемости исследуемых признаков. Содержание фосфатов (1,6-2,7 мг/г) и фитина (29,7-35,8 мг/г) в семенах льна достоверно коррелирует (r = 0,5). По результатам дисперсионного анализа распределение эффектов генотипа, среды и их взаимодействия на накопление фосфатов относительно равномерно (29,3, 38,2, 30,0 соответственно). Содержание фитина в большей мере определяется условиями выращивания (69,3%), чем влиянием генотипа (17,9%) и взаимодействия факторов (11,0%). Проведенный анализ выявил высокую экологическую пластичность и фенотипическую разнородность исследуемой коллекции генотипов льна масличного, что служит предпосылкой создания на ее основе сортов как с высоким, так и с низким содержанием фитина и фосфатов в семенах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Вакула Светлана Ивановна, Анисимова Наталья Владимировна, Леонтьев Виктор Николаевич, Титок Владимир Владимирович, Кильчевский Александр Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ACCUMULATION VARIABILITY OF RESERVE PHOSPHORUS COMPOUNDS IN LINSEED

Phytin (a dominant form of storing phosphorus in linseed) is an antinutrient with high antioxidant properties. We have studied the accumulation variability of phosphates and phytin in the 27 linseed genotypes (2005-2009). Repeatability factors of accumulation of phytin (0.58) and inorganic phosphates (0.55) correspond to the average heritability degree of traits under study. The contents of phosphates (1.6-2.7 mg/g) and phytin (29,7-35,8 mg/g) are significantly correlated (r = 0,5). According to the ANOVA results distribution of effects of genotype, environment and their interaction on the phosphate accumulation was relatively evenly (29.3, 38.2, 30.0, respectively). The phytin content is determined to a greater extent by the growth conditions (69.3%) than by the genotype effect (17.9%) and the factor interaction (11.0%). The analysis has revealed high ecological plasticity and phenotypic heterogeneity of the studied linseed genotype collection. Our collection can be the basis for breeding of linseed cultivars with both a high and a low content of phytin and phosphates.

Текст научной работы на тему «ИЗМЕНЧИВОСТЬ НАКОПЛЕНИЯ ЗАПАСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ФОСФОРА В СЕМЕНАХ ЛЬНА МАСЛИЧНОГО»

УДК 631.547.1:581.19:633.521

С.И. Вакула1, Н.В. Анисимова1, В.Н. Леонтьев2, В.В. Титок3, А.В. Кильчевский1, Л.В. Хотылева1

ИЗМЕНЧИВОСТЬ НАКОПЛЕНИЯ ЗАПАСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ФОСФОРА В СЕМЕНАХ ЛЬНА МАСЛИЧНОГО

1ГНУ «Институт генетики и цитологии НАН Беларуси» Республика Беларусь, 220072, г. Минск, ул. Академическая, 27 2УО «Белорусский государственный технологический университет» Республика Беларусь, 227006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а 3ГНУ «Центральный ботанический сад НАН Беларуси» Республика Беларусь, 220012, г. Минск, ул. Сурганова, 2в

Введение

Семена льна являются источником ценного растительного масла, кормового белка, микроэлементов и диетической клетчатки. Основной лимитирующий фактор зернофуражного использования семян льна это антинутриенты: ци-аногенные гликозиды, антагонист витамина В6 и фитин - смешанная К, Mg, Са-соль миоино-зитгексафосфорной (фитиновой) кислоты [1].

Соли фитиновой кислоты (фитаты, или фитин) - основная форма запасания фосфора в масличных семенах - являются конечным продуктом обмена и используются только при прорастании семян. Из минорных компонентов льняного семени фитин представляет наибольший интерес, так как, во-первых, его содержание в обезжиренном семени выше, чем других антинутриентов и достигает 1,8-3,0% [2], во-вторых, для многих сельскохозяйственных культур уже получены формы, в семенах которых уровень накопления фитиновой кислоты снижен на 50-65% [3].

В растительной клетке фитин является запасным веществом не только фосфора, но и инози-тола и микроэлементов, а также участвует в метаболизме нуклеиновых кислот [4] и регуляции эндоцитоза [5]. Кинетика ферментов биосинтеза фитиновой кислоты [6, 7], так же как изменчивость уровня ее накопления в семенах растений [8] хорошо изучены. К факторам, определяющим содержание фитина в семенах, относятся: содержание и доступность фосфора в почве, погодные условия вегетации, генетические и физиологические особенности функционирования систем

фосфатного транспорта, мио-инозитол-киназ и ферментов биосинтеза инозитола [9].

В организме человека и многих животных фитин не метаболизируется [10], его сильные хелатирующие свойства препятствуют усвоению микроэлементов (особенно цинка и железа) и белка в пище. Однако в ряде работ показано, что сильные антиоксидантные свойства фитиновой кислоты благоприятны для профилактики и контроля опухолеобразования, укрепления иммунной системы, предотвращения патологической кальцификации и образования камней в почках, снижения уровня холестерина и тромбоцитарной активности [11].

Таким образом, для человека фитин является антинутриентом с полезными для здоровья свойствами, что определяет два альтернативных направления улучшения пищевых качеств льна: 1) низкофитиновые формы, семена которых легко усваиваются организмами с недостаточностью ферментов-фитаз; 2) сорта с высоким уровнем накопления производных фитиновой кислоты, обуславливающей высокие антиоксидантные и хелатирующие свойства получаемых продуктов.

В связи с этим, целью нашего исследования являлось изучение изменчивости уровня накопления фитина и неорганических фосфатов в семенах льна масличного, факторов, определяющих эту изменчивость, и скрининг коллекции для поиска вероятных сортов-доноров признаков как высокого, так и низкого накопления запасных соединений фосфора.

Материалы и методы

Объект исследований - коллекция 28 сортов и (Австралия); Deep Pink (Нидерланды); Linota, сортообразцов льна масличного: Antares, Mivast, SU-1-10, Omega, (США); К 5827 (Уругвай); Gold Atalante (Франция); BlueChip (Венгрия); Glenelg Flax, McGregor, Somme, K 6582, К 6570, Flanders

(Канада); Raluca, Sandra (Чехия); Cyan (Польша); K 2398 (Китай); Воронежский, К 5627, К 5621, Небесный (Россия); ЛМ-1, ЛМ-2, (Беларусь).

Для определения неорганического фосфата был использован метод Лоури-Лопеса в модификации Скулачева [12], который характеризуется высокой чувствительностью и позволяет определить от 0,3-6,0 мкг Р в 1 мл раствора.

Оценку уровня фитиновой кислоты в образ-

цах семян льна проводили по методу Латта и Эскин [13], в основе которого лежит обесцвечивание раствора сульфоцилата железа в присутствии мио-инозитол фосфат-ионов.

Статистическую обработку данных проводили в программной среде Statistica 7.0 с использованием модулей: общие линейные модели (GLM); непараметрическая статистика, кластерный анализ [14].

№ Сорт Фосфор, мг/г семян Фитин, мг/г семян

2005 2006 2007 2008 2009 Среднее 2005 2006 2007 2008 2009 Среднее

1 Antares 2,51 2,19 2,05 2,18 1,89 2,16 34,53 35,88 34,96 29,05 31,33 33,15

2 Atalante 3,21 2,41 2,23 2,70 2,84 2,68 36,14 35,88 36,38 29,63 31,75 33,96

3 Blue Chip 2,54 2,05 2,42 2,47 2,44 2,38 39,47 38,73 35,90 30,40 32,49 35,40

4 Glenelg. 2,55 1,87 1,86 2,17 1,87 2,06 35,33 36,66 35,71 28,07 33,21 33,80

5 Gold Flax 1,93 1,24 1,51 1,87 1,50 1,61 31,23 29,22 31,82 24,63 31,77 29,73

6 Deep Pink 2,57 1,99 2,19 2,24 2,10 2,22 34,65 35,98 35,31 27,59 33,93 33,49

7 Linota 2,67 2,05 2,08 2,33 2,00 2,23 34,97 33,72 35,17 28,21 32,49 32,91

8 McGregor 2,64 2,32 2,01 2,44 1,87 2,25 35,54 34,29 34,96 27,47 32,34 32,92

9 Omega 2,8 2,06 2,04 2,32 1,75 2,19 35,74 35,02 35,30 27,70 33,50 33,45

10 Raluca 2,92 2,58 1,77 2,56 2,50 2,46 36,53 37,51 35,71 31,30 34,65 35,14

11 Sandra 1,99 1,97 0,90 1,97 1,61 1,69 36,00 35,07 33,29 28,08 31,62 32,81

12 Somme 2,3 2,20 1,05 2,13 1,76 1,89 36,93 36,73 33,70 31,35 33,64 34,47

13 Воронежский 2,2 1,60 0,96 2,01 1,62 1,68 35,65 33,01 32,35 27,58 32,10 32,14

14 К-5627 2,63 1,95 1,78 2,35 1,87 2,12 35,73 35,87 33,97 29,22 32,06 33,37

15 К-5621 2,53 1,50 0,99 1,87 1,82 1,74 35,59 33,53 33,03 30,12 34,37 33,33

16 К-5827 2,08 1,95 1,38 1,47 1,32 1,64 35,69 34,05 32,89 28,22 29,31 32,03

17 ЛМ-1 2,32 1,76 1,78 2,54 1,74 2,03 35,98 36,91 31,82 28,42 33,50 33,32

18 ЛМ-2 2,48 2,11 1,52 2,29 2,08 2,10 36,78 38,99 36,26 31,67 35,09 35,76

19 Небесный 2,62 1,51 1,44 1,97 1,40 1,79 33,77 37,66 32,89 28,52 31,77 32,92

20 SU-1-10 2,79 1,94 1,83 2,56 1,57 2,14 33,05 32,99 30,74 27,73 28,88 30,68

21 Cyan 1,87 1,57 1,70 1,94 1,39 1,69 32,88 35,84 31,55 28,15 30,27 31,74

22 К-2398 2,59 2,19 2,22 1,82 1,55 2,08 34,04 36,40 32,89 29,30 33,21 33,17

23 Л-6582 2,61 1,83 1,80 1,98 1,73 1,99 36,94 36,62 34,11 30,56 33,79 34,41

24 К-6570 2,15 1,76 1,79 2,00 1,24 1,79 34,77 35,33 32,89 28,70 30,03 32,34

25 Flanders 2,8 1,91 1,94 2,25 1,55 2,09 34,37 33,77 31,15 27,46 32,49 31,85

26 Mivast 2,44 2,01 2,01 1,69 1,60 1,95 33,09 33,51 31,96 28,49 31,62 31,73

Среднее 2,49 1,94 1,76 2,16 1,80 2,03 35,21 35,35 33,62 28,72 32,37 33,08

НСРпт 0,13 0,21 0,25 0,22 0,24 1,06 1,75 2,98 1,47 1,44

НСР0 05 0,17 0,27 0,32 0,28 0,32 1,39 2,30 3,91 1,93 1,89

Результаты и обсуждение

Схема опыта для оценки влияния генотипа и исследование 26 генотипов льна, выращивае-условий выращивания на содержание фитина и мых на территории ЦБС НАН Беларуси в 2005-неорганического фосфора в семенах включала 2009 гг Результаты анализа представлены табл. 1.

Таблица 1

Содержание фитина и фосфора в семенах льна культурного

В семенах льна депонируется от 1,61 мг/г (сорт Gold Flax) до 2,68 мг/г (Atalante) неорганических фосфатов, и 29,73-35,76 мг/г (Gold Flax и ЛМ-2 соответственно) фитина. Результаты, полученные по фитиновой кислоте, выше указанного в литературе диапазона 22,8-32,5 мг/г [15]. Исходя из сравнения коэффициентов варьирования, межсортовая изменчивость накопления неорганических фосфатов в семенах льна выше, чем изменчивость содержания фитиновой кислоты (13,39% для неорганических фосфатов и 4,15% для фитина). Достоверно различается содержание фитина и фосфатов в семенах урожаев разных лет (2005-2009 гг.), исключение составляет количество фитина в семенах, полученных в 2005 и 2006 гг. Так, максимальное количество фосфатов в семенах льна запасалось в условиях

2005 г., минимальное в 2007 г., для фитина это

2006 и 2008 гг. соответственно.

Проведен анализ связи уровня накопления фитина и неорганических фосфатов и погодных условий (среднемесячная температура окружающей среды, °С; количество выпавших осадков, мм [16]) сезона выращивания. Повышенное накопление фитина (более 35,0 мг/г) и фосфатов в семенах льна урожаев 2005 и 2006 гг. мы связываем с увеличением подвижности почвенного фосфора в августе (рис. 1), обусловленного высокой интенсивностью осадков (более 188,0 мм) и снижением испарения (среднемесячная температура воздуха 17,7 °С). Также отмечено, что рост содержания фитина в семенах ассоциирован с увеличением количества июньских осадков

и температуры воздуха в июле. Можно предположить, что в данном случае интенсивное накопление вегетативной массы сопровождается депонированием избытка фосфатов и глюкозы в виде фитиновой кислоты.

Максимальные уровни фосфатов отмечены в семенах урожаев 2005 и 2008 гг Погодная особенность этих лет - низкая среднемесячная температура июня (15,5 и 16,4 °С, 2005 и 2008 гг соответственно) и засуха в июне-июле (82,2 мм и 46,6 мм соответственно в июне и июле 2005 г..; 40,0 и 90,0 мм в июне и июле 2008 г), совпадающая с периодами роста, цветения и первых этапов формирования семян льна масличного. Статистический анализ показал, что содержание неорганических фосфатов в семени льна достоверно коррелирует с количеством осадков, выпадающих в мае (г = 0,9), вероятно ранние этапы онтогенеза важны для поддержания оптимального уровня фосфорного обмена.

Известно, что количество фосфора, необходимое для поддержания нормального протекания физиологических процессов, поступает в семя еще на стадии деления клеток (для большинства культур это первые 14 дней после опыления). В дальнейшем все поступающие в семя фосфаты направляются на синтез фитиновой кислоты [17]- Для льна масличного выявлена прямая зависимость между накоплением неорганических фосфатов и фитина в семени (г = 0,5), что является следствием увеличения скорости обмена фосфатов и их иммобилизацией в соединении с мио-инозитолом и минералами.

Рис. 1. Сопоставление погодных условий полевых сезонов 2005-2009 гг. и среднего содержания фитиновой кислоты и неорганических фосфатов в семенах льна масличного

Для оценки влияния генетических и средо-вых факторов на результирующее содержание фитина и неорганических фосфатов в семенах льна был проведен двухфакторный дисперси-

онный анализ (табл. 2). В качестве генетического фактора выступали различия между сортами, средового - различия между сезонами выращивания льна.

Таблица 2

Двухфакторныи дисперсионным анализ содержания фитина и неорганических фосфатов в семенах льна масличного

Фитин Фосфор

SS DF MS F % SS DF MS F %

Генотип 705,0 24 29,4 120,0* 17,9 25,3 24 1,1 175,2* 29,3

Среда 2267,8 4 567,0 2307,0* 69,3 27,3 4 6,8 1136,0* 38,2

Генотип*среда 368,1 96 3,8 16,0* 11,0 21,1 96 0,2 36,6* 30,0

Ошибка 61,4 250 0,2 1,8 1,5 250 0,0 2,5

Примечание. 88 - сумма квадратов; DF - степени свободы; М8 - средние квадраты * - достоверно при р < 0,05

Влияние факторов «генотип», «сорт» и их взаимодействия на содержание фитина и фосфора в семенах статистически значимо, однако их вклад в изменчивость исследуемых признаков различен. Влияние среды и генотипа на накопление неорганических фосфатов составляет соответственно 38,2% и 29,3%, их взаимодействия -30,0%. Преобладающее влияние на содержание фитина в семенах оказывают условия выращивания (69,3%), уровень воздействия генотипа (17,9%) и взаимодействия факторов (11,0%) ниже. Что отличается от данных B. Dave Oomah et al. (1998), в работе которых при выращивании льна в условиях канадских прерий содержание фитиновой кислоты в семенах льна главным образом определяется генотипом растения (37,0%) и взаимодействием генотип-среда (36,0%) [15].

Более высокий вклад средовых факторов в изменчивость уровня фитина может быть обусловлен вторичной метаболической ролью фитиновой кислоты по отношению к неорганическим фосфатам. Вероятно, в условиях недостатка фосфора в почвах генетические различия сортов по уровню накопления фитина должны быть выражены сильнее, как описано в работе Bhatty and Cherdkiatgumchai [2].

Условия выращивания - температура, количество осадков, микрофлора почвы влияют на накопление фосфатов и фитина в семенах. Однако средовые эффекты сглаживаются эффективными механизмами контроля фосфор-

ного обмена, например, кислые фосфатазы регулируют поступление фосфатов, продукты генов miR399, IPS/At4 и UBC24 - флоэмный транспорт фосфатов, Ins(3)P1 синтаза и MI киназа - синтез фитиновой кислоты [18]. В свою очередь, уровень экспрессии ферментов и синтеза микро-РНК определяется взаимодействием генотипа и условий выращивания.

Для множественных сравнений исследуемых сортов по содержанию фитина и неорганических фосфатов в семенах был использован апостериорный анализ t-Дункана. Результаты сравнения средних по критерию наименьшей значимой разницы и выделения групп существенно неразличающихся между собой сортов представлены на рис. 2.

По содержанию фитиновой кислоты тест разбил коллекцию на 11 групп, 7 из которых характеризуются значительным перекрыванием сортового состава. В группе с наиболее низким содержанием фитиновой кислоты только один генотип льна - низколиноленовый мутант Gold Flax. В группе со статистически наиболее высоким содержанием фитина в семенах два сорта - крупносеменные Raluca и Blue Chip. Разбиение коллекции по уровню неорганических фосфатов более дисперсно -9 из 15 групп содержат 1-3 сорта. В группе с минимальным содержанием фосфатов два генотипа - Gold Flax и K 5827, в противоположной группе 1 сорт - Atalante.

Сорт

Подмножество

12345 б 7 89 10 11

Сорт

Подмножество

12345 б 789 10 11

12 13 14 15

Gold Flax

SU-1-10

Mivast

Flanders

K 5827

Воронежский

К 6570

Небесный

Cyan

Sandra

K 2398

Linota

McGregor

Antares

ЛМ-1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

К 5627

Omega

Deep Pink

Л 6582

Glenelg

Atalante

ЛМ-2

Somme

Raluca

Blue Chip

Gold Flax

K 5827

Воронежский

Sandra

Cyan

К 6570

Somme

К 5627

Mivast

Небесный

Л 6582

ЛМ-1

Glenelg

K 2398

Flanders

ЛМ-2

SU-1-10

Antares

Omega

Deep Pink

Linota

McGregor

Blue Chip

Raluca

Atalante

1

Значимость

1,00 0,17 0,05 0,06 0,05 0,05 0,06 0,05 0,13 0,10 0,52

Значимость

0,32 0,15 1,00 0,06 0,23 0,25 0,07 0,34 0,07 0,05 0,10

0,09 0,22 1,00

Рис. 2. Результаты множественных сравнений средних значений накопления фитина и фосфора в семенах 26 сортов льна (теста ^Дункана). Границы существенно неразличающихся (при р < 0,05) групп сортов выделены прямоугольными скобками

Донорские качества исследуемых генотипов оценивали с использованием коэффициента повторяемости (КП) - популяционного показателя, который приблизительно совпадает с верхней границей коэффициента наследуемости [19]. Повторяемость (устойчивость) индивидуальных различий по изучаемому признаку определяют при многократном измерении признака у одних и тех же генотипов при выращивании в разных условиях. Для расчета КП используют дисперсионный или корреляционный анализ, при последнем между двумя измерениями вычисляют коэффициент корреляции.

Для содержания фитина средний за пять лет КП составил 0,58, для уровня фосфора - 0,55, что соответствует средней степени наследуемости признаков. Исходя из значений КП, можно предположить, что изменения средовых факторов по сезонам выращивания сказываются на

общем уровне накопления фосфорсодержащих соединений, однако межсортовые различия сохраняются. Сорта, характеризующиеся феноти-пическим превосходством по накоплению фитина или неорганических фосфатов, сохраняли свое превосходство на протяжении всего исследованного периода; то же самое отмечено для сортов с низким содержанием исследуемых соединений.

Для выявления сортов, характеризующихся благоприятным сочетанием признаков высокого/низкого содержания фитиновой кислоты и неорганических фосфатов, исследуемая коллекция была классифицирована с использованием кластерного анализа по методу к-средних без предварительной стандартизации данных.

Исходя из предварительных данных иерархического кластерного анализа, сделано предположение о наличии в исследуемой коллекции сортов четырех естественных массивов

данных. Вычисление центров и состава кластеров в программе 8tatistica 7.0 потребовало два цикла итерации данных. Сортовой состав,

средние значения признаков и Б критерия Фишера, а также статистическая значимость выявленных различий представлены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты к-кластерного анализа 26 сортов льна масличного по содержанию фитина и неорганических фосфатов в семенах

k-кластер Фосфор, мг/г Фитин, мг/г

2005 2006 2007 2008 2009 2005 2006 2007 2008 2009

1 2,57 2,15 1,71 2,29 2,10 37,33 37,72 35,14 31,0б 33,93

2 2,59 1,9S 1,S2 2,22 1,S7 35,23 35,б0 34,2S 2S,57 32,70

3 1,93 1,24 1,51 1,S7 1,50 31,23 29,22 31,S2 24,б3 31,77

4 2,33 1,S2 1,бб 1,99 1,47 34,21 34,07 31,93 2S,05 30,б7

F 2,53 4,34* 0,31 1,73 4,79* 15,10* 1S,70* 9,09* 32,24* 9,14*

Примечание. Состав кластеров: 1 - Blue Chip, Raluca, Somme, ЛМ-2, Л-6582; 2 - Antares, Atalante, Glenelg, Deep Pink, Linota, McGregor, Omega, Sandra; К-5627, К-5621, ЛМ-1, Небесный, К-2398; 3 - Gold Flax; 4 - Воронежский, К-5827, SU-1-10, Cyan, К-6570, Flanders, Mivast * - достоверно при р < 0,05

В первой группе объединены крупносемян-ные, раннеспелые в условиях Беларуси сорта (вегетационный период SS-92 дня). Семена сортов этого кластера (Blue Chip, Raluca, Somme, ЛМ-2, Л6582) накапливают высокие уровни фитина и фосфатов и могут быть рекомендованы для производства фитина в фармацевтических и технических целях.

Основным отличием сортов, формирующих второй кластер (Antares, Atalante, Glenelg, Deep Pink, Linota, McGregor, Omega, Sandra, К-5б27, ЛМ-1, Небесный, ^239S, К-5б21), является более низкое (на 2-3 мг/г), по сравнению с кластером 1, содержание фитина в семенах,

в то время как по уровню фосфатов кластеры статистически не различаются. В третьей группе только один сорт - Gold Flax - низко-линоленовый мутант льна с самым низким накоплением фосфорсодержащих соединений в семенах во все пять лет исследования. В четвертом кластере объединены сорта представляющие интерес для производства кормов и пищевых продуктов (Воронежский, К-5827, SU-1-10, Cyan, К-6570, Flanders, Mivast). Таким образом, метод k-кластеров позволил выделить группы генотипов, достоверно различающиеся по уровню накопления запасных соединений фосфора.

Заключение

Анализ межсортовой и межсезонной дисперсии признаков накопления фитиновой кислоты и фосфатов в семени льна показал, что изучаемый набор сортов характеризуется высокой степенью экологической пластичности, сходным образом реагирует на изменяющиеся условия внешней среды и обладает достаточной генетической гетерогенностью для поиска доноров высокого/ низкого уровня фитина и фосфатов в сменах.

В зависимости от генотипа и условий выращивания в семенах льна накапливается 1,6-2,7 мг/г неорганических фосфатов и 29,735,8 мг/г фитиновой кислоты. Между накоплением неорганических фосфатов и фитина

в семенах льна существует прямая корреляционная зависимость (г = 0,5), что обусловлено общими закономерностями фосфорного обмена развивающегося зародыша. Если уровни влияния средовых и генетических факторов на накопление фосфатов в семени льна близки (38,2% и 29,3%, соответственно), то содержание фитиновой кислоты в большей мере определяется условиями выращивания (69,3% - эффект среды и 17,9% - эффект генотипа).

Исходя из коэффициента повторяемости, для признаков содержания фитина и неорганических фосфатов показана средняя степень наследуемости, что позволяет говорить о возможности от-

бора на повышение/понижение их содержания в семенах льна. Кластерный анализ позволил выделить группы сортов - перспективных доноров благоприятного сочетания исследуемых признаков. Показано, что генофонд исследованной коллекции льна масличного содержит перспективные сорта-доноры признаков как высокого, так и низкого уровня накопления фитина и неорганических фосфатов. Семена сортов первого кластера содержат максимально высокие дозы

фитиновой кислоты, далее в порядке убывания располагаются второй, третий и четвертый кластеры. В разные годы по содержанию фосфатов лидируют первый и второй кластеры, вероятно, у составляющих их сортов при общем высоком уровне накопления неорганических фосфатов, механизмы контроля фосфорного обмена различаются. В четвертом кластере объединены сорта, представляющие интерес в качестве доноров низкого содержания фитина в семенах.

Список использованных источников

1. Muir, A.D. Flaxseed constituents and human health / A.D. Muir, N.D. Westcott // Flax: The genus Linum. - NY: CRC Press, 2003. - P. 243-252.

2. Bhatty, R.S. Compositional analysis of laboratory-prepared and commercial samples of linseed meal and of hull isolated from flax / R.S. Bhatty, P. Cherdkiatgumchai // J. Am. Oil Chem. Soc. - 1990. - Vol. 57. - P. 79-84.

3. Raboy, V. Progress in breeding low phytate crops / V. Raboy // J. Nutr. - 2002. - Vol. 32, № 3. - P. 503S-507S.

4. Binding of inositol phosphate to DNA-PK and stimulation of double-strand break repair / L A. Hanakahi [et al.]. // Cell - 2000. - Vol. 102, № 6. - P. 721-729.

5. Inositol pyrophosphates regulate endocytic trafficking / A. Saiardi [et al.]. // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2002. - Vol. 99, № 22. -P. 14 206-14 211.

6. Stevenson-Paulik, J. Molecular and biochemical characterization of two plant inositol polyphosphate 6-/3-/5-kinases / J. Stevenson-Paulik, A.R. Odom, J.D. York // Journal of Biological Chemistry. - 2002. - Vol. 277. - P. 42 71142 718.

7. Characterisation of structural genes involved in phytic acidbiosynthesis in common bean (Phaseolus vulgaris L.) / M. Fileppi [et al.]. // Molecular Breeding. -2010. - Vol. 25, № 3. -P. 453-470.

8. Толочко, В.В. Возможные функции мио-инозита в растениях / В.В. Толочко, К.З. Гамбург // Усп. совр. биол. - 1978. - Т. 85, № 1. -С. 50-62.

9. Loewus, F. Biosynthesis of phytate in food grains and seeds / F. Loewus // Food phytates / N R. Reddy, S.K. Sathe (Eds.). - Boca Raton, Florida, USA: CRC Press, 2002. - Р. 53-61.

10. Zhou, J.R. Phytic acid in health and disease / J.R. Zhou, J.W. Erdman // Critical Review in Food Science and Nutrition. - 1995. - Vol. 35. -P. 459-508.

11. Sandberg, A.S. Bioavailability of minerals in legumes / A.S. Sandberg // British Journal of Nutrition. - 2002. - Vol. 88, № 3. - P. S281-S285.

12. Скулачев, В.П. Соотношение окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи / В.П. Скулачев - М.: Наука, 1962. - 153 с.

13. Latta, M. A simple and rapid colorimet-ric method for phytate determination / M. Latta, M. Eskin // J. Agric. Food Chem. - 1980. -Vol. 28, № 6. - P. 1315-1315.

14. Боровиков, В.П. Популярное введение в программу Statistica / В.П. Боровиков, М.: КомпьютерПресс, 2000. - 269 с.

15. Oomah, B.D. Phytic acid content offlaxseed as influenced by cultivar, growing season, and location / B.D. Oomah, E.O. Kenaschuk, G. Mazza // J. Agric. Food Chem. - 1996. - Vol. 44. - P. 2663-2666.

16. Архив погоды. Минск [Электронный ресурс] / Республиканский гидрометеоцентр. -Режим доступа: http://pogoda.by/315/arch. php. - Дата доступа 15.01.2014.

17. Raboy, V. Genetic improvement of cereals with low phytic acid content / V. Raboy // Impacts of agriculture on human health and nutrition. -2009. - Vol. II - P. 97-117.

18. Doern, P. Phosphate starvation signaling: a three some controls systemic Pi homeostasis / P. Doern // Current Opinion in Plant Biology. -2008. - Vol. 11. - P. 1-5.

19. Дунин, И.М. Термины и определения, используемые в селекции, генетике и воспроизводстве сельскохозяйственных животных / И.М. Дунин. - М.: ВНИИплем, 1996. - 306 с.

Дата поступления статьи 12 мая 2014 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.