CC BY
30
ISSN 2412-608Х. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 4 (176), 2018
УДК 633.854.78:575
DOI 10.25230/2412-608Х-2018-4-176-20-22
Изменчивость содержания токоферолов в семенах линий подсолнечника
Я.Н. Демурин,
доктор биологических наук, профессор
Т.М. Перетягина,
кандидат биологических наук Н.Н. Гордовская,
научный сотрудник
ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК
350038, Россия, г. Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17
Тел.: (861) 274-55-94
Е-mail: [email protected]
Для цитирования: Демурин Я.Н., Перетягина Т.М., Гордовская Н.Н. Изменчивость содержания токоферолов в семенах линий подсолнечника // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. - 2018. -Вып. 4 (176). - С. 20-22.
Ключевые слова: витамин Е, отбор, масло, качество, селекция.
Объектом исследования являлся культурный подсолнечник Helianthus annuus L. Цель работы заключалась в получении экспериментальных данных о наследственной изменчивости общего содержания токоферолов (ОСТ) в семенах линий признаковой коллекции подсолнечника. ОСТ в ядрах семян и масле определяли на фотоколориметре Specol-11 при окрашивании гексановой фракции неомыляемых веществ реактивом Эмме-ри-Энгеля. После четырех поколений индивидуального дизруптивного отбора выделены линии I5 imi-1 и imi-2 с повышенным (410 и 341 мг/кг), а также линии КГ27 и ВК561 с пониженным (178 и 189 мг/кг) содержанием токоферолов в ядрах семян. Параметры варьирования ОСТ в семенах (ядрах семян) 35 инбредных корзинок девяти линий составили: среднее значение - 211 мг/кг, лимиты от 110 до 337 мг/кг при CV - 29 %. В среднем для линий изменчивость признака была от 111 мг/кг у ВК268 до 286 мг/кг у imi-R1, что указывает на значительные различия - в 2,5 раза. Значение ОСТ в масле зависело как от их количества в семенах, так и от масличности семянок. При этом максимальное значение ОСТ в масле 1090 мг/кг отмече-
но для линии КГ102 со средним значением в семенах 163 мг/кг, но с максимально низкой мас-личностью семянок 19 %. Этот факт подтверждает независимость накопления токоферолов и запасных триацилглицеролов в семенах подсолнечника. Полученные результаты необходимы для научного обеспечения селекции на качество масла, в частности повышения его Е-витаминной активности.
UDC 633.854.78:575
Variability of tocopherol content in sunflower lines seeds.
Ya.N. Demurin, doctor of biology, prof. T.M. Peretyagina, PhD in biology N.N. Gordovskaya, researcher
All-Russian Research Institute of Oil Crops by
Pustovoit V.S. (VNIIMK)
17, Filatova str., Krasnodar, 350038, Russia
Те1.: (861) 274-55-94
Е-mail: [email protected]
Key words: vitamin E, selection, oil, quality, breeding.
The object of the research was the cultural sunflower Helianthus annuus L. The purpose of the work was to obtain experimental data on the genetic variability of the total content of tocopherols (TCT) in the seeds of the characteristic sunflower collection. TCT in seed kernels and oil were determined on a Specol-11 photocolorimeter when staining the hexane fraction of unsaponifiables with Emmer-Engel reagent. After four generations of individual disruptive selection, we detached lines I5 Imi-1 and Imi-2 with an increased (410 and 341 mg/kg) and lines KG 27 and VK 561 with a reduced (178 and 189 mg/kg) content of tocopherols in the seed kernels. The parameters of TCT variation in seeds (seed kernels) of 35 inbred heads of nine lines were: average value - 211 mg per kg, limits from 110 to 337 mg per kg with CV - 29%. For the lines on average, the variability of the trait was from 111 mg per kg for VK 268 to 286 mg per kg for imi-R1, which indicates significant differences by 2.5 times. The value of TCT in oil depended both on their amount in the seeds and oil content of the seeds. At the same time, the maximum TCT value in oil 1090 mg per kg was noted for the line KG 102 with an average value in the seeds 163 mg per kg, but with the lowest oil content in the seeds 19%. This fact confirms the independence of the accumulation of tocopherols and spare triacylglycerols in sunflower seeds. The obtained results are necessary for the scientific support of breeding for oil quality, in particular, increasing its E-vitamin activity.
Введение. Токоферолы представляют собой жирорастворимые антиоксиданты, защищающие как растительные масла, так и
липиды клеточных мембран разных организмов от окислительного повреждения, которое приводит к развитию ряда болезней у человека [1]. Испанские ученые с помощью индивидуального отбора в ряду самоопыленных поколений у подсолнечника выделили образец IAST-413, содержащий повышенное количество токоферолов - до 467 мг/кг, в сравнении с обычными уровнем (251 мг/кг) у линии НА89 [2]. Кроме того, они также обнаружили линию IAST-522 со значительно меньшим содержанием токоферолов - около 73 мг/кг. Были предприняты попытки определения генетического контроля повышенного уровня токоферолов в семенах и сформулирована гипотеза о наличии, как минимум, двух генов, контролирующих увеличение содержания токоферолов в семенах [3].
Изучение содержания токоферолов в отдельных семенах сортов подсолнечника во ВНИИМК показало среднее значение признака - 38 мг% при лимитах от 18 до 54 мг% [4]. Между содержанием токоферолов в масле и масличностью семянок у коллекционных образцов подсолнечника ВНИИМК наблюдали отрицательную корреляцию [5].
Очевидно, что для создания генотипов подсолнечника с повышенным содержанием токоферолов в семенах, т.е. увеличения их Е-витаминной активности, следует проводить дальнейшее всестороннее изучение признака.
Материалы и методы. Исследования проводили на центральной экспериментальной базе ВНИИМК, г. Краснодар, включая полевые опыты и биохимические анализы в лабораторных условиях. Для принудительного самоопыления растений использовали индивидуальные сетчатые изоляторы.
Общее содержание токоферолов в семенах определяли согласно разработанному во ВНИИМК методу. Около 3-5 г ядер семян измельчали в пируэте и фарфоровой ступке. Из средней пробы семян отбирали навеску 100 мг в пробирку объемом 10 см3. Добавляли 20 мг аскорбиновой кислоты и 1 мл свежеприготовленного 2 N раствора КОН в этиловом спирте. Смесь нагревали на водяной бане 20 мин при температуре 80 оС. После чего в пробирку добавляли 1 мл дистиллированной воды и 2 мл гексана. Содержимое пробирки встряхивали. Через 10 мин в мерную пробирку (10 см3) с притертой пробкой отбирали 1 мл гексанового слоя. Добавляли 3 мл этилового спирта, 0,5 мл 0,25 %-ного раствора а,а-дипиридила в абсо-
лютном спирте и 0,5 мл 0,5 %-ного хлорного железа (БеС13) в абсолютном спирте. После выдерживания в темноте 5 мин измеряли оптическую плотность окрашенного раствора на фотоколориметре <^реко1-11». Параллельно определяли величину оптической плотности в «пустом» опыте. Расчет общего содержания токоферолов производили по формуле, с учетом того, что продукт реакции 1 г а-токоферола в 1 л спирта в вышеуказанных условиях имеет оптическую плотность 39,7 при толщине слоя 1 см. В этом случае содержание токоферолов (Х) в мг/кг навески будет равно:
Х = Д х V / 0,0397 х н,
где Д - концентрация а-токоферола в анализируемом растворе;
V - объем раствора;
Н - масса навески.
Анализировали семена с отдельных корзинок девяти линий коллекции подсолнечника (КГ102, ВК268, КГ27, Л1389, К561, ВК805, КГ49, т1-Я1 и тьЯ2).
Результаты и обсуждение. Генотипы с высоким и низким содержанием токоферолов показали стабильный уровень проявления изучаемого признака в различные годы выращивания, демонстрируя значительный наследственный контроль признака (табл. 1).
Таблица 1
Общее содержание токоферолов в семенах линий признаковой коллекции подсолнечника
^_ЦЭБ ВНИИМК
Генотип Содержание токоферолов в ядрах семян (мг/кг) урожая:
2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г.
КГ102 162 (128-204)* 162 (148-176) 163 (137-188) 178 (168-189)
ВК268 197 (116-279) 162 (150-171) 111 (104-119) 214 (165-264)
КГ27 173 (123-227) 211 (168-288) 153 (143-163) 178 (140-205)
Л1389 184 (111-231) 176 (134-204) 163 (158-167) 183 (135-226)
К561 175 (118-238) 219 (184-250) 153 (129-177) 189 (164-231)
ВК805 202 (181-251) 244 (208-272) 195 (181-209) 185 (176-201)
КГ49 299 (205-401) - 203 (186-219) 216 (224-208)
361 (317-407) 412 (378-449) 286 (281-291) 410 (403-418)
372 (267-469) 247 (206-277) 271 (212-332) 340 (318-359)
* - минимальное - максимальное значение
На основе индивидуального дизруптивного от(5ора с оценюш самоопыленного потомства выделены линии 1ш1-Я1 и 1ш1-Я2 с повышенным (410 и 340 мг/кг), а также КГ27 и ВК561 с пониженным (178 и 189 мг/кг) о&цим содержанием токоферолов соответственно. Отобранные линии были включены в систему скрещиваний с целью дальнейшего изучения наследования признака.
На третьем поколении индивидуального от(5ора (2013 г.) параметры варьирования ОСТ в семенах (ядрах семян) 35 инбредных корзинок девяти линий составили: среднее значение - 211 мг/кг, лимиты от 110 до 337 мг/кг при СУ - 29 %. В среднем для линий изменчивость признака была от 111 мг/кг у ЕЖ268 до 286 мг/кг у (та(5л. 2), что
указывает на значительные различия - в 2,5 раза. ^Значение ОСТ в масле зависело как от значений признака в семенах, так и от мас-личности семянок. При этом максимальное значение ОСТ в масле 1090 мг/кг отмечено для линии КГ 102 со средним значением признака в семенах 163 мг/кг, но с максимально низкой масличностью семянок - 19 %. Этот факт подтверждает независимость накопления токоферолов и запасных триацилглице-ролов в семенах подсолнечника.
Таблица 2
Общее содержание токоферолов (ОСТ) в семенах (ядрах) линий подсолнечника после трёх этапов дизруптивного отбора
ЦЭБ ВНИИМК, урожай 2013 г., анализ 2014 г.
Генотип ОСТ в семенах, мг/кг Масличность семянок, % ОСТ в масле, мг/кг
6К268 111 39,6 828
К561 153 36,2 785
КГ27 153 40,0 646
КГ102 163 19,1 1090
Л1389 163 33,3 667
6К805 195 33,8 817
КГ49 203 34,5 1023
imi-R2 271 42,5 946
imi-R1 286 36,4 883
НСР05 40
о(5щего содержания токоферолов в семенах линий подсолнечника согласуется с результатами испанских ученых. Полученные результаты рекомендуются использовать в селекции на качество масла в направлении увеличения его Е-витаминного потенциала.
Б>лагодарности. Авторы признательны заведующему лабораторией (Зиохимии, кандидату биологических наук С.Г. Ефименко за содействие в проведении определения содержания токоферолов в семенах подсолнечника.
Список литературы
1. Packer L., Obermuller-Jevic U.C. Vitamin E: an introduction // The Antioxidants Vitamins C and E / Eds L. Packer, M. G. Traber, K. Kraemer & B. Frei. -Champaign, IL: AOCS Press. - 2002. - P. 133-151.
2. Velasco L., Del Moral L., Perez-Vich B., Fernandez-Martinez J.M. Selection for contrasting seed tocopherol content in sunflower seeds // Journal of Agricultural Science. - 2010. - V. 148. - P. 393-400.
3. Del Moral L., Pérez-Vich B., Fernández-Martínez J.M., Velasco L. Inheritance of increased seed tocopherol content in sunflower line IAST-413 // Plant Breeding. - 2011. - V. 130 (5). - P. 540-543.
4. Демурин Я.Н. Параметры фенотипического варьирования общего содержания токоферолов в отдельных семенах подсолнечника // Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. - Краснодар, 1 984. - Вып. 84. -С. 51-54.
5. Демурин Я.Н. Фенотипическая изменчивость и корреляция содержания токоферолов с некоторыми (Зиохимическими признаками семян подсолнечника // НТБ ВНИИМК. - 1986. - Вып. II (93). -С. 21-24.
References
1. Packer L., Obermuller-Jevic U.C. Vitamin E: an introduction. In The Antioxidants Vitamins C and E (Eds L. Packer, M. G. Traber, K. Kraemer & B. Frei), Champaign, IL: AOCS Press. - 2002. - P. 133-151.
2. Velasco L., Del Moral L., Perez-Vich B., Fernandez-Martinez J.M. Selection for contrasting seed tocopherol content in sunflower seeds // Journal of Agricultural Science. - 2010. - V. 148. - P. 393-400.
3. Del Moral L., Pérez-Vich B., Fernández-Martínez J.M., Velasco L. Inheritance of increased seed tocopherol content in sunflower line IAST-413 // Plant Breeding. - 2011. - V. 130 (5). - P. 540-543.
4. Demurin YA.N. Parametry fenotipicheskogo var'irovaniya obshchego soder-zhaniya tokoferolov v otdel'nyh semenah podsolnechnika // NTB VNIIMK. -1984. - Vyp. 84. - S. 51-54.
5. Demurin YA.N. Fenotipicheskaya izmenchi-vost' i koroelyaciya soderzhaniya tokoferolov s neko-torymi biohimicheskimi priznakami semyan podzol-nechnika Z/ NTB VNIIMK. - 198(5. - Vyp. II (93). -S. 21 -24.
Получено: 26.10.2018 Принято: 06.11.2018 Received: 26.10.2018 Accepted: 06.11.2018
Заключение. После четырех поколений индивидуального дизруптивного отбора размах варьирования общего содержания токоферолов в семенах (ядрах) девяти линий подсолнечника составил от 178 до 410 мг/кг. Выделены линии т1-Я1 и тьЯ2 с наследственно повышенным, а также и КГ27 и ВК561 с пониженным общим содержанием токоферолов. Отобранные линии включены в систему скрещиваний. Размах варьирования 22
