CC BY
32
Научно-технический бюллетень
Всероссийского научно-исследовательского Института масличных культур 2005, вып. 1 (132)
С.Г, Ефименко,
кандидат биологических наук
С.К. Ефименко,
научный сотрудник Я.Н. Демурин
доктор биологических наук
ВНИИ масличных культур
СОЗДАНИЕ ЛИНИИ ПОДСОЛНЕЧНИКА ЛГЗО С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ПАЛЬМИТИНОВОЙ КИСЛОТЫ В МАСЛЕ СЕМЯН
УДК 633.854.78:631.52
Селекция растений на улучшение качества масла заключается в создании сортов и гибридов с новыми типами масел, определяемыми характером его использования. Увеличение степени насыщенности масла за счет повышения содержания пальмитиновой кислоты существенно изменит его физико-химические свойства, в частности, усилит его оксистабильность.
Предполагается, что создание гибридов подсолнечника с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты в масле позволит обеспечить сырьем мас-лоперерабатывающую промышленность для получения высококачественного растительного масла как натурального заменителя твердых гидрированных жиров не содержащего транс-изомеров жирных кислот.
Обычные сорта и гибриды подсолнечника синтезируют около 6% пальмитиновой кислоты (С16:0) от суммы жирных кислот [1].
Болгарские ученые в 1979 г. впервые получили мутантную линию 275НР с содержанием пальмитиновой кислоты около 25% при использовании облучения семян сорта Заря у-лучами и последующего самоопыления и отбора [5]. Испанскими учеными также была обнаружена мутация, вызывающая повышенное содержание пальмитиновой кислоты около 25% в масле семян подсолнечника при использовании облучения семян Х- лучами и получена мутантная линия САБ-5 [6]. В обоих случаях, у мутантов наблюдалось повышенное содержание пальмитолеи-новой кислоты (С16:1) около 4 %. Имеется сообщение о высокопальмитиновых мутантных формах до 40 %, созданных в результате химического мутагенеза, в Институте растениеводства, г. Харьков [2]. Фирма Пионер, США получила патент на признак высокопальмитиновости в семенах подсолнечника с содержанием пальмитиновой кислоты 20-45 % [3]. Источник этого признака связан с гермоплазмой из Румынии и генбанком семян Республики Южная Африка.
Сотрудники ВНИИМК также поставили цель обнаружить мутацию с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты в составе жирных кислот и получить донорскую линию этого признака [4].
Материал и методы. В наших исследования были использованы сорта и селекционные линии подсолнечника ВНИИМК, коллекционные образцы ВИР, а так же стерильные аналоги материнских линий, поступающих во ВНИИМК в рамках экологических испытаний.
Состав жирных кислот масла семян подсолнечника определяли методом газожидкостной хроматографии. При анализе состава жирных кислот масла в отдельных семянках с сохранением их жизнеспособности отделяли 1/з_1/4 часть семядолей (10-25 мг). Сбор хроматографических данных осуществляли через ана-
аналого-цифровой преобразователь (АЦП), путем непосредственного накопления информации на базе персонального компьютера с последующей полуавтоматической их обработкой программой CHROM 2000, Проводили стандартную статистическую обработку данных.
В случае использования химического мутагенеза семена замачивали в 0,05 % водном растворе НЭМ на 16 часов, промывали водой и высевали в почву.
Результаты и обсуждение. В 1987 г. семена сорта Юбилейный 60 были подвергнуты химическому мутагенезу. В 1990 г. в одной самоопыленной корзинке М3 (Ь) при анализе отдельных семян было обнаружено расщепление. Четырнадцать семян из 100 обладали содержанием пальмитиновой кислоты от 22 до 30 %, количество пальмитолеиновой кислоты изменялось от б до 8 %. Отсутствие автофертильности при дальнейшем самоопылении не позволило, к сожалению, получить инбредную линию.
В 1990 г. в одной самоопыленной корзинке 12 коллекционного образца ВИР К2222 было обнаружено 3 семянки из 40 с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты около 14 % и содержанием пальмитолеиновой кислоты около 1 %. При выращивании семян после прижизненного анализа все растения погибли.
В 1992 г. также в одной самоопыленной корзинке Ij интродукционного номера коллекции ВИР Ин. № 429934, полученного из Афганистана, выделилось 5 семян из 30 с содержанием пальмитиновой кислоты от 21 до 26 % при содержании пальмитолеиновой кислоты около б %. Выращивание растений из отдельных семян после их прижизненного анализа оказалось неудачным.
Следовательно, три первые попытки получить линию с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты не были успешными.
В результате дальнейшего широкомасштабного поиска в 2001 г. была обнаружена мутация, вызывающая повышенное содержание пальмитиновой кислоты в масле семян подсолнечника в стерильной линии, полученной из Украины в рамках обмена коллекционным материалом. Пределы варьирования содержания пальмитиновой кислоты для этой линии из 15 проанализированных семянок с сохранением их жизнеспособности составили от 11 до 27 % (табл. 1).
Таблица 1 - Состав жирных кислот масла семян ЦМС линии - источника признака повышенного содержания пальмитиновой кислоты
| № семянки 1 Состав жирных кислот, % от суммы
С16:0 С16:1 С18:0 С.18:1 С18:2
: 1 20,5 1,7 3,6 14,1 60,1
2 13,4 0,6 8,7 19,7 57,6
3 25,3 2,2 5,7 11,8 55,0
j 4 12,0 0,9 5,3 17,6 64,2
i 5 25,7 3,4 4,8 13,2 52,9
! 6 26,6 3,7 3,0 13,2 53,5
! 7 12,3 0,4 7,3 19,7 60,3
8 11,3 0,5 4,5 18,4 65,2
9 22,5 2,5 4,9 14,4 55,7
i ю 14,8 1,6 0,8 10,3 72,4
11 24,1 3,7 4,7 13,4 54,1
! 12 25,7 4,0 6,3 11,0 53,0
| 13 25,7 3,0 4,2 12,9 54,2
! 14 15,5 1,4 6,9 16,6 59,5
! 15 21,0 2,3 5,2 13,4 58,1
Особенностью состава жирных кислот мутанта с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты явилось появление пальмитолеиновой кислоты до 4 %, что согласуется с данными зарубежных авторов. В обычных семенах подсолнечника ее содержание не превышало 0,1 % от суммы кислот.
В камере искусственного климата нам удалось вырастить два ЦМС растения из семянок № 12 и № 15, которые были скрещены с линией ВК580, имеющей ген восстановления фертильности. Гибридные семена были высеяны в мае 2002 г. и в результате самоопыления получены семена в количестве, достаточном для создания донорской линии, несущей признак повышенного содержания пальмитиновой кислоты.
Результаты анализа состава жирных кислот в семенах пяти самоопыленных корзинок урожая 2002 г. показали широкое варьирование содержания пальмитиновой кислоты от 4,5 до 24,0 % от суммы кислот. Так как изменчивость признака было трудно разбить на дискретные классы, выделили только мутант-ный класс с содержанием пальмитиновой кислоты от 17 до 24 %. После четырех поколений самоопыления и отбора в 2004 г. получили гомозиготную линию, которая была названа ЛГ30. Фенотипическая изменчивость состава жирных кислот показывает незначительную вариабельность по отличительному признаку этой линии - повышенному содержанию пальмитиновой кислоты (табл. 2).
Таблица 2 - Фенотипическое варьирование состава жирных кислот масла отдельных семян линии ЛГЗО
№ семянки Состав жирных кислот, % от суммы
С16:0 С16:1 С16:2 С18:0 С18:1 С18:2
1 22,5 3,8 1,6 2,2 8,2 61,7
2 23,0 3,6 1,6 2,7 8,4 60,7
3 27,2 3,4 0,7 4,3 8,2 56,2
4 26,6 3,4 0,7 4,3 7,9 57,1
5 23,2 3,5 1,9 2,3 7,9 61,2
6 23,2 4,1 2,3 1,9 8,5 60,0
7 24,9 4,0 1,4 2,7 8,1 59,8
8 21,8 3,7 1,8 1,9 8,5 62,3
9 24,4 4,4 2,2 2Д 8,4 59,5
10 24,2 3,4 1,0 4,7 8,3 58,4
среднее 24,1 3,7 1,5 2,9 8,2 59,7
тах 27,2 4,4 2,3 4,7 8,5 62,3
min 21,8 3,4 0,7 1,9 7,9 56,2
S 1,7 0,3 0,6 1Д 0,2 2,0
CV, % 7 8 40 38 2 3
Предел варьирования пальмитиновой кислоты составляет от 22 до 27 %. Повышение содержания пальмитиновой кислоты в масле семян линии ЛГЗО происходит, в основном, за счет олеиновой и стеаринной жирных кислот, а количество линолевой кислоты изменяется незначительно. В результате мутационного нарушения биосинтеза, появилась в заметных количествах до 2 % от суммы не характерная как для подсолнечника, так и для многих масличных культур, предположительно, пальмитолинолевая кислота (С16:2) кислот (рис.).
Рисунок. Хроматограммы метиловых эфиров жирных кислот масла
средних проб семян: а - обычная линия линолевого типа
б - линия ЛГЗО с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты;
1 - С16:0 - пальмитиновая
2 - С16:1 - пальмитолеиновая
3 - С16:2 - пальмитолинолевая
4 - С18:0 - стеариновая
5 - С18:1 - олеиновая
6 - С18:2 - линолевая
Таким образом, полученная линия подсолнечника ЛГЗО с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты около 24 % от суммы жирных кислот в масле семян обладает стабильным проявлением признака, не несет в фенотипе отрицательных биологических свойств и может быть использована в качестве донора в селекционно-генетических работах.
Литература
1. Дублянская Н.Ф. Химический состав подсолнечника // Подсолнечник. -М. - 1975. - С. 40-50.
2. Кириченко В.В. Теоретические основы селекции подсолнечника и практическое использование эффекта гетерозиса // Автореф. диссерт. докт. с.-х. наук.
- Днепропетровск, 2002. - 33 с.
3. Cole G., Hazebroek J., Heaton Th. Improved Helianthus annuus wherein palmitic acid and oleic acid levels are altered/ PCT/US96/09486. - 1996.
4. Demurin Ya. Up-to-date results on biochemical genetics of sunflower in VIMIIMK // Helia. - 2003. - 26, № 38. - P. 137-141.
5. Ivanov P., Petakov D., Nicolova V., Pentchev E Sunflower breeding for high palmitic acid content in the oil 11 Proc. 12th Int. Sunflower Conf., Novi Sad, Yugoslavia. -1988. - P.463-465.
6. Osorio J., Fernandez-Martinez J., Mancha M., Garces R. Mutant sunflowers with high concentration of saturated fatty acids in the oil 11 Crop Science. - 1995. - 35.
- P. 739-742.
