Научная статья на тему 'Создание линии подсолнечника лгзо с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты в масле семян'

Создание линии подсолнечника лгзо с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты в масле семян Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
219
30
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Ефименко С. Г., Ефименко С. К., Демурин Я. Н.

Создание линии подсолнечника ЛГЗО с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты в масле семян. С.Г. Ефименко, С.К. Ефименко, Я.Н. Демурин. «Научно-технический бюллетень», ВНИИМК, 2005, вып. 1 (132). В результате широкомасштабного поиска, отбора и самоопыления получена линия подсолнечника ЛГЗО со стабильно повышенным содержанием пальмитиновой кислоты в масле семян. Состав жирных кислот представлен: 24 % пальмитиновой, 4 % пальмитолеиновой, 1 % пальмитолинолевой, 3 % стеариновой, 8 % олеиновой и 60 % линолевой кислоты.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Ефименко С. Г., Ефименко С. К., Демурин Я. Н.

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

Creation of sunflower line LG30 with increased level of palmitic acid in the seed oil

Creation of sunflower line LG30 with increased level of palmitic acid in the seed oil. Efimenko S.G., Efimenko S.K., Ya.N. Demurin. "Scientific Bulletin", VNIIMK, 2005, v. 1 (132). An inbred sunflower line LG30 with increased level of palmitic acid in the seed oil was developed in the result of wide-scale screening. Fatty acid composition is; 24 % of palmitic, 4 % of palmitoieic, 1% of palmitolinoleic, 3 % of stearic, 8 % of oleic and 60 % of linoleic acid.

Текст научной работы на тему «Создание линии подсолнечника лгзо с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты в масле семян»

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.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.