CC BY
85
ISSN 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2 (144-145), 2010
ЖИРНО-КИСЛОТНЫЙ СОСТАВ
МАСЛА В СОЗРЕВАЮЩИХ СЕМЕНАХ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ СОИ
С.С. Рябуха,
кандидат сельскохозяйственных наук
С.М. Тымчук,
кандидат биологических наук
В.В. Поздняков,
кандидат биологических наук
О.Г. Супрун,
научный сотрудник,
В.П. Хрякова,
младший научный сотрудник
Институт растениеводства им. В.Я. Юрьева НААНУ 61060, Украина, г. Харьков, Московский пр., 142, e-mail: yuriev1908@ gmail.com
Ключевые слова: соя, созревающие семена,
жирно-кислотный состав масла
УДК 633.34: 581.19
Введение. Соя является одной из ведущих масличных культур мира [1], однако качество соевого масла, как правило, не удовлетворяет требованиям пищевых и технических производств, и поэтому нуждается в улучшении [2].
Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что наиболее результативным и экономически оправданным методом улучшения качества соевого масла является генетическое перераспределение его жирно-кислотного состава [3-6]. Успешное развитие этого направления в селекции требует прежде всего установления механизмов образования жирных кислот в семенах сои и систем генетической регуляции этого процесса.
Общие закономерности образования жирных кислот в семенах масличных культур, и сои в частности, изучены достаточно глубоко и детально [7-9]. Идентифицированы мутации сои, которые вызывают хозяйственно полезные изменения содержания в маслах пальмитиновой [10, 11], стеариновой [12], олеиновой [13], а также линоленовой [14, 15] кислот, и их эффект активно используется в селекционных программах.
Однако до настоящего времени недостаточно полно исследованы изменения жирно-кислотного состава масла в процессе созревания
семян различных сортов сои. Именно это стало целью наших исследований.
Материалы и методы. Материалом для исследований послужили созревающие семена 6 сортов сои различного эколого-географичес-кого происхождения - Романтика, Мрия, Горизонт, Аврора, Харьковская зернокормовая (далее Харьковская з.-к.) и Витязь 50 из рабочей коллекции лаборатории селекции сои Института растениеводства им. В.Я. Юрьева НААНУ, которые были получены в ходе двухлетних опытов (2008-2009 гг.) в зоне восточной лесостепи Украины.
Полевые опыты проводили согласно общепринятой методики полевого эксперимента [16] с учетом зональных особенностей выращивания сои. Для биохимического анализа использовали пробы созревающих семян различных сортов сои, отобранные со средних ярусов растений через каждые 10 суток, начиная с 10-х суток после окончания цветения. Объем пробы составлял 5-10 г воздушно-сухих семян.
Анализ жирно-кислотного состава масла осуществляли методом газовой хроматографии метиловых эфиров жирных кислот на газовом хроматографе "Селмихром-1". Хроматограф газовый лабораторный с пламенно-ионизационным детектором. Колонка газохроматогра-фическая из нержавеющей стали длиной 2,5 м и внутренним диаметром 4 мм наполнена неподвижной фазой - иннертоном-N-AW-DMCS, обработанным 10 %-ным диэтиленгликольсук-цинатом (DEGS). Метиловые эфиры жирных кислот получали по модифицированной методике Пейскера [17]. Идентификацию компонентов жирно-кислотного состава масла осуществляли по времени их удержания, установленному для достоверных стандартов метиловых эфиров отдельных жирных кислот. Расчет состава метиловых эфиров проводили методом внутренней нормализации по общепринятой методике.
Полученные результаты подвергали статистической обработке методом трехфакторного дисперсионного анализа [16, 18] с использованием пакета статистических прикладных программ "OSGE", разработанного отделом генетики Института растениеводства им. В.Я. Юрьева НААНУ.
Результаты и обсуждение. Установлено, что в состав масел проанализированных сортов сои
входят 9 жирных кислот: пальмитиновая (С 16:0), пальмитолеиновая (С 16:1), стеариновая (С 18:0), олеиновая (С 18:1), линолевая (С 18:2), лино-леновая (С 18:3), арахиновая (С 20:0), эйкозе-новая (С 20:1) и бегеновая (С 22:0). Поскольку суммарная доля пальмитолеиновой, арахиновой, эйкозеновой и бегеновой кислот в масле сои не превышала 2,0-2,5 %, существенного значения в обеспечении качества масла эти компоненты не имели.
Обобщенные результаты дисперсионного анализа свидетельствуют, что основными источниками дисперсии по содержанию пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот в созревающих семенах сои являются эффекты сорта, климатические условия выращивания и эффекты фазы развития семян. Существенными оказались и все эффекты взаимодействий этих факторов (табл. 1).
Таблица 1 — Оценка значимости источников дисперсии по содержанию различных жирных кислот в масле созревающих семян сои (расчетные значения критерия F)
Харьков, ИР, 2008-2009 гг.
Источники дисперсии Содержание жирных кислот р05 табл.
Сорта (А) С 16:0 С 18:1 С 18:2 С 18:3
Климатические условия года (В) 455,3 43,0 2284,4 2060,1 5993,9 2,4
Фазы развития семян (С) 24,9 131,5 49138,3 27600,5 10358,2 4,0
Взаимодействия А х В 9126,0 99,1 32085,6 29320,6 72102,6 2,5
Взаимодействия А х С 68,3 14,3 365,4 554,8 781,3 2,4
Взаимодействия В х С 131,3 44,0 6173,2 5510,6 462,8 2,5
Взаимодействия А х В х С 72,3 15,0 1193,9 1113,3 828,9 1,8
Наиболее значимые эффекты сорта, климатических условий выращивания и фазы развития семян зарегистрированы по содержанию непредельных жирных кислот. Влияние этих факторов на содержание пальмитиновой и стеариновой кислот было хотя и существенным, но значительно менее выраженным.
У всех проанализированных сортов сои, в период с 10-го по 30-й день после цветения, наблюдалось существенное снижение содержания пальмитиновой кислоты, тогда как в период между 30-м и 50-м днями после цветения уровни этого признака у всех изученных сортов практически не изменялись. Вместе с тем в ходе выполнения исследований было установлено наличие сортовых особенностей по накоплению
пальмитиновой кислоты, которые наблюдались во все фазы развития семян. Наиболее высоким содержанием пальмитиновой кислоты на 10-й день после цветения отличались сорта Романтика и Харьковская з.-к., на 20-й день - Романтика и Витязь 50, а начиная с 30-го дня, - Харьковская з.-к. и Витязь 50 (табл. 2).
Содержание стеариновой кислоты у всех сортов экспериментальной выборки в период между 10-м и 30-м днями после цветения возрастало, а затем вплоть до 50-го дня после цветения снижалось. По содержанию стеариновой кислоты, как и по содержанию пальмитиновой, во все фазы развития семян наблюдались существенные сортовые различия. На 10-й день после цветения наибольшее содержание стеариновой кислоты зарегистрировано у сортов Романтика и Горизонт, на 20-й день - у сорта Аврора, на 30-й день - у сорта Витязь 50, а на 40-й и 50-й день - у сорта Харьковская з.-к. Кроме того, сорта Горизонт, Аврора, Харь-ковская з.-к. и Витязь 50 отличались от сортов Романтика и Мрия более высокими темпами прироста содержания стеариновой кислоты до 30-го дня после цветения (табл. 3).
Содержание олеиновой кислоты у всех проанализированных сортов в период между 10-м по 30-й днями после цветения повышалось, а в период между 30-м и 50-м днями после цветения снижалось (табл. 4).
Таблица 2 — Содержание пальмитиновой
кислоты в маслах созревающих семян сои (% от суммы кислот)
Харьков, ИР, 2008-2009 гг.
Сорт Фаза развития семян, дни после цветения
10 20 30 40 50
Романтика 15,5 12,6 10,7 10,8 10,9
Мрия 13,6 11,9 10,5 10,8 10,6
Горизонт 14,1 12,1 9,8 10,2 10,3
Аврора 15,0 11,5 10,6 10,3 10,4
Харьковская з.-к. 15,3 12,0 11,1 11,4 11,5
Витязь 50 14,8 12,5 11,5 11,1 11,4
НСР05 0,2
Снижение содержания олеиновой кислоты в период между 30-м и 40-м днями после цвете-
ния было более существенным, чем в период между 40-м и 50-м днями. На 10-й день после цветения самое высокое содержание олеиновой кислоты отмечалось у сорта Мрия, на 20-й день - у сорта Аврора, а начиная с 30-го дня после опыления, - у сорта Витязь 50.
Таблица 3 — Содержание стеариновой кислоты в маслах созревающих семян сои (% от суммы кислот)
Сорт Фаза развития семян, дни после цветения
10 20 30 40 50
Романтика 5,4 5,2 5,7 5,5 4,8
Мрия 4,7 5,2 5,4 4,9 4,7
Горизонт 5,3 5,3 6,1 5,2 4,9
Аврора 5,1 6,3 6,2 5,6 5,5
Харьковская з.-к. 5,1 5,6 6,3 5,8 5,6
Витязь 50 5,1 5,4 6,6 5,4 5,0
НСР05 0,4
Таблица 4 — Содержание олеиновой кислоты в маслах развивающихся семян сои (% от суммы кислот)
_Харьков, ИР, 2008-2009 гг.
Фаза развития семян
Сорт дни после цветения
10 20 30 40 50
Романтика 15,9 26,9 29,2 25,6 25,1
Мрия 23,6 25,9 29,1 25,1 25,3
Горизонт 19,5 25,3 29,4 25,9 25,2
Аврора 20,1 29,8 27,8 25,7 25,2
Харьковская з.-к. 17,1 28,7 29,1 25,7 25,3
Витязь 50 21,1 26,5 32,6 29,9 28,2
НСР05 0,2
Сорт Мрия отличался от всех остальных сортов экспериментальной выборки самыми низкими и равномерными темпами изменения содержания олеиновой кислоты в процессе созревания семян, а у сорта Аврора в отличие от других сортов максимальное содержание этой кислоты зарегистрировано не на 30-й, а на 20-й день после цветения.
Содержание линолевой кислоты у всех проанализированных сортов с 10-го по 50-й день после цветения постоянно возрастало, и только у сорта Витязь 50 в период между 20-м и 30-м днями наблюдалось снижение содержания этого компонента. Во все фазы развития семян самым высоким содержанием линолевой кислоты отличался сорт Мрия. Наиболее значительные темпы прироста содержания линоле-вой кислоты в период между 10-м и 20-м днями после цветения показал сорт Романтика, а в
период между 20-м и 30-м днями после цветения - сорт Аврора (табл. 5).
Таблица 5 — Содержание линолевой кислоты
в маслах развивающихся семян сои (% от суммы кислот)
_Харьков, ИР, 2008-2009 гг.
Сорт Фаза развития семян, дни после цветения
10 20 30 40 50
Романтика 36,9 42,4 44,8 48,8 49,3
Мрия 44,1 46,1 46,7 50,6 50,8
Горизонт 40,2 43,6 44,7 49,3 50,1
Аврора 40,2 41,9 46,5 49,9 50,3
Харьковская з.-к. 41,5 44,1 45,1 49,0 49,2
Витязь 50 42,2 46,1 42,4 46,9 48,2
НСР05 0,2
Содержание линоленовой кислоты в маслах семян всех проанализированных сортов в период между 10-м и 30-м днями после цветения резко снижалось, а в период с 30-го по 50-й день после цветения изменялось очень незначительно. Сорта сои существенно различались между собой как по общему уровню содержания линоленовой кислоты в разные фазы развития семян, так и по темпам его изменений в процессе развития. На 10-й день после цветения наиболее высоким содержанием линоленовой кислоты отличался сорт Романтика, наиболее низким - сорт Мрия, на 20-й и 30-й день самое высокое содержание этой кислоты зарегистрировано у сорта Горизонт, а самое низкое - у сорта Витязь 50, и, начиная с 40-го дня после цветения, максимальное содержание этой кислоты было у сорта Романтика, а минимальное - у сорта Витязь 50.
Сорт Романтика отличался значительными темпами снижения содержания линоленовой кислоты в процессе развития семян, а самые низкие и равномерные темпы снижения содержания линоленовой кислоты зарегистрированы у сорта Мрия (табл. 6).
Таблица 6 — Содержание линоленовой кислоты в маслах развивающихся семян сои (% от суммы кислот)
_Харьков, ИР, 2008-2009 гг.
Фаза развития семян, дни после
Сорт цветения
10 20 30 40 50
Романтика 25,2 12,2 8,7 8,6 9,1
Мрия 13,4 10,3 7,7 8,0 8,0
Горизонт 20,0 12,8 9,2 8,5 8,7
Аврора 18,1 9,6 8,0 7,7 7,7
Харьковская з.-к. 20,1 8,7 7,8 7,4 7,6
Витязь 50 16,1 8,6 6,3 6,1 6,4
НСР05 0,2
ISSN 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2 (144-145), 2010
Выводы. Содержание пальмитиновой и ли-ноленовой кислот в маслах созревающих семян сои в период между 10-м и 30-м днями после цветения снижается, а в период между 30-м и 50-м днями практически не изменяется. Содержание стеариновой и олеиновой кислот в период между 10-м и 30-м днями после цветения возрастает, а затем вплоть до 50-го дня после цветения снижается. Содержание лино-левой кислоты в период с 10-го по 50-й день после цветения постоянно возрастает. Установлена сортовая специфичность изменения содержания жирных кислот в масле семян сои в процессе их созревания.
Список литературы
1. Luhs, W. The major oil crops / W. Luhs, W. Friedt // Designer oil crops; D.J. Murhy Ed.-Weinheim: VCH Verlag, 1993. - P. 5-71.
2. Rattray, J. Plant biotechnology and oils and fats industry / J. Rattray // Biotechnology of plant fats and oils.- Champaign, 1ll.: Amer. Oil Chem. Soc.- 1991. - P. 1-15.
3. Ohlrogge, J.B. The genetics of plant lipids / J.B. Ohlrogge, J. Browse, C. Sommerville // Bio-chem. Biophys. Acta. - 1991. - V. 1082. - P. 1-26.
4. Wilson, R.F. Advances in the genetic alteration of soybean oil composition / R.F. Wilson // Designing value-added soybeans for markets in the future. -Champaign, 1ll.: AOCS. - 1991. - P. 38-52.
5. Yadav, N.S. Genetic modification of soybean oil quality / N.S. Yadav // Soybean genetics, molecular biology and biotechnology; D.P.S. Verma, R.C. Shoemaker Eds. - New-York: CAB Int. -1996. - P. 165-188.
6. Cahoon, E.B. Genetic enhacement of soybean oil for industrial uses: prospects and challenges / E.B. Cahoon // AgBioForum. - 2003. - V. 6. - P. 11-13.
7. Ohlrogge, J.B. Lipid biosynthesis / J.B. Ohlrogge, J. Browse // The Plant Cell. - 1995. -V. 7. - P. 957-970.
8. Harwood, J.L. Recent advances in the biosynthesis of plant fatty acids / J.L. Harwood // Biochim. Biophys. Acta. - 1996. - V. 1031. - P. 7-56.
9. Voelker, T. Variation in the biosynthesis of seed-storage lipids / T. Voelker, A.J. Kinney // Ann. Rev. Plant Physiol. and Plant Molec. Biol. -2001. - V. 52. - P. 335-361.
10. Schnebly, S.R. Inheritance of reduced and elevated palmitate in mutant lines of soybean /
SR. Schnebly, W.R. Fehr, G.A. Welke, E.G. Hammond, D.N. Duvick // Crop Sci. - 1994. - V. 34. -P. 829-833.
11. Rahman, S.M. Genetic relationships between loci for palmitate contents in soybean mutants / S.M. Rahman, T. Kinoshita, T. Anai, Y. Takagi // J. Hered. - 1999. - V. 90. - P. 423-428.
12. Bubeck, D.M. Inheritance of palmitic and stearic acid mutants of soybean / D.M. Bubeck, W.R. Fehr, E.G. Hammond // Crop Sci. - 1989. -V. 29. - P. 652-656.
13. Takagi, Y. Inheritance of high oleic acid content in the seed oil of soybean mutant M 23 / Y. Takagi, S.M. Rahman // Theor. Appl. Genet. -1996. - V. 92. - P. 179-182.
14. Takagi, Y. High linolenic acid mutant in soybean induced by X-ray irradiation / Y. Takagi, A.B.M.M. Hossain, T. Yanagita, S. Kusaba // Jpn. J. Breed. - 1989. - V. 39. - P. 403-409.
15. Nickel, A.D. Genetic relationships between loci controlling palmitic and linolenic acids in soybean / A.D. Nickel, J.R. Wilcox, J.F. Cavins // Crop Sci. - 1991. - V. 31. - P. 1169-1171.
16. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
17. Прохорова, М.И. Методы биохимических исследований / М.И. Прохорова. - Л.: Химия, 1982. - 272 с.
18. Лакин, Г.Ф. Биометрия. Изд. второе, переработанное и дополненное / Г.Ф. Лакин. -М.: Высшая школа, 1973. - 343 с.
