Гомо- и гетерозиготная мозаичность семян подсолнечника по содержанию олеиновой кислоты в масле
Автор: Демурин Я.Н., Борисенко О.М.
Статья в выпуске: 2 (139), 2008 года.
Бесплатный доступ
Представлены результаты исследования разнокачественности содержания олеиновой кислоты в семенах инбредных линий подсолнечника и их гибридов. В семядолях линии ЛГ27 содержание олеиновой кислоты на 12,7 % выше, чем в геммуле. Это явление названо физиологической гомозиготной мозаичностью в содержании олеиновой кислоты. При скрещивании ВК876×ЛГ28 и ВК876×K824 в F1 наблюдался большой размах изменчивости содержания олеиновой кислоты у гетерозигот Olol. Одна часть семян относилась к высокоолеиновому классу (76-91 %), другая - к промежуточному (46-76 %). У мутантного класса семян F1 обнаружено одинаковое содержание олеиновой кислоты в геммуле и семядолях, тогда как для семян промежуточного класса установлено достоверное различие. Семядоли накапливают меньше олеиновой кислоты, чем геммула, разница при этом достигает 11,6 %. Эта изменчивость названа эпигенетической гетерозиготной мозаичностью. Физиологическая гомозиготная мозаичность содержания олеиновой кислоты противоположно направлена по отношению к эпигенетической гетерозиготной мозаичности. Доля мозаичных семян в F1 составляет 0,23. Обнаружен только один тип мозаичности гетерозиготы - мутантная геммула и промежуточные семядоли.
Короткий адрес: https://sciup.org/142150838
IDR: 142150838
Текст краткого сообщения Гомо- и гетерозиготная мозаичность семян подсолнечника по содержанию олеиновой кислоты в масле
Впервые фенотипические различия по содержанию олеиновой кислоты между геммулой и семядолями были обнаружены у подсолнечника для высо-коолеиновой и нормальной гомозигот. Содержание олеиновой кислоты изменялось от 87,5 до 91,3 % для высокоолеиновых генотипов и от 44,4 до 56,9 % для обычных линий. Следовательно, увеличение содержания олеиновой кислоты составило 3,8 и 12,5 %, соответственно [5]. Другой тип пространственного градиента связан с уменьшением содержания олеиновой кислоты от 82,1 до 77,5 % между внутренней и внешней (разросшейся за пределы околоплодника) частью семядолей у высокоолеино-вых генотипов [5].
Кроме того, обнаружено увеличение доли олеиновой кислоты на 5 % в дистальном конце семядолей относительно геммулы у нормальной линии CAS-6. Это явление, вероятно, объясняется градиентом концентрации кислорода, связанного с его проникновением в ткани семени через место при- крепления семяпочки к цветоложу корзинки при газовой непроницаемости семенных покровов. С другой стороны, известно, что кислород является лимитирующим фактором окружающей среды в процессе десатурации олеиновой кислоты в линолевую. Однако для семян мутантной линии CAS-14 с высоким содержанием стеариновой кислоты обнаружена противоположная зависимость. Содержание олеиновой кислоты снизилось при этом в 2 раза (с 39,3 до 16,8 %) в дистальном конце семядолей за счёт увеличения содержания стеариновой кислоты [4]. Следовательно, для этой мутации состава жирных кислот в семенах наблюдается специфическая закономерность.
Все вышеуказанные случаи фенотипической разнокачественности семян были описаны для гомозиготных генотипов подсолнечника. Пространственная гетерогенность семян F1 была впервые обнаружена в скрещивании высокоолеиновой линии HA89 и нормальной линии ВК678. Около 35 % индивидуальных семянок F1 были мозаичными по типу "высокоолеиновая геммула – нормальные семядоли". Целые семянки при этом относились к промежуточному классу, содержащему от 45 до 65 % олеиновой кислоты [3].
В статье представлены результаты изучения мозаичности семян по содержанию олеиновой кислоты в скрещиваниях высокоолеиновых генотипов с нормальными линиями подсолнечника, обладаю- щими генотипическим фактором супрессии. Этот подход основан на гипотезе о неполной пенетрантности мутации высокоолеиновости.
Материалы и методы. В скрещиваниях были использованы семь инбредных линий: высокоолеи-новые ВК508, ВК876; повышенноолеиновая ЛГ27; низкоолеиновые RIL100, RHA416, ЛГ28 и К824.
Выращивание и самоопыление растений производили в полевых условиях на ЦЭБ ВНИИМК в 2004 г. Гибридизацию проводили с использованием ручной кастрации. Для определения жирнокислотного состава каждую семянку разрезали на две части – геммулу и семядоли, которые анализировались отдельно. Содержание олеиновой кислоты в целом семени рассчитывали по 10 %-ной части геммулы от суммы с семядолями.
Жирно-кислотный состав масла разных частей семян определяли с помощью газо-жидкостной хроматографии метиловых эфиров на хроматографе Хром 5.
Результаты и обсуждение. У линии ЛГ27 обнаружены различия по содержанию олеиновой кислоты между семядолями и геммулой, составляющие 12,7 % (табл. 1). Высокоолеиновые линии ВК508, ВК876 и низкоолеиновые линии RIL100, ЛГ28, RHA416, K824 не показали достоверных отличий. Этот тип мозаичности семени, вероятно, связан с уменьшением концентрации кислорода к дистальному концу семени. Данное явление можно назвать физиологической (средовой) гомозиготной мозаичностью олеиновой кислоты в семенах. Полученные результаты согласуются с данными других исследований [4, 6].
Таблица 1 – Содержание олеиновой кислоты в семенах инбредных линий
Линия |
Содержание олеиновой кислоты, % |
НСР 05 |
|||
семянка |
гем-мула |
семядоли |
Δ1 |
||
ВК508 |
92,3 |
92,2 |
92,3 |
0,1 |
0,4 |
ВК876 |
89,2 |
88,8 |
89,2 |
0,4 |
1,9 |
ЛГ27 |
72,0 |
60,6 |
73,3 |
12,7 |
2,32 |
RIL100 |
36,3 |
35,8 |
36,3 |
0,5 |
9,1 |
ЛГ28 |
28,4 |
27,9 |
28,5 |
0,6 |
5,1 |
RHA416 |
27,3 |
24,8 |
27,6 |
2,8 |
3,7 |
1 Разница между семядолями и геммулой (по пять семян на линию) |
|||||
2 p< 0,05 |
При скрещивании ВК876×ЛГ28 и ВК876×K824 в F1 наблюдался большой размах изменчивости содержания олеиновой кислоты у гетерозигот Olol . Одна часть семян относилась к высокоолеиновому (76-91 %), другая – к промежуточному классу (4676 %). Предполагается, что данное распределение происходит под влиянием генетического фактора супрессии мутации Ol , который присутствует в линиях ЛГ28 и К824. В результате наблюдается неполная пенетрантность доминантной мутации Ol в гетерозиготе.
У мутантного класса семян F1, так же как и у высокоолеиновых линий, содержание олеиновой кислоты в геммуле и семядолях было сходным, и в среднем для семени составило 87,6 % (табл. 2). Различия между частями отдельных семян носили случайный характер. Напротив, достоверная разница обнаружена в семенах промежуточного класса. В среднем, семена содержали 60,1 % олеиновой кислоты. Семядоли накапливали меньше олеиновой кислоты, чем геммула, разница при этом достигала 11,6 %. Такую изменчивость предложено называть эпигенетической гетерозиготной мозаичностью содержания олеиновой кислоты. В гетерозиготе Olol под воздействием супрессора, вероятно, происходит реверсия к нормальному фенотипу во время митотических делений клеток семядолей при развитии семени. Очевидно, что физиологическая гомозиготная мозаичность содержания олеиновой кислоты противоположно направлена по отношению к эпигенетической гетерозиготной мозаичности (рисунок).
Таблица 2 – Среднее значение и размах варьирования содержания олеиновой кислоты в семенах гибридов F1
Фенотипический класс семени |
Число семян |
Содержание олеиновой кислоты, % |
НСР 05 |
|||
семя |
гем-мула |
семядоли |
Δ1 |
|||
Мутантный, высоко-олеиновый класс |
20 |
87,6 (77,391,4) |
87,5 (75,690,7) |
87,6 (77,391,5) |
0,1 |
2,4 |
Промежуточный |
20 |
60,1 (45,875,6) |
70,5 (51,487,3) |
58,9 (44,775,3) |
-11,62 |
6,6 |
1 Разница между семядолями и геммулой 2 p < 0,05

Увеличение содержания олеиновой кислоты в гомозиготе obi (+12,7%)
Уменьшение содержания олеиновой в гетерозиготе Olol (-11,6%)
Рисунок – Мозаичность семени подсолнечника по содержанию олеиновой кислоты (1 – геммула; 2 – семядоли)
Таблица 3 – Структура распределения значений Δ по содержанию олеиновой кислоты в отдельных семенах F 1
Фенотипический класс |
Δ+ |
Δ- |
||
число семян, шт. |
, % |
число семян, шт. |
, % |
|
Мутантный (76-91%) |
10 |
2,5 |
10 |
-2,2 |
Промежуточный (46-75%) |
2 |
5,3 |
18 |
-13,5 |
Δ+ – положительная разница; Δ- – отрицательная разница между семядолями и геммулой
Данные о наличии совпадения значений содержания олеиновой кислоты между геммулой и семядолями представлены в таблице 4. Доля мозаичных семян F1 составила 0,23 (9/40). Кроме того, был обнаружен только один тип мозаичности гетерозиготных семян: мутантная геммула и промежуточные семядоли. Эти результаты соответствуют ранее полученным предварительным данным [3].
Таблица 4 – Фенотипическое совпадение содержания олеиновой кислоты между геммулой и семядолями в семенах F1
Скрещивание |
Число семян F 1 , шт. |
Доля мозаичных семян |
|||
Г м /C м |
Г м /C п |
Г п /C м |
Г п /C п |
||
ВК876×ЛГ28 |
13 |
4 |
0 |
3 |
0,20 |
ВК876×K824 |
7 |
5 |
0 |
8 |
0,25 |
Σ |
20 |
9 |
0 |
11 |
0,23 |
Г – геммула, C – семядоли, м – мутантный (высокоолеиновый), п – промежуточный класс |
Заключение. Явление мозаичности семян должно учитываться при использовании прижиз- ненного определения содержания олеиновой кислоты в семядолях.