Изменчивость кислотного числа масла в семенах линий и гибридов подсолнечника
Автор: Ефименко Я.Н., Левуцкая А.Н., Пикалова Н.А., Демурин Я.Н.
Статья в выпуске: 1 (138), 2008 года.
Бесплатный доступ
Разветвленные мужские линии подсолнечника после инкубации семян по сравнению с женскими формами различались в два раза по сравнению с маслом ниже жирных кислот. Семена трехсторонних гибридов характеризовались более низкими значениями признака по отношению к семенам простых стерильных гибридов. Параметры изменения значений жирных кислот масла без инкубации семян для 46 линий размножения и образцов генетической коллекции: среднее значение - 3,5; пределы - 0,7 и 24,2 мг КОН / г. Повреждение семян варьировалось от 0 до 60%. Коэффициент корреляции кислотной величины и степени повреждения семян r = 0,58, а уравнение линейной регрессии выглядит так: y = 0,14x +0,44. Меньшие семена из боковых головок могут обладать более высоким кислотным значением масла по отношению к центральным головам в случае их сильного повреждения. Увеличение степени урожайности семян вызывает увеличение кислотной ценности масла и снижение лабораторного прорастания семян.
Короткий адрес: https://sciup.org/142171278
IDR: 142171278
Текст научной статьи Изменчивость кислотного числа масла в семенах линий и гибридов подсолнечника
ГНУ ВНИИ масличных культур
ИЗМЕНЧИВОСТЬ КИСЛОТНОГО ЧИСЛА МАСЛА В СЕМЕНАХ
ЛИНИЙ И ГИБРИДОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА
Фермент липаза катализирует гидролитический распад молекул триацилглицеролов, т.е. сложных эфиров глицерина и жирных кислот. Конечные продукты расщепления жира под действием этого фермента – свободные жирные кислоты и глицерин. В семенах подсолнечника активность липазы заметно проявляется при содержании в них воды более 8 %, или 15 % в расчете на гелевую (гидрофильную) часть семени, при оптимуме в 1214 % влажности [1, 2].
Свободные жирные кислоты ухудшают качество масла, что делает этот признак ценным с селекционной точки зрения. В 1983-1984 гг. при изучении популяции сорта Передовик была отмечена широкая изменчивость в отдельных корзинках признака кислотного числа масла (КЧ) в семянках от 0,7 до 6,1 мг КОН/г после их инкубации в оптимальных условиях для действия липазы. Между активностью липазы и КЧ наблюдался высокий коэффициент корреляции – 0,98. Была показана возможность отбора по признаку КЧ, т.к. между родительской корзинкой и потомством даже при свободном цветении наблюдался значительный коэффициент положительной корреляции – 0,82 [3].
В результате многолетнего направленного отбора из сорта подсолнечника Юбилейный 60, устойчивого к комплексу патогенов, в 1993 г. был получен сорт Фаворит (селекционный № 493), устойчивый к гидролитическому распаду масла в семенах [4].
Поповым П.С. с сотрудниками получены данные по активности липазы и КЧ масла в семенах суперэлиты сорта Фаворит в сравнении с сортом-контролем Юбилейный 60. Установлено, что имеется прямая зависимость между активностью липазы и КЧ масла в семенах. При этом активность липазы и значения КЧ у сорта Фаворит во все годы были существенно ниже, чем у сорта-контроля. В семенах сорта Фаворит, в среднем за 5 лет, активность липазы до и после инкубирования была в 1,8
раза ниже по сравнению с сортом-контролем, а КЧ – в 2,8 раза [5]. При этом важно отметить, что активность липазы определялась во внешне здоровых ядрах семян, а индивидуальный отбор по КЧ проводился в пробах семянок, которые часто были инфицированы.
Сравнительное изучение биохимических свойств семян сортов подсолнечника, проведённое во ВНИИ жиров, показало относительно низкие значения КЧ масла и активности липазы для сорта Фаворит [6], тогда как данные, полученные в Кубанском государственном технологическом университете, не подтверждают подобных преимуществ этого сорта по КЧ масла [7].
Поражение семян растительноядными клопами [8] и микофлорой [9] приводит к сильному возрастанию КЧ масла за счет действия липолитических ферментов патогенов [10]. Известно, например, что поражение семян белой гнилью в полевых условиях увеличило КЧ масла с 0,6 до 61,1 мг КОН/г, т.е. в 100 раз при коэффициенте корреляции между этими признаками 0,92, а также уменьшило всхожесть семян с 93 до 11 % при коэффициенте корреляции равном 0,85 [11].
Очевидно, что величина КЧ масла в семенах может одновременно определяться действием как собственной липазы семени, так и липолитических ферментов патогенов. КЧ в данном случае является интегративным показателем качества семян, поэтому отбор на улучшение этого признака априорно может сопровождаться не только снижением активности липазы подсолнечника, но и повышением защитных свойств семянки от неблагоприятных внешних факторов. Так наличие любого морфофизиологического признака толерантности растения к патогенам и вредителям будет сопровождаться увеличением устойчивости масла в семенах к гидролитическому распаду за счёт уменьшения действия экзогенных липаз. С другой стороны, любой морфофизиологический механизм интенсивного обез- воживания корзинки и семянок будет производить аналогичный эффект.
К таким признакам, снижающим фитопатоген-ное поражение и содержание воды в семенах, можно отнести тонкую, быстро высыхающую корзинку, герметичность семянок, отсутствие воздушных пустот между околоплодником и ядром семени или между семянками в корзинке. Известно, что сорт Фаворит, не уступая контролю по урожайности, масличности и лузжистости семянок, имеет сниженную на 5 г массу 1000 семянок [12], а также повышенную на 9 г/л натуру семянок. Кроме того, наблюдаемая при семеноводческой работе повышенная всхожесть семян сорта Фаворит является, вероятно, еще одним следствием снижения степени повреждения этих семян биотическими стрессорами.
В целом, отбор генотипов подсолнечника на повышение стойкости масла к гидролитическому распаду в семенах (или на снижение в них липолитической активности) эффективно проводился в рамках селекции сортов-популяций. Данных об изменчивости признака КЧ в генетическом материале, связанном с гетерозисной селекцией подсолнечника, нам не известно. В связи с этим, целью нашей работы было изучение закономерностей варьирования КЧ масла в семенах линий и гибридов.
Материалы и методы. В качестве материала исследований использовались семена с семеноводческих участков пяти родительских линий ВК678А, ВК464Б, ВК653Б, ВК580, ВК591, двух простых стерильных гибридов (Кубанский 48 и 93) и четырех трехлинейных гибридов (Кубанский 341, 480, 930 и 931) в 2000-2001 гг.; десяти родительских линий ВК175, ВК541, ВК571, ВК580, ВК585, ВК276, ВК464, ВК639, ВК653 и ВК678 урожая 2004 г. Все семена получены при пространственной изоляции. Семена гибридов убраны с соответствующих материнских форм на участках гибридизации.
Кроме того, в 2004 г. использовались 36 линий генетической коллекции, полученных под индивидуальными сетчатыми изоляторами: ЛГ26, ЛГ27, ЛГ28, НА413, RНА416, К235, К824, К1587, RIL100, K561, K562, KГ49, Сл2099, К561-2, КГ27, К2863, ВК400, НА73, RF1407/1053, L207, K1587, Cл2399, ВК268, КГ105, К824, К3353, Сл2290, Л2586-1-11, Z1064, И7/246, ДН47, И5/303, Чернянка66-1, Чер-нянка 66-2, ВА2 и ВК876 .
В 2005 г. изучены семена с центральных (ц) и боковых (б) корзинок ветвистой линии ВИР721, а также центральных корзинок у ветвистых (ц) и однокорзиночных (о) растений линий, гибридов F1 и F2. Средние пробы семян получены с 5-25 корзинок для различных генотипов.
Оценку поражения семян подсолнечника проводили визуально по наличию любых отклонений от обычной белой окраски ядер семянок - от темных пятен различных оттенков до некрозов. При этом семянки освобождали от лузги и осматривали ядра семян по 100 штук каждого образца на наличие укусов насекомых и признаков болезней.
КЧ масла в семянках определяли экспресс-методом, разработанным П. С. Поповым в отделе биохимии ВНИИМК. При этом требуется средняя проба семянок 5-10 г, а для аналитической пробы используется всего один грамм измельченных семянок, что позволяет изучать признак в отдельной корзинке [3, 5]. Анализы проводили в 2-х или 4-кратной повторностях.
Результаты и обсуждение. Результаты исследования семян линий и гибридов подсолнечника на устойчивость к гидролитическому распаду масла за 2 года приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Кислотное число масла семян родительских линий и гибридов подсолнечника после инкубации
ВНИИМК, Краснодар, 2002 г.
Линия, гибрид |
Кислотное число масла, мг КOH/г |
||
урожай 2000 г. |
урожай 2001 г. |
среднее |
|
ВК 678А |
1,8 |
1,7 |
1,7 |
ВК 464Б |
1,6 |
1,7 |
1,7 |
ВК 653Б |
2,6 |
2,4 |
2,5 |
Среднее по матерям |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
ВК 580 (ветвление) |
0,9 |
1,0 |
0,9 |
ВК 591 (ветвление) |
1,3 |
1,1 |
1,2 |
Среднее по отцам |
1,1 |
1,0 |
1,1 |
Среднее по линиям |
1,6 |
1,5 |
1,5 |
Кубанский 48 (ВК678 X ВК464) |
2,0 |
1,8 |
1,9 |
Кубанский 93 (ВК678 XВК653) |
2,0 |
1,9 |
2,0 |
Среднее по стерильным гибридам |
2,0 |
1,9 |
2,0 |
Кубанский 341 (Куб.48 ВК541) |
1,5 |
1,3 |
1,4 |
Кубанский 480 (Куб.48 XВК580) |
1,0 |
1,1 |
1,1 |
Кубанский 930 (Куб.93 XВК580) |
2,5 |
1,5 |
2,0 |
Кубанский 931 (Куб.93XВК591) |
1,1 |
1,3 |
1,2 |
Среднее по тройным гибридам |
1,5 |
1,3 |
1,4 |
Среднее по гибридам |
1,8 |
1,6 |
1,7 |
Среднее по линиям и гибридам |
1,7 |
1,5 |
1,6 |
НСР 05 |
0,8 |
0,8 |
0,5 |
После инкубации семян, перед определением КЧ, выбраковывались семена с визуальными признаками поражения инфекцией, т.к. без такого отбора используемый экспресс-метод определения КЧ давал большую ошибку, доходящую до превышения внутригруппового варьирования над факториальным. При этом содержание пораженных семян в пробе достигало 15 % с увеличением КЧ до 5 мг КОН/г. КЧ масла отобранных пораженных семян вне зависимости от генотипа было очень высоким, около 10 мг КОН/г. Мелкие семена ветвистых отцовских линий характеризовались плотным прилеганием ядра семени к околоплоднику и существенно меньшим числом пораженных ядер семян.
Установлены различия между материнскими и отцовскими линиями, а так же и гибридами по устойчивости к гидролитическому распаду масла. Ветвистые отцовские линии ВК580 и ВК591 отли- чались в 2 раза более низким КЧ масла после инкубации семян по отношению к однокорзиночным материнским формам – 1,1 и 2,0 мг КОН/г соответственно (табл. 1). Семена трёхлинейных гибридов характеризовались более низкими значениями КЧ по отношению к семенам простых стерильных гибридов Кубанский 48 и Кубанский 93, соответственно 1,4 и 2,0 мг КОН/г. Последние были собранны с ЦМС-форм материнских линий на участках гибридизации.
Существенная зависимость КЧ от поражения семян без инкубации была также обнаружена при исследовании 10 селекционных линий и 36 образцов генетической коллекции подсолнечника (табл. 2 и 3, рисунок) в 2004 г.
Таблица 2 – Характеристика семян селекционных линий при свободном цветении на семеноводческих участках
ВНИИМК, Краснодар, 2004 г.
Генотип |
КЧ, мгКОН/г |
Поражение, % |
Мас-са1000 семян, г |
Всхожесть, % |
Маслич-ность, % |
ВК175 |
24,2 |
60 |
65,3 |
9 |
24,2 |
ВК571 |
14,8 |
54 |
71,7 |
42 |
38,0 |
ВК541 |
8,1 |
14 |
50,0 |
51 |
41,7 |
ВК678 |
2,6 |
22 |
55,9 |
90 |
39,3 |
ВК585 |
2,4 |
4 |
26,1 |
94 |
43,2 |
ВК580 |
2,3 |
2 |
22,9 |
87 |
46,3 |
ВК653 |
2,3 |
2 |
57,9 |
93 |
48,7 |
ВК276 |
2,0 |
8 |
37,7 |
90 |
43,7 |
ВК464 |
2,0 |
0 |
48,9 |
77 |
32,1 |
ВК639 |
1,4 |
5 |
40,0 |
89 |
36,7 |
Высокие значения поражения семян для линий ВК175 и ВК571 (60 и 54 %) сопровождались максимальным КЧ масла (24,2 и 14,8 мг КОН/г) и низкой лабораторной всхожестью (9 и 42 %), соответственно. Для 10 изученных селекционных линий коэффициент корреляции КЧ и поражения семян был равен 0,92.
Для семян 36 образцов генетической коллекции, сформировавшихся под индивидуальными сетчатыми изоляторами, наблюдалась относительно большая доля пораженных семян с небольшими некротическими пятнами, оставшихся, вероятно, от укусов насекомых. Поэтому коэффициент корреляции КЧ и поражения семян был ниже и равнялся 0,57.
В целом, параметры вариационного ряда значений КЧ масла семян без инкубации для 46 изученных генотипов были: среднее значение – 3,5; лимиты – 0,7 и 24,2; стандартная ошибка – 0,6 мг КОН/г. Поражение семян варьировало при этом от 0 до 60 %. Коэффициент корреляции КЧ масла и степени поражения семян равен 0,58, а уравнение линейной регрессии имеет вид: y = 0,14x +0,44.
Центральные корзинки ветвистых растений (ц) линии ВИР721 были в 2 раза меньше по диаметру боковых корзинок (б) этих же растений, что снизи- ло массу 1000 семянок с 39 до 28 г (табл. 4). Тем не менее, более мелкие семена с боковых корзинок обладали по отношению к центральным почти в 2 раза большим КЧ масла (5,6 и 10,2 мг КОН/г) за счет большего поражения семян (25 и 42 % соответственно).
Таблица 3 – Характеристика семян при самоопылении линий генетической коллекции
ВНИИМК, Краснодар, 2004 г.
Генотип |
КЧ, мг КОН/г |
Поражение, % |
НА73 |
10,6 |
42 |
ДН47 |
6,8 |
60 |
Z1064 |
6,4 |
40 |
L207 |
4,8 |
28 |
ЛГ26 |
4,0 |
30 |
Чернянка 66-1 |
4,0 |
37 |
Чернянка 66-2 |
3,8 |
28 |
И7/246 |
3,7 |
53 |
RF1407/1053 |
3,5 |
27 |
ВК876 |
3,4 |
50 |
ВК268 |
3,1 |
10 |
ВА2 |
3,1 |
22 |
КГ27 |
3,0 |
22 |
К824 |
3,0 |
43 |
К3353 |
3,0 |
40 |
Cл2399 |
2,5 |
7 |
К561-2 |
2,4 |
8 |
Л2586-1-11 |
2,4 |
24 |
Сл2290 |
2,3 |
18 |
ВК400 |
2,2 |
14 |
К235 |
2,0 |
52 |
Сл2099 |
2,0 |
18 |
НА413 |
1,9 |
34 |
RНА416 |
1,9 |
10 |
K1587 |
1,8 |
5 |
К824 |
1,7 |
28 |
И5/303 |
1,7 |
6 |
ЛГ27 |
1,6 |
20 |
КГ105 |
1,6 |
35 |
RIL100 |
1,5 |
5 |
ЛГ28 |
1,4 |
5 |
K562 |
1,4 |
15 |
К1587 |
1,0 |
18 |
K561 |
0,9 |
10 |
К2863 |
0,9 |
8 |
KГ49 |
0,7 |
16 |
Центральные корзинки ветвистых растений (ц) в двух расщепляющихся по признаку ветвления популяциях F 2 К561×КГ49 (доминантный тип) и ВК409×КГ27 (рецессивный тип) явно обладали меньшим размером корзинок и семянок по отношению к однокорзиночным (о) растениям (см. табл. 4). Однако в обоих случаях не наблюдалось существенных различий по КЧ масла, очевидно, за счет одинаковой степени поражения семян различных типов корзинок. В целом КЧ масла в эксперименте в большей мере зависело не от размера корзинок или семянок, а от степени поражения последних.
Коэффициент корреляции, рассчитанный по данным табл. 2 и 4, между значениями КЧ и всхожести семян был равен - 0,95, а между поражением и всхожестью оценивался значением - 0,91.

Рисунок – Зависимость кислотного числа масла от степени поражения семян у 46 линий подсолнечника, 2004 г.
Таблица 4 – Характеристика семян от свободного цветения растений линий, гибридов F1 и F2
ВНИИМК, Краснодар, 2005 г.
о – однокорзиночные растения
Заключение. Ветвистые отцовские линии подсолнечника отличались в 2 раза более низким КЧ масла после инкубации семян по отношению к однокорзиночным материнским формам. Семена трёхлинейных гибридов характеризовались более низкими значениями КЧ по отношению к семенам простых стерильных гибридов.
Параметры вариационного ряда значений КЧ масла семян без инкубации для 46 изученных селекционных линий и образцов генетической коллекции были: среднее значение – 3,5; лимиты – 0,7
и 24,2; стандартная ошибка – 0,6 мг КОН/г. Поражение семян варьировало при этом от 0 до 60 %.
Коэффициент корреляции КЧ масла и степени поражения семян r = 0,58, а уравнение линейной регрессии имеет вид: y = 0,14x +0,44.
Более мелкие семена с боковых корзинок могут обладать большим КЧ масла по отношению к центральной корзинке в случае их сильного поражения. В целом, повышение степени поражения семян вызывает увеличение КЧ масла и снижение их лабораторной всхожести.