Изменчивость содержания токоферолов в семенах линий подсолнечника

The object of the research was the cultural sunflower Helianthus annuus L. The purpose of the work was to obtain experimental data on the genetic variability of the total content of tocopherols (TCT) in the seeds of the characteristic sunflower collection. TCT in seed kernels and oil were determined on a Specol-11 photocolorimeter when staining the hexane fraction of unsaponifiables with Emmer-Engel reagent. After four generations of individual disruptive selection, we detached lines I 5 Imi-1 and Imi-2 with an increased (410 and 341 mg/kg) and lines KG 27 and VK 561 with a reduced (178 and 189 mg/kg) content of tocopherols in the seed kernels. The parameters of TCT variation in seeds (seed kernels) of 35 inbred heads of nine lines were: average value – 211 mg per kg, limits from 110 to 337 mg per kg with CV – 29%. For the lines on average, the variability of the trait was from 111 mg per kg for VK 286 to 286 mg per kg for imi-R1, which indicates significant differences by 2.5 times. The value of TCT in oil depended both on their amount in the seeds and oil content of the seeds. At the same time, the maximum TCT value in oil 1090 mg per kg was noted for the line KG 102 with an average value in the seeds 163 mg per kg, but with the lowest oil content in the seeds 19%. This fact confirms the independence of the accumulation of tocopherols and spare triacylglycerols in sunflower seeds. The obtained results are necessary for the scientific support of breeding for oil quality, in particular, increasing its E-vitamin activity.

Введение. Токоферолы представляют собой жирорастворимые антиоксиданты, защищающие как растительные масла, так и липиды клеточных мембран разных организмов от окислительного повреждения, которое приводит к развитию ряда болезней у человека [1]. Испанские ученые с помощью индивидуального отбора в ряду самоопыленных поколений у подсолнечника выделили образец IAST-413, содержащий повышенное количество токоферолов – до 467 мг/кг, в сравнении с обычными уровнем (251 мг/кг) у линии НА89 [2]. Кроме того, они также обнаружили линию IAST-522 со значительно меньшим содержанием токоферолов – около 73 мг/кг. Были предприняты попытки определения генетического контроля повышенного уровня токоферолов в семенах и сформулирована гипотеза о наличии, как минимум, двух генов, контролирующих увеличение содержания токоферолов в семенах [3].

Изучение содержания токоферолов в отдельных семенах сортов подсолнечника во ВНИИМК показало среднее значение признака – 38 мг% при лимитах от 18 до 54 мг% [4]. Между содержанием токоферолов в масле и масличностью семянок у коллекционных образцов подсолнечника ВНИИМК наблюдали отрицательную корреляцию [5].

Очевидно, что для создания генотипов подсолнечника с повышенным содержанием токоферолов в семенах, т.е. увеличения их Е-витаминной активности, следует проводить дальнейшее всестороннее изучение признака.

Материалы и методы. Исследования проводили на центральной экспериментальной базе ВНИИМК, г. Краснодар, включая полевые опыты и биохимические анализы в лабораторных условиях. Для принудительного самоопыления растений использовали индивидуальные сетчатые изоляторы.

Общее содержание токоферолов в семенах определяли согласно разработанному во ВНИИМК методу. Около 3–5 г ядер семян измельчали в пируэте и фарфоровой ступке. Из средней пробы семян отбирали навеску 100 мг в пробирку объемом 10 см3. Добавляли 20 мг аскорбиновой кислоты и 1 мл свежеприготовленного 2 N раствора КОН в этиловом спирте. Смесь нагревали на водяной бане 20 мин при температуре 80 оС. После чего в пробирку добавляли 1 мл дистиллированной воды и 2 мл гексана. Содержимое пробирки встряхивали. Через 10 мин в мерную пробирку (10 см3) с притертой пробкой отбирали 1 мл гексанового слоя. Добавляли 3 мл этилового спирта, 0,5 мл 0,25 %-ного раствора α,α,-дипиридила в абсо- лютном спирте и 0,5 мл 0,5 %-ного хлорного железа (FeCl3) в абсолютном спирте. После выдерживания в темноте 5 мин измеряли оптическую плотность окрашенного раствора на фотоколориметре «Spekol-11». Параллельно определяли величину оптической плотности в «пустом» опыте. Расчет общего содержания токоферолов производили по формуле, с учетом того, что продукт реакции 1 г α-токоферола в 1 л спирта в вышеуказанных условиях имеет оптическую плотность 39,7 при толщине слоя 1 см. В этом случае содержание токоферолов (Х) в мг/кг навески будет равно:

Х = Д × V / 0,0397 × H, где Д – концентрация α-токоферола в анализируемом растворе;

• V – объем раствора;

Н – масса навески.

Анализировали семена с отдельных корзинок девяти линий коллекции подсолнечника (КГ102, ВК268, КГ27, Л1389, К561, ВК805, КГ49, imi-R1 и imi-R2).

Результаты и обсуждение. Генотипы с высоким и низким содержанием токоферолов показали стабильный уровень проявления изучаемого признака в различные годы выращивания, демонстрируя значительный наследственный контроль признака (табл. 1).

Таблица 1

Общее содержание токоферолов в семенах линий признаковой коллекции подсолнечника

ЦЭБ ВНИИМК

* – минимальное – максимальное значение

На основе индивидуального дизруптивного отбора с оценкой самоопыленного потомства выделены линии Imi-R1 и Imi-R2 с повышенным (410 и 340 мг/кг), а также КГ27 и ВК561 с пониженным (178 и 189 мг/кг) общим содержанием токоферолов соответственно. Отобранные линии были включены в систему скрещиваний с целью дальнейшего изучения наследования признака.

На третьем поколении индивидуального отбора (2013 г.) параметры варьирования

ОСТ в семенах (ядрах семян) 35 инбредных корзинок девяти линий составили: среднее значение – 211 мг/кг, лимиты от 110 до 337 мг/кг при CV – 29 %. В среднем для линий изменчивость признака была от 111 мг/кг у ВК286 до 286 мг/кг у imi-R1 (табл. 2), что указывает на значительные различия – в 2,5 раза. Значение ОСТ в масле зависело как от значений признака в семенах, так и от мас-личности семянок. При этом максимальное значение ОСТ в масле 1090 мг/кг отмечено для линии КГ102 со средним значением признака в семенах 163 мг/кг, но с максимально низкой масличностью семянок – 19 %. Этот факт подтверждает независимость накопления токоферолов и запасных триацилглице-ролов в семенах подсолнечника.

Таблица 2

Общее содержание токоферолов (ОСТ) в семенах (ядрах) линий подсолнечника после трёх этапов дизруптивного отбора

ЦЭБ ВНИИМК, урожай 2013 г., анализ 2014 г.

Заключение . После четырех поколений индивидуального дизруптивного отбора размах варьирования общего содержания токоферолов в семенах (ядрах) девяти линий подсолнечника составил от 178 до 410 мг/кг. Выделены линии imi-R1 и imi-R2 с наследственно повышенным, а также и КГ27 и ВК561 с пониженным общим содержанием токоферолов. Отобранные линии включены в систему скрещиваний. Размах варьирования 22

общего содержания токоферолов в семенах линий подсолнечника согласуется с результатами испанских ученых. Полученные результаты рекомендуются использовать в селекции на качество масла в направлении увеличения его Е-витаминного потенциала.