Эффективность отбора растений ярового рапса по соотношению жирных кислот

Как известно, животные нуждаются в обязательном поступлении извне незаменимых жирных кислот главным образом линолевой, которая не синтезируется в организме млекопитающих, но необходима как предшественник для синтеза линолевой и арахидоновой кислот и простагландинов. Недостаток жирных кислот в зерновых рационах приводит к нарушению нормального роста и развития молодняка, ухудшению функции воспроизводства у взрослых особей, снижению иммунитета. Основными источниками жирных кислот в рационе сельскохозяйственных животных являются шрот и жмых масличных культур, в том числе и рапсовых. В зависимости от технологии переработки семян рапса в них остается от 3-4 до 10-20 % жира, что обусловлено жирно-кислотным составом масла. Сложность селекции рапса на жирно-кислотный состав масла связана с тем, что каждая жирная кислота с меньшим числом бикарбонатных групп или двойных связей в цепи биосинтеза является предшественницей последующей, субстратом для нее. Показано, что синтез жирных кислот контролируется полигенной системой генотипа зародыша с множественными аллелями в каждом локусе при частичном влиянии материнского организма (1-5). При этом следует учитывать высокую гетерогенность популяций рапса по содержанию жирных кислот, так как доля перекрестного опыления этой культуры может достигать 60 %, а также влияние факторов внешней среды (6-9).

Поскольку содержание жирных кислот в масле взаимообусловлено, селекцию рапса нужно вести не на содержание какой-то одной кислоты, а на оптимальный состав всех жирных кислот. Поэтому важно знать, как изменяется содержание отдельных жирных кислот в процессе инбридинга, который всегда связан с изменениями как условий внешней среды при самоопылении в разные годы, так и внутренней среды генотипа.

Целью нашей работы была оценка изменчивости по содержанию и соотношению важнейших жирных кислот в масле семян ярового рапса разных поколений инбридинга, а также определение поколения, в котором отбор на желательное соотношение последних может быть наиболее эффективным.

Методика . В качестве исходного материала использовали три инбредные линии рапса I 1 из популяции Новосибирская, характеризующиеся высоким содержанием олеиновой и относительно низким содержанием линолевой и линоленовой кислот. Отбор на определенный жирно-кис-лотный состав масла специально не проводили, но из 10 линий, которые сохранились в процессе инбридинга до I 4 , три линии, идентичные по соотношению жирных кислот, послужили моделью для оценки эффективности отбора по этому признаку. Вполне вероятно, что растения этих линий в I₁ были получены из семян одной родительской формы и характеризовались высоким содержанием олеиновой и относительно низким — линолевой и линоленовой кислот. По 10 растений каждой из этих линий подвергали самоопылению до I₄. Исходные материнские растения были, по-видимому, в достаточной степени самофертильными: в последующем поколении под изоляторами получали семена от 5-10 растений каждой линии. Жирно-кислотный состав масла определяли методом газожидкостной хроматографии по Харченко (10). Ошибка при определении содержания жирных кислот в зависимости от величины навески семян (1 или 5 г) составляла от 0,9 до 1,5 % относительно среднего показателя для каждой из кислот (10). Варьирование между семьями и внутри семей по содержанию жирных кислот оценивали по коэффициенту вариации ( CV ), который рассчитывали только для семей, имеющих не менее четырех 84

растений (11). Содержание жирных кислот в среднем для потомств разных поколений инбридинга рассчитывали на основе данных для тех же растений.

Результаты . В процессе инбридинга содержание олеиновой кислоты в масле семян всех линий рапса значительно снижалось по сравнению с родительскими формами, а линолевой и линоленовой — возрастало (табл. 1). В I₃ и I₄ изменчивость по содержанию жирных кислот была достоверной, но невысокой и могла быть обусловлена различием гидротермических условий в разные годы выращивания. Варьирование по содержанию пальмитиновой кислоты во всех поколениях было недостоверным.

1. Содержание жирных кислот в масле семян (в среднем) потомства трех линий ярового рапса разных поколений инбридинга (%)

Линия	Поколение инбридинга	n	Пальмитиновая кислота (C 16:0 )	Олеиновая кислота (C 18:1 )	Линолевая кислота (C 18:2 )	Линоленовая кислота (С 18:з )
HB-8	I 1		4,3	71,1	18,0	4,8
	I 2	8	5,0 ± 0,3	54,9 ± 2,5	27,0 ± 1,5	11,6 ± 0,9
	I 3	28	5,6 ± 0,2нд	49,8 ± 0,8 *	29,9 ± 0,7нд	12,9 ± 0,3нд
HB-9	I 1		4,5	70,0	16,8	7,0
	I 2	8	4,9 ± 0,2	61,5 ± 2,4	22,8 ± 1,3	9,2 ± 1,1
	I 3	37	5,2 ± 0,1нд	49,5 ± 0,9-“	28,8 ± 0,5 ***	14,6 ± 0,4 ***
	I 4	22	5,1 ± 0,1нд	52,5 ± 0,8 *	27,5 ± 0,6нд	12,8 ± 0,4 **
HB-10	I 1		3,8	68,4	18,1	7,9
	I 2	10	4,7 ± 0,2	63,4 ± 2,0	20,4 ± 0,9	9,4 ± 1,0
	I 3	56	5,0 ± 0,1нд	52,4 ± 0,7 *	26,7 ± 0,4 ***	13,9 ± 0,3 ***
	I 4	63	4,8 ± 0,1нд	54,6 ± 1,0 *	26,7 ± 0,6нд	11,8 ± 0,4 ***

* Р = 0,05; ** Р = 0,01; *** P = 0,001.; нд — разница недостоверна. (достоверность разницы средних по содержанию жирных кислот оценивали по отношению к предыдущему поколению инбридинга).

Коэффициенты вариации между семьями по содержанию пальмитиновой и олеиновой кислот в I₂ составляли соответственно 3,2 и 7,5 %, и изменчивость, возможно, в значительной степени была обусловлена факторами внешней среды. Наибольшая изменчивость выявлена по содержанию линолевой и особенно линоленовой кислот — CV соответственно 14,0 и 17,2 %. Расщепление, вероятно, прежде всего шло по аллелям, контролирующим синтез конечного продукта в цепи биосинтеза. В последующих поколениях у потомства линии НВ-9 степень изменчивости по содержанию С 1 ₈-кислот снижалась, а по содержанию пальмитиновой кислоты возрастала. Линия НВ-10 характеризовалась высокой изменчивостью по содержанию всех кислот.

Расщепление по содержанию отдельных жирных кислот внутри семей наблюдалось во всех поколениях инбридинга (табл. 2). В I2 у всех линий рапса коэффициенты вариации по содержанию важнейших жирных кислот были выше 10 %. В большинстве семей I3 варьирование по содержанию пальмитиновой кислоты в масле семян оставалось высоким, а по содержанию олеиновой снижалось. В тех редких случаях, когда степень изменчивости по содержанию пальмитиновой кислоты была невысокой,

• 2.    Коэффициенты вариации ( CV ) по содержанию жирных кислот в масле семян внутри семей трех линий ярового рапса разных поколений инбридинга (%)

  Поколение	Пальмитиновая	Олеиновая ки-	Линолевая кислота	Линоленовая кислота
  инбридинга	кислота (C 16:o )	слота (C 18:1 )	(C 18:2 )	(C 18:3 )
  		Л и н и я НВ-8
  I 2	15,0	13,8	16,4	24,7
  I 3	1,1	3,2	8,6	15,8
  "	12,2	4,5	5,8	7,4
  "	2,0	5,6	10,1	14,7
  "	10,5	6,7	8,3	20,2
  "	19,3	9,8	10,4	3,7
  I4	2,6	7,1	8,9	1,6
  "	1,1	12,1	15,7	23,6
  		Л и н и я НВ-9
  I 2	11,5	10,9	16,2	35,5
  I 3	7,1	7,0	7,0	8,6

  "	11,2	8,0	7,3	5,2
  "	14,0	5,2	13,1	11,3
  "	18,8	4,3	12,2	15,7
  "	18,0	12,9	10,5	10,4
  I 4	12,6	6,8	8,9	7,5
  "	13,2	9,2	13,5	5,6
  "	11,1	2,7	12,1	28,1
  "	1,1	12,1	15,9	23,1
  		Л и н и я НВ-10
  I 2	10,7	10,5	15,3	35,0
  I 3	8,4	9,2	8,9	10,7
  "	9,2	15,7	8,7	9,4
  "	11,8	6,3	3,6	9,2
  "	13,3	8,6	9,5	9,1
  "	10,0	4,1	12,0	7,3
  "	5,9	17,0	7,0	12,7
  "	9,6	9,2	25,8	20,9
  "	14,2	8,6	10,1	16,0
  "	16,8	3,3	15,2	10,0
  "	13,4	6,2	15,1	22,5
  I 4	4,9	1,7	7,5	6,4
  "	8,1	4,3	9,3	2,6
  "	8,5	7,8	9,7	5,7
  "	4,4	6,7	7,3	11,0
  "	5,2	5,8	14,6	3,0
  "	20,4	7,7	5,6	4,3
  "	10,3	4,4	7,6	11,2
  "	11,3	7,1	11,9	5,4
  "	13,6	6,9	11,7	13,2
  "	19,7	7,4	18,4	13,1
  "	33,1	12,0	6,6	10,9

возрастала вариабельность по содержанию олеиновой кислоты; при высокой степени изменчивости содержания всех С18-кислот по содержанию пальмитиновой кислоты практически не наблюдалось варьирования. Однако при высокой изменчивости по содержанию этой кислоты внутри семей, коэффициенты вариации между семьями в последующем поколении были небольшими. Вариабельность по содержанию пальмитиновой кислоты могла быть обусловлена активностью ферментов, контролирующих синтез каждой из последующих жирных кислот, которая изменялась в зависимости от генетического фона в процессе инбридинга или от условий внешней среды в разные годы выращивания.

Ранее нами было показано, что вариабельность по содержанию пальмитиновой кислоты в масле семян растений исходной популяции Новосибирская при выращивании в разные годы была выше, чем по содержанию других кислот (9). Относительно более высокие коэффициенты вариации по содержанию этой кислоты, вероятно, были обусловлены как погодными условиями в разные годы, так и внутренней средой генотипа при инбридинге. В I3 продолжалось расщепление по содержанию линолевой и линоленовой кислот.

В I 4 разница по содержанию жирных кислот между сестринскими растениями одной семьи уменьшалась, а между семьями — возрастала. Почти у половины семей варьирование по содержанию важнейших жирных кислот (в том числе линолевой и линоленовой) было невысоким. Возможно, гомозиготность по большинству аллелей, детерминирующих синтез всех жирных кислот, была достигнута уже в I 3 . В работе Гореловой с соавт. в I₄ почти у половины изученных образцов рапса была достигнута гомозиготность аллелей, контролирующих синтез эруковой кислоты (12).

В I1 нами были отобраны безэруковые растения, но в последующих поколениях инбридинга в семенах некоторых из них содержалось от 0,3 до 0,7 % эруковой кислоты. Предполагается, что содержание эруковой кислоты менее 1 % может быть обусловлено влиянием условий внешней среды. В наших исследованиях при выращивании растений разных поколений инбридинга в разные годы все они в большинстве семей оставались безэруковыми. Однако в некоторых семьях в I2 или I3 при одинаковых условиях выращивания в одном поколении и одном и том же году во всех растениях содержание эруковой кислоты оказалось менее 1 %, причем примерно у половины растений это содержание сохранялось и в следующем поколении. В одной семье встречались растения как безэруковые, так и с содержанием эруковой кислоты менее 1 %.

В результате длительного инбридинга жирно-кислотный состав масла большинства растений значительно отличался от такового линий I i. При этом у каждого из трех исходных генотипов с идентичным соотношением жирных кислот состав жирных кислот изменялся по-разному. Так, в потомстве линий НВ-8 и НВ-9 в I₂ из восьми растений соответственно одно и два имели состав жирных кислот, аналогичный родительским формам. В I 3 ни у одного растения из потомства этих линий не выявлено состава жирных кислот, соответствующего таковому исходных форм. В I₄ у большей части растений линии НВ-8 содержание пальмитиновой, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот составляло соответственно около 6; < 50; > 30 и 11-12 %, но выделилась одна линия с относительно высоким содержанием линоленовой и низким линолевой кислот — соответственно 28,4 и 8,5 %, что возможно лишь при разных генетических системах контроля за их синтезом. Содержание пальмитиновой, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот у большинства растений линии НВ-9 составляло соответственно около 5,0-5,5; 55; 28 и 13-14 %, причем выделена одна линия, характеризующаяся высоким содержанием линолевой (31,5 %) и низким (6,4 %) линоленовой кислоты.

У шести из десяти растений линии НВ-10 в I2 соотношение жирных кислот сохранилось на уровне родительских форм. Расщепление по содержанию жирных кислот в масле семян растений линии НВ-10 в основном произошло в I3, в результате чего в I4 проявлялись значительные различия как между семьями, так и внутри семей: содержание олеиновой, линолевой и линоленовой кислот варьировало соответственно в пределах 40-70; 17,4-34,0 и 6,2-18,1 % (табл. 3).

У значительной части потомства линии НВ-10 в I4 содержание олеиновой кислоты оставалось на уровне исходной материнской формы (60,0-72,2 %), но выще-пилось одно растение с очень низким содержанием этой кислоты (40,3 %) и высоким — линолевой (34,9 %) и линоленовой (16,1 %) кислот. Растений с высоким содержанием линолевой и низким линоленовой кислот ни в одном из потомств этой линии не обнаружено.

• 3.    Содержание жирных кислот в масле семян ярового рапса одной семьи линии

НВ-10 в разных поколениях инбридинга (%)

Линия	Поколение инбридинга	Пальмитиновая кислота (С 16:0 )	Олеино вая  ки слота (С 18:1 )	Линолевая кислота (С 18:2 )	Линоленовая кислота (С 18:3 )	Эйкозе-новая кислота (С 20:1 )	Эруковая кислота (С 22:1 )
НВ-10	I 1	3,8	68,4	18,1	7,9	1,8	0
НВ-10-2	I 2	4,8	68,9	17,7	6,9	1,7	0
НВ-10-2-1	I 3	4,9	69,0	18,0	6,7	1,4	0
НВ-10-2-2		4,4	70,6	17,4	6,2	1,4	0
НВ-10-2-1-1	I 4	4,3	69,3	19,2	5,2	0,9	0
НВ-10-2-1-2	"	4,5	69,1	20,2	4,9	1,3	0
НВ-10-2-1-3	"	4,2	71,9	16,4	5,3	1,2	0
НВ-10-2-1-4	"	4,1	69,3	19,2	5,4	1,6	0,4
НВ-10-2-1-5	"	4,6	69,6	19,2	4,6	0,9	0
НВ-10-2-2-1	"	3,9	72,2	17,7	4,4	0,7	0
НВ-10-2-2-2	"	4,1	67,3	20,0	5,9	—	0
НВ-10-2-2-3	"	4,5	69,4	17,5	5,7	—	0

Содержание пальмитиновой кислоты у большинства растений было ниже, чем у потомков линий НВ-8 и НВ-9, но выше, чем у исходных форм.

Таким образом, в процессе инбридинга содержание отдельных жирных кислот в масле семян ярового рапса существенно варьирует. По содержанию олеиновой кислоты наибольшая изменчивость наблюдалась в I2, тогда как расщепление по содержанию в масле семян пальмитиновой, линолевой и линоленовой кислот в отдельных семьях продолжалось и в I4. Хотя в целом содержание линоленовой кислоты при инбридинге у большинства растений повышалось, у отдельных образцов низкое содержание этой кислоты сохранялось до I4. В некоторых отобранных в I1 безэруковых линиях рапса в последующих поколениях инбридинга появлялись растения с содержанием эруковой кислоты менее 1 %, что сохранялось у потомства в последующих поколениях. Показано, что наиболее высокая эффективность отбора на желательное соотношение жирных кислот в масле семян ярового рапса достигается в I3-I4, когда большинство аллелей, детерминирующих синтез жирных кислот, переходит в гомозиготное состояние более чем у половины растений.

Л И Т Е Р А Т У Р А

• 1.    K r z y m a n s k i J., D o w n e y R.K. Inheritance of fatty acid composition in winter forms of rapeseed ( Brassica napus L.). Can. J. Plant Sci., 1969, 49: 313-319.

• 2.    T h o m a s P.M., K o n d r a Z.P. Maternal effects on the oleic, linoleic and linolenic acid content of rapeseed oil. Can. J. Plant Sci., 1973, 53: 221-225.

• 3.    B r u k l a u s - J u n g E., R 0 b b e l e n G. Genetical and physiological investigations on mutants for pol-venoic fatty acid in rapeseed ( Brassica napus L.). Plant Breed., 1987, 98: 9-16.

• 4.    P l e i n e s S., F r i e d t W. Genetic control of linolenic acid concentration in seed oil of rapeseed ( Brassica napus L.). Theor. Appl. Genet., 1989, 78: 793-797.

• 5.    C h e n J.I., B e v e r s d o r f W.D. Fatty acid inheritance in microspore-derived populations of spring rapeseed ( Brassica napus L.). Theor. Appl. Genet., 1990, 80, 4: 465-469.

• 6.    О с и п о в а Г.М. Завязываемость семян и уровень самофертильности у различных сортов и инбред-ных линий ярового рапса в лесостепи Новосибирской области. Сиб. вест. с.-х. науки, 1988, 4: 36-38.

• 7.    C r a i g B.M., W e t t e r L.R. Varietel and environmental effects on rapeseed. II. Fatty acid composition of the oil. Can. J. Plant Sci., 1959, 39: 437-442.

• 8.    Х а р ч е н к о Л.Н., О с и к Н.С., Г в о з д и к о в а Н.Е. и др. Изменение состава масла и содержания глюкозинолатов в семенах рапса в зависимости от условий выращивания. Бюл. науч.-техн. информ. по масличным культурам. Краснодар, 1984, 86: 25-28.

• 9.    Д е н и с о в а Э.В., M a з я р к и н а Т.В. Изменчивость и наследование жирных кислот и глюкози-нолатов у ярового рапса в связи с селекцией на качество масла и шрота. Мурманск, 1998.

• 10.    Х а р ч е н к о Л.Н. Методика определения жирно-кислотного состава масла семян масличных культур с использованием газожидкостной хроматографии. В сб.: Методические указания по определению биохимических показателей качества масла и семян масличных культур. Краснодар, 1986: 8-25.

• 11.  Л а к и н Г.Ф. Биометрия. М., 1990.

• 12.  Г о р е л о в а С.В., Г а в р и л о в а В.А. Анализ гомозиготности линий рапса с различным содержа

  нием эруковой кислоты. Сб. науч. тр. по прикл. бот., ген. и сел. Л., 1987, 113: 101-108.

Институт цитологии и генетики СО РАН,                     Поступила в редакцию

630090, Новосибирск, просп. Лаврентьева, 10;                                        31 мая 1999 года

Московский педагогический государственный университет

ЕFFICIENCY OF SELECTION FOR A DEFINITE COMPOSITION OF FATTY ACIDS OF A POPULATION OF SPRING RAPE ( Brassica napus L.)

E.V. Denisova, T.V. Mazyarkina

S u m m a r y

Variability of the contents of the most important fatty acids were studied in inbred generations of three genotypes of a population of spring rape. The authors determined the inbred generation, in which the selection for a definite composition of fatty acids may be the most effective. The study demonstrated that selection for a definite composition of fatty acids seems to be feasible, and, probably, most efficient in the I 3 -I 4 during homozygotiza-tion of a greater number of alleles responsible for the synthesis of fatty acids in more genotypes.

Новые книги

Концепция развития кормопроизводства и пути ее реализации в хозяйствах Ульяновской области в 2002-2005 годах /Сост. Н.С. Немцов, А.Г. Галиакберов, Р.Б. Файзуллин. Ульяновск: изд-во «Симбирская книга», 2002, 30 с.

В книге проанализировано современное состояние кормопроизводства, которое определяет эффективность животноводства, сохранение плодородия почвы и экологии окружающей среды. Описаны способы оптимизации кормопроизводства за счет использования прогрессивных ресурсосберегающих технологий и биопотенциала, что обеспечивает получение планируемой продуктивности сельскохозяйственных животных без ущерба экологии окружающей среды. Обсуждается стратегия адаптивной интенсификации отрасли. Рассматривается схе-ма размещения кормовых культур в севооборотах с учетом климатических условий и требований к почве, рельефу, глубине залегания грунтовых вод. Особое внимание уделено методам повышения качества кормов.

П у р т о в Г.М. Основы продуктивного кле-веросеяния в Северном Зауралье. Новосибирск: СО РАСХН, НИИСХ Сев. Зауралья, 2001, 260 с.

В монографии обобщены результаты многолетних исследований автора и производственный опыт по клеверосеянию в Северном Зауралье. Приведена краткая история развития отрасли. Освещены возможности повышения энергоэффективности сельского хозяйства на основе органического земледелия за счет широ- кого использования бобовых культур. Рассматриваются особенности роста и развития клевера на подзолистых почвах таежной зоны, требования культуры к условиям выращивания, технологии возделывания на корм и семена применительно к региону. Предложены разные способы окультуривания глеево-подзолис-тых почв под посев клевера. Показана сравнительная эффективность различных бобово-злаковых травосмесей и подсева клевера лугового в дернину при улучшении природных лугов. Уделено внимание приемам повышения семенной продуктивности клевера в условиях северной лесостепи Зауралья. Представлена система сортового семеноводства трав и размещения товарного семеноводства клевера по зонам Тюменской области.

З о т о в А.А., С а б и т о в Г.А., С а- ф и н Х.М. Сенокосы и пастбища Урала. Ярославль, 2002, 360 с.

В монографии обобщены результаты работы по улучшению и рациональному использованию естественных кормовых угодий на Урале. Дана краткая характеристика природных условий региона. Подробно рассматриваются низкозатратные технологии поверхностного улучшения природных кормовых угодий, создания и использования высокопродуктивных сеяных сенокосов, пастбищ и многоукосных травостоев, а также организации и эксплуатации культурных пастбищ. Уделено внимание орошению и удобрению сенокосов и пастбищ, залужению деградированной пашни. Описаны приемы повышения плодородия и защиты почвы от эрозии. Дана оценка качества кормов, получаемых на сенокосах и пастбищах. Обсуждаются вопросы производства экологически чистых кормов.