Осевой градиент содержания олеиновой кислоты в частях семени подсолнечника

Введение. Использование в селекции подсолнечника на качество масла метода прижизненного анализа отдельных семян, основанного на биохимической оценке части семени с последующим отбором и выращиванием оставшегося зародыша, вызвало необходимость проведения исследований фенотипической однородности жирнокислотного состава у различных частей семени.

Первое изучение подобного осевого (продольного) градиента с нарезанием семени на три части показало наличие достоверного увеличения содержания олеиновой кислоты от «кончика» семени к «верхушке» семядолей у высокоолеиновой линии с 87,5 до 91,3 %, т.е. на 3,8 %, а у обычной линии – с 44,5 до 56,9 %, т.е. на 12,5 %, при выращивании растений в условиях высокой температуры воздуха [1]. Дальнейшее исследование испанских учёных с разрезанием отдельного семени на четыре равные части также позволило описать повышение содержания олеиновой кислоты к «верхушке» семядолей на 13,2 % для обычной линии CAS-6 [2].

Плод подсолнечника – семянка – состоит из семени и околоплодника (перикарпа). Семя включает в себя семенную оболочку, остаток эндосперма и собственно зародыш, который в свою очередь подразделяется на две семядоли и геммулу, состоящую из зародышевых корешка, гипокотиля и почечки

(плюмулы). При этом все части зародыша содержат клетки с высоким содержанием депонируемого жира с масличностью семени около 65 % [3; 4].

В лаборатории генетики ВНИИМК ранее было определено увеличение в семядолях среднеолеиновой линии ЛГ27 содержания олеиновой кислоты на 12,7 % по отношению к геммуле, тогда как у высокоолеиновых и нормальных линий статистически достоверных отличий не установлено [5].

В данной статье представлены результаты изучения гетерогенности семян по содержанию олеиновой кислоты у гомозиготных линий генетической коллекции ВНИИМК по признаку жирно-кислотного состава масла.

Материалы и методы. В исследовании были использованы четыре инбредные линии: низкоолеиновая ЛГ28, повышенноолеи-новая ВК678, среднеолеиновая ЛГ27 и высокоолеиновая ЛГ26.

Выращивание и самоопыление растений проводили в полевых условиях на ЦЭБ ВНИИМК в 2007, 2012 и 2013 гг. В случае изучения градиента содержания олеиновой кислоты отдельные семянки были очищены от лузги, а зародыш семени разделен на три части: геммулу, среднюю и дистальную части семядолей, которые анализировались отдельно (рис. 1).

Рисунок 1 – Поперечный разрез семени на примере линии ЛГ27

(1 – геммула, 2 – средняя часть семядолей, 3 – дистальная часть семядолей)

Для анализа жирно-кислотного состава использовали средние пробы трех вышеописанных частей семени (по 25 семян) при навеске 20 г. Анализ выполняли в трех повторностях на основе газо-жидкостной хроматографии метиловых эфиров на хроматографе Хром-5.

Результаты и обсуждение. Все четыре изученные линии характеризовались дис- кретными фенотипическими классами по содержанию олеиновой кислоты (табл. 1). Низ-коолеиновая ЛГ28    (30,6    %) и повышенноолеиновая ВК678 (47,3 %) показали крайние значения нормального фенотипа. Среднеолеиновая ЛГ27 (67,4 %), или mid-oleic, приближается по фенотипу к высоко-олеиновой ЛГ26 (88,1 %), или high oleic. При этом ЛГ27 не обладает доминантной мутацией высокоолеиновости Ol, присутствующей у ЛГ26.

Таблица 1

Фенотипы линий генетической коллекции подсолнечника по жирно-кислотному составу масла в семенах у линии ЛГ28 – на 5,5 %. Линия ЛГ26 не показала достоверных отличий (рис. 2).

Рисунок 2 – Разница (∆) между семядолями и геммулой по содержанию олеиновой кислоты в семенах линий подсолнечника, * – р < 0,05

ВНИИМК, Краснодар, 2007, 2012 и 2013 гг.

Линия	Фенотипический класс	Жирно-кислотный состав, %
		С16:0	С18:0	С18:1	С18:2
ЛГ28	Низко-олеиновый	7,9	1,7	30,6	59,7
ВК678	Повышенно-олеиновый	5,7	5,1	47,3	41,9
ЛГ27	Средне-олеиновый	4,4	3,7	67,4	24,5
ЛГ26	Высоко-олеиновый	5,2	4,5	88,1	2,1

У линий ЛГ28, ВК678 и ЛГ27 наблюдалось достоверное увеличение содержания олеиновой кислоты от геммулы к средней части семядолей (табл. 2). При этом между их средней и дистальной частями различия были не достоверными. С другой стороны, семена высокооолеиновой ЛГ26 были однородными по содержанию олеиновой кислоты.

Таблица 2

Содержание олеиновой кислоты в различных частях зародыша семени у инбредных линий подсолнечника, %

ВНИИМК, Краснодар, 2013 г.

Линия	Гемму-ла	Средняя часть семядолей	Дистальная часть семядолей	HCP 05
ЛГ28	28,7	34,2	30,6	3,7
ВК678	37,6	48,0	50,4	2,9
ЛГ27	52,9	65,9	65,9	4,6
ЛГ26	87,9	86,7	86,5	1,6

Различия в изучаемом градиенте прямо пропорциональны увеличению общего содержания олеиновой кислоты в семенах. Так, у линии ЛГ27 наблюдался рост содержания олеиновой кислоты к дистальному концу зародыша на 13,1 %, у линии ВК678 – на 12,8, а

Феномен положительного осевого градиента в содержании олеиновой кислоты в семенах подсолнечника от геммулы к семядолям, вероятно, объясняется отрицательным градиентом концентрации кислорода. Последний может быть связан с локально направленным проникновением кислорода в ткани семени через место его прикрепления к цветоложу корзинки при условии газовой непроницаемости семенных покровов. Известно, что кислород является необходимым фактором в процессе десатурации олеиновой кислоты в линолевую. В частности, молекулярный кислород, поступающий в цитоплазму клеток семян посредством диффузии, является акцептором электронов при десатурации [6]. С другой стороны, отсутствие осевого градиента у высокоолеиновой линии ЛГ26 связано, очевидно, с отсутствием самой реакции десатурации из-за генетического блока превращения олеиновой кислоты в линолевую под действием мутации Ol [7].

Заключение. Явление осевого градиента по содержанию олеиновой кислоты в семенах должно учитываться при изучении наследования признака жирно-кислотного состава и практической селекции на качество масла с использованием метода половинок семян (half-seed-technique).