Результаты изучения признаковой коллекции льна с изменённым жирно-кислотным составом масла

Введение. Лён относят к семейству льновых – Linaсеае L. Из 22 родов этого

семейства, основное хозяйственное значение имеет культурный лён ( Linum usitatissimum L.), точнее евразиатский подвид и его группы: долгунец, кудряш и межеумок. Часто кудряш и межеумок объединяют под общим названием лён масличный [1; 2; 3].

Площади посевов масличного льна в мире около 2,5–3,2 млн. га. Основные площади этой культуры сосредоточены в Канаде, Индии, Китае, США, Аргентине и России. Валовой сбор семян льна колеблется от 1,9 до 2,7 млн. т [3; 6; 8].

Лён является ценной культурой, которая широко используется в промышленности для получения технического масла и растительного белка, для животноводства. В последнее время в мире растет интерес к использованию льняного масла в пищу в связи с его лечебными свойствами, обусловленными высоким содержанием линоленовой кислоты. Доля α-линоленовой кислоты достигает 45–50 % и выше, что делает масло очень неустойчивым к окислению [4; 5; 7; 9]. Поэтому в 1979 г. содружеством по научным и промышленным исследованиям (CSIRO) были начаты исследования по созданию льна с жирно-кислотным профилем масла, пригодного для использования на пищевые цели. В результате этой работы появилась торговая марка LinolaTM с мутацией низкого содержания α–линолено-вой кислоты в масле – около 2 %. Данный продукт был позиционирован как источник пищевого масла [10; 11].

Выведение сортов льна с изменённым жирно-кислотным профилем масла позволит получить дополнительное сырье для перерабатывающей промышленности с целью получения высококачественного пищевого растительного масла и дешевого кормового белка.

Цель этой работы – изучение биологических и хозяйственно ценных признаков низколиноленовых линий и выявление зависимости между содержанием линоленовой кислоты в масле семян и основными элементами структуры урожая.

В наши задачи входило собрать данные по элементам структуры урожая и жирно-кислотному составу масла низко-линоленовых линий и сортообразцов за годы испытаний признаковой коллекции лаборатории льна ВНИИМК в сравнении с традиционными сортами, и выявить корреляционную зависимость между насыщенными, моно- и полиненасыщен-ными жирными кислотами в масле семян.

Материал и методы. Исследования проведены на центральной экспериментальной базе ВНИИМК в 2008–2012 гг. Предшественником льна была озимая пшеница, почвы представлены выщелоченными сверхмощными черноземами, легкоглинистого механического состава. Способ посева – рядовой с междурядьями 20 см. Глубина заделки семян – 4-5 см. Норма высева – 8 млн. шт./га всхожих семян. В фазе технической спелости теребили лён ручным способом, вязали в снопы и сушили в поле, затем снопы обмолачивали на комбайне Wintersteiger Classic.

Питомники оценки сортов и линий льна масличного закладывали по принятой во ВНИИМК методике. 230 линий льна были высеяны в 3-кратной повторности на однорядковых делянках длинной 2 м и учётной площадью 0,4 м2. Через каждые 9 делянок в качестве контролей высевались сорта ВНИИМК 620 и ВНИИМК 630 с коричневыми и жёлтыми семенами соответственно.

Биохимические анализы семян выполнялись в лаборатории биохимии ВНИИМК с использованием хроматографа «Кристалл-2000 М» для определения жирнокислотного состава масла и ЯМР-анали-затора для определения масличности семян.

Результаты и обсуждение. Работы по созданию сортов с низким содержанием линоленовой кислоты в масле во ВНИИМК были начаты в 2001 г. после обнаружения в селекционном материале образца к-2001, содержащего 5,8 % линоленовой кислоты в масле.

В сравнении с сортом ВНИИМК 620 образец к-2001 имел следующие характе- ристики: низкую урожайность семян, обусловленную малым числом коробочек на растении; низкую массу 1000 семян; более продолжительный вегетационный период и большую высоту растений (табл. 1).

Таблица 1 Хозяйственно ценные признаки образца льна к-2001

ВНИИМК, 2008–2010 гг.

Признак	ВНИИМК 620 st	к-2001
Урожай семян, г/м2	175	145
Масса семян с 1 растения, г	1,4	0,8
Число коробочек на 1 растении, шт.	26	15
Масса 1000 семян, г	7,2	5,2
Масличность семян, %	47,9	46,5
Высота растений, см	54	68
Окраска семян	коричневая	жёлтая
Вегетационный период, сутки	83	90

Жирно-кислотный состав масла образца к-2001 принципиально отличался от традиционного, прежде всего по содержанию линолевой и линоленовой жирных кислот. У сорта ВНИИМК 620 содержание линолевой кислоты составляет 16–17 %, линоленовой 53–54 %, а у образца к-2001 – 68,0 и 5,8 % соответственно (табл. 2).

Таблица 2 Жирно-кислотный состав масла образца льна к-2001

ВНИИМК, 2008–2010 гг.

Сорт, образец	Содержание жирных кислот, %
	С16:0	С18:0	С18:1	С18:2	С18:3
ВНИИМК 620 st	5,7	4,4	19,8	16,3	53,8
к-2001	6,0	4,4	16,2	68,0	5,8

Образец к-2001 был высеян на инфекционном участке. Взошедшие растения в сильной степени поражались фузариозом (Fusarium oxysporum v. orthoceros f. Lini (Boll) Bilai). Семена устойчивых к патогену растений были высеяны в селекционном питомнике. Потомства этих растений имели существенные различия не только по комплексу хозяйственно ценных признаков, но и отличались по морфологическим признакам цветка и семян.

Урожайность семян линий варьировала от 90 до 200 г/м2 в 2008 г., от 45 до 188 – в 2009 г. и от 5 до 88 г/м2 – в 2010 г. Наблюдали аналогичное варьирование признаков, являющихся главными компонентами продуктивности: массы семян с 1 растения, количества коробочек на 1 растении, массы 1000 семян, а также мас-личности семян (табл. 3).

Таблица 3

Изменчивость хозяйственно ценных признаков линий, выделенных из образца льна к-2001, (n=193)

ВНИИМК, 2008–2010 гг.

Признак	2008 г.		2009 г.		2010 г.
	среднее	min–max	среднее	min–max	среднее	min–max
Урожай семян, г/м2	155	90–200	116	45–188	44	5–88
Масса семян с 1 растения, г	0,7	0,3–1,3	0,3	0,1–0,5	0,4	0,02–1,2
Число коробочек на 1 растении, шт.	20	11–36	8	4–25	16	7–35
Масличность семян, %	45,1	40,1–48,8	43,2	38,6–47,2	42,0	37,6–46,1
Масса 1000 семян, г	5,0	4,0–6,8	4,7	3,3–6,2	5,2	3,0–6,9
Высота растения, см	74	62–96	58	48–75	49	34–68

По продолжительности межфазных периодов вегетации линии льна также показали большие пределы варьирования. Продолжительность межфазного периода «всходы–цветение» варьировала от 7 до 20 суток, «цветение–созревание» – от 6 до 31 суток, и «всходы–созревание» – от 6 до 29 суток в зависимости от складывающихся в период вегетации погодных условий (табл. 4).

При этом средние значения продолжительности межфазных периодов в относительно благоприятных по погодным условиям 2008–2009 гг. отличались незначительно, а в экстремальном 2010 г. период «всходы–цветение» сократился в сравнении с 2008–2009 гг. на 11–12 суток, при этом продолжительность периода «цветение–созревание» увеличилась на 5– 8 суток.

Таблица 4 Продолжительность межфазных периодов (сутки) вегетации линий, выделенных из образца льна к-2001, (n=193)

ВНИИМК, 2008–2010 гг.

Межфазный период	2008 г.		2009 г.		2010 г.
	среднее	min– max	среднее	min– max	среднее	min– max
Всходы-цветение	54	49–60	53	50–57	42	38–58
Цветение-созревание	33	28–39	30	27–33	38	20–51
Всходы-созревание	86	83–89	84	81–87	80	62–91

По признакам окраски венчика цветка и семян у изучаемых линий обнаружены все возможные комбинации окраски семени и лепестков венчика цветка. Абсолютное большинство линий характеризовались жёлтосемянностью в сочетании с цветками голубоватой окраски (табл. 5).

Таблица 5

Количество линий с разным сочетанием окраски венчика и семян, выделенных из образца к-2001, (n=193)

ВНИИМК, 2008–2010 гг.

Окраска семян	Окраска лепестков венчика	Количество линий, шт.
Жёлтая	Голубая	174
Коричневая	Голубая	15
Жёлтая	Белая	3
Коричневая	Белая	1

Имеющееся разнообразие сочетания окраски семян и лепестков венчика возможно использовать в качестве маркерных признаков сорта или группы сортов специального направления использования.

Изучаемая совокупность линий была условно разделена на 2 группы по признаку содержания линоленовой кислоты в масле: с низким содержанием – < 10 %, куда вошли 144 линии, и средним содержанием – от 11 до 30 % – 49 линий (табл. 6). При этом значительных различий между двумя группами линий льна по содержанию насыщенных и мононена-сыщенных жирных кислот в масле не обнаружено.

Таблица 6

Характеристика жирно-кислотного состава масла линий, выделенных из образца льна к-2001, (n=193)

ВНИИМК, 2008–2010 гг.

Содержание линоленовой кислоты	Количество линий, шт.	Содержание жирных кислот, min–max, %
		С16:0	С18:0	С18:1	С18:2	С18:3
Низкое <  10 %	144	4,8–6,3	3,3–5,9	15–24	58–73	1,6–10,0
Среднее 11–30 %	49	4,5–6,1	3,3–5,6	15–21	34–61	10,3–30,0

Так как между соотношением линоленовой и линолевой жирных кислот в масле существует сильная отрицательная корреляция, исследуемые линии по содержанию линоленовой кислоты распределились следующим образом: у большинства линий (122 линии) содержание линоленовой кислоты в масле составило от 1,6 до 5,0 %, оставшиеся (71 линия) по этому показателю линии распределились в интервале от 5 до 30 % (рис. 1).

Рисунок 1– Распределение линий, выделенных из образца льна к-2001, по содержанию линоленовой кислоты в масле ( n =193), ВНИИМК, 2008–2010 гг.

Характер распределения линий по содержанию линоленовой кислоты в масле свидетельствует о неоднородности образца к-2001, вероятно, по причине биологического засорения, а также по тому, что в оригинале данный образец характеризовался содержанием данной кислоты в количестве 2–3 %.

Изучение зависимости между содержанием линоленовой кислоты в масле и основными хозяйственно ценными признаками позволило установить отсутствие существенного влияния специфического жирно-кислотного профиля масла льна на основные элементы структуры урожая и прочие хозяйственно значимые признаки.

Корреляции средней степени были обнаружены между содержанием линоленовой кислоты и масличностью семян ( r = -0,38), и высотой растений ( r = 0,46) (табл. 7).

Таблица 7

Корреляции между содержанием линоленовой кислоты, продолжительностью фаз вегетации и хозяйственно ценными признаками линий, выделенных из образца льна к-2001, (n=193)

ВНИИМК, 2008–2010 гг.

Признак	Содержание линоленовой кислоты в масле
Масличность семян, %	-0,38*
Урожайность семян, г/м2	-0,14
Число коробочек на 1 растении, шт.	-0,23
Масса семян с 1 растения, г	-0,13
Масса 1000 семян, г	-0,04
Высота растения, см	0,46*
Продолжительность межфазных периодов:
всходы–цветение	-0,02
цветение–созревание	-0,07
всходы–созревание	-0,10

*– достоверно на 5 %-ом уровне значимости

Поскольку характерными признаками сортообразцов и линий льна с низким содержанием линоленовой кислоты в масле являются низкая масличность и масса 1000 семян, была изучена зависимость данных показателей от жирно-кислотного профиля селекционных образцов.

Очевидным является отсутствие существенной связи между содержанием линоленовой кислоты в масле в диапазоне варьирования признака от 1,5 до 30 % и масличностью семян у низколиноленовых линий льна.

Низколиноленовые сорта и линии заметно уступают сортам и сортообразцам конкурсного и предварительного испытания ВНИИМК по признаку масличности семян (рис. 2).

линии, выделенные из образца к-2001, с содержанием С18:3 < 7 % линии, выделенные из образца к-2001, с содержанием С18:3 >7 %

О -X - гичное отсутствие зависимости наблюдалось также между содержанием линоленовой кислоты и массой 1000 семян у сортов с различным жирно-кислотным составом масла. По данному признаку низколиноленовый пул образцов также принципиально отличается от обычных сортов и сортообразцов льна масличного (рис. 3).

линии, выделенные из образца к-2001, с содержанием С18:3 <7% линии, выделенные из образца к-2001, с содержанием С18:3 >7%

О —

X —

+ —  низколиноленовые сорта и линии сорта с обычным жирно-кислотным —  составом масла

О 10        20        30        40        50        60        70

С одержание линоленовой кислоты, %

+ _— низколиноленовые сорта и линии д _— сорта с обычным жирно-кислотным составом масла

Рисунок 2 — Зависимость между содержанием линоленовой кислоты и масличностью семян образцов льна с различным жирно-кислотным составом масла, ВНИИМК, 2008—2010 гг.

Фактически селекционные сорта льна с традиционным и измененным жирно-кислотным составом масла представляют собой две обособленные группы. Анало-

Рисунок 3 — Зависимость между содержанием линоленовой кислоты и массой 1000 семян образцов льна с различным жирно-кислотным составом масла, ВНИИМК, 2008—2010 гг.

Низкая масличность и масса 1000 семян образцов льна с измененным жирнокислотным составом масла, а также пределы варьирования данных показателей свидетельствуют о том, что изучаемый селекционный материал обладает целым набором признаков более близких долгунцовой разновидности культурного льна.

Результаты изучения зависимости между соотношением жирных кислот показали наличие высокой силы связи между содержанием линолевой и линоленовой кислот ( r = -0,93) в масле линий льна с различным жирно-кислотным составом (табл. 8).

Таблица 8

Коэффициенты корреляции между содержанием жирных кислот в масле низколиноленовых линий льна, (n=193)

ВНИИМК, 2008–2010 гг.

Жирная кислота	С18:0	С18:1	С18:2	С18:3
Пальмитиновая	-0,07	-0,11	0,37*	-0,39*
Стеариновая	-	0,17	-0,01	-0,05
Олеиновая	-	-	-0,03	-0,11
Линолевая	-	-	-	-0,93*

*- достоверно на 5%-ом уровне значимости

В результате многолетней оценки селекционных линий с модифицированным жирно-кислотным профилем масла семян были отобраны 37 линий, которые будут использованы для создания исходного селекционного материала, с целью получения высокопродуктивных сортов льна с пищевым типом масла.

Выводы. 1. За счёт меньшей массы семян с 1 растения, меньшей масличности и массы 1000 семян, образец льна к-2001 с низким содержанием линоленовой кислоты в масле характеризуется низкой продуктивностью.

• 2.    Линии льна с низким содержанием линоленовой кислоты показали широкие пределы варьирования основных хозяйственно ценных морфологических и биохимических признаков, что делает их ценным исходным материалом для селекции на жирно-кислотный состав масла.

• 3.    Установлено отсутствие значительной взаимозависимости между содержанием линоленовой кислоты в масле и

• основными хозяйственно ценными признаками льна.

• 4.    Обнаружена высокая, существенная на 5 %-ном уровне значимости, отрицательная корреляция между содержанием линолевой и линоленовой полиненасы-щенных жирных кислот ( r = 0,93) в низ-колиноленовом льняном масле.