Селекция сортов крупноплодного подсолнечника с высоким содержанием олеиновой кислоты в масле

Acknowledgements. The authors thank the head of the biochemistry laboratory Efimenko S.G., PhD in biology, helping to conduct analyses of the fatty-acid composition of oil in seeds.

Введение. Необходимость изменения жирно-кислотного состава подсолнечного масла в сторону увеличения содержания олеиновой кислоты за счет снижения линолевой впервые была озвучена В.С. Пус-товойтом на выездной сессии ВАСХНИЛ в 1968 г. [1]. Известно, что качество растительного масла, его питательные и технологические свойства в значительной степени определяются соотношением входящих в его состав глицеридов жирных кислот [2].

Основное преимущество высокоолеи-нового подсолнечника заключается в повышенном содержании (до 90  %)

мононенасыщенной олеиновой кислоты. При этом установлено, что содержание ненасыщенных жиров составляет всего 10 %. Такое масло по полезным свойствам конкурирует с оливковым, в котором только 71 % олеиновой кислоты [ 3 ] . Производство и потребление высокоолеино-вого подсолнечного масла в мире растет. Этот продукт обладает сбалансированным сочетанием высокого уровня окислительной стабильности и оптимальным содержанием эссенциальной линолевой кислоты.

Важно отметить, что все высокоолеи-новые сорта и гибриды, возделываемые в мире, ведут свое начало от высокоолеи-нового сорта Первенец, созданного во ВНИИ масличных культур имени В.С. Пус-товойта К.И. Солдатовым. Этот сорт стал уникальным донором признака высоко-олеиновости в селекционных программах во всем мире.

В настоящее время посевные площади высокоолеинового подсолнечника составляют примерно 12–15 % от суммарных площадей, занимаемых культурой [4]. Во Франции данный показатель превышает 60 % , в США – 80 %. Высоко-олеиновый подсолнечник возделывают в Китае, Канаде. В европейских странах предпочтение отдается подсолнечному маслу с содержанием олеиновый кислоты не более 85 % [5]. К сожалению, точной статистики по посевам высокоолеинового подсолнечника в России нет, но по существующим оценкам в стране он занимает около 2 % от общей площади под культу-ой. В 2019–2020 гг. посевные площади под высокоолеиновым подсолнечником в ключевых странах-производителях вырос- ли почти на 40 % и составили 1,3 млн га [5]. Росту объемов производства высоко-олеинового масла способствует то, что срок хранения такого продукта в четыре раза выше традиционного. Главное отличие высокоолеинового масла – стойкость к воздействию высоких температур, что делает его оптимальным для использования во фритюрном производстве. Важное значение приобретает высокоолеиновое подсолнечное масло в связи с открывшимися перспективами выработки из него экологически чистого моторного топлива, условно называемого «биодизель» [6].

Во ВНИИ масличных культур работы по изменению жирно-кислотного состава подсолнечного масла проводятся с 1970 г. Показано, что используя химический мутаген, можно за сравнительно короткий срок изменить соотношение жирных кислот в масле подсолнечника. В генерации М 1 было отобрано растение, отличавшееся несколько большим содержанием в масле олеиновой кислоты - 50,3 % [ 7 ] . В последующие годы происходило постепенное нарастание олеиновой кислоты за счет продолжающейся изменчивости направленным отбором: 51,4 %; 56,5; 67,4 %. Увеличение среднего содержания олеиновой кислоты в масле происходило за счет накопления в популяции высоко-олеиновых биотипов [ 7 ] . Так был создан исходный селекционный материал с повышенным содержанием олеиновой кислоты в масле, на основе которого и был выведен высокоолеиновый сорт подсолнечника Первенец. В дальнейшем этот сорт послужил основой для создания нового сорта (Круиз) и гибридов (Краснодарский 885, Кубанский 341, Окси). Важно отметить, что содержание олеиновой кислоты у сорта Круиз стабилизировано на уровне 85–88 %. Несмотря на значительную устойчивость признака вы-сокоолеиновости у нового сорта, необходимо было постоянно проводить жесткие браковки семей в звеньях первичного семеноводства. Семьи с пониженным содержанием олеиновой кислоты в масле

(70–75 %) имеют в своей структуре больше гетерозигот и рецессивных гомозигот по гену Ol , такие семьи не стабильны по признаку высокоолеиновости и их нежелательно включать в селекционную программу. Изучение наследования признака высокого содержания олеиновой кислоты у сорта Первенец показало, что популяционно-генетическая структура высокоолеинового сорта характеризуется гетерогенностью и гетерозиготностью. Около 80 % семян обладали мутантным фенотипом (75–95 % олеиновой кислоты), 20 % семян имели нормальный фенотип, включая низкоолеиновые формы [ 8 ] . Был установлен моногенный контроль мутации высокоолеиновости, обозначенной Ol [ 9 ] .

Важно отметить, что сложность генетического контроля высокоолеиновости связана с влиянием гена-модификатора на характер расщепления признака в гибридных потомствах и температурного режима при наливе семян [ 10 ] . Повышение среднесуточной температуры при созревании семян подсолнечника от 10 до 27 °С почти не влияло на их масличность, но оказывало значительное действие на жирно-кислотный состав масла, уменьшая содержание линолевой кислоты с 70 до 20 % при соответствующем увеличении уровня олеиновой кислоты [ 11 ] .

Материалы и методы. Исследования проводили в 2017–2021 гг. на центральной экспериментальной базе ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК (г. Краснодар). В качестве донора высокоолеиновости использовали сорт Круиз, а в качестве реципиента – кондитерский сорт Орешек. На пространственно изолированном участке проводили посев ручными сажалками с междурядьями 70 х 70 см с густотой стояния 20 тыс. шт./га. Родительские растения изолировали до начала цветения: в фазе начала появления язычковых цветков. Гибридизацию проводили с использованием аквакастрации, проводя ежедневный смыв пыльцы обоеполых трубчатых цветков следующего круга цветения корзинки. Через 2–3 часа проводили опыление растений с нанесением пыльцы отцовской формы. Пыльцу для опыления собирали утром после выхода ее из пыльников путем стряхивания в по-лупергаментный изолятор. На рыльце цветков материнских растений после снятия изоляторов, наносили пыльцу ватным тампоном, опыляя каждый цветок в отдельности, а затем слегка стряхивали остатки пыльцы на лист полупергаментного изолятора для дальнейшего использования в опылении.

В осеннее-зимний период использовали камеры искусственного климата фитотрона ВНИИМК с фотопериодом 16/8 часов (день-ночь). Определение жирнокислотного состава масла проводили в лаборатории биохимии с помощью ИК-спектрометрии. Для определения жирнокислотного состава использовали целые отдельные семянки в количестве 100 шт. из каждой семьи, предварительно отделив их от лузги.

В дальнейшую селекцию включали семьи с содержанием олеиновой кислоты в масле не ниже 90 %.

Наряду с индивидуальным отбором растений ежегодно закладывали питомники направленного переопыления высо-коолеиновых крупноплодных форм с соблюдением норм пространственной изоляции, исключающих переопыление с другими биотипами подсолнечника. Размножение в питомниках направленного переопыления способствовало дальнейшему повышению содержания олеиновой кислоты и крупноплодности.

Результаты и обсуждение. В 2017 г. в полевых условиях проведено скрещивание кондитерского сорта Орешек и высо-коолеинового сорта Круиз. Были выполнены шесть циклов насыщающих скрещиваний: два – в камерах искусственного климата фитотрона ВНИИМК и четыре – в полевых условиях. Для контроля признака высокоолеиновости и крупноплодности на каждой стадии отбора использовали индивидуальные семянки с содержанием олеиновой кислоты не менее 85 % в начале цикла и не менее 90 % в последующем. По крупноплодно-сти отбирали семьи с массой 1000 семян не менее 100 г на начальном этапе и выше 120 г в следующих циклах, одновременно несущие ген высокоолеиновости.

В дальнейшем за счет направленного отбора в популяции высокоолеиновых биотипов шло постепенное увеличение содержания олеиновой кислоты в масле, и также за счет отбора на крупноплодность среднее значение массы 1000 семян у по-томств отобранных семей увеличивалось с каждым циклом (табл. 1).

Таблица 1

Изменение содержания олеиновой кислоты и массы 1000 семян при отборе крупноплодных высокоолеиновых форм в питомниках первичного семеноводства

ЦЭБ ВНИИМК, 2017–2021 гг.

Год	Количество отобранных семей, шт.	Маслич-ность, %	Масса 1000 семян * , г	Содержание олеиновой кислоты, % (в среднем)
2017	179	43,6	109	69
2018	410	43,7	119	82
2019	350	44,0	125	86
2021	267	44,2	128	> 90

* - при густоте стояния 20 тыс. раст./га

Полученные в наших исследованиях экспериментальные данные показывают, что в среднем за три года по сравнению с исходной популяцией уровень содержания олеиновой кислоты увеличился на 17 % (от 69 до 86 %), а по массе 1000 семян – на 17,4 % (от 109 до 128 г).

Признак масличности для крупноплодного подсолнечника является относительно менее важным по сравнению с массой 1000 семян. В то же время его значения не должны опускаться ниже 40 %. Наличие в популяции высокоолеиновых крупноплодных номеров высокомасличных биотипов при этом не является фактором, ограничивающим их коммерческую ценность, поскольку появляется возможность двустороннего использования данной продукции как для получения кондитерского сырья, так и для выработки масла.

Проведенные нами исследования показали, что сочетание в популяции высоко-олеиновости и крупноплодности при использовании метода периодического отбора с индивидуальной оценкой по потомству и последующим переопылением лучших семей оказалось наиболее точным.

В настоящее время продолжается работа по созданию высокоолеинового крупноплодного исходного селекционного материала с повышенной продуктивностью и улучшенными хозяйственно ценными признаками.

По данным конкурсного сортоиспытания, урожайность перспективного номера С.857 превысила стандарт – высокоолеи-новый сорт Круиз – на 12,2 %, по содержанию олеиновой кислоты наблюдается превышение на 2 %. Масса 1000 семян у перспективного номера была на 2,2 % выше, чем у стандарта – крупноплодного сорта Белочка (табл. 2).

Таблица 2

Характеристика перспективного крупноплодного селекционного материала с высоким содержанием олеиновой кислоты

ВНИИМК, КСИ, 2020–2021 гг.

Происхождение	Высота растения, см	Веге-таци-онный период, сутки	Масса 1000 семянок, * г	Мас-личность, %	Урожай-ность, т/га	Содержание олеиновой кислоты, %
Белочка – st.	174	90	93	46,7	3,29	-
С.857	171	86	95	45,3	3,30	90,0
Круиз – st.	170	89	55	53,8	2,94	88,0
НСР 05			6,2		0,23

* - при густоте стояния 40 тыс. шт./га

Проведенный отбор желательных биотипов позволил повысить признак высо-коолеиновости и массы 1000 семян у нового селекционного материала.

Полученные результаты свидетельствуют о стабилизации признака высоко-олеиновости и крупноплодности в популяции индивидуальных растений семеноводческой элиты нового селекционного материала.

Важно отметить, что после создания высокоолеинового крупноплодного исходного материала подсолнечника требуется выполнение дополнительного объема работ по выделению перспективных биотипов в звеньях первичного семеноводства для стабилизации признаков высокоолеиновости и крупноплодности.

Заключение. При использовании методов отбора высокоолеиновых форм крупноплодного подсолнечника при свободном цветении повышение олеиновой кислоты и массы 1000 семян происходит медленно, но для получения высокопродуктивного селекционного материала с указанными признаками «метод резервов» оказался наиболее результативным. Применение последовательного комплекса методов гибридизации, возвратных скрещиваний и группового переопыления позволило создать популяцию высоко-олеинового крупноплодного подсолнечника и выделить перспективные сортообразцы с содержанием олеиновой кислоты в масле 88–90 %.