Создание линии подсолнечника ЛГЗО с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты в масле семян

ВНИИ масличных культур

СОЗДАНИЕ ЛИНИИ ПОДСОЛНЕЧНИКА ЛГЗО С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ПАЛЬМИТИНОВОЙ КИСЛОТЫ В МАСЛЕ СЕМЯН

Селекция растений на улучшение качества масла заключается в создании сортов и гибридов с новыми типами масел, определяемыми характером его использования. Увеличение степени насыщенности масла за счет повышения содержания пальмитиновой кислоты существенно изменит его физико-химические свойства, в частности, усилит его оксистабильность.

Предполагается, что создание гибридов подсолнечника с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты в масле позволит обеспечить сырьем маслоперерабатывающую промышленность для получения высококачественного растительного масла как натурального заменителя твердых гидрированных жиров не содержащего транс-изомеров жирных кислот.

Обычные сорта и гибриды подсолнечника синтезируют около 6% пальмитиновой кислоты (С16:0) от суммы жирных кислот [1].

Болгарские ученые в 1979 г. впервые получили мутантную линию 275НР с содержанием пальмитиновой кислоты около 25% при использовании облучения семян сорта Заря у-лучами и последующего самоопыления и отбора [5]. Испанскими учеными также была обнаружена мутация, вызывающая повышенное содержание пальмитиновой кислоты около 25% в масле семян подсолнечника при использовании облучения семян X- лучами и получена мутантная линия CAS-5 [6]. В обоих случаях, у мутантов наблюдалось повышенное содержание пальмитолеиновой кислоты (С16:1) около 4 %. Имеется сообщение о высокопальмитиновых мутантных формах до 40 %, созданных в результате химического мутагенеза, в Институте растениеводства, г. Харьков [2]. Фирма Пионер, США получила патент на признак высокопальмитиновости в семенах подсолнечника с содержанием пальмитиновой кислоты 20-45 % [3]. Источник этого признака связан с гермоплазмой из Румынии и генбанком семян Республики Южная Африка.

Сотрудники ВНИИМК также поставили цель обнаружить мутацию с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты в составе жирных кислот и получить донорскую линию этого признака [4].

Материал и методы. В наших исследования были использованы сорта и селекционные линии подсолнечника ВНИИМК, коллекционные образцы ВИР, а так же стерильные аналоги материнских линий, поступающих во ВНИИМК в рамках экологических испытаний.

Состав жирных кислот масла семян подсолнечника определяли методом газожидкостной хроматографии. При анализе состава жирных кислот масла в отдельных семянках с сохранением их жизнеспособности отделяли Vg-Vt часть семядолей (10-25 мг). Сбор хроматографических данных осуществляли через ана- аналого-цифровой преобразователь (АЦП), путем непосредственного накопления информации на базе персонального компьютера с последующей полуавтоматической их обработкой программой CHROM 2000, Проводили стандартную статистическую обработку данных.

В случае использования химического мутагенеза семена замачивали в 0,05 % водном растворе НЭМ на 16 часов, промывали водой и высевали в почву.

Результаты и обсуждение. В 1987 г. семена сорта Юбилейный 60 были подвергнуты химическому мутагенезу. В 1990 г. в одной самоопыленной корзинке М₃ (1₂) при анализе отдельных семян было обнаружено расщепление. Четырнадцать семян из 100 обладали содержанием пальмитиновой кислоты от 22 до 30 %, количество пальмитолеиновой кислоты изменялось от 6 до 8 %. Отсутствие автофертильности при дальнейшем самоопылении не позволило, к сожалению, получить инбредную линию.

В 1990 г. в одной самоопыленной корзинке 12 коллекционного образца ВИР К2222 было обнаружено 3 семянки из 40 с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты около 14 % и содержанием пальмитолеиновой кислоты около 1 %. При выращивании семян после прижизненного анализа все растения погибли.

В 1992 г. также в одной самоопыленной корзинке Ц интродукционного номера коллекции ВИР Ин. № 429934, полученного из Афганистана, выделилось 5 семян из 30 с содержанием пальмитиновой кислоты от 21 до 26 % при содержании пальмитолеиновой кислоты около 6 %. Выращивание растений из отдельных семян после их прижизненного анализа оказалось неудачным.

Следовательно, три первые попытки получить линию с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты не были успешными.

В результате дальнейшего широкомасштабного поиска в 2001 г. была обнаружена мутация, вызывающая повышенное содержание пальмитиновой кислоты в масле семян подсолнечника в стерильной линии, полученной из Украины в рамках обмена коллекционным материалом. Пределы варьирования содержания пальмитиновой кислоты для этой линии из 15 проанализированных семянок с сохранением их жизнеспособности составили от 11 до 27 % (табл. 1).

Таблица 1 - Состав жирных кислот масла семян ЦМС линии - источника признака повышенного содержания пальмитиновой кислоты

№ семянки	Состав жирных кислот, % от суммы
	С16:0	С16:1	С18:0	С18:1	С18:2
1	20,5	1,7	3,6	14,1	60,1
2	13,4	0,6	8,7	19,7	57,6
3	25,3	2,2	5,7	11,8	55,0
4	12,0	0,9	5,3	17,6	64,2
5	25,7	3,4	4,8	13,2	52,9
6	26,6	3,7	3,0	13,2	53,5
7	12,3	0,4	7,3	19,7	60,3
8	и,з	0,5	4,5	18,4	65,2
9	22,5	2,5	4,9	14,4	55,7
10	14,8	1,6	0,8	10,3	72,4
И	24,1	3,7	4,7	13,4	54,1
12	25,7	4,0	6,3	11,0	53,0
13	25,7	3,0	4,2	12,9	54,2
14	15,5	1,4	6,9	16,6	59,5
15	21,0	2,3	5,2	13,4	58,1

Особенностью состава жирных кислот мутанта с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты явилось появление пальмитолеиновой кислоты до 4 %, что согласуется с данными зарубежных авторов. В обычных семенах подсолнечника ее содержание не превышало 0,1 % от суммы кислот.

В камере искусственного климата нам удалось вырастить два ЦМС растения из семянок № 12 и № 15, которые были скрещены с линией ВК580, имеющей ген восстановления фертильности. Гибридные семена были высеяны в мае 2002 г. и в результате самоопыления получены семена Ғ2 в количестве, достаточном для создания донорской линии, несущей признак повышенного содержания пальмитиновой кислоты.

Результаты анализа состава жирных кислот в семенах Ғ2 пяти самоопы-ленных корзинок урожая 2002 г. показали широкое варьирование содержания пальмитиновой кислоты от 4,5 до 24,0 % от суммы кислот. Так как изменчивость признака было трудно разбить на дискретные классы, выделили только мутантный класс с содержанием пальмитиновой кислоты от 17 до 24 %. После четырех поколений самоопыления и отбора в 2004 г. получили гомозиготную линию, которая была названа ЛГЗО. Фенотипическая изменчивость состава жирных кислот показывает незначительную вариабельность по отличительному признаку этой линии - повышенному содержанию пальмитиновой кислоты (табл. 2).

Таблица 2 - Фенотипическое варьирование состава жирных кислот масла отдельных семян линии ЛГЗО

№ семянки	Состав жирных кислот, % от суммы
	С16:0	С16:1	С16:2	С18:0	С18:1	С18:2
1	22,5	3,8	1,6	2,2	8,2	61,7
2	23,0	3,6	1,6	2,7	8,4	60,7
3	27,2	3,4	0,7	4,3	8,2	56,2
4	26,6	3,4	0,7	4,3	7,9	57,1
5	23,2	3,5	1,9	2,3	7,9	61,2
6	23,2	4,1	2,3	1,9	8,5	60,0
7	24,9	4,0	1,4	2,7	8,1	59,8
8	21,8	3,7	1,8	1,9	8,5	62,3
9	24,4	4,4	2,2	2,1	8,4	59,5
10	24,2	3,4	1,0	4,7	8,3	58,4
среднее	24,1	3,7	1,5	2,9	8,2	59,7
max	27,2	4,4	2,3	4,7	8,5	62,3
min	21,8	3,4	0,7	1,9	7,9	56,2
s	1,7	0,3	0,6	1,1	0,2	2,0
cv, %	7	8	40	38	2	3

Предел варьирования пальмитиновой кислоты составляет от 22 до 27 %. Повышение содержания пальмитиновой кислоты в масле семян линии ЛГЗО происходит, в основном, за счет олеиновой и стеаринной жирных кислот, а количество линолевой кислоты изменяется незначительно. В результате мутационного нарушения биосинтеза, появилась в заметных количествах до 2 % от суммы не характерная как для подсолнечника, так и для многих масличных культур, предположительно, пальмитолинолевая кислота (С16:2) кислот (рис.).

Рисунок. Хроматограммы метиловых эфиров жирных кислот масла средних проб семян:

а - обычная линия линолевого типа б - линия ЛГЗО с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты;

• 1    - С16:0 - пальмитиновая

• 2    - С16:1 - пальмитолеиновая

• 3    - С16:2 - пальмитолинолевая

• 4    - С18:0 - стеариновая

• 5    - С18:1 - олеиновая

б - С18:2 - линолевая

Таким образом, полученная линия подсолнечника ЛГЗО с повышенным содержанием пальмитиновой кислоты около 24 % от суммы жирных кислот в масле семян обладает стабильным проявлением признака, не несет в фенотипе отрицательных биологических свойств и может быть использована в качестве донора в селекционно-генетических работах.