Влияние методов отбора на содержание рицинолевой кислоты в масле семян клещевины

Введение. Клещевина ( Ricinus communis L.) высокомасличная техническая культура. Семена клещевины содержат 43-57 % масла, известного под названием касторовое.

Специфичность касторового масла обусловлена тем, что в нём преобладают триглицериды (81-86 %) рицинолевой (рицинолеиновой) кислоты (С18Н34О3). Рицинолевая кислота не встречаются в маслах других растений, в том числе растений семейства молочайные: тунг, молочай лекарственный [1,5].

Благодаря своему строению рицинолевая кислота (оксикислота) чрезвычайно активна в химическом отношении. Ей свойствены реакции полимеризации и конденсации, термической дегидратации (пиролиза) и гидролиза. Продукты, полученные в результате этих реакций, глифталивая олифа, лаки, эмали, искусственные смолы, особо прочные пластмассы и другие продукты технологического производства. Касторовое масло является незаменимым сырьём для химической, фармацевтической, кожевенной, мыловаренной, текстильной, полиграфической,     металлообрабатывающей промышленности, используется в волоконной связи и других отраслях [8; 7; 2].

Как отмечают Т. Хилдич и П. Уильямс (Hildich, 1964), в тропических странах имеются формы клещевины, синтезирующие масло, в котором отсутствует олеиновая кислота, а содержание рицинолевой возрастает до 95 %. Это значит, что существует значительный резерв для повышения содержания рицинолевой кислоты в масле семян клещевины методами селекции и довольно высокий, как минимум 10%. Заводской выход рицинолевой кислоты из касторового масла составляет 75 % [4; 11].

Сорт клещевины является перекрёстно – опыляемой гибридной популяцией, склонной к частичному самоопылению, которая характеризуется наличием генотипов разных групп спелости, различающиеся по высоте растений и штамба, количеству боковых кистей, крупности и масличности семян, содержанию рицинолевой кислоты в масле семян и другими признаками.

Метод внутрисортового отбора в популяциях, особенно с оценкой по потомству, широко применяется как в селекционной, так и в семеноводческой работе с клещевиной для выведения и улучшения сортов по комплексу признаков. Его используют для выбраковки из сортовых популяций семей с низкой продуктивностью, позднеспелостью, высокорослых, с растрескивающимися коробочками, рыхлыми кистями, низкой масличностью и другими нежелательными признаками. Дублянская Н. Ф. на основании своих исследований отметила, что качественный состав клещевинного масла, хотя и в небольшой степени, но изменяется в зависимости от сортовых особенностей [3].

Цель исследований – сравнить эффективность методов массового и индивидуального отбора при выделении из сортовых популяций клещевины генотипов с высоким содержанием рицинолевой кислоты.

Материал и методы. В 2004-2007 гг. на сорте клещевины ВНИИМК-420 проведены два цикла массового и индивидуального отбора. Первый цикл начат с отбора в 2004 году индивидуальных растений в количестве 180 штук. Отбор осуществляли путем взятия семян только с центральных кистей. Отобранные семена анализировали по признакам: число семян в кисти, масса 1000 семян и содержание рицинолевой кислоты в масле. Последний показатель определяли в отделе биохимии ВНИИМК методом газожид- костной хроматографии согласно ГОСТ 51483-99 в модификации Харченко [9; 10]. Для дальнейшего изучения отобрали 85 лучших индивидуальных растений по комплексу признаков и прежде всего по содержанию рицинолевой кислоты в масле. Семена каждого индивидуального растения разделили на две части, одну из которых использовали для посева в 2005 г. в питомнике оценки потомств, вторую оставили в резерве.

Оценку потомств отобранных растений (семей) проводили на однорядковых делянках площадью 5,9 м² без повторностей с размещением исходного сорта (контроля) ВНИИМК-420 через каждые 4 делянки. Семена, полученные с делянок питомника оценки потомств, анализировали по процентному содержанию рицинолевой кислоты в масле.

При анализе данных усредненные показатели содержания рицинолевой кислоты по всем семьям питомника оценки потомств представляли как результат массового отбора, а данные по конкретным лучшим семьям – эффективность индивидуального отбора.

Для проведения второго цикла отбора в 2006 и 2007 гг. использовали семена резервов, которые высеяли на пространственно изолированном участке. Отбор индивидуальных растений и принципы оценки семей в питомнике оценки потомств осуществляли аналогично первому циклу отбора.

Результаты и обсуждение. Чтобы определить, что собой представляет исходная популяция клещевины сорта ВНИИМК 420 по содержанию рицинолевой кислоты, был проведён анализ урожая семян, полученных с делянок сорта-контроля. Установлено, что популяция сорта ВНИИМК 420 не выровнена по содержанию рицинолевой кислоты. В ней имеются генотипы как с низким, так и с высоким её содержанием. Это означает, что для выделения генотипов, превышающих исходную популяцию по содержанию рицинолевой кислоты, необходимо отобрать лучшие по этому показателю потомства элитных растений, сравнивая их с ближним контролем по этому признаку. Результаты приведены в таблице 1.

Показано, что при массовом отборе в отобранной популяции клещевины имеются генотипы как с высоким содержанием рицинолевой кислоты (86-95 %), так и с более низким (71-85 %). В массовый отбор были включены все семьи питомника оценки потомств, где определили среднее содержание рицинолевой кислоты, которое составило 87,2 %, что всего лишь на 1,3 % в среднем превысило значение стандарта. Фактически с помощью массового отбора не произошло значительного повышения содержания рицинолевой кислоты в создаваемой популяции клещевины, но тенденция всё-таки прослеживается.

Слабая эффективность массового отбора объясняется тем, что сама популяция сорта ВНИ-ИМК-420 имеет в среднем высокое содержание рицинолевой кислоты в масле семян (85,9±1,15 %), хотя в ней имеются генотипы и с более высоким проявлением этого признака (86-95 %).

С целью выделения из популяции сорта генотипов с высоким содержанием рицинолевой кислоты, проведён индивидуальный отбор. Взято всего 9 потомств пятой и шестой групп содержания рицинолевой кислоты у которых в среднем составило 91,0 ± 0,68 %, что на 5,1 % достоверно выше сорта контроля (табл. 2).

Таблица 1 – Содержание рицинолевой кислоты в масле семян клещевины при разных методах отбора (1-й цикл отбора)

ЦЭБ ВНИИМК, 2004-2005 гг.

Метод отбора	Всего семей, шт.	Группы содержания рицинолевой кислоты, %						Среднее x ± S x %
		I < 70	II 7175	III 7680	IV 8185	V 8690	VI 9195
Исходный материал (сорт ВНИ-ИМК 420 – контроль)	22	1	1	3	3	14	-	85,9 ± 1,15
Массовый отбор	85	-	6	5	14	58	2	87,2 ± 0,47
Индивидуальный отбор	9	-	-	-	-	7	2	91,0 ± 0,62

Статистическая обработка опытных данных подтвердила достоверность полученных результатов, при этом отбор генотипов с более высоким содержанием рицинолевой кислоты позволил снизить коэффициент варьирования этого признака с 6,3 до 2,2 %, а коэффициент выравненности у отбираемого материала – повысить от 93,7 до 97,7 % по этому признаку. Это подтверждает эффективность проведения индивидуального от-

Таблица 2 – Влияние методов отбора на содержание рицинолевой кислоты в масле семян клещевины (1-й цикл отбора)

ЦЭБ ВНИИМК, 2004-2005 гг.

Метод отбора Всего семей, шт. Содержание рицинолевой кислоты, % Коэффициент, % minmax среднее x ± Sx% варьи-рова-ния,V выравнен-ности, В Исходный материал (сорт ВНИИМК 420 – контроль) 22 70,8 -90,2 85,9 ± 1,15 6,3 93,7 Массовый отбор 85 74,4 -96,4 87,2 ± 0,47 5,0 95,0 Индивидуальный отбор 9 90,0 -96,4 91,0 ± 0,68 2,2 97,7 бора из популяции сорта с оценкой по потомству в селекционном питомнике.

Затем резервы семян потомства девяти семей с наиболее высоким проявлением признака содержания рицинолевой кислоты в 2006 г. были высеяны на пространственно изолированном участке для размножения и проведения второго цикла отбора с целью получения константного по этому признаку селекционного материала. В 2007 г. был заложен селекционный питомник оценки потомств из 203 отобранных на пространственно изолированном участке размножения в 2006 г. растений в изучаемой популяции сорта клещевины ВНИИМК-420, для проведения второго цикла отбора.

Результаты опыта за 2007 г. по второму циклу отбора представлены в таблице 3. Экспериментальные данные 2007 года полностью подтвердили результаты, полученные в 2005 г.: популяция сорта ВНИИМК-420 не выравнена по содержанию рицинолевой кислоты.

Таблица 3 – Содержание рицинолевой кислоты в масле семян клещевины при разных методах отбора (2-й цикл отбора)

ЦЭБ ВНИИМК, 2006-2007 гг.

Метод отбора	Всего семей, шт.	Группа содержания рицинолевой кислоты, %						Среднее x ± S x %
		I < 70	II 7175	III 7680	IV 8185	V 8690	VI 9195
Исходный материал (сорт ВНИИМК 420 – контроль)	51	-	-	3	8	38	2	86,7 ± 0,42
Массовый отбор	203	-	5	6	65	119	8	86,2 ± 0,23
Индивидуальный отбор	16	-	-	-	-	8	8	91,0 ± 0,23

Посредством массового отбора нам также не удалось повысить содержание рицинолевой кислоты в популяции сорта клещевины ВНИИМК-420 (табл. 4)

Таблица 4 – Влияние методов отбора на содержание рицинолевой кислоты в масле семян клещевины (2-й цикл отбора)

ЦЭБ ВНИИМК, 2005-2007 гг.

Методы отбора	Всего семей, шт.	Содержание рицинолевой кислоты, %		Коэффициент, %
		min-max	среднее x ± S x %	варьирования, V	вырав-ненности, В
Исходный материал (сорт ВНИИМК 420 – контроль)	51	72,5-91,1	86,7 ± 0,42	3,5	96,5
Массовый отбор	203	70,6-93,2	86,2 ± 0,23	3,8	96,2
Индивидуальный отбор	16	90,1-93,2	91,0 ± 0,23	1,0	99,0

Напротив индивидуальный отбор позволил выделить биотипы с содержанием рицинолевой кислоты в масле семян на 4,3 и 4,8 % выше контроля и массового отбора соответственно. Статистическая обработка опытных данных, сравнения эффективности массового и индивидуального методов отбора по этому признаку подтвердила достоверность полученных результатов за 2007 год. Индивидуальный отбор позволяет снизить варьирование материала по этому признаку до 2,5 % и повысить вырав-ненность его до 99 %.

Резервы семян 16 семей, лучших по содержанию рицинолевой кислоты в масле семян клещевины, объединили для высева на пространственно изолированном участке для создания высокорицинолевой популяции.

Вывод. Исследования показали, что с помощью индивидуального отбора с оценкой по потомству можно достоверно повысить содержание рицинолевой кислоты в масле семян клещевины в популяции сортов на 5,1% за один цикл отбора.