vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2026-1-o2vir-nw-2299Research ArticleКОЛЛЕКЦИИ МИРОВЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ПРИОРИТЕТНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ СЕЛЕКЦИИCOLLECTIONS OF THE WORLD’S CROP GENETIC RESOURCES FOR THE DEVELOPMENT OF PRIORITY PLANT BREEDING TRENDSБиохимические особенности основных разновидностей культурного овса из коллекции ВИРBiochemical characteristics of the main botanical varieties of cultivated oats from the VIR collectionhttps://orcid.org/0000-0003-2762-2777ХореваВ. И.KhorevaV. I.

Валентина Ивановна Хорева, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, ВИР

190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б Морская, 42, 44

Valentina I. Khoreva, Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher,  VIR

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000, Russia

horeva43@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3992-5353ШеленгаТ. В.ShelengaT. V.

Татьяна Васильевна Шеленга, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник,  ВИР

190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

Tatiana V. Shelenga, Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher,  VIR

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000, Russia

tatianashelenga@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3274-7662ПоповВ. С.PopovV S.

Виталий Сергеевич Попов, кандидат технических наук, старший научный сотрудник,  ВИР

190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

Vitaliy S. Popov, Cand. Sci. (Engineering), Senior Researcher,  VIR

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000, Russia

popovitaly@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2199-3115СафоноваЭ. Э.SafonovaE. E.

Эльвира Эмильевна Сафонова, кандидат педагогических наук, старший научный сотрудник,  ВИР

190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

Elvira E. Safonova, Cand. Sci. (Pedagogy), Senior Researcher, VIR

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000, Russia

e.safonova@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8898-4926БлиноваЕ. В.BlinovaE. V.

Елена Владимировна Блинова, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник,  ВИР

190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

Elena V. Blinova, Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher,  VIR

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000, Russia

e.blinova@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8595-1336МалышевЛ. Л.MalyshevL. L.

Леонид Леонидович Малышев, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, ВИР

190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

Leonid L. Malyshev, Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher,  VIR

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000, Russia

l.malyshev@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9250-7225ЛоскутовИ. Г.LoskutovI. G.

Игорь Градиславович Лоскутов, доктор биологических наук, доцент, главный научный сотрудник, заведующий отделом, ВИР

190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

Igor G. Loskutov, Dr. Sci. (Biology), Associate Professor, Chief Researcher, Head of a Department, VIR

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000, Russia

i.loskutov@vir.nw.ruФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation2026300320261871165179Copyright © Хорева В.И., Шеленга Т.В., Попов В.С., Сафонова Э.Э., Блинова Е.В., Малышев Л.Л., Лоскутов И.Г., 20262026Хорева В.И., Шеленга Т.В., Попов В.С., Сафонова Э.Э., Блинова Е.В., Малышев Л.Л., Лоскутов И.Г.Khoreva V.I., Shelenga T.V., Popov V.S., Safonova E.E., Blinova E.V., Malyshev L.L., Loskutov I.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/2299Актуальность

Актуальность. Направление использования овса, одной из важнейших зерновых культур, определяется качеством зерна. Цель исследований – изучить особенности химического состава Avena sativa L. var. inermis Koern., A. sativa var. aurea Koern. и A. sativa var. mutica Alef. из коллекции ВИР, выделить образцы – источники высокого содержания белка, крахмала, масла, с высоким и низким содержанием β-глюканов, оптимальным жирнокислотным составом для пищевого и кормового направлений использования, рассмотреть метаболомные профили исследуемых разновидностей овса.

Материал и методы

Материал и методы. Материалом для изучения послужили три разновидности овса A. sativa различного географического происхождения, репродуцированные в 2021–2023 гг. в условиях Северо-Западного региона РФ. Биохимические показатели определяли по методикам, принятым в ВИР.

Результаты

Результаты. Изучен химический состав (содержание белка, крахмала, масла, β-глюканов, антиоксидантов, фенольных веществ, жирных кислот, метаболитов) зерна трех разновидностей овса, определяющий его пищевую и кормовую ценность. Установлена изменчивость и взаимосвязь изученных признаков между собой.

Заключение

Заключение. Образцы голозерного овса достоверно отличались высокими значениями всех изученных показателей по сравнению с пленчатыми. Найдены достоверные различия в химическом составе зерновок разновидностей овса посевного. Образцы овса посевного, различающиеся по наличию пленки и окраске цветковой чешуи (белой и желтой), достоверно отличаются по интенсивности основных физиолого-биохимических процессов. Выявлены потенциальные возможности использования отдельных генотипов A. sativa и выделены образцы пищевого и кормового назначения – источники ценных признаков для различных направлений селекции.

Background

Background. The uses of oat, one of the most important cereal crops, are predetermined by the quality of its grain. The objective was to study the chemical composition features in Avena sativa L. var. inermis Koern., A. sativa var. aurea Koern., and A. sativa var. mutica Alef. in order to identify accessions from the VIR collection that could serve as sources of high protein, starch, oil, high and low beta-glucan content, and optimal fatty acid composition for food and feed purposes, and to analyze the metabolic profiles of the studied oat varieties.

Materials and methods

Materials and methods. The studied material represented three botanical varieties of A. sativa of different geographic origin, reproduced in 2021–2023 in Northwest Russia. Biochemical parameters were assessed according to the guidelines adopted by VIR.

Results

Results. The chemical composition (the content of protein, starch, oil, beta-glucans, antioxidants, phenolic compounds, fatty acids, and metabolites) in the grain of three oat varieties was analyzed, and its nutritional food and feed value was established. The variability and interrelations among the studied features were identified.

Conclusion

Conclusion. The naked oat accessions significantly differed from the covered ones in higher values of all the studied parameters. Statistically significant differences were found in the chemical composition of the grain in the three oat varieties. A. sativa accessions, differing in the presence/absence of the hull and the color of the flower glumes (white or yellow), also manifested significant differences in the intensity of major physiological and biochemical processes. Potential possibilities of using individual genotypes of cultivated oats were revealed, and accessions were identified as sources of valuable traits for various areas of breeding for food and feed purposes.

Avena sativa L.пленчатый овесголозерный овесvar. aureavar. muticavar. inermisзернобелоккрахмалмаслоβ-глюканыантиоксидантыфенольные веществажирные кислотынеспецифическое метаболомное профилированиеAvena sativa L.covered oatnaked oatvar. aureavar. muticavar. inermisgrainproteinstarchoilβ-glucansantioxidantsphenolic compoundsfatty acidsuntargeted metabolomic profilingИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-76-00005, https://rscf.ru/project/23-76-00005/.The study was supported by the Russian Science Foundation, Grant No. 23-76-00005, https://rscf.ru/project/23-76-00005/.References</i>365</i> по Цельсию. Точный прогноз и история. Погода в Пушкине: [сайт]. URL: https://pogoda.365c.ru/russia/pushkin [дата обращения: 20.05.2025].365 Celsius. Exact forecasting and history. Weather in Pushkin (365 po Tselsiyu. Tochny prognoz i istoriya. Pogoda v Pushkine): [website]. [in Russian]. URL: https://pogoda.365c.ru/russia/pushkin [дата обращения: 20.05.2025].Абугалиева А.И., Лоскутов И.Г., Савин Т.В., Чудинов В.А. Изучение голозерного овса из коллекции ВИР на качественные показатели в условиях Казахстана. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(1):9-21. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-1-9-21Abugalieva A.I., Loskutov I.G., Savin T.V., Chudinov V.A. Evaluation of naked oat accessions from the VIR collection for their qualitative characteristics in Kazakhstan. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2021;182(1):9-21. [in Russian]. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-1-9-21Ahmet B., Ümit G., Musa Ö.M., Ziya D., Nurhan U. Oil contents and fatty acid composition of oat (Avena sativa L.) seed and oils. Journal of Agroalimentary Processes and Technologies. 2019;25(4):182-186.Ahmet B., Ümit G., Musa Ö.M., Ziya D., Nurhan U. Oil contents and fatty acid composition of oat (Avena sativa L.) seed and oils. Journal of Agroalimentary Processes and Technologies. 2019;25(4):182-186.Баталова Г.А. Перспективы и результаты селекции голозерного овса. Зернобобовые и крупяные культуры. 2014;2(10):64-69.Batalova G.A. Perspectives and results of naked oats breeding. Legumes and Groat Crops. 2014;2(10):64-69. [in Russian]Brindzova L., Čertik M., Rapta P., Zalibera M., Mikulajová A., Takacsova M. Antioxidant activity, β-glucan and lipid contents of oat varieties. Czech Journal of Food Sciences. 2008;26(3):163-173. DOI: 10.17221/2564-CJFSBrindzova L., Čertik M., Rapta P., Zalibera M., Mikulajová A., Takacsova M. Antioxidant activity, β-glucan and lipid contents of oat varieties. Czech Journal of Food Sciences. 2008;26(3):163-173. DOI: 10.17221/2564-CJFSChmelová D., Ondrejovič M., Havrlentova M., Hozlar P. Antioxidant activity in naked and hulled oat (Avena sativa L.) varieties. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2015;4(3):63-65. DOI: 10.15414/jmbfs.2015.4.special3.63-65Chmelová D., Ondrejovič M., Havrlentova M., Hozlar P. Antioxidant activity in naked and hulled oat (Avena sativa L.) varieties. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2015;4(3):63-65. DOI: 10.15414/jmbfs.2015.4.special3.63-65Emmons C.L., Peterson D.M. Antioxidant activity and phenolic content of oat as affected by cultivar and location. Crop Science. 2001;41(6):1676-1681. DOI: 10.2135/cropsci2001.1676Emmons C.L., Peterson D.M. Antioxidant activity and phenolic content of oat as affected by cultivar and location. Crop Science. 2001;41(6):1676-1681. DOI: 10.2135/cropsci2001.1676Halket J.M., Zaikin V.G. Derivatization in mass spectrometry – 1. Silylation. European Journal of Mass Spectrometry. 2003;9(1):1-21. DOI: 10.1255/ejms.527Halket J.M., Zaikin V.G. Derivatization in mass spectrometry – 1. Silylation. European Journal of Mass Spectrometry. 2003;9(1):1-21. DOI: 10.1255/ejms.527Heneen W.K., Banas A., Leonova S., Carlsson A.S., Marttila S., Debski H. et al. The distribution of oil in the oat grain. Plant Signaling and Behavior. 2009;4(1):55-56. DOI: 10.4161/psb.4.1.7313Heneen W.K., Banas A., Leonova S., Carlsson A.S., Marttila S., Debski H. et al. The distribution of oil in the oat grain. Plant Signaling and Behavior. 2009;4(1):55-56. DOI: 10.4161/psb.4.1.7313Хорева В.И., Шеленга Т.В., Блинова Е.В., Конарев А.В., Лоскутов И.Г. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 876. Овес: биохимическая характеристика образцов. Санкт-Петербург: ВИР; 2018.Horeva V.I., Shelenga T.V., Blinova E.V., Konarev A.V., Loskutov I.G. Catalogue of the VIR global collection. Issue 876. Oats: biochemical characteristics of the accessions. St. Petersburg: VIR; 2018. [in Russian]Козлова Г.Я., Акимова О.В. Сравнительная оценка голозерных и пленчатых сортов овса по основным показателям качества зерна. Сельскохозяйственная биология. 2009;44(5):87-89.Kozlova G.Ya., Akimova O.V. Comparative assessment of the bare-grained and filmy oats varieties on main parameters of corn quality. Agricultural Biology. 2009;44(5):87-89. [in Russian]Krasilnikov V.N., Batalova G.A., Popov V.S., Sergeeva S.S. Fatty acid composition of lipids in naked oat grain of domestic varieties. Russian Agricultural Sciences. 2018;44(5):406-408. DOI: 10.3103/S1068367418050117Krasilnikov V.N., Batalova G.A., Popov V.S., Sergeeva S.S. Fatty acid composition of lipids in naked oat grain of domestic varieties. Russian Agricultural Sciences. 2018;44(5):406-408. DOI: 10.3103/S1068367418050117Методические указания по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса / сост. И.Г. Лоскутов, О.Н. Ковалева, Е.В. Блинова; под ред. И.Г. Лоскутова. 4-е изд. Санкт-Петербург: ВИР; 2012.Loskutov I.G., Kovaleva O.N., Blinova E.V. (comp.). Guidelines for the study and preservation of the world collection of barley and oats (Metodicheskiye ukazaniya po izucheniyu i sokhraneniyu mirovoy kollektsii yachmenya i ovsa). I.G. Loskutov (ed.). 4th ed. St. Petersburg: VIR; 2012. [in Russian]Лоскутов И.Г., Полонский В.И. Селекция на содержание β-глюканов в зерне овса как перспективное направление для получения продуктов здорового питания, сырья и фуража. Сельскохозяйственная биология. 2017;52(4):646-657. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.4.646rusLoskutov I.G. Polonskiy V.I. Content of β-glucans in oat grain as a perspective direction of breeding for health products and fodder (review). Agricultural Вiology. 2017;52(4);646-657. [in Russian]. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.4.646rusManzoor M.S., Pasha I., Shehzad A., Zia M.A., Zhu M.J. Antioxidant profiling of indigenous oat cultivars with special reference to avenanthramides. International Food Research Journal. 2020;27(2):261-269.Manzoor M.S., Pasha I., Shehzad A., Zia M.A., Zhu M.J. Antioxidant profiling of indigenous oat cultivars with special reference to avenanthramides. International Food Research Journal. 2020;27(2):261-269.Новиков Н. Н. Биохимия растений. Москва; 2012.Novikov N.N. Plant biochemistry (Biokhimiya rasteniy). Moscow; 2012. [in Russian]Papageorgiou M., Lakhdara N., Lazaridou A., Biliaderis C.G., Izydorczyk M.S. Water extractable (1→3,1→4)-β-D-glucans from barley and oats: An intervarietal study on their structural features and rheological behaviour. Journal of Cereal Science. 2005;42(2):213-224. DOI: 10.1016/j.jcs.2005.03.002Papageorgiou M., Lakhdara N., Lazaridou A., Biliaderis C.G., Izydorczyk M.S. Water extractable (1→3,1→4)-β-D-glucans from barley and oats: An intervarietal study on their structural features and rheological behaviour. Journal of Cereal Science. 2005;42(2):213-224. DOI: 10.1016/j.jcs.2005.03.002Peterson D.M., Wesenberg D.M., Burrup D.E., Erickson C.A. Relationships among agronomic traits and grain composition in oat genotypes grown in different environments. Crop Science. 2005;45(4):1249-1255. DOI: 10.2135/cropsci2004.0063Peterson D.M., Wesenberg D.M., Burrup D.E., Erickson C.A. Relationships among agronomic traits and grain composition in oat genotypes grown in different environments. Crop Science. 2005;45(4):1249-1255. DOI: 10.2135/cropsci2004.0063Плешков Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений. Москва: Агропромиздат; 1987.Pleshkov B.P. Biochemistry of agricultural plants (Biokhimiya selskokhozyaystvennykh rasteniy). Moscow: Agropromizdat; 1987. [in Russian]Полонский В.И., Сурин Н.А., Герасимов С.А., Липшин А.Г., Сумина А.В., Зюте С. Изучение сортов овса (Avena sativa L.) различного географического происхождения по качеству зерна и продуктивности. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(6):683-690. DOI: 10.18699/VJ19.541Polonskiy V.I., Surin N.A., Gerasimov S.A., Lipshin A.G., Sumina A.V., Zute S. The study of oat varieties (Avena sativa L.) of various geographical origin for grain quality and productivity. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(6):683-690. [in Russian]. DOI: 10.18699/VJ19.541Popov V.S., Khoreva V.I., Konarev A.V., Shelenga T.V., Blinova E.V., Malyshev L.L. et al. Evaluating germplasm of cultivated oat species from the VIR collection under the Russian northwest conditions. Plants (Basel). 2022;11(23):3280. DOI: 10.3390/plants11233280Popov V.S., Khoreva V.I., Konarev A.V., Shelenga T.V., Blinova E.V., Malyshev L.L. et al. Evaluating germplasm of cultivated oat species from the VIR collection under the Russian northwest conditions. Plants (Basel). 2022;11(23):3280. DOI: 10.3390/plants11233280Puzanskiy R., Tarakhovskaya E.R., Shavarda A., Shishova M. Metabolomic and physiological changes of Chlamydomonas reinhardtii (Chlorophyceae, Chlorophyta) during batch culture development. Journal of Applied Phycology. 2018;30(2):803-818. DOI: 10.1007/s10811-017-1326-9Puzanskiy R., Tarakhovskaya E.R., Shavarda A., Shishova M. Metabolomic and physiological changes of Chlamydomonas reinhardtii (Chlorophyceae, Chlorophyta) during batch culture development. Journal of Applied Phycology. 2018;30(2):803-818. DOI: 10.1007/s10811-017-1326-9Родионова Н.Ф., Солдатов В.Н., Мережко В.Е., Ярош Н.П., Кобылянский В.Д. Культурная флора. Т. 2, ч. 3. Овес / под ред. В.Д. Кобылянского, В.Н. Солдатова. Москва: Колос; 1994.Rodionova N.F., Soldatov V.N., Merezhko V.E., Yarosh N.P., Kobylyansky V.D. Flora of cultivated plants. Vol. 2, Pt. 3. Oat (Oves). V.D. Kobylyansky, V.N. Soldatov (eds). Moscow: Kolos; 1994. [in Russian]Самченко О.Н. Меркучева М.А. Пророщенное зерно – перспективное сырье для разработки новых видов изделий. Новый университет. Серия: технические науки. 2015;7-8(41-42):27-32.Samchenko O.N., Merkucheva M.A. Germinated seed – perspective raw material to develop new types of products. Novy universitet. Seriya: tekhnicheskiye nauki = New University. Series: Engineering Sciences. 2015;7-8(41-42):27-32. [in Russian]Серякова Л.П. Метеорологические условия и растения. Учебное пособие по агрометеорологии. Ленинград; 1971.Seryakova L.P. Meteorological conditions and plants. A manual on agricultural meteorology (Meteorologicheskiye usloviya i rasteniya. Uchebnoye posobiye po agrometeorologii). Leningrad; 1971. [in Russian]Shtark O.Y., Puzanskiy R.K., Avdeeva G.S., Yurkov A.P., Smolikova G.N., Yemelyanov V.V. et al. Metabolic alterations in pea leaves during arbuscular mycorrhiza development. PeerJ. 2019;7:e7495. DOI: 10.7717/peerj.7495Shtark O.Y., Puzanskiy R.K., Avdeeva G.S., Yurkov A.P., Smolikova G.N., Yemelyanov V.V. et al. Metabolic alterations in pea leaves during arbuscular mycorrhiza development. PeerJ. 2019;7:e7495. DOI: 10.7717/peerj.7495Скрябин А. А., Фрольцова И. Н., Антипина А. А. Овес посевной – ценная злаковая культура. E-Scio. 2020;8(47):282-290.Skryabin A.A., Froltsova I.N., Antipina A.A. Cultivated oat – a valuable cereal crop (Oves posevnoy – tsennaya zlakovaya kultura). E-Scio. 2020;8(47):282-290. [in Russian]Урубков С.А., Хованская С.С., Дрёмина Н.В., Смирнов С.О. Анализ химического состава и пищевой ценности зернового сырья для производства продуктов детского питания. Пищевая промышленность. 2018;(8):16-20.Urubkov S.A., Khovanskaya S.S., Dremina N.V., Smirnov S.O. Analysis of the chemical composition and nutritional value of grain raw materials for the production of baby foods. Food Industry. 2018;(8):16-20. [in Russian]Wang Y., Frei M. Stressed food – the impact of abiotic environmental stresses on crop quality. Agriculture, Ecosystems and Environment. 2011;141(3-4):271-286. DOI: 10.1016/j.agee.2011.03.017Wang Y., Frei M. Stressed food – the impact of abiotic environmental stresses on crop quality. Agriculture, Ecosystems and Environment. 2011;141(3-4):271-286. DOI: 10.1016/j.agee.2011.03.017Яшин А., Яшин Я., Федина П., Черноусова Н. Определение природных антиоксидантов в пищевых злаках и бобовых культурах. Аналитика. 2012;1(2):32-36.Yashin A., Yashin Y., Fedina P., Chernousova N. Determination of natural antioxidants in cereal grains and bean cultures. Analytics. 2012;1(2):32-36. [in Russian]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.