vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2018-3-159-166vir-nw-290Research 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 TRENDSБиологически активные вещества некоторых видов рода Lathyrus L.Biologically active substances of some species of the genus Lathyrus L.СоловьеваА. Е.SolovyevaA. E.

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

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

ШеленгаТ. В.ShelengaТ. V.

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

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

БурляеваМ. О.BurlyaevaM. O.

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

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

m.burlyaeva@vir.nw.ruФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation2018100120191793159166Copyright © Соловьева А.Е., Шеленга Т.В., Бурляева М.О., 20192019Соловьева А.Е., Шеленга Т.В., Бурляева М.О.Solovyeva A.E., Shelenga Т.V., Burlyaeva M.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/290Актуальность

Актуальность. Многие однолетние и многолетние и однолетние виды чины используются в сельском хозяйстве как кормовые культуры. При поиске образцов, отличающихся наибольшей кормовой ценностью, и для создания сортов с повышенным качеством зеленой массы важно изучение содержания биологически активных веществ (БАВ).

Материалы и методы

Материалы и методы. Изучали 35 образцов 6 видов рода Lathyrus L. из коллекции ВИР - L. sativus L., L. vernus (L.) Bernh., L. latifolius L., L. tuberosus L., L. linifolius (Reichard) Bassler, L. sylvestris L. Биологически активные вещества исследовали в зеленой массе чины в фазу начала налива бобов. Материал обрабатывали и анализировали по методикам ВИР (Ermakov et al., 1987). Для определения фенольных соединений был использован метод газо-жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией (ГЖХ МС) на хроматографе «Agilent 6850» (USA).

Результаты

Результаты. Впервые проведено исследование содержания аскорбиновой кислоты, каротиноидов, каротинов, в-каротина, хлорофиллов а и b, фенольных соединений у Lathyrus species. По содержанию биологически активных веществ в траве чины были выявлены значительные межвидовые и межсортовые различия. Диапазон изменчивости значений этих признаков составил:    у аскорбиновой кислоты - 39,0-133,0, хлорофиллов а и b - 55,5-365,5, каротиноидов - 10,6-44,5, каротинов - 3,6-30,0, в-каротина - 2,6-24,8, фенольных соединений - 4,4-199,4, мг/100 г сырого вещества. Самые высокие показатели наблюдались у L. linifolius и L. latifolius L.

Выводы

Выводы. Зеленая масса исследованных образцов сбалансирована по содержанию биологически активных веществ и отличается питательной ценностью. Все изученные виды представляют интерес для селекции кормовых сортов, представители чины лесной и посевной для практического использования в кормопроизводстве. Чины широколистная и льнолистная перспективны как источники биологически активных веществ.

Background

Background. Many of perennial and annual Lathyrus species have economic significance and are used of the world's agriculture. They are often cultivated as forage crops. An important role in developing new forage crops is given to selection for an increased quality of green biomass. Studying biologically active substances (BAS) in green matter of different Lathyrus varieties is needed to search for accessions with as high nutritional value as possible that can serve as sources of BAS.

Materials and methods

Materials and methods. Thirty-five accessions representing 6 species (L. sativus L., L. vernus (L.) Bernh., L. latifolius L., L. tuberosus L., L. linifolius (Reichard) Bassler, L. sylvestris L.) of the genus Lathyrus L. from the VIR collection were studied. BAS were detected in the green biomass of the accessions in an early phase of bean ripening. The accessions were analyzed by VIR-approved methods (Ermakov et al., 1987). The qualitative and quantitative analyses of phenolic compounds was performed by means of gas chromatography with mass spectrometry (GC-MS Agilent 6850, USA).

Results

Results. The content of ascorbic acid, carotenoids, carotenes, в-carotene, chlorophylls a and b, phenolic compounds in the Lathyrus species was studied for the first time. Significant interspecific and intervarietal differences were identified in the BAS content of green matter. The range of variability was as follows: ascorbic acid: 39.0-133.0; chlorophylls a and b: 55.5-365.5; carotenoids: 10.6-44.5; carotenes: 3.630.0; в-carotene: 2.6-24.8; phenols: 4.4-199.4 mg/100g of raw material. The highest rates were observed in L. linifolius and L. latifolius accessions.

Conclusion

Conclusion. Green biomass of the studied Lathyrus accessions was balanced in the BAS content and showed high nutritive value. All studied species are of interest for forage crop breeding. The accessions of flat pea (L. sylvestris) and grass pea (L. sativus) are promising for practical use in feed production. L. linifolius and L. latifolius have good prospects as sources of biologically active substances.

аскорбиновая кислотакаротиноидыкаротиныв-каротинхлорофиллы а и bфенольные соединенияLathyrus sativusL. LatifoliusL. linifoliusL. sylvestrisL. tuberosusL. vernusascorbic acidcarotenoidscarotenesв-carotenechlorophyll a and bphenolsLathyrus sativusL. latifoliusL. linifoliusL. sylvestrisL. tuberosusL. vernusГосударственное задание согласно тематическому плану ВИР по теме № 0662-2018-0013 «Развитие теоретических основ ботаники, филогении, систематики, генетики, физиологии, биохимии культурных растений и разработка традиционных и современных молекулярных методов оценки растительных ресурсов по признакам качества, устойчивости к абиотическим и биотическим стрессорам и другим хозяйственно важным признакам», номер государственной регистрации ЕГИСУ НИОКР АААА-А16-116040710370-0ReferencesApostolidis E., Li L., Lee C., Seeram N.P. In vitro evaluation of phenolic-enriched maple syrup extracts for inhibition of carbohydrate hydrolyzing enzymes relevant to type 2 diabetes management // J. Funct. Foods, 2011, vol. 3, iss. 2, pp. 100-106. DOI: 10.1016/jjff.2011.03.003.Apostolidis E., Li L., Lee C., Seeram N.P. In vitro evaluation of phenolic-enriched maple syrup extracts for inhibition of carbohydrate hydrolyzing enzymes relevant to type 2 diabetes management // J. Funct. Foods, 2011, vol. 3, iss. 2, pp. 100-106. DOI: 10.1016/jjff.2011.03.003.БурляеваМ. О., Соловьева А. Е., Никишкина М. А., Расулова М. А., Золотов С. В. Коллекция видов рода Lathyrus L. ВИР им. Н. И. Вавилова - источник исходного материала для селекции высокобелковых кормовых сортов чины / Научно-производственный журнал «Зернобобовые и крупяные культуры». Орел, 2012. № 4. C. 62-71.Burlyaeva M. O., Solovyeva A. E., Nikishkina M. A., Rasulova M. A., Zolotov S. V. Species of the genus Lathyrus L. from N. I. Vavilov Institute (VIR) collection - the source of initial material for high-protein forage varieties breeding / Legumes and Groat crops. Orel, 2012, no. 4, pp. 62-71 [in Russian]Burlyaeva M. O., Solovyeva A. E., Sergeev E. A., Shchukina N. N., Sabitov A. S. Wild species of Lathyrus L. in VIR: collection, study and primary introduction // Abstracts IV Vavilov Intern. Conf. “N.I. Vavilov’s ideas in the modern world”, St Petersburg, 2017, pp. 111-112.Burlyaeva M. O., Solovyeva A. E., Sergeev E. A., Shchukina N. N., Sabitov A. S. Wild species of Lathyrus L. in VIR: collection, study and primary introduction // Abstracts IV Vavilov Intern. Conf. “N.I. Vavilov’s ideas in the modern world”, St Petersburg, 2017, pp. 111-112.Campbell C. G., Mehra R. B., Agrawal S. K., Chen Y. Z., Abd El Moneim A. M., Khawaja H. I. T., Yadov C. R., Tay J. U., Araya W. A. Current status and future strategy in breeding grass pea (Lathyrus sativus) // Euphytica, 1994, vol. 73, no. 1/2, pp. 167-175.Campbell C. G., Mehra R. B., Agrawal S. K., Chen Y. Z., Abd El Moneim A. M., Khawaja H. I. T., Yadov C. R., Tay J. U., Araya W. A. Current status and future strategy in breeding grass pea (Lathyrus sativus) // Euphytica, 1994, vol. 73, no. 1/2, pp. 167-175.Campbell C. G. Grass pea: Lathyrus sativus L. International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI), Rome; Italy, 1997. 92 p.Campbell C. G. Grass pea: Lathyrus sativus L. International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI), Rome; Italy, 1997. 92 p.ЧупахинаГ. Н. Система аскорбиновой кислоты растений. Калининград, 1997. 120 с.Chupakhina G. N. The ascorbic acid system of plants (Sistema askorbinovoj kisloty rastenij). Kaliningrad, 1997, 120 р. [in Russian]Ермаков А. И., Арасимович В. В., Ярош Н. П. и др. Методы биохимического исследования растений. Л. : Агропромиздат, 1987. 430 с.Ermakov A. I., Arasimovich V. V., Jarosh N. P. et al. Metodsof biochemical research in plants. (Metody biohimicheskogo issledovanija rastenij). Leningrad : Agropromizdat, 1987. 430 p. [in Russian]Girma A., Tefera B., Dadi L. Grass pea and neurolathyrism: farmers' perception on its consumption and protective measure in North Shewa, Ethiopia // Food and Chemical Toxicology, 2011, vol. 49, no. 3, pp. 668-672. DOI org/10.1016/j.fct.2010.08.040.Girma A., Tefera B., Dadi L. Grass pea and neurolathyrism: farmers' perception on its consumption and protective measure in North Shewa, Ethiopia // Food and Chemical Toxicology, 2011, vol. 49, no. 3, pp. 668-672. DOI org/10.1016/j.fct.2010.08.040.Llorent-Martmeza E. J., Ortega-Barralesb P., Zenginc G., Mocande A., Simirgiotisf M. J., Ceylanc R., Uysalc S., Aktumsekc A. Evaluation of antioxidant potential, enzyme inhibition activity and phenolic profile of Lathyrus cicera and Lathyrus digitatus: Potential sources of bioactive compounds for the food industry // Food and Chemical Toxicology, vol. 107, pt B, 2017, pp. 609-619. DOI 10.1016/j.fct.2017.03.002.Llorent-Martmeza E. J., Ortega-Barralesb P., Zenginc G., Mocande A., Simirgiotisf M. J., Ceylanc R., Uysalc S., Aktumsekc A. Evaluation of antioxidant potential, enzyme inhibition activity and phenolic profile of Lathyrus cicera and Lathyrus digitatus: Potential sources of bioactive compounds for the food industry // Food and Chemical Toxicology, vol. 107, pt B, 2017, pp. 609-619. DOI 10.1016/j.fct.2017.03.002.Piergiovanni A. R., Lupo F., Zaccardelli M. Environmental effect on yield, composition and technological seed traits of some Italian ecotypes of grass pea (Lathyrus sativus L.) // J. Sci. Food Agric., 2011, vol. 91, no. 1, pp. 122-129. DOI org/10.1002/jsfa.4161.Piergiovanni A. R., Lupo F., Zaccardelli M. Environmental effect on yield, composition and technological seed traits of some Italian ecotypes of grass pea (Lathyrus sativus L.) // J. Sci. Food Agric., 2011, vol. 91, no. 1, pp. 122-129. DOI org/10.1002/jsfa.4161.Poland C., Faller T., Tisor L. Effect of chickling vetch (Lathyrus sativus L.) or alfalfa (Medicago sativa) hay in gestating ewe diets // Lathyrus Lathyrism Newsletter, 2003, vol. 3, pp. 38-40.Poland C., Faller T., Tisor L. Effect of chickling vetch (Lathyrus sativus L.) or alfalfa (Medicago sativa) hay in gestating ewe diets // Lathyrus Lathyrism Newsletter, 2003, vol. 3, pp. 38-40.Растительные ресурсы СССР. Цветковые растения, их химический состав, использование. Т. 3. Семейства Hydrangeaceae - Haloragaceae. Л. : Наука, 1987. 326 с.Plant resources of the USSR. Flowering plants, their chemical composition, use. Volume 3. Families of Hydrangeaceae - Haloragaceae. Leningrad : Nauka, 1987, 326 p. [in Russian]Смирнова-Иконникова М. И. Химический состав зерновых бобовых культур // В кн.: Зерновые бобовые культуры. М., 1960. С. 29-51.Smirnova-Ikonnikova M. I. Chemical composition of grain legumes. (Himicheskij sostav zernovyh bobovyh kultur) // In: Grain legumes, Moscow, 1960, pp. 29-51. [in Russian]Spanou C., Stagos D., Aligiannis N., Kouretas D. Influence of potent antioxidant leguminosae family plant extracts on growth and antioxidant defense system of Hep 2 cancer cell line // J. Med. Food, 2010, vol. 13, no. 1, pp. 149-155. DOI 10.1089/jmf.2009.0058.Spanou C., Stagos D., Aligiannis N., Kouretas D. Influence of potent antioxidant leguminosae family plant extracts on growth and antioxidant defense system of Hep 2 cancer cell line // J. Med. Food, 2010, vol. 13, no. 1, pp. 149-155. DOI 10.1089/jmf.2009.0058.Uriarte-Pueyo I., CalvoM.I. Flavonoids as acetylcholinesterase inhibitors // Curr. Med. Chem., 2011, vol. 18, iss. 34, pp. 5289-5302. DOI 10.2174/092986711798184325.Uriarte-Pueyo I., CalvoM.I. Flavonoids as acetylcholinesterase inhibitors // Curr. Med. Chem., 2011, vol. 18, iss. 34, pp. 5289-5302. DOI 10.2174/092986711798184325.ВишняковаМ. А., Буравцева Т. А., Булынцев С. В., Бурляева М. О., Семенова Е. В., Сеферова И. В., Александрова Т. Г., Яньков И. И., Егорова Г. П., Герасимова Т. В., Другова Е. В. Коллекция мировых генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение и изучение. Методические указания. СПб., 2010. 141 с.Vishnyakova M. A., Buravtseva T. A., Bulyntsev S. V., BurlyaevaM. O., Semenova E. V., Seferova I. V., Aleksandrova T. G., Jankov 1.1., Egorova G. P., Gerasimova T. V., Drugova E. V. The collection of the world's genetic resourses of grain legumes in VIR: replenishment, preservation and study. Methodological guidance directory. VIR (Kollekcija mirovyh geneticheskih resursov zernovyh bobovyh VIR: popolnenie, sohranenie i izuchenie. Metodicheskie ukazanija. VIR). St. Petersburg, 2010, 141 p. [in Russian]

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