Влияние погодных условий разных лет на биохимический состав масла льна

Актуальность. Масло льна используют для различных целей в зависимости от состава, и селекция культуры направлена на создание сортов с различными биохимическими характеристиками. Культура широко распространена в различных  климатических зонах, условия оказывают сильное влияние на биосинтез жирных кислот. Исследование направлено на изучение воздействия погодных условий на изменения состава жирных кислот.

Материалы и методы. Двадцать сортов и линий масличного льна из коллекции ВИР, различающихся по происхож дению и составу масла, выращивали в Томской области в 2016–2018 гг. Содержание лауриновой, миристиновой, пальмитиновой, пальмитолеиновой, маргариновой, стеариновой, олеиновой, вакценовой, линолевой, линоленовой, арахиновой, эйкозеновой, арахидоновой, бегеновой и лигноцериновой кислот оценивали методом газо-жидкостной хроматографии.

Результаты. Проанализированный материал представляет широкое разнообразие генов, контролирующих различные этапы биосинтеза жирных кислот, и генетических механизмов, участвующих в реакциях на изменяющиеся условия среды.  Дисперсионный анализ показал, что содержание олеиновой, линолевой, линоленовой кислот контролируется только генотипом. Содержание пальмитиновой и стеариновой кислот зависит от генотипа и окружающей среды. На синтез лауреновой и цисвакценовой кислот значимо влияют условия выращивания. Все кислоты, кроме линолевой и линоленовой, демонстрировали высокое случайное варьирование, которое в нашем опыте включало в себя взаимодействие генотипа со средой. Образцы различались по степени варьирования признаков в разных условиях. Определенной закономерности изменения содержания жирных кислот за три года эксперимента обнаружено не было.

Заключение. Изученные генотипы, возможно, имеют различные механизмы регуляции синтеза жирных кислот и представляют разнообразный материал для дальнейших теоретических исследований этой регуляции и, с другой стороны, для селекции новых сортов масличного льна с широкой адаптацией к условиям выращивания.

1. Антонова О.И., Толстых А.С., Чередниченко К.Н. Агрономическая и экономическая эффективность применения минеральных удобрений и биологически активных веществ под лен масличный в Алтайском крае. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2012;1(87):20-23.

2. Banik M., Duguid S., Cloutier S. Transcript profiling and gene characterization of three fatty acid desaturase genes in high, moderate, and low linolenic acid genotypes of flax (Linum usitatissimum L.) and their role in linolenic acid accumulation. Genome. 2011;54(6):471-483. DOI: 10.1139/g11-013

3. Брач Н.Б., Пороховинова Е.А., Шеленга Т.В. Инновационные возможности селекции масличного льна, ориентированной на различный состав масла. Достижения науки и техники АПК. 2016a;30(6):5-8.

4. Брач Н.Б., Пороховинова Е.А., Шеленга Т.В. Перспективы создания сортов масличного льна специализированного назначения. Аграрный вестник Юго-Востока. 2016b;1-2(14-15):50-52.

5. Dar A.A., Choudhury A.R., Kancharla P.K., Arumugam N. The FAD2 gene in plants: occurrence, regulation, and role. Frontiers in Plant Science. 2017;8:1789. DOI: 10.3389/fpls.2017.01789

6. Durrett T.P., Benning C., Ohlrogge J. Plant triacylglycerols as feedstocks for the production of biofuels. The Plant Journal. 2008;54(4):593-607. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2008.03442.x

7. Евсеева Н.С. География Томской области (Природные условия и ресурсы). Томск: Томский университет; 2001.

8. Fofana B., Cloutier S., Duguid S., Ching J., Rampitsch C. Gene expression of stearoyl-ACP desaturase and delta12 fatty acid desaturase 2 is modulated during seed development of flax (Linum usitatissimum). Lipids. 2006;41(7):705-712. DOI: 10.1007/s11745-006-5021-x

9. Капинос А.И., Гомаско С.К., Стадник А.Т., Кайзер А.В. Экономическая эффективность возделывания льна масличного в Сибирском регионе. Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. 2014;1(30):118–125.

10. Khadake R.M., Ranjekar P.K., Harsulkar A.M. Cloning of a novel omega-6 desaturase from flax (Linum usitatissimum L.) and its functional analysis in Saccharomyces cerevisiae. Molecular Biotechnology. 2009;42(2):168-174. DOI: 10.1007/s12033-009-9150-3

11. Krasowska A., Dziakowiec D., Polinceusz A., Plonka A., Lukaszewicz M. Cloning of flax oleic fatty acid desaturase and its expression in yeast. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2007;84(9):809-816. DOI: 10.1007/s11746-007-1106-9

12. Menard G.N., Moreno J.M., Bryant F.M., Munoz-Azcarate O., Kelly A.A., Hassani-Pak K. et al. Genome wide analysis of fatty acid desaturation and its response to temperature. Plant Physiology. 2017;173(3):1594-1605. DOI: 10.1104/pp.16.01907

13. Nikolau B.J., Ohlrogge J.B., Wurtele E.S. Plant biotin-containing carboxylases. Archives of Biochemistry and Biophysics. 2003;414(2):211-222. DOI: 10.1016/S0003-9861(03)00156-5

14. Rajwade A.V., Kadoo N.Y., Borikar S.P., Harsulkar A.M., Ghorpade P.B., Gupta V.S. Differential transcriptional activity of SAD , FAD2 and FAD3 desaturase genes in develo ping seeds of linseed contributes to varietal variation in α-linolenic acid content. Phytochemistry. 2014;98(2):41-53. DOI: 10.1016/j.phytochem.2013.12.002

15. Somerville C.R., Browse J., Jaworski J.C., Ohlrogge J. Lipids. In: B.D. Buchanan, W. Gruissem, R.L. Jones (eds). Biochemistry and Molecular Biology of Plants. Rockville, MD: American Society of Plant Physiologists; 2000. p.456-526.

16. Tai H., Jaworski J.G. 3-Ketoacylacyl carrier protein synthase III from spinach (Spinacia oleracea) is not similar to other condensing enzymes of fatty acid synthase. Plant Physiology. 1993;103(4):1361-1367. DOI: 10.1104/pp.103.4.1361

17. Teixeira M.C., Carvalho I.S., Brodelius M. Omega-3 fatty acid desaturase genes isolated from purslane (Portulaca olera cea L.): expression in different tissues and response to cold and wound stress. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2010;58(3):1870-1877. DOI: 10.1021/jf902684v

18. Teixeira M.C., Coelho N., Olsson M.E., Brodelius P.E., Carvalho I.S., Brodelius M. Molecular cloning and expression analysis of three omega-6 desaturase genes from purslane (Portulacaoleracea L.). Biotechnology Letters. 2009;31(7):1089-1101. DOI: 10.1007/s10529-009-9956-x

19. Thambugala D., Cloutier S. Fatty acid composition and desaturase gene expression in flax (Linum usitatissimum L.). Journal of Applied Genetics. 2014;55(4):423-432. DOI: 10.1007/s13353-014-0222-0

20. Thambugala D., Duguid S., Loewen E., Rowland G., Booker H., You F.M. et al. Genetic variation of six desaturase genes in flax and their impact on fatty acid composition. Theoretical and Applied Genetics. 2013;126(10):2627-2641. DOI: 10.1007/s00122-013-2161-2

21. Thompson L.U., Cunnane S.C. Flax seed in human nutrition. Champaign, IL: AOCS Press; 2003. DOI: 10.1002/jsfa.2233

22. Vega S.E., del Rio A.H., Bamberg J.B., Palta J.P. Evidence for the up-regulation of stearoyl-ACP (Δ9) desaturase gene expression during cold acclimation. American Journal of Potato Research. 2004;81(2):125-135. DOI: 10.1007/BF02853610

23. Vrinten P, Hu Z., Munchinsky M.A., Rowland G., Qiu X. Two FAD3 desaturase genes control the level of linolenic acid in flax seed. Plant Physiology. 2005;139(1):79-87. DOI: 10.1104/pp.105.064451