К вопросу о ранней диагностике низкого содержания танинов в семенах бобов конских (Vicia faba L.)

Актуальность. Использование бобов конских (Vicia faba L.) в качестве кормового и пищевого растения сдерживается наличием антипитательных веществ, в частности содержанием фенольных соединений – танинов – в семенной оболочке. Наличие в генофонде низкотаниновых или безтаниновых форм позволяет вести селекцию на этот признак. Цель работы – осуществить биохимическую валидацию известного морфологического маркера низкого содержания танинов, а также выявить связи между рядом фенотипических признаков, характеризующихся накоплением фенольных соединений – танинов и антоцианов, с их концентрацией для использования в качестве дополнительных морфологических маркеров низкого содержания этих антипитательных веществ в семенах бобов.
Материалы и методы. У 10 образцов бобов из коллекции ВИР с разной окраской семенной кожуры анализировали связи наличия/отсутствия антоциана на проростках, пигментации на лепестках, темных экстрафлоральных нектарников на прилистниках с содержанием танинов и антоцианов. Растения выращивали и изучали в Ленинградской обл. в 2020–2021 гг. Танины в семенах определяли методом Левенталя. Антоцианы определяли в зеленой массе растений спектрофотометрическим методом.
Результаты и заключение. Выявлены разные комбинации изученных морфологических признаков, связанных с окраской изучаемых органов. Определена высокая положительная корреляция между содержанием антоцианов и танинов (r = 0,79), а также прямая связь высокого значения этих признаков с наличием темного экстрафлорального нектарника на прилистниках и антоциана на проростках. Отсутствие антоцианового окрашивания проростков и отсутствие темноокрашенного экстрафлорального нектарника на прилистниках могут служить маркерами низкотаниновых генотипов на ранних стадиях развития растений. Светлая, долго не темнеющая окраска семенной кожуры также может быть свидетельством низкого содержания танинов.

1. Biddle A.J. Peas and beans. Wallingford: CAB International; 2017.

2. Black R.G., Brouwer J.B. Effect of storage conditions over 12 months on the 437 colour of faba beans (Vicia faba L.). In: Opportunities for High Quality, Healthy and Added 438 Value Crops to Meet European Demands. Proceedings of the 3rd European Conference on Grain Legumes; Valladolid, Spain; 14–19 Nov. 1998. Valladolid; 1998. p.112-123.

3. Bond D.A. In vitro digestibility of the testa in tanninfree field beans (Vicia faba L.). The Journal of Agricultural Science. 1976;86(3):561-566. DOI: 10.1017/S0021859600061104

4. Bond D.A., Smith D.B. Possibilities for the reduction of antinutritional factors in grain legumes by breeding. In: Recent Advances of Research in Antinutritional Factors in Legume Seeds. Wageningen: Pudoc; 1989. p.285-296.

5. Cabrera A., Martin A. Variation in tannin content in Vicia faba L. The Journal of Agricultural Science. 1986;106(2):377-382. DOI: 10.1017/S0021859600063978

6. Chesnokov Y.V., Kosolapov I.V., Savtchenko I.V. Morphological genetic markers in plants. Russian Journal of Genetics. 2020;56(12):1406-1415. DOI: 10.1134/S1022795420120042

7. Crofts H.J., Evans L.E., McVetty P.B. Inheritance, characterization and selection of tannin-free fababeans (Vicia faba L.). Canadian Journal of Plant Science. 1980;60(4):1135-1140. DOI: 10.4141/cjps80-165

8. Duc G., Marget P., Esnault R., Le Guen J., Bastianelli D. Genetic variability for feeding value of faba bean seeds (Vicia faba): Comparative chemical composition of isogenics involving zero-tannin and zero-vicine genes. The Journal of Agricultural Science. 1999;133(2):185-196. DOI: 10.1017/S0021859699006905

9. Duranti M. Grain legume proteins and nutraceutical properties. Fitoterapia. 2006;77(2):67-82. DOI: 10.1016/j.fitote.2005.11.008

10. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П., Перуанский Ю.В., Луковникова Г.А., Иконникова М.И. Методы биохимического исследования растений / под ред. А.И. Ермакова. 3-е изд. Ленинград: Агропромиздат; 1987.

11. Goyal R.D. Breeding behaviour of anthocyanin pigmentation in flower and stem of broad beans (Vicia faba L.). Science and Culture. 1965;31:147-148.

12. Gutierrez N., Torres A.M. Characterization and diagnostic marker for TTG1 regulating tannin and anthocyanin biosynthesis in faba bean. Scientific Reports. 2019;9(1):16174. DOI: 10.1038/s41598-019-52575-x

13. Heneidak S., Hassan A.E. Morphological and anatomical studies of floral and extrafloral nectaries in some Vicia taxa (Fabaceae). International Journal of Botany. 2007;3(4):329-341. DOI: 10.3923/ijb.2007.329.341

14. Енсон А. Кормовые бобы – ценная кормовая культура. В кн.: Кормовые бобы за рубежом: Сборник переводов / под ред. Н.А. Майсуряна. Москва: Сельхозиздат; 1962. C.9-13.

15. Marquardt R.R., Ward A.T., Evans L.E. Comparative properties of tannin-free and tannin-containing cultivars of faba beans (Vicia faba). Canadian Journal of Plant Science. 1978;473(58):753-760. DOI: 10.4141/cjps78-111

16. Metz P.L.J., Buiel A.A.M., van Norel A. Rate and inheritance of cross-fertilization in faba bean (Vicia faba L.). Euphytica. 1992;66:127-133. DOI: 10.1007/BF00023517

17. Мищенко П.И. Шкала цветов. Пособие для ботаников и зоологов при научных и научно-прикладных работах. В кн.: Саккардо П.А. Chromotaxia seu nomenclator colorum polyglottus additis speciminibus coloratis ad usum botanicorum et zoologorum. Труды Бюро по прикладной ботанике Ученого комитета Министерства земледелия. 1915; Приложение 15.

18. Muratova V.S., Common beans (Vicia faba L.). Bulletin of Applied Botany, of Genetics and Plant Breeding. 1931; Suppl 50:1-298.

19. Nasar-Abbasa S.M., Siddique K.H.M., Plummera J.A., Whitee P.F., Harrisf D., Dodsf K. et al. Faba bean (Vicia faba L.) seeds darken rapidly and phenolic content falls when stored at higher temperature, moisture and light intensity. LWT – Food Science and Technology. 2009;42(10):1703-1711. DOI: 10.1016/j.lwt.2009.05.013

20. Nozzolillo C., de Bezada M. Browning of lentil seeds, concomitant loss of viability, and the possible role of soluble tannins in both phenomena. Canadian Journal of Plant Science. 1984;64(4):815-824. DOI: 10.4141/cjps84-113

21. Nozzolillo C., Ricciardi L., Lattanzio V. Flavonoid constituents of seed coats of Vicia faba (Fabaceae) in relation to genetic control of their color. Canadian Journal of Botany. 1989;67(5):1600-1604. DOI: 10.1139/b89-200

22. Oomah B.D., Luc G., Leprelle C., Drover J.C.G., Harrison J.E., Olson M. Phenolics, phytic acid, and phytase in Canadian-grown low-tannin baba bean (Vicia faba L.) genotypes. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2011;59(8):3763-3771. DOI: 10.1021/jf200338b

23. Picard J. Aperçu sur l’héredité du caractère absence de tannins dans les graines de féverole (Vicia faba L.). Annales de l’Amélioration des Plantes. 1976;26:101-106. [in French]

24. Разарёнова К.Н., Жохова Е.В. Сравнительная оценка содержания дубильных веществ в некоторых видах рода Geranium L. флоры Северо-Запада. Химия растительного сырья. 2011;(4):187-192.

25. Смирнова-Иконникова М.И. Содержание и качество белка у зерновых бобовых культур. Вестник сельскохозяйственной науки. 1962;(7):40-52.

26. Вишнякова М.А., Сеферова И.В., Буравцева Т.В, Бурляева М.О., Семенова Е.В., Филипенко Г.И., Александрова Т.Г., Егорова Г.П., Яньков И.И., Булынцев С.В., Герасимова Т.В., Другова Е.В. Коллекция мировых генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение и изучение: (методические указания). 2-е изд. / под ред. М.А. Вишняковой. Санкт-Петербург: ВИР; 2018. DOI: 10.30901/978-5-905954-79-5

27. Weins D.J. The influence of tannins on the extrafloral nectar characteristics and insect mutualists in Vicia faba [dissertation]. Saskatoon: University of Saskatchewan; 2016.

28. Woyengo T.A., Nyachoti C.M. Ileal digestibility of amino acids for zero-tannin faba bean (Vicia faba L.) fed to broiler chicks. Poultry Science. 2012;91(2):439-443. DOI:10.3382/ps.2011-01678

29. Wu X., Beecher G.R, Holden J.M., Haytowitz D.B., Gebhardt S.E., Prior R.L. Concentrations of anthocyanins in common foods in the United States and estimation of normal consumption. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2006;54(11):4069-4075. DOI: 10.1021/jf060300l