doi: 10.15389/agrobiology.2018.1.179rus

УДК 635.656:631.522/.524:581.134.1

 

УГЛЕВОДНЫЙ СОСТАВ СЕМЯН И ЕГО СВЯЗЬ С ДРУГИМИ
СЕЛЕКЦИОННО ЗНАЧИМЫМИ ПРИЗНАКАМИ У ОВОЩНОГО
ГОРОХА (Pisum sativum L.) В УСЛОВИЯХ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

О.В. ПУТИНА1, С.В. БОБКОВ2, М.А. ВИШНЯКОВА3

Основная форма углеводов в семенах гороха — крахмал. Соотношение составляющих его полисахаридов амилозы и амилопектина контролируется генетически. В селекции гороха наиболее часто используется рецессивный аллель r локуса RUGOSUS, определяющий повышенное содержание амилозы в крахмале, что фенотипически проявляется мозговой поверхностью семян у овощных сортов. Высокая доля амилозы в крахмале (более 70 %) способствует медленному переходу сахаров в крахмал, что увеличивает период технической спелости зеленого горошка, определяет использование овощного гороха в диетическом питании, а также в качестве сырья при создании биодеградирующих пластмасс и пленок. Сведений об изменчивости содержания амилозы в крахмале у сортов овощного гороха очень мало, а данные о связях этого признака с другими селекционно значимыми свойствами растений в научной литературе отсутствуют. Мы впервые изучили образцы овощного гороха из коллекции ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова, г. Санкт-Петербург) и селекционные формы, созданные на Крымской опытно-селекционной станции (Краснодарский край), по составу крахмала в зрелых семенах, сравнив показатели в сезоны вегетации с разными погодными условиями, и выявили связь между количеством амилозы, мелкосемянностью и числом семян в бобе. Цель работы заключалась в изучении полиморфизма овощного гороха по углеводному составу, поиске генотипов с высоким содержанием амилозы в крахмале зрелых семян и анализе связей между составом крахмала семян и другими селекционно значимыми признаками растений. Полевые исследования образцов (n = 39) проводили в 2015-2016 годах в Краснодарском крае. Анализ содержания крахмала в семенах осуществляли поляриметрически, количество амилозы в крахмале определяли фотоэлектроколориметрическим методом. Выявилась зависимость изучаемых признаков от условий среды. В более благоприятных условиях 2016 года наблюдалось значительное (р < 0,05) повышение семенной продуктивности (на 4,5 г/растение), снижение интенсивности накопления крахмала в семенах (на 2,4 %), содержащего на 1,6 % больше амилозы в сравнении с показателем в 2015 году. Мы не обнаружили статистически значимых различий (р < 0,05) в семенной продуктивности и углеводном составе семян между образцами с традиционным (Af) и безлисточковым (af) морфотипом. Отсутствие таких различий между этими морфотипами указывает на возможность вовлекать безлисточковые мутанты в селекцию. В оба года исследований максимально высокое содержание амилозы в крахмале отмечали у образцов с меньшей массой 1000 семян (в 2015 году r = −0,34, в 2016 — r = −0,32; р < 0,05) и бóльшим числом зерен в бобе (в 2015 году r = 0,47, в 2016 — r = 0,41; р < 0,05). Показана обратная зависимость между содержанием крахмала в семенах и амилозы в крахмале (в 2015 году r = −0,60, в 2016 — r = −0,49; р < 0,05). Выявлены генотипы — источники высокого содержания крахмала в семенах и амилозы в крахмале: сорта Грюнди (в среднем за 2 года соответственно 31,9 и 75,1 %; р < 0,05), Дьюранго (32,0 и 74,1 %; р < 0,05), Гропеса (35,1 и 75,4 %; р < 0,05). Выделены образцы овощного гороха с сочетанием высокого содержания амилозы в крахмале с мелкосемянностью (сорта СВ 0987 ЮЦ — 79,5 % в среднем за 2 года, Винко — 72,2 %, Омега — 74,0 %, Гропеса — 75,4 %, Бутана — 72,4 %; р < 0,05) и большим (более 8 шт.) числом зерен в бобе (сорта Муцио — 77,5 %, Олинда — 71,4 %; р < 0,05).

Ключевые слова: крахмал, амилоза, продуктивность, морфотипы, Pisum sativum L., овощной горох, связи признаков.

 

Полный текст

 

 

EED CARBOHYDRATE COMPOSITION AND ITS RELATION
TO ANOTHER BREEDING IMPORTANT TRAITS OF GARDEN PEA
(Pisum sativum L.) IN KRASNODAR region

O.V. Putina1, S.V. Bobkov2, M.A. Vishnyakova3

Starch is the main pea (P. sativum L.) seed carbohydrate in which the amylose to amylopectin ratio is controlled genetically. Recessive allele r of locus RUGOSUS determines an increase in the amylose fraction which leads to the wrinkled-seed character of vegetable peas. A high proportion of amylose in pea starch (more than 70 %) promotes a slow transition of sugars to starch and results in a longer period of technical ripeness. High-amylose starch determines the use of peas in dietary nutrition, and also as raw materials for biodegradable plastics and films. Pea diversity on amylose content is poorly studied, and no data about the relationship between this trait and other agronomically valuable parameters is available. This study is the first to report polymorphism of VIR Collection accessions (Vavilov Institute of Plant Genetic Resources, St. Petersburg, Russia) and breeding forms from Krymsk Experimental Breeding Station (Krasnodarskii krai, Russia) on carbohydrate composition under contrast weather conditions, and a relationship between the amylose content in seeds, smaller seed size and seed number per pod. The objectives of this work were to reveal garden pea polymorphism on starch carbohydrate composition, to seek for genotypes with high-amylose starch in mature seeds and to estimate the relationships between the seed starch composition and other valuable traits in pea plants. In 2015 and 2016, 39 vegetable pea specimens were tested in field trials in Krasnodarskii krai. Starch content in seeds was determined polarimetrically, and iodine-based calorimetry was used for amylose assessment. The biochemical traits were influenced by environmental conditions. In more favorable 2016 as compared to 2015, seed productivity per plant was 4.5 g higher, the starch accumulation decreased by 3.6 %, whereas the amylose content in starch increased by 1.6 % (р < 0.05). There was no statistically significant difference in amylose content detected between accessions of leafy (Af) and semi-leafless (af) morphotypes in contrast weather conditions of 2015 and 2016 which indicates that both types may be involved in breeding programs. In both years, the highest amylose proportion in starch was in accessions with smaller 1000 seed weight (r = −0.34 in 2015, r = −0.32 in 2016; р < 0.05) and the largest seed number per pod (r = 0.47 in 2015, r = 0.41 in 2016; р < 0.05). Starch and amylose contents correlated inversely (r = −0.60 in 2015, r = −0.49 in 2016; р < 0.05). Varieties Grundy, Durango, and Gropesa were starch-rich with the high amylose level in starch and could serve as donor genotypes. Starch and amylose contents, as averaged over a two-year period, were 31.9 and 75.1 % (р < 0.05), respectively, for Grundy, 32.0 and 74.1 % (р < 0.05) for Durango, 35.1 and 75.4 % (р < 0.05) for Gropesa. Among the varieties studied, SV 0987 UC, Vinco, Omega, Gropesa, and Butana possessed the high amylose level in seeds (79.5, 72.2, 74.0, 75.4 and 72.4 %, respectively, as averaged over 2 years) and small-sized seeds (р < 0.05). Varieties Mucio and Olinda were high in amylose (77.5 and 71.4 %, respectively) in combination with more than 8 seeds per pod (р < 0.05).

Keywords: starch, amylose, seed productivity, morphotypes, Pisum sativum L., garden peas, relations of the traits.

 

1Крымская опытно-селекционная станция — Филиал ФГБНУ ФИЦ Всероссийский институт
генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова
,
353384 Россия, Краснодарский край, г. Крымск, ул. Вавилова, 12,
e-mail: kross67@mail.ru;
2ФГБНУ Всероссийский НИИ зернобобовых и крупяных культур,
302502 Россия, Орловская обл., пос. Стрелецкий,
ул. Молодежная, 10, корп. 1,
e-mail: svbobkov@gmail.com;
3ФГБНУ ФИЦ Всероссийский институт
генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова
,
190000 Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42-44,
e-mail: m.vishnyakova.vir@gmail.com

Поступила в редакцию
11 июня 2017 года

 

назад в начало