EVALUATION OF THE LIPID CONTENT VARIABILITY IN THE KERNELS OF WALNUT (JUGLANS REGIA L.) INTRODUCED IN THE BOTANICAL GARDEN OF SAMARA UNIVERSITY

Full Text

Орехоплодные растения, которые по жизненным формам в большинстве принадле- жат к деревьям и кустарникам, неравномерно распространены по разным континентам в природных ареалах [1]. В частности, практи- чески единственным поставщиком плодов- орехов в природных сообществах Среднего Поволжья является лещина (Corylus avellana L.), для которой известны культурные сорта. Источником значительного количества более крупноплодных плодов, богатых белками, ли- пидами, минеральными вещества и витамина- ми [2], являются представители рода Juglans L., в частности, возделываемый чело- веком многие столетия орех грецкий Juglans regia L., до недавнего времени не произрас- тавший в Среднем Поволжье. Ядро - используемое в сельском хозяй- стве и пищевой промышленности название запасного вещества плодов орехов. Оно с древних времён ценится как продукт, отли- чающийся высокими вкусовыми качествами, калорийностью и диетической ценностью. У разных орехов ядро составляет большую или меньшую часть семени, а неодинаковое развитие перегородок позволяет либо из- влечь ядровой материал целиком, либо вы- бирать его по частям из ячеек внутренних перегородок. Химический состав ядра меня- ется в зависимости от климата, места произ- растания, разновидности, формы и других факторов. Грецкий орех среди других видов данно- го рода является одним из самых полезных, так как его ядро содержит жиры (жирное ореховое масло), в которых имеются жирные кислоты омега-3 и омега-6 (не синтезируемые организ- мом человека), белковые вещества, витамины К, А, В1-В6 и Р, аминокислоты, магний, цинк, марганец, железо, калий, селен, фолиевую и аскорбиновую кислоты [3], белки, углеводы, дубильные [4], красящие, ароматические веще- Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2018. № 1 (12) 53 ства (эфирные масла) [5; 6]. Например, 1 кг плодов ореха содержит около 200-215 г белка, 4,0-4,2 г фосфора, 0,9-1,15 г кальция и 21- 26 мг железа [7; 8]. Орех грецкий относится к лекарственным растениям, содержащим нафтохиноны. Данные вещества представляют собой хиноидные пигменты, накапливающиеся в разных органах растений (в плодах, листьях, древесине, коре и очень редко в цветках), а со- держащий их фитоматериал широко применя- ется в народной и официальной медицине [9]. В Ботаническом саде Самарского универ- ситета долгое время проводятся интродукцион- ные испытания видов рода Орех, в том числе ореха грецкого. Работа по его интродукции начата свыше 50-ти лет назад, для формирова- ния начальной коллекции специалисты Ботани- ческого сада использовали семена, полученные из различных точек культигенного (Украина, Ставропольский край, Саратов и другие) и при- родного ареалов данного вида (Кыргызстан и другие). В настоящее время в коллекции орехов имеются деревья, полученные посевом семян собственной репродукции - сформированных исходными растениями (первое поколение) и их потомками (второе поколение). Растения разного возраста формируют семена, накапли- вающие значительное количество липидов. Именно накопление липидов можно считать ведущим показателем оценки качества ядра, поэтому оно заслуживает детального изучения. Оценка накопления липидов в массе ядра раз- личных орехов, в том числе грецкого, при ин- тродукции в Ботаническом саде Самарского университета проводилась для ограниченного числа образцов ранее [10]. В данной статье рас- сматриваются особенности накопления липи- дов в зависимости от принадлежности сформи- ровавших их растений к родительскому либо дочерним поколениям обычной или скоро- плодной форм ореха грецкого. Условия и методы исследования Нами проводился анализ показателей качества ядра семян, сформированных дере- вьями Ореха грецкого разного происхожде- ния, возраста, в том числе скороплодной формы. Изученные плоды были сформиро- ваны взрослыми разновозрастными деревья- ми Ореха грецкого (годы посадки - от 1987 до 2014), которые размещаются в разных участках питомника и выращены из семян трёх вариантов происхождения: 1) посту- пивших в Ботанический сад из других пунк- тов интродукции; 2) полученных посевом семян, сформированных взрослыми деревь- ями группы 1 (первое поколение П1); 3) по- лученных посевом семян, сформированных взрослыми деревьями группы 2 (второе по- коление П2). Материал ядра орехов урожая 2016 г. был изучен в лаборатории кафедры эколо- гии, ботаники и охраны природы после их первичной обработки в Ботаническом саде Самарского университета, которую выпол- нил канд. биол. наук А. В. Помогайбин. Эти- кетированные образцы ядра (216 штук) были использованы для оценки содержания липи- дов. Навески образцов ядра, предварительно измельчённые с помощью фарфоровой ступ- ки, заключали в промаркированные пакетики из пергамента, высушивали до воздушно- сухого состояния в сушильном шкафу ШС 80-01 СПУ и проводили обезжиривание гексаном в насадке Сокслета. Математическую обработку данных вы- полнили на персональном компьютере с помо- щью программы Excel с использованием базо- вых формул математической статистики. Результаты и их обсуждение Плоды Ореха грецкого в благоприятных условиях (низкая влажность воздуха, умерен- ная положительная температура), не теряя по- требительских качеств, способны сохраняться в течение длительного времени. При хранении в течение года, как правило, не происходит «про- горкания» ядра, вызванного самоокислением липидов. Поэтому мы считаем, что данные, по- лученные нами при анализе образцов орехов урожая 2016 года спустя год после сбора пло- дов, адекватно отражают их состав. Оценка содержания липидов в ядре ореха грецкого, как указывалось выше, была выпол- нена нами по разным направлениям - для пло- дов от деревьев обычной и скороплодной форм, а также с учётом их принадлежности к различ- ным поколениям. Представленная картина рас- пределения показателей по сумме проб показа- ла, что большинство проб (39,4 %) у скоро- плодных деревьев соответствует 70 % содер- жания липидов в семенах. У нескороплодных - 33, 3 % долей всех проб соответствует показа- телю: 66-70 % липидов в семенах (рис. 1). Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2018. № 1 (12) 54 Рис. 1. Содержание липидов в изученных образцах ядра ореха грецкого Помимо общей картины распределения, можно рассмотреть полученные результаты, анализируя размах варьирования (минимум, максимум) и средние значения показателей. Этой цели вполне отвечает применённая нами «биржевая диаграмма» (рис. 2-3). Рисунок 2 демонстрирует показатели липидности ядра у плодов деревьев обычной и скороплодной форм исходного для коллекции и дочерних по отношению к нему поколениям. На рисунке 2 видно, что содержание липидов у родитель- ских форм нескороплодных деревьев колеб- лется в пределах 60-72 % липидов. У первого и второго поколения содержание липидов па- дает до 65 % и 63 % в среднем соответственно. Скороплодные родительские формы находятся в диапазоне 67-69 % содержания липидов в плодах. Первое поколение скороплодных де- ревьев (потомки исходных экземпляров в дендрарии) имеет больший размах в содержа- нии липидов в ядре - 53-77 %, что связано с большей численностью скороплодных форм и свободным опылением. Для второго поколе- ния при сходном среднем уровне значений размах варьирования меньше, что обусловлено меньшим числом экземпляров. Особо рассмотрим результаты, относя- щиеся к внутривидовой изменчивости липид- ности ядра у групп деревьев Ореха грецкого обыкновенной формы (рис. 3). Растения этих групп были выращены из семян, сформиро- ванных отдельно стоящими деревьями из раз- личных массивов городских насаждений Са- мары. Их плоды формировались путём само- опыления (с генетических позиций растения в группах следует называть сибсами, то есть родственниками по обоим родителям [11]). Для данных сибсовых особей выявлен неоди- наковый, сравнительно умеренный уровень изменчивости показателя липидности ядра, с варьированием признака от 5 до 10 %. В качестве сравнения рассмотрим также изменчивость показателя для групп дочерних деревьев, полученных посевом семян от одного и того же родительского дерева Ореха грецкого скороплодной формы из дендрологической коллекции Ботанического сада. Растения в этих группах - полусибсы (рис. 3), то есть потомки одного материнского растения при свободном опылении [11]. Группы имеют разное число деревьев (от 4-х до 13-ти особей). У всех изу- ченных образцов преобладает высокое содер- жание липидов в ядре. Но в тоже время есть образцы с пониженным содержанием липи- дов - менее 55 % - и образцы с содержанием липидов более 70 %. Семья из 4-х растений (посадка 2005 года) очень интересна в селекци- онном плане, так как обладает высокими пока- зателями липидности и малой изменчивостью. Продолжая оценку изменчивости пока- зателя в данных группах, мы использовали расчёт коэффициента вариации показателя ли- пидности ядра в группах проб разной числен- ности (рис. 4). Можно отметить, что значения коэффициента вариации показывают высокое сходство (коэффициент вариации менее 5 %) в группах сибсов и более высокую изменчи- вость - в отдельных семьях полусибсов (8- 10 %). Тем не менее данные показатели из- менчивости соответствуют сравнительно низ- кой, в ряде случаев - нормальной изменчиво- сти, характерной для биологических объектов. 54 Биология Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2018. № 1 (12) 55 Рис. 2. Содержание липидов в ядре Ореха грецкого по поколениям у скороплодных и нескороплодных деревьев, в скобках указано число экземпляров а б Рис. 3. Содержание липидов в ядре Ореха грецкого, в скобках указаны год посадки и число экземпляров в различных группах: а - в группах родительских растений; б - в группах дочерних растений Рис. 4. Оценка изменчивости содержания липидов в группах растений Ореха грецкого, в скобках указаны год посадки и число экземпляров в группах Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2018. № 1 (12) 56 Заключение Таким образом, для проанализированных нами 216-ти образцов ядра Ореха грецкого скороплодной и нескороплодной форм уста- новлено достаточно высокое (55-78 %) содер- жание липидов в ядре. Изменчивость показа- теля для групп растений разного происхожде- ния соответствует сравнительно низкой, в ряде случаев - нормальной изменчивости. Получе- ние плодов Ореха грецкого при интродукции в условиях Самарской области с высоким каче- ством ядра, подтверждаемым хорошими вку- совыми качествами и высоким содержанием липидов, показывает, что данный вид может, с учётом его уязвимости воздействием низких температур (зимние морозы, весенние замо- розки) пополнить ассортимент возделываемых в регионе плодовых культур.

About the authors

Polina Vladimirovna Rodionova

Samara University

Email: polina-rodionova-1996@mail.ru
Samara, Russia

Alexandr Vladimirovich Pomogaybin

Samara University

Email: botaniksad@yandex.ru
Samara, Russia

Ludmila Mikhailovna Kavelenova

Samara University

Email: lkavelenova@mail.ru
Samara, Russia

References

Supplementary files