Результаты селекции безэруковых сортов горчицы сарептской во вниимк

Научно-технический

бюллетень

Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур

Н.Г. Коновалов,

кандидат сельскохозяйственных наук

ВНИИ масличных культур

2005, вып. 1

РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИИ БЕЗЭРУКОВЫХ СОРТОВ ГОРЧИЦЫ САРЕПТСКОЙ ВО ВНИИМК

УДК 633.853.483:631.52

Горчица была известна в Азии еще в доисторические времена. Тысячи лет назад в Китае ее использовали в пищу как приправу. В Европе она стала возделываться в XII веке.

Россия по праву считается второй родиной горчицы сарептской, именно здесь она превратилась из сорного растения в масличное и вошла в культуру в XVIII веке, а со строительством в Сарепте под Волгоградом крупных горчичномаслобойных заводов она приобрела промышленное значение. Отсюда произошло и ее название горчица сарептская.

Возделывают горчицу сарептскую для получения пищевого масла, порошка и зеленого корма для животных. Горчичное масло обладает высокими пищевыми и вкусовыми достоинствами, стойкостью к окислению при хранении и термической обработке и рекомендуется для приготовления различных салатов, майонеза, рыбных консервов, жарения, выпечки хлебных изделий высоких сортов (горчичный хлеб, печенье сдоба).

Горчичный порошок, благодаря содержанию в нем эфирного (аллилового масла), обладает сильными фунгицидными и бактерицидными свойствами. Горчичный порошок широко рекомендуется для приготовления столовой пищевой горчицы, медицинских горчичников, майонеза, разнообразных соусов, промышленного и домашнего консервирования овощей и фруктов, мытья посуды (гигиеническое моющее средство).

Из масличных капустных в нашей стране наибольшее распространение после рапса получила горчица сарептская. По площади посева она занимает четвертое место после подсолнечника, сои, рапса и высевается ежегодно на площади около 150 тыс. гектаров. Селекция горчицы сарептской осуществляется во ВНИИМК с 1952 г. За 52 года селекции на центральной экспериментальной базе (ЦЭБ) создано 24 сорта горчицы, из которых 16 были районированы, а на 2004 г. в Государственный реестр сортов, допущенных к использованию в производстве, внесено 17 сортов, из них 11 селекции ЦЭБ ВНИИМК (г. Краснодар).

Главным направлением в селекции горчицы сарептской до 1973 г. являлось создание сортов, обеспечивающих высокий сбор масла и получение высококачественного горчичного порошка.

В настоящее время к основным селектируемым признакам горчицы сарептской отнесены: высокая стабильная урожайность и масличность семян, оптимальный жирно-кислотный состав масла и высокий уровень содержания эфирного масла, крупносемянность, скороспелость, устойчивость к болезням и вредителям.

Проведение работы по селекции на оптимальный жирно-кислотный состав масла у горчицы сарептской обусловлено необходимостью снижения вредной для животного организма эруковой кислоты. Селекция современных безэруковых сортов в настоящее время сконцентрирована во ВНИИМК.

Известно, что в масло горчицы входят следующие триглицериды жирных кислот: ненасыщенные - олеиновая, линолевая, линоленовая, эруковая, эйкозе-новая, а также насыщенные - пальмитиновая, стеариновая. Установлено также, что наибольшей физиологической ценностью обладает линолевая кислота (1, 2). Олеиновая кислота способствует повышению устойчивости масла к окислению, линоленовая снижает устойчивость к окислению и придает ему неприятный запах и цвет, но в небольшом количестве (до 4 %) она необходима человеку (3). Весьма нежелательно наличие в пищевом масле эруковой кислоты. Исследованиями, проведенными по изучению физиологического действия эруковой кислоты на животный организм, показано, что она вызывает различные патологические изменения мышцы сердца, скелетных мышц, печени, почек, органов пищеварения (4), способствует развитию атеросклероза и тромбоза сосудов, а также накоплению холестерина в коре надпочечников (5), приводит к депрессии животных и стерильности мужских особей (6). Установлено также, что наличие большого количества эруковой кислоты в пище животных приводит к значительному ее накоплению в жировых тканях, а это тормозит усвоение биологически важных в питании линолевой и арахидоновой кислот (7, 8). Палладина и другие российские авторы указывали, что масла высокоэруковых сортов капустных независимо от культуры имеют низкую питательную ценность.

Выполненные Институтом питания академии медицинских наук СССР (г. Москва) специальные исследования по изучению биологической ценности горчичного и подсолнечного масла (1971-1972 и 1974-1976 гг.) показали, что масло горчицы сарептской, содержащее 33,7 % эруковой кислоты, имеет меньшую ценность, чем оливковое (до 80 % олеиновой кислоты). Снижение в масле горчицы концентрации эруковой кислоты до 18 % повысило его питательную ценность до уровня подсолнечного (9, 10). Попытки улучшения пищевых достоинств горчичного масла за счет его купажирования с подсолнечным («Волжское салатное») не нашли поддержки покупателей (ГОСТ 2.114-70, г. Волгоград, завод «Горчичников», 1976 г.).

Чтобы повысить пищевые достоинства горчичного масла, необходимо селекционным путем создать такие сорта, в семенах которых был бы изменен в желаемом направлении процесс биосинтеза жирных кислот вплоть до полного прекращения синтеза вредной эруковой кислоты и нежелательных линолевой и эйкозеновой кислот.

Начиная с 1973 г. методом многократного индивидуального отбора из сортовых популяций сарептской горчицы во ВНИИМК были созданы первые три низкоэруковых сорта горчицы: ВНИИМК 11 с содержанием эруковой кислоты 20,8 %, ВНИИМК 12 - 18,9 % и ВНИИМК 13 - 17,2 % (табл. 1).

Сорт ВНИИМК 11 (11) был широко районирован по основным горчица-сеющим областям и занимал там основные площади. Создание сортов горчицы с высоким качеством масла немыслимо было без разработки и усовершенствования специальных точных и экспрессных методов оценки селекционного материала на содержание нежелательных жирных кислот.

В нашей стране для определения жирно-кислотного состава масла, в том числе эруковой кислоты, используют метод газожидкостной хроматографии в модификации Харченко Л. Н. (12). В лаборатории селекции горчицы (13) были усовершенствованы методы экспрессной оценки селекционного материала на содержание эруковой кислоты, разработанные Свен Охе Йохансеном (14) - метод криоскопии (Швеция), Мак Грегором (15) - метод осаждения (Канада).

Таблица 1 - Низкоэруковые сорта горчицы сарептской, полученные методом многократного индивидуального отбора

Конкурсное испытание, ВНИИМК

Сорт Веге- тацион- ный период, ДНИ Урожай- ность семян, т/га Маслич- ность, % Сбор масла, т/га Эфиро- маслич- ность семян, % Масса 1000 семян, г Содержание в масле эруковой кислоты, %

1975-1977 гг.

ВНИИМК И 81 1,89 46,1 | 0,78 0,70 3,3 1 20,8

ВНИИМК 405 (стандарт) 87 1,80 і 46,3 | 0,74 0,69 ! 3,3 | 34,7

1978-1980 гг.

ВНИИМК 12 82 2,26 44,8 0,89 0,80 3,1 ! 18,9

ВНИИМК 405 (стандарт) 84 2,06 44,9 0,81 0,81 3,5 і 34.1

1980-1982 гг.

ВНИИМК 13 81 2,09 45,8 0,85 0,82 3,3 17,2

ВНИИМК 405 (стандарт) 78 1,82 45,0 0,72 0,78 3,5 21,4

Селекционеры ВНИИМК для скорейшего создания новых низкоэруковых и безэруковых сортов горчицы сарептской стали широко использовать и межвидовую гибридизацию по комбинации «горчица сарептская х рапс безэруковый».

Этим методом были созданы низкоэруковые сорта ВНИИМК 14 - с содержанием эруковой кислоты 13,6 %, Южанка 15 - 88 %

- 2,3 %, ВНИИМК 519 (19) - 0,5 % и сорт Славянка (20), характеризующийся отсутствием эруковой кислоты в масле (табл. 2).

С 1988 г. в лаборатории селекции горчицы ВНИИ масличных культур (21) проводится работа по созданию нового исходного материала для селекции горчицы на основе химического мутагенеза. В результате созданы ценные мутантные сорта: безэруковые, высокопродуктивные, высокомасличные, высокоэфиромасличные, крупносемянные. Один из таких сортов, под названием Ракета (22), передан на государственное испытание (табл. 3) и с 2000 г. внесен в Государственный реестр сортов, допущенных к использованию в производстве.

Таблица 2- Низкоэруковые и безэруковые сорта горчицы сарептской, полученные методом межвидовой гибридизации

Конкурсное испытание, ВНИИМК

Сорт Веге- тацион- ный период, дни Урожай- ность семян, т/га Маслич- ность, % Сбор масла, т/га Эфиро- маслич- ность семян, % Масса 1000 семян, Содержание в масле эруковой кислоты, %

1981-1983 гг.

ВНИИМК 14 77 1,70 44,7 0,67 0,72 3,6 13,6

ВНИИМК И (стандарт) 77 1,58 44,6 0,62 0,71 3,3 20,8

1983-1985 гг.

Южанка 15 83 2,33 45,6 0,94 0,69 3,4 8,8

ВНИИМК 11 і (стандарт) 83 2,25 44,0 0,87 0,69 3,4 20,0

1986-1988 гг.

Рушена 83 2,11 42,0 0,77 0,72 3,5 3,8

| ВНИИМК11 ; (стандарт) 85 1,91 43,2 0,73 і 0,68 3,5 20,5

1986-1990 гг.

ВНИИМК 517 ! 88 2,22 42,8 0,83 0,64 3,2 1 2,3

ВНИИМК И (стандарт) | 90 2.04 42,8 0,77 0,68 3,1 18,8

1991-1993 гг.

ВНИИМК 519 | 81 1,76 43,3 0,66 0,66 3,3 0,5

Рушена | (стандарт) і 81 1,41 40,1 0,55 0,67 зд 2,7

1992-1994 гг.

Славянка 84 2,10 41,6 0,76 0,64 3,2 2,7

, Рушена 1 (стандарт) 84 2,10 41,6 0,76 0,64 3,2 2,7

Таблица 3- Безэруковый сорт горчицы сарептской Ракета, полученный методом химического мутагенеза

_____________________________________________ Конкурсное испытание, ВНИИМК

Сорт Год испы- тания 1 Веге-1 тацион-ный 1 период, ! дни 1 Урожай- ность семян, т/га Маслич- ность, % Сбор мас- ла, т/га Эфиро- маслич- ность семян, % Масса 1000 семян, г Содержа- і ние в масле эруковой кислоты, 1 %

Ракета 1996 * 80 2,00 43,6 0,76 ] 0,79 3,2 р "о

Рушена (стандарт) 1998 I 78 1,7? _ 43,1 0,68 0,76 2,8 0,0 !

Следует отметить, что создание вышеуказанных безэруковых сортов горчицы сарептской привело также к изменению содержания олеиновой и линоле-вой кислот. Масло из этих сортов, имеющее до 72-81 % олеиновой и линолевой

кислот, находит универсальное применение как салатное, так и для фритюрного производства(табл. 4).

Таблица 4 - Жирно-кислотный состав масла безэруковых сортов горчицы сарептской

Конкурсное испытание ВНИИМК

”! Год Содержание жирных кислот в масле, %

Сорт испытания пальми- тиновой стеа- ри- новой олеи- новой лино- левой линоле- новой эруко- вой

Рушена 1986-1988 2,8 0,9 40,7 31,5 11,9 3,8

ВНИИМК 517 1988-1990 4,3 2,2 42,3 30,2 . 14,1 2,3

ВНИИМК 519 1991-1993 3,1 2,8 47,7 33,1 12,8 0,5

Славянка 1992-1994 3,3 2,4 45,5 33,3 15,5 0,0

Ракета 1995-1998 2,3 1,5 42,9 38,5 14,3 0,0

С целью увеличения продуктивности горчицы сарептской в лаборатории селекции горчицы ВНИИ масличных культур методом межвидовой гибридизации (ресинтеза) создан первый высокопродуктивный сорт Суздальская (23) неизвестной в природе культуры - озимой горчицы. Этот сорт по продуктивности превышает яровую горчицу в 1,5 раза, но, к нашему сожалению, высокоэруковый.

В этой связи, для выведения безэрукового сорта горчицы озимой, чтобы устранить вышеуказанный недостаток, селекционеры лаборатории селекции горчицы проводят в небольшом объеме работу по созданию и оценке в селекционных питомниках сравнения исходного материала.

Для этого широко используются методы межвидовой, внутривидовой (межсортовой) гибридизации и в настоящее время имеют константные безэруко-вые номера озимой горчицы сарептской с содержанием в масле до 5 % эруковой кислоты, которые проходят конкурсное испытание и в ближайшие годы в Государственное сортоиспытание будет передан один из таких сортов,

В сельскохозяйственном производстве нет зарубежных безэруковых сортов горчицы сарептской, однако к настоящему времени селекционерами Австралии (24), Швеции (25) достигнуты определенные успехи по созданию и выделению безэруковых форм растений.

В виду значительного производства горчичного масла в России закономерным является вопрос о разработке нормативных документов ограничивающих содержание эруковой кислоты в масле.

Следует отметить, что с 1 января 1997 г. в России, наконец, введен новый Межгосударственный ГОСТ 8807-94 «Масло горчичное», где массовая доля эруковой кислоты (к сумме жирных кислот) в семенах горчицы, предназначенных для выработки масла непосредственно в пищу, не должна превышать 5 % и без-эруковые сорта селекции ВНИИМК, Рушена, ВНИИМК 517, ВНИИМК 519, Славянка и Ракета отвечают этим требованиям.

Таким образом, во ВНИИМК впервые в мире созданы методами многократного индивидуального отбора, межвидовой гибридизации, химического мутагенеза и ресинтеза новые безэруковые сорта горчицы сарептской, которые позволят перерабатывающей промышленности перейти на выпуск пищевого горчичного масла и обеспечить выход с такой продукцией на отечественный и зарубежный рынок.

Литература

1. Ермаков А.И. Изменчивость качественного состава масла семян и ее использование в селекции // Тр. по прикл. ботанике, генетике и селекции. - 1972. -Т. 48. - Вып. 2. - С. 3-14.

2. Appelgvist L.A. Hereditary and environmental variations in the content of lino-lenic acid in rapeseed and white mustard seed // Fat Oil. Chemistry. - 1968. - P. 51-56.

3. Nouve/otA. Aspects mitritionnels des ac ides gras de La serie n-3 // Nutr. Deit.

- 1985. -XX, 2. - 127-129.

4. Abdellativ A.M., Vies R.O. Pathological effects of dietary rapeseed oil in ducklings // Nutr. Metobol. - 1970. - 1. - P. 296-305.

5. Carrol K.K Effects of dietary fats and oil on abrenal cholesterol // Endocrinology. - 1951. - 48. - P. 101-110.

6. Joungs C.G. Canadian developments in breeding. Processing and utilization of rapeseed // Oleagineux. - 1965. - 20, 11. - P. 679-681.

7. Bearf/L, Campbell J.A., Joungs C.A., Craig B.M. Effects of saturated fat in rats fed with rapseed oil // Canad. J. Biochen Physiol. - 1963. - V. 6. -№ 3. - P. 605-612.

8. ChodyJ., Batura J. Botania nad nartosicia adsykere Olega rzepako wego // Zesh. Nauk. Nyr. Szej szkoly zoln. - Olsstynic. - 1966. - № 21, № 1. - P. 37-43.

9. ПокровскийA.A. Роль биохимии в развитии науки о питании // М.: Наука, 1974. - 125 с.

10. Левачев М.М., Львович Н.А. [и др.] Медико-биологические обоснования для селекции масличных культур из семейства крестоцветных, направленной на повышение пищевой ценности масел // Медико-биологическая оценка новых источников пищевых веществ. - Ростов-на-Дону, 1984. - С. 68-77.

11. А.с. 3250 СССР. Сорт горчицы сарептской ВНИИМК 11 / В.И. Шпота, В.Е. Подколзина, Н.Г. Коновалов, Л.Н. Харченко. - № 3989; заявл. 05.08.81.

12. Харченко Л.Н. Методика определения жирнокислотного состава масла масличных культур с использованием газожидкостной хроматографии // Методические указания по определению биохимических показателей качества масла и семян масличных культур. - Краснодар, 1986. - С. 8-24.

13. Шпота В.И., Подколзина В.Е. Методы экспрессной оценки масла по содержанию эруковой кислоты // Методические указания по определению биохимических показателей качества масла и семян масличных культур. - Краснодар, 1986. - С. 37-42.

14. McCregor D.J. A rapid and simple method of screening rapeseed and mustard seed for erucic acid content // Sanad. J. Hlant Sci. 57. - 1977. - P. 133-142.

15. Johansson S.A. Sorteringsanalys for erukasyrahalt raps // Sver. Utsades-forenings Tidsakrift. - 1975. - P. 31-36.

16. A.c. 5398 СССР. Сорт горчицы Южанка 15 / В.И. Шпота, Н.Г. Коновалов, В.Е. Подколзина, Э.Б. Бочкарева, А.С. Кушнир. - № 8604581; заявл. 10.12.85.

17. А.с. 5904 Российская Федерация. Сорт горчицы Рушена / В.И. Шпота, Н.Г. Коновалов, В.Е. Подколзина, А.С. Кушнир. - № 8905525; заявл. 17.10.88.

18. А.с. 6257 Российская Федерация. Сорт горчицы сизой ВНИИМК 517 / В.И. Шпота, Н.Г. Коновалов, В.Е. Подколзина, Г.Т. Бойко. - № 9101497; заявл. 13.11.90.

19. А.с. 7244 Российская Федерация. Сорт горчицы сизой ВНИИМК 519 / В.И. Шпота, П.М. Галкин, В.Е. Подколзина, П.М. Галкин, Л.А. Макаренко. -№ 9401415; заявл. 29.11.93.

20. А.с. 28385 Российская Федерация. Сорт горчицы сизой Славянка / В.И. Шпота, П.М. Галкин, В.Е. Подколзина, Л.А. Макаренко, Г.Т. Бойко, Е.В. Картамы-шева. - № 9501118; заявл, 31.10.94.

21. Коновалов Н.Г., Галкин П.М. О получении крупносемянных мутантов горчицы сарептской методом индуцированного мутагенеза // Сельскохозяйственная биология. - 1999. - № 3. - С. 45-47.

22. А.с. 31892 Российская Федерация. Сорт горчицы сарептской Ракета / П.М. Галкин. - № 98083454; заявл. 07.12.98.

23. А.с. 6884 Российская Федерация. Сорт горчицы сарептской Суздальская / В.И. Шпота, Э.Б. Бочкарева, Н.Г, Коновалов, Н.И. Бочкарев, Г.С, Воскресенская, В.Е. Подколзина; заявл. 03.10.90.

24. KirkJ.T.O., Oram R.N. Jsolation of Erucia Acid - free Zines of Brassica jun-cia Jndian Mustard Now a Potential Oil Seed Crop in Australia // Jowrn. Austral Jnst. Agr. Sci. - 1981. - V. 47. - P. 51-52.

25. Cohen D.B., Knowles P.F. Selection of glucosinolate - free lenes of B. juncea. Thies and 1 Robbelen // Z. Pflanzenzucht. - 1983. - Bd. 91. - S. 169-172.

26. Olsson G. Selection for low erucic acid in Brassica juncea // Sveriges Ut-sadesforencngs Fidskribt. - 1984, 94. - V. 3. - P. 187-190.