Оцінка взаємодії генотип-середовище за ознаками вмісту неполярних ліпідів та жирних кислот в насінні нуту (Cicer arietinum L.)
Анотація
Взаємодії генотип-середовище (Г × С) за ознаками вмісту неполярних ліпідів та жирних кислот вивчались в 28 зразках нуту. Загальний вміст неполярних ліпідів визначали за методикою Сокслета; жирнокислотний склад вивчали методом газової хроматографії. Встановлено сильні негативні кореляції між вмістом олеїнової та лінолевої кислот, а також між вмістом олеїнової та ліноленової кислот. Кореляція між вмістом лінолевої та ліноленової кислот була позитивною і сильною або помірною. Кореляції між іншими кислотами характеризувались різнонаправленістю та були різної сили. Лінія Луг 99/11 виявилась викидом по відношенню до інших генотипів через незвичайно високий вміст стеаринової кислоти. Сорт CDC Jade був викидом через надзвичайно низький вміст стеаринової кислоти та надзвичайно високий вміст лінолевої кислоти. Зразок UD0502195 був викидом через підвищений вміст пальмітинової кислоти. Зразки UD0500022 та UD0502195 були викидами через низький загальний вміст неполярних ліпідів. Навколишнє середовище не впливало на варіабельність загального вмісту неполярних ліпідів, проте внески середовища в варіабельність вмісту олеїнової та лінолевої кислот були дуже високими. Відмінності між роками вирощування були статистично значущими тільки для олеїнової та лінолевої кислот. Встановлено позитивну кореляцію між вмістом олеїнової кислоти та середньою температурою повітря в період “цвітіння – зрілість” і негативну кореляцію між вмістом лінолевої кислоти та середньою температурою за цей період. Також встановлено негативну кореляцію між вмістом олеїнової кислоти та сумою опадів в період “цвітіння – зрілість” і позитивну кореляцію між вмістом лінолевої кислоти та сумою опадів за цей період. Вміст пальмітинової кислоти був найбільш чутливим до змін навколишнього середовища в насінні сорту CDC Vanguard і найбільш стійким в насінні сорту Краснокутський 123. Вміст стеаринової кислоти був найбільш чутливим до змін навколишнього середовища в насінні сорту ILC 3279 і найбільш стійким в насінні зразка UKR001:0502116. Що стосується олеїнової та лінолевої кислот, лінія Л 273-18 характеризувалась значеннями bi та S2di, які у поєднанні з відповідними середніми значеннями вмісту, означають, що цей генотип може адаптуватись до знижених температур. Значення ековалентності (Wi2) за ознаками загальний вміст неполярних ліпідів, вміст пальмітинової, стеаринової і ліноленової кислот вказували на те, що ці характеристики слабо реагували на коливання навколишніх умов. Щодо олеїнової та лінолевої кислот, значення Wi2 були набагато вищі у багатьох зразках, що підтверджує варіабельність цих параметрів в залежності від умов вирощування. Оскільки зразок Garbanzo 2 мав найвищі значення Wi2, можна очікувати, що йому будуть притаманні високі ступені взаємодій Г × С за ознаками олеїнової та лінолевої кислот.
Завантаження
Посилання
Barker G.C., Larson T.R., Graham I.A. et al. (2007). Novel insights into seed fatty acid synthesis and modification pathways from genetic diversity and quantitative trait loci analysis of the Brassica C genome. Plant Physiology, 144(4), 1827–1842. https://doi.org/10.1104/pp.107.096172
Benelli V., Allen F., Wang M. (2017). Variability in seed oil content and fatty acid composition, phenotypic traits and self-incompatibility among selected niger germplasm accessions. Plant Genetic Resources, 15(4), 348–354. https://doi.org/10.1017/S1479262115000702
Bernard M.H. (2014) Molecular cloning and functional characterization of genes involved in the biosynthesis of polyunsaturated fatty acids in oat (Avena sativa L.). Thesis for the Degree of Master of Science, University of Saskatchewan. HARVEST Repository: http://hdl.handle.net/10388/ETD-2014-04-1543
Brock J.R., Scott T., Lee A.Y. et al. (2020). Interactions between genetics and environment shape Camelina seed oil composition. BMC Plant Biology, 20, 423. https://doi.org/10.1186/s12870-020-02641-8
Byfield G.E., Upchurch R.G. (2007). Effect of temperature on delta-9 stearoyl-ACP and microsomal omega-6 desaturase gene expression and fatty acid content in developing soybean seeds. Crop Science, 47(4), 1698–1704. https://doi.org/10.2135/cropsci2006.04.0213
Cahoon E.B., Shanklin J. (2000). Substrate-dependent mutant complementation to select fatty acid desaturase variants for metabolic engineering of plant seed oils. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 97(22), 12350–12355. https://doi.org/10.1073/pnas.210276297
Chepur S.S. (2015). Biometry. Uzhhorod: Publishing House UzhNU “Hoverla". 40 p. (in Ukrainian)
Dabbou S., Rjiba I., Echbili A. et al. (2010). Effect of controlled crossing on the triglyceride and fatty acid composition of virgin olive oils. Chemistry & Biodiversity, 7(7), 1801–1813. https://doi.org/10.1002/cbdv. 200900385
Dakhma W.S., Zarrouk M., Cherif A. (1995). Effects of drought stress on lipids in rape leaves. Phytochemistry, 40(5), 1383–1386. https://doi.org/10.1016/0031-9422(95)00459-K
Dar A.A., Choudhury A.R., Kancharla P.K. et al. (2017). The FAD2 gene in plants: occurrence, regulation, and role. Frontiers in Plant Science, 8, 1789. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01789
De la Rosa R., Arias-Calderón R., Velasco L., León L. (2016). Early selection for oil quality components in olive breeding progenies. European Journal of Lipid Science and Technology, 118(8), 1160–1167. https://doi.org/10.1002/ejlt.201500425
Eberhart S.A., Russell W.A. (1966). Stability parameters for comparing varieties. Crop Science, 6(1), 36–40. https://doi.org/10.2135/cropsci1966.0011183X000600010011x
Falcone D.L., Ogas J.P., Somerville C.R. (2004). Regulation of membrane fatty acid composition by temperature in mutants of Arabidopsis with alterations in membrane lipid composition. BMC Plant Biology, 4, 17. https://doi.org/10.1186/1471-2229-4-17
Falconer D.S., Mackay T.F.C. (1996). Introduction to Quantitative Genetics. 4th edition. Harlow, Essex, UK: Addison Wesley Longman, 448 p.
Harwood J.L. (1996). Recent advances in the biosynthesis of plant fatty acids. Biochimica et Biophysica Acta – Lipids and Lipid Metabolism, 1301(1–2), 7–56. https://doi.org/10.1016/0005-2760(95)00242-1
Harwood J.L. (2005). Fatty acid biosynthesis. In: Plant Lipids: Biology, Utilisation and Manipulation. Ed. D.J. Murphy. Oxford: Blackwell Publishing. P. 27–66.
Hernández M.L., Padilla M.N., Mancha M., Martínez-Rivas J.M. (2009). Expression analysis identifies FAD2-2 as the olive oleate desaturase gene mainly responsible for the linoleic acid content in virgin olive oil. J. Agric. Food Chem., 57(14), 6199–6206. https://doi.org/10.1021/jf900678z
Hernández M.L., Velázquez-Palmero D., Sicardo M.D. et al. (2018). Effect of a regulated deficit irrigation strategy in a hedgerow ‘Arbequina’ olive orchard on the mesocarp fatty acid composition and desaturase gene expression with respect to olive oil quality. Agricultural Water Management, 204, 100–106. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2018.04.002
Islam M.S., Rahman L., Alam M.S. (2009). Correlation and path coefficient analysis in fat and fatty acids of rapeseed and mustard. Bangladesh Journal of Agricultural Research, 34(2), 247–253. https://doi.org/10.3329/bjar.v34i2.5796
ISO 16269-4:2010. Statistical interpretation of data – Part 4: Detection and treatment of outliers.
Ivanenko E.G., Volf V.G., Litun P.P. (1978). To the method of studying the plasticity of varieties. Selektsiya i Semenovodstvo, 40, 16–25. (in Russian)
Izquierdo N.G., Aguirrezábal L.A.N., Andrade F.H. et al. (2006). Modeling the response of fatty acid composition to temperature in a traditional sunflower hybrid. Agronomy Journal, 98(3), 451–461. https://doi.org/10.2134/agronj2005.0083
Juhaimi F.A., Uslu N., Babiker E.E. et al. (2019). The effect of different solvent types and extraction methods on oil yields and fatty acid composition of safflower seed. Journal of Oleo Science, 68(11), 1099–1104. https://doi.org/10.5650/jos.ess19131
Kargiotidou A., Deli D., Galanopoulou D. et al. (2008). Low temperature and light regulate delta 12 fatty acid desaturases (FAD2) at a transcriptional level in cotton (Gossypium hirsutum). Journal of Experimental Botany, 59(8), 2043–2056. https://doi.org/10.1093/jxb/ern065
Lanna A.C., José I.C., Oliveira M.G. de A. et al. (2005). Effect of temperature on polyunsaturated fatty acid accumulation in soybean seeds. Brazilian Journal of Plant Physiology, 17(2), 213–222. https://doi.org/10.1590/S1677-04202005000200004
Lehrian D.W., Keeney P.G., Butler D.R. (1980). Triglyceride characteristics of cocoa butter from cacao fruit matured in a microclimate of elevated temperature. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 57, 66–69. https://doi.org/10.1007/BF02674362
Liu X., Huang B. (2004). Changes in fatty acid composition and saturation in leaves and roots of creeping bentgrass exposed to high soil temperature. Journal of the American Society for Horticultural Science, 129(6), 795–801. https://doi.org/10.21273/JASHS.129.6.0795
Liu B., Sun Y., Xue J. et al. (2019). Stearoyl-ACP Δ9 desaturase 6 and 8 (GhA-SAD6 and GhD-SAD8) are responsible for biosynthesis of palmitoleic acid specifically in developing endosperm of upland cotton seeds. Frontiers in Plant Science, 10, 703. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00703
Lule D., Tesfaye K., Mengistu G. (2014). Genotype by environment interaction and grain yield stability analysis for advanced triticale (x. Triticosecale Wittmack) genotypes in western Oromia, Ethiopia. Ethiopian Journal of Science, 37(1), 63–68.
Maeda H., Sage T.L., Isaac G. et al. (2008). Tocopherols modulate extraplastidic polyunsaturated fatty acid metabolism in Arabidopsis at low temperature. The Plant Cell, 20(2), 452–470. https://doi.org/10.1105/tpc.107.054718
Martínez-Force E., Álvarez-Ortega R., Cantisán S., Garcés R. (1998). Fatty acid composition in developing high saturated sunflower (Helianthus annuus) seeds: maturation changes and temperature effect. J. Agric. Food Chem., 46(9), 3577–3582. https://doi.org/10.1021/jf980276e
Martínez-Rivas J.M., García-Díaz M.T., Mancha M. (2000). Temperature and oxygen regulation of microsomal oleate desaturase (FAD2) from sunflower. Biochem. Soc. Trans., 28(6), 890–892.
Matteucci M., D’Angeli S., Errico S. et al. (2011). Cold affects the transcription of fatty acid desaturases and oil quality in the fruit of Olea europaea L. genotypes with different cold hardiness. Journal of Experimental Botany, 62(10), 3403–3420. https://doi.org/10.1093/jxb/err013
Mekki B.B., El-Kholy M.A., Mohamad E.M. (1999). Yield, oil and fatty acids contents as affected by water deficit and potassium fertilization in two sunflower cultivars. Egyptian Journal of Agronomy, 21(1), 67–85.
Moghadam H.R.T., Zahedi H., Ghooshchi F. (2011). Oil quality of canola cultivars in response to water stress and super absorbent polymer application. Pesqui. Agropecu. Trop., 41(4), 579–586. https://doi.org/10.5216/pat.v41i4.13366
Mustiga G.M., Morrissey J., Stack J.C. et al. (2019). Identification of climate and genetic factors that control fat content and fatty acid composition of Theobroma cacao L. beans. Front Plant Sci., 10, 1159. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01159
Peisker K.V. (1964). A rapid semi-micro method for preparation of methyl esters from triglycerides using chloroform, methanol, sulphuric acid. Journal of the American Oil Chemists' Society, 41(1), 87–88. https://doi.org/10.1007/BF02661915
Prokhorova M.I. (1982). Methods of biochemical studies (lipid and energy metabolism. Leningrad: Publishing House of Leningrad University. 327 p. (in Russian)
Ripa V., De Rose F., Caravita M.A. et al. (2008). Qualitative evaluation of olive oils from new olive selections and effects of genotype and environment on oil quality. Advances in Horticultural Science, 22(2), 95–103.
Salimonti A., Carbone F., Romano E. et al. (2020). Association study of the 5′UTR intron of the FAD2-2 gene with oleic and linoleic acid content in Olea europaea L. Front. Plant Sci., 11, 66 https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00066
Selyaninov G.T. (1928). About agricultural estimate of climate. Trudy po Selskokhosyaystvennoy Meteorologii, 20, 165–177. (in Russian)
Shen Q., Zhao J.X., Qiu X.B. et al. (2018). Research on influence of environment factors to yield and quality traits of Perilla frutescen. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi, 43(20), 4033–4043. https://doi.org/10.19540/j.cnki.cjcmm.20180820.007. (in Chinese)
Stefansson B.R., Storgaard A.K. (1969). Correlations involving oil and fatty acids in rapeseed. Canadian Journal of Plant Science, 49(5), 573–580. https://doi.org/10.4141/cjps69-099
Tanhuanpaa P., Schulman A. (2002). Mapping of genes affecting linolenic acid content in Brassica rapa ssp. oleifera. Molecular Breeding, 10, 51–62. https://doi.org/10.1023/A:1020357211089
Timoszuk M., Bielawska K., Skrzydlewska E. (2018). Evening primrose (Oenothera biennis) biological activity dependent on chemical composition. Antioxidants, 7(8), 108. https://doi.org/10.3390/antiox7080108
United Nations Data Retrieval System. (2022). http://data.un.org/Data.aspx?d=FAO&f=itemCode%3A191
Vickery M.L., Vickery B. (1981). Introduction. In: Secondary Plant Metabolism. Palgrave, London. 1–19. https://doi.org/10.1007/978-1-349-86109-5_1
Wallace T.C., Murray R., Zelman K.M. (2016). The nutritional value and health benefits of chickpeas and hummus. Nutrients, 8(12), 766. https://doi.org/10.3390/nu8120766
Wang M.L., Khera P., Pandey M.K. et al. (2015). Genetic mapping of QTLs controlling fatty acids provided insights into the genetic control of fatty acid synthesis pathway in peanut (Arachis hypogaea L.). PLoS One, 10(4), e0119454. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0119454
Wintgens J.N. (1992). Influence of genetic factors and agroclimatic conditions on the quality of cocoa: 2nd International Congress on Cocoa and Chocolate, May 1991. Munich: Nestec Limited, Agricultural Services. 55 p.
Wricke G. (1965). Zur berechning der okovalenz bei sommerweizen und hafer. Z. Pflanzenzuchtung, 52, 127–138. (in German)
Zhang Y., Maximova S.N., Guiltinan M.J. (2015). Characterization of a stearoyl-acyl carrier protein desaturase gene family from chocolate tree, Theobroma cacao L. Frontiers in Plant Science, 6, 239. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00239
Zhou X.P., Wang M.Y., Feng L. et al. (2017). Cloning and expression of HaFAD2 2 gene from Helianthus annuus L. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 37(5), 845–850. (in Chinese)
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
