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

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The introductory tests for Juglans L. species, including Juglans regia L., have been carried out in the Botanical Garden of the Samara University for more than 50 years. Currently in the collection, except parental individuals, there are Juglans trees obtained by sowing seeds of own reproduction - formed by the parental plants (first generation) and their descendants (second generation). The accumulation of lipids is one of the leading qualities of the walnut kernels. The assessment of lipid accumulation in the kernels of various nuts introduced in the Botanical Garden of the Samara University was earlier carried out for a limited number of samples. In this article, the characteristics of lipid accumulation in kernels are analyzed for the first time due to the affiliation of the plants formed them to the parent or daughter generations, of the common or precocious forms of walnuts, in the sibling and half sibling groups also.

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

  1. Орехоплодные и субтропические плодовые культуры / А. А. Ядров, Л. Т. Синько, А. Н. Казас [и др.]. Симферополь: Таврия, 1990. 160 с.
  2. Stephen B. Vander Wall. The Evolutionary Ecology of Nut Dispersal // The Botanical Review. 2001.Vol. 67. № 1. P. 74-104.
  3. Берзегова А. А. Химический состав плодов грецкого ореха // Новые технологии. 2007. № 4. С. 2.
  4. Состав плодов грецкого ореха. URL: http://www.activestudy.info/ximicheskij-sostavplodov-greckogo-orexa/ (дата обращения: 02.03.2018).
  5. Королюк Е. А. Красильные растения Алтая и сопредельных территорий // Химия растительного сырья. 2003. № 1. С. 101-135.
  6. Польза и вред от грецких орехов. Популярные сведения для потребителя. URL: http://www.orehi-zerna.ru/polza-i-vred-gretskihorehov/ (дата обращения: 02.10.2018).
  7. Куркин В. А. Фармакогнозия. Самара: Офорт; СамГМУ Росздрава, 2007. 1239 с.
  8. Субботина М. А. Физиологические аспекты использования жиров в питании // Техника и технология пищевых производств. 2009. № 4 (15). С. 54-57.
  9. Дайронас Ж. В., Зилфикаров И. Н. Природные нафтохиноны: перспективы медицинского применения. Щёлково: Изд. П. Ю. Мархотин, 2011. 252 с.
  10. Помогайбин А. В. Эколого-биологический анализ результатов интродукционных испытаний видов рода Орех (Juglans L.) в лесостепи среднего Поволжья: автореф. дис. … канд. биол. наук. Тольятти, 2008. 22 с.
  11. Селекция растений: учеб.-метод. Комплекс / сост. А. Л. Федорков. Сыктывкар: СЛИ, 2012. 29 с.

Copyright (c) 2018 Proceedings of young scientists and specialists of the Samara University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies