Оценка влияния цитоплазматического эффекта на биохимический состав зерна линий сорго

В данной работе проведено исследование биохимического состава (жир, клетчатка, крахмал, белок, безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ), танин) в семенах 7 ЦМС-линий зернового сорго с разными типами стерильных цитоплазм (А1, А2, А3, А4, А5, 9Е) с ядерным геномом Карлик 4в и Желотозерное 10, а также 8 линий, закрепляющих стерильность. Растения выращивали в период с 2022 по 2024 г. в условиях Саратовской области. Оценку биохимических показателей зерна проводили с помощью инфракрасного анализатора Spectra Star XT модификации 2600XT-1, содержание танинов в муке сорго определяли по ГОСТ ISO 9648-2013. Установлены значимые различия в биохимическом составе у линий-закрепителей стерильности. Выявлены перспективные линии-закрепители стерильности с высоким содержанием крахмала, клетчатки и БЭВ – КВВ 181; крахмала и жира – КВВ 114; крахмала и БЭВ – КП-70. В среднем за 2022–2024 гг. цитоплазматический эффект на количество изученных биохимических компонентов в зерне изоядерных ЦМС-линий с разными типами стерильных цитоплазм отсутствовал. Исследуемые линии, за исключением изоядерных ЦМС-линий с геномом Карлик 4в, чей уровень был равен или несколько превышал 0,3 % (0,36 % у линии A3 Карлик 4в) в соответствии с пищевыми стандартами, характеризовались низким уровнем танинов от 0,14 до 0,25 %. Установлены сильные отрицательные корреляционные связи между содержанием золы и крахмала (r = -0,72), белком и БЭВ (r = -0,87). Выявлена отрицательная связь танинов с БЭВ (r = -0,61) и положительная – с белком (r = 0,50). Полученные сведения по влиянию цитоплазматического эффекта на биохимический состав зерна сорго позволяют более эффективно использовать выделенные источники в селекционном процессе при создании гибридов зернового сорго в зависимости от направления использования.

1. Assefa A., Bezabih A., Girmay G., Alemayehu T., Lakew A. Evaluation of sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) variety performance in the lowlands area of wag lasta, north eastern Ethiopia. Cogent Food & Agriculture. 2020;6(1):1778603. DOI: https://doi.org/10.1080/23311932.2020.1778603

2. Junior M. O., Vendramini J., Erickson J., Moriel P., Silveira M., Aguiar A. et al. Nutritive value and fermentation characteristics of silages produced from diferent sweet sorghum plant components with or without microbial inoculation. Applied Animal Science. 2020;36(6):777–783. DOI: https://doi.org/10.15232/aas.2020-02027

3. Кибальник О. П. Влияние типа стерильной цитоплазмы на селекционно-ценные признаки гибридов F1 сорго в различных по влагообеспеченности условиях. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2023;(3):62–72. DOI: https://doi.org/10.26897/0021-342X-2023-3-62-72 EDN: BHCGRJ

4. Кибальник О. П., Ларина Т. В., Каменева О. Б., Семин Д. С. Оценка засухоустойчивости ЦМС-линий сорго на основе различных источников стерильности. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(4):9–17. DOI: https://doi.org/10.30901/2227-8834-2021-4-9-17 EDN: BLQLPP

5. Hanaka A., Dresler S., Mułenko W., Wojciak M., Sowa I., Sawic M. et al. Phenolic-based discrimination between non-symptomatic and symptomatic leaves of Aesculus hippocastanum infested by Cameraria ohridella and Erysiphe flexuosa. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(18):14071. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms241814071

6. Feng K., Tang F., Zhang Y., Nong M. L. Transcriptome profiling of Micromelalopha troglodyta (Lepidoptera: Notodontidae) larvae under tannin stress using solexa sequencing technology. Journal of Entomological Science. 2021;56(3):321–342. DOI: https://doi.org/10.18474/JES20-48

7. Ducksbury C., Neale E. P., Stefoska-Needham A. The effect of sorghum consumption on markers of chronic disease: A systematic review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2022;63(2):159 –177. DOI: https://doi.org/10.1080/10408398.2021.1944976

8. Jingyi Y., Reddy C. K., Fan Z., Xu B. Physicochemical and structural properties of starches from non-traditional sources in China. Food Science and Human Wellness. 2023;12(2):416–423. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fshw.2022.07.043

9. Espitia-Hernández P., Chavez Gonzalez M. L., Ascacio-Valdés J. A., Dávila-Medina D., Flores-Naveda A., Silva T. et al. Sorghum (Sorghum bicolor L.) as a potential source of bioactive substances and their biological properties. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2022;62(8):2269–2280. DOI: https://doi.org/10.1080/10408398.2020.1852389

10. Li Z., Zhao X., Zhang X., Liu H. Bioactive Compounds and Biological Activities of Sorghum Grains. Foods. 2021;10(11):2868. DOI: https://doi.org/10.3390/foods10112868

11. Taylor J. R., Duodu K. G. Resistant-type starch in sorghum foods–Factors involved and health implications. Starch-Stärke. 2023;75(9–10):2100296. DOI: https://doi.org/10.1002/star.202100296

12. Moran J. L., Rooney W. L. Effect of cytoplasm on the agronomic performance of grain sorghum hybrids. Crop Science. 2003;43(3):777–781. DOI: https://doi.org/10.2135/cropsci2003.0777

13. Zhao W., Liu Y., Zhou K., Li K., Shen J. How sorghum grain composition affects the quality of Chinese Baijiu - a comprehensive review. Journal of Food Composition and Analysis. 2024;(134):106512. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfca.2024.106512

14. Бычкова В. В. Эльконин Л. А. Изучение влияния типа стерильной цитоплазмы на содержание белка у линий и гибридов зернового сорго. Научное обеспечение устойчивого развития агропромышленного комплекса в условиях аридизации климата: мат-лы II Междунар. науч.-практ. конф. (24-25 марта 2022 г.). Саратов: ООО «Амирит», 2022. С. 28–32. Режим доступа: https://kpfu.ru/staff_files/F1289277269/SBORNIK_MATERIALOV_Konferenciya_MART_2022_FGBNU_RosNIISK_Rossorgo.pdf

15. Бычкова В. В. Эльконин Л. А. Изучение влияния типа стерильной цитоплазмы на содержание крахмала у линий и гибридов зернового сорго. Научное обеспечение устойчивого развития агропромышленного комплекса в условиях аридизации: мат-лы II Междунар. науч.-практ. конф. (24-25 марта 2022 г.). Саратов: ООО «Амирит», 2022. С. 23–27. Режим доступа: https://kpfu.ru/staff_files/F1289277269/SBORNIK_MATERIALOV_Konferenciya_MART_2022_FGBNU_RosNIISK_Rossorgo.pdf

16. Ковтунов В. В., Ковтунова Н. А., Кравченко Н. С. Антиоксидантные свойства зерна сорго. Достижения науки и техники АПК. 2019;33(6):37–39. DOI: https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10609 EDN: EXTKLY

17. Kurniawan H., Dwiatmini K. Tannin content diversity in sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench.) germplasm. International conference on organic and applied chemistry (ICOAC) 2022. AIP Conference Proceedings. 2024;2957(1):060005. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0183913

18. Sedghi M., Golian A., Soleimani-Roodi P., Ahmadi A., Aami-Azghadi M. Relationship between color and tannin content in sorghum grain: application of image analysis and artificial neural network. Revista Brasileira de Ciência Avícola. 2012;14(1):57–62. DOI: https://doi.org/10.1590/S1516-635X2012000100010

19. Бычкова В. В., Кибальник О. П., Сазонова И. А., Каменева О. Б. Влияние метеорологических условий года на биохимический состав зерна сорго. Аграрная наука. 2023;(12):102–107. DOI: https://doi.org/10.32634/0869-8155-2023-377-12-102-107 EDN: ELWENK

20. Кибальник О. П., Бычкова В. В., Ерохина А. В. Использование корреляционного анализа в селекции зернового сорго для засушливых регионов. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2024;(3(77)):36–44. DOI: https://doi.org/10.24411/2078-1318-2024-3-36-44 EDN: PLGAXU