Использование метода главных компонент в ранжировании образцов конопли посевной Cannabis sativa L. по жирнокислотному составу масла для ускорения селекции

Применение современных методов оценки генотипического разнообразия селекционного материала весьма эффективно в селекции сельскохозяйственных растений. Интерпретация результатов изучения биохимического состава масла семян образцов коллекции конопли посевной Cannabis sativa L. является одним из важных этапов селекции сортов культуры актуального масличного направления, поскольку конопля обладает уникальным среди масличных культур России набором жирных кислот (ЖК) масла. Исследование закономерностей формирования жирнокислотного состава (ЖКС) масла, факторных нагрузок содержания кислот, в случае сортов масличного направления использования, имеет научную значимость и практическую ценность для решения задач эффективного ускорения современной селекции на повышение качества и биологической активности масла. Применение анализа главных компонент может явиться эффективным инструментом в достижении этой цели. Изучение ЖКС масла семян 25 образцов конопли посевной Cannabis sativa L. коллекции ВИР было проведено во Всероссийском институте генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова. Образцы конопли среднерусского экотипа, представленные местными, промышленными сортами и селекционным материалом, были выращены на лугово-черноземных почвах в Пензенской области в зоне Среднего Поволжья России с умеренно-континентальным климатом. ЖКС масла семян изучали с помощью газожидкостной хроматографии с масс-спектрометрией на хроматографе Agilent 6850. Полученные результаты обрабатывали с помощью программного обеспечения UniChrom и AMDIS. Высокое содержание омега-3 стеаридониковой ЖК было обнаружено у образцов: к-205, Украина (1,23%); к-168, Россия (0,87%); α-линоленовой: к-168, Россия (0,82%); к-224, ГДР (0,39%); линолевой: к-154, Россия (67,29%); к-360, Россия (66,24%); к-150, Россия (64, 58%); γ-линоленовой: к-88, Россия (2,43%); к-211, ГДР (1,92%). Установлено, что формирование ЖКС масла семян конопли – многофакторный процесс. Главный фактор определил 27,8% изменчивости. Было выявлено наличие положительных и отрицательных факторных нагрузок. Наибольшую факторную нагрузку в дисперсии комплекса признаков ЖКС масла, определяемой главным фактором, несёт линолевая кислота (+0,73). Отрицательные по отношению к этой кислоте нагрузки выявлены для миристиновой (−0,81), лауриновой (−0,78), пальмитолеиновой (−0,72) и олеиновой (−0,72) кислотам. Содержание биологически активной омега-6 диненасыщенной линолевой кислоты отрицательно связано с содержанием омега-9 мононенасыщенной олеиновой, а также с содержанием полиненасыщенных омега-6 γ-линоленовой, омега-3 стеаридониковой и омега-3 α- линоленовой кислот. Полученная информация может быть использована для подбора образцов с оптимальным ЖКС в селекции сортов конопли посевной масличного направления использования.

1. Alonso-Esteban J.I., González-Fernández M.J., Fabrikov D., de Cortes Sánchez-Mata M., Torija-Isasa E., Guil-Guerrero J.L. Fatty acids and minor functional compounds of hemp (Cannabis sativa L.) seeds and other Cannabaceae species. Journal of Food Composition and Analysis. 2023;115:104962. DOI: 10.1016/j.jfca.2022.104962

2. Aslam H., Green J., Jacka F.N., Collier F., Berk M., Pasco J., Dawson S.L. Fermented foods, the gut and mental health: a mechanistic overview with implications for depression and anxiety. Nutritional Neuroscience. 2020;23(9):659-671. DOI: 10.1080/1028415X.2018.1544332

3. Брач Н.Б. Корреляционный и факторный анализ некоторых признаков льна-долгунца. Научно-технический бюллетень Всесоюзного научно-исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вавилова. 1989;188:45-46.

4. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Смирнова-Иконникова М.И., Ярош Н.П. Луковникова Г.А. Методы биохимических исследований растений. Ленинград: Колос; 1972.

5. Perchuk I.N., Shelenga T.V., Burlyaeva M.O. The effect of illumination patterns during mung bean seed germination on the metabolite composition of the sprouts. Plants. 2023;12(21):3772. DOI: 10.3390/plants12213772

6. Cerino P., Buonerba C., Cannazza G, D'Auria J., Ottoni E., Fulgione A., Di Stasio A., Pierri B., Gallo A. A review of hemp as food and nutritional supplement. Cannabis and Cannabinoid Research. 2021;6(1):19-27. DOI: 10.1089/can.2020.0001

7. Farinon B., Molinari R., Costantini L., Merendino N. The seed of industrial hemp (Cannabis sativa L.): nutritional quality and potential functionality for human health and nutrition. Nutrients. 2020;12(7):1935. DOI: 10.3390/nu12071935

8. Grigoryev S.V., Illarionova K.V. Evaluation of factors having an effect on cannabidiol amount in Cannabis sativa L. Agricultural Biology. 2020;55(1):107-117. DOI: 10.15389/agrobiology.2020.1.107eng

9. Grigoriev S., Illarionova K., Shelenga T. Hempseeds (Cannabis spp.) as a source of functional food ingredients, prebiotics and phytosterols. Agricultural and Food Science. 2020;29(5):460-470. DOI: 10.23986/afsci.95620

10. Григорьев С.В. Шеленга Т.В., Илларионова К.В. Масла конопли и хлопчатника образцов коллекции ВИР как источник функциональных пищевых ингредиентов. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(2):38-43. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-2-38-43

11. Harwood J.L. Polyunsaturated fatty acids: conversion to lipid mediators, roles in inflammatory diseases and dietary sources. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(10):8838. DOI: 10.3390/ijms24108838

12. Occhiuto C., Aliberto G., Ingegneri M., Trombetta D., Circosta C., Smeriglio A. Comparative evaluation of the nutrients, phytochemicals, and antioxidant activity of two hempseed oils and their byproducts after cold pressing. Molecules. 2022;27(11):3431. DOI: 10.3390/molecules27113431

13. Подольная Л.П., Асфандиярова М.Ш. Корреляционный и факторный анализ морфологических признаков диплоидных видов хлопчатника Мексики. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1999;156:70-77.

14. Попов В.С., Григорьев С.В., Илларионова К.В., Шеленга Т.В. Жирнокислотный состав масел конопли и хлопчатника и перспективы их использования в пищевой промышленности и функциональном питании. Аграрная Россия. 2019;8:9-15. DOI: 10.30906/1999-5636-2019-8-9-15

15. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). Москва: Министерство сельского хозяйства России; Госсорткомиссия; 2023.

16. ГОСТ 8989-73. Масло конопляное. Технические условия. Москва: Стандартинформ; 2011.

17. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 024/2011. Технический регламент на масложировую продукцию (с изменениями на 23 апреля 2015 года). URL: https://docs.cntd.ru/document/902320571 [дата обращения: 24.09.2023].