Badania nad dziedziczeniem zawartości kwasów tłuszczowych C:18 w oleju z nasion mutantów rzepaku ozimego (Brassica napus L.)

(1)

Stanisław Spasibionek, Krystyna Krótka

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Oddział w Poznaniu

Badania nad dziedziczeniem zawartości kwasów

tłuszczowych C:18 w oleju z nasion mutantów

rzepaku ozimego (Brassica napus L.)

*

Study on the inheritance of C18-fatty acids content

in seed oil of winter oilseed rape mutants (Brassica napus L.)

Słowa kluczowe: rzepak ozimy, Brassica napus L., kwas oleinowy, kwas linolowy, kwas linolenowy,

krzyżowanie dialleliczne, parametry genetyczne

Do badań nad sposobem dziedziczenia kwasów tłuszczowych 18-węglowych użyto pięciu linii rzepaku ozimego zróżnicowanych pod względem zawartości kwasów tłuszczowych w oleju z nasion (oleinowego, linolowego i linolenowego). Dwie linie mutantów M-10453 i M-10464 charakte-ryzowały się wysoką zawartością kwasu oleinowego (77,2–78,4%) i obniżoną zawartością kwasu linolowego (7,7–8,1%); dwie linie (mutant M-681 i linia DH A2-17/2) miały podwyższoną zawartość kwasu linolowego (odpowiednio do 24,9 i 23,1%) oraz obniżoną zawartość kwasu linolenowego (do 2,8 i 1,8%). Piąta linia użyta do badań (DH W-78) miała typowy dla rzepaku ozimego podwójnie ulepszonego skład kwasów tłuszczowych (kwas oleinowy — 64,1%, linolowy — 18,2%, linolenowy — 10,4%). Linie skrzyżowano w układzie diallelicznym kompletnym. Uzyskane mieszańce pokoleń F1 i F2 badano wraz z liniami rodzicielskimi w doświadczeniach polowych w dwóch miejscowościach

(Łagiewniki, Karżniczka) w układzie losowanych bloków kompletnych, w czterech powtórzeniach. Analizy składu kwasów tłuszczowych wykonano dla olejów z nasion zebranych z roślin mie-szańcowych pokoleń F1 i F2, więc dotyczą one pokoleń F2 i F3.

Obliczenia ogólnej (OZK) i specyficznej zdolności kombinacyjnej (SZK) wykonano według metody Griffinga (1956). Wysoce istotna OZK badanych linii pod względem zawartości kwasów tłuszczowych z grupy C:18 wskazuje na addytywny sposób działania genów. Ułatwia to selekcję pożądanych genotypów w segregujących pokoleniach mieszańcowych. Informacja ta ważna jest tak w hodowli odmian populacyjnych, jak i mieszańcowych. Zastosowanie analizy według Haymana (1954) pozwoliło dokładniej poznać efekty addytywne i dominacji oraz określić odziedziczalność dla poszczególnych kwasów. Parametry te układają się pomyślnie dla prac hodowlanych. Efekty addytywne przewyższają około 80-krotnie wpływ dominacji. Odziedziczalności, tak w szerszym, jak i węższym sensie są bardzo wysokie: 84–99%. Wskazuje to na możliwość uzyskiwania znacznego postępu w selekcji badanych mieszańców w kierunku zmiany proporcji badanych kwasów tłuszczo-wych w oleju.

Zjawisko dominowania, chociaż nieznaczne, występuje w kierunku wysokiej zawartości kwasu oleinowego i niskiej zawartości kwasu linolenowego.

* Badania wykonano w ramach projektu badawczego rozwojowego Nr R12 002 01 „Badania nad możliwością wykorzystania mutantów rzepaku ozimego o zmienionym składzie kwasów tłuszczowych do hodowli odmian z przeznaczeniem na biopaliwo”.

(2)

Stanisław Spasibionek ... 196

Linie mutantów wysokooleinowych (M-10453, M-10464) niezależnie od kierunku krzyżowania w każdej badanej kombinacji wpływały na wzrost zawartości kwasu oleinowego (do 68,3–80,3%), natomiast linie niskolinolenowe (M-681, A2-17/2) obniżały zawartość kwasu linolenowego (do 1,6– 6,6%), a podwyższały zawartość kwasu linolowego (do 25,2%).

Wykonane badania pozwoliły ocenić posiadane linie mutantów pod względem ich przydatności hodowlanej do otrzymywania odmian o zmienionym składzie kwasów tłuszczowych

Key words: winter oilseed rape, (Brassica napus L.), oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, diallel crosses, genetic parameters.

Five lines with very different fatty acid (oleic, linoleic and linolenic) content in seed oil have been crossed in complete diallel design to investigate inheritance of C18-fatty acid composition.

Two mutants M-10453 and M-10464 are characterized by an increased level of oleic acid 77.2– 78.4% and reduced linoleic acid content 7.7–8.1%, two lines of mutant M-681 and of DH A2-17/2 displayed high linoleic acid content, 24.9 and 23.1% respectively, and low linolenic acid content, 2.8 and 1.8% respectively. Line DH W-78 of double low winter oilseed rape was characterized by a typical fatty acid composition in oil (64.1% of oleic acid, 18.2% of linoleic acid and 10.4% of linolenic acid).

The obtained hybrids of F1 and F2 generation and parental lines were investigated in field trials in

complete random block design in four replications in two locations (Karżniczka and Łagiewniki). Analyses of fatty acids composition were performed for oils from seeds harvested from hybrid plants of F1 and F2 generations, so they cover the generations F2 and F3.

Calculations of general combining ability (GCA) and specific combining ability (SCA) were performed following Griffings (1956) method. Highly significant GCA of lines studied in terms of fatty acid content of group C:18 indicate the additive behaviour of genes. This makes easier the selection of the desired genotypes in segregating hybrid generations. This information is important in the breeding of both open pollinated cultivars and hybrids.

The analyses of diallel crosses according to Hayman (1954) allowed for more accurate estimation of the additive effects and dominance, and specify the heritability for individual acids. The values for these parameters are very promising for successful breeding. Additive effects exceed approximately 80-times the influence of dominance. High coefficients of heritability in the broad and narrow sense were very high, 84–99%. This points to the possibility of obtaining significant progress in the selection of examined hybrids to change the proportion of fatty acids in rapeseed oil.

The phenomenon of dominance, although slight, occurs towards high content in oleic acid and low content in linolenic acid .

The lines of mutants with high oleic acid content (M-10453, M-10464), irrespective of crossing direction, in every studied combination significantly influenced the increase of oleic acid content (up to 68.3–80.3%). The lines with low linolenic acid content (M-681, A2-17/2) essentially reduced linolenic acid content (up to 1,6–6,6%), and increased linoleic acid content (up to 25.2%).

The completed study allowed to evaluate our mutant lines in terms of their suitability for the breeding of new varieties producing seed oil with improved composition of fatty acids.

Wstęp

Możliwości wykorzystania oleju rzepakowego dla celów spożywczych i prze-mysłowych są zależne od składu kwasów tłuszczowych w oleju z nasion rzepaku. Dla optymalnego dostosowania oleju rzepakowego do przerobu w niektórych tech-nologiach pożądane jest uzyskanie oleju naturalnie stabilnego, niepodlegającego szybkim procesom oksydacyjnym. Olej zawierający dużą ilość

(3)

wielonienasyco-nych kwasów tłuszczowych charakteryzuje się oksydatywną niestabilnością. Nie jest to korzystne zarówno przy zastosowaniu oleju na cele spożywcze do głębokiego smażenia, jak i do produkcji biopaliw, ponieważ olej taki nie nadaje się do długiego przechowywania. Ponadto, niska zawartość wielonienasyconego kwasu linolenowego ułatwia proces uwodorniania przy przerobie oleju na margarynę w wyniku czego powstaje mniej niepożądanych kwasów tłuszczowych typu trans, którym przypisuje się negatywną rolę w powstawaniu chorób naczyniowo-sercowych, a nawet nowo-tworowych (Willet i in. 1993, Ascherio i in. 1999, Mozaffarian i in. 2006). Należy zaznaczyć, że w Unii Europejskiej olej rzepakowy jest głównym olejem jadalnym, a w Polsce stanowi 80% spożywanych olejów roślinnych.

Dla optymalizacji i poszerzenia zakresu wykorzystania oleju rzepakowego: wysokooleinowego i niskolinolenowego do produkcji biopaliw oraz w przetwórstwie spożywczym do głębokiego smażenia, a oleju wysokolinolowego jako oleju typowo sałatkowego prowadzone są badania i prace hodowlane nad otrzymaniem

odmian rzepaku o wysokiejzawartości kwasu oleinowego, powyżej 75% i obniżonej

do około 3–4% zawartości kwasu linolenowego (Scarth i in. 1999, Carré i in. 2007, Matthäus 2011, Matthäus i in. 2011).

Wykorzystując mutagenezę w Zakładzie Genetyki i Hodowli Roślin Oleistych IHAR – PIB w Poznaniu uzyskano kolekcję linii mutantów o wysokiej zawartości kwasu oleinowego (średnio 78%) i obniżonej zawartości sumy kwasów wieloniena-syconych, linolowego i linolenowego (średnio 12%). Ponadto otrzymano linie mutantów o wysokiej zawartości kwasu linolowego (średnio 26%) i o ekstremalnie niskiej zawartości kwasu linolenowego (średnio 2,0%). Linie te mają cechy rzepaku podwójnie ulepszonego.

Wyselekcjonowane mutanty mogą dostarczyć hodowcom niezbędnego źródła zmienności genetycznej, potrzebnej do hodowli rzepaku o zmienionym składzie kwasów tłuszczowych. Konieczne jest też poznanie zasad dziedziczenia tej cechy w celu wyboru najbardziej skutecznej metody selekcji.

Badania wyjaśniające sposób działania genów odpowiedzialnych za gromadze-nie się kwasów: oleinowego, linolowego i linolenowego prowadzono dotąd główgromadze-nie na rzepaku wysokoerukowym i bezerukowym (Krzymański 1970, Kondra i Stefansson 1970, Thomas i Kondra 1973, Rakow i McGregor 1973, Bartkowiak-Broda 1978), a tylko nieliczne na rzepaku wysokooleinowym (Brunklau-Jung i Röbbelen 1987, Schierholt i in. 2001).

Materiał i metody

Pięć linii skrzyżowano w układzie diallelicznym kompletnym, były to:

— dwie linie wsobne z mutantów M-10453 i M-10464 o wysokiej zawartości

kwasu oleinowego (od 77,2 do 78,4%) i znacznie obniżonej zawartości kwasu linolowego (od 7,7 do 8,1%),

(4)

— linia wsobna z mutanta M-681 o podwyższonej zawartości kwasu linolowego

(do 24,9%) oraz o obniżonej zawartości kwasu linolenowego (do 2,8%),

— linia dihaploidalna DH A2-17/2 o podwyższonej zawartości kwasu linolowego

(do 23,1%) i obniżonej zawartości kwasu linolenowego (do 1,8%), która została wyselekcjonowana z rekombinantów: linie rzepaku ozimego podwójnie ulep-szonego „00” × jara odmiana Apollo o niskiej zawartości kwasu linolenowego (do 2%) uzyskana w wyniku mutagenezy chemicznej,

— linia dihaploidalna DH W-78, uzyskana z odmiany rzepaku ozimego Wotan

o typowym dla rzepaku ozimego podwójnie ulepszonego składzie kwasów tłuszczowych (tab. 1).

Tabela 1 Charakterystyka linii użytych do badań — Characteristics of lines used in the study

C18:1 — kwas oleinowy — oleic acid

C18:2 — kwas linolowy — linoleic acid

C18:3 — kwas linolenowy — linolenic acid

Kwasy tłuszczowe Fatty acids [%] Glukozynolany [µM·g-1_nasion] Glucosinolates [µM·g-1 seeds] Linie Lines Zawartość tłuszczu Fat content [%]

C18:1 C18:2 C18:3 suma _total alkenowe _alkenyl

M-10453 48,4 77,2 8,1 6,8 12,2 6,6 M-10464 47,7 78,4 7,7 7,0 8,7 4,7 M-681 46,6 64,2 24,9 2,8 10,7 4,8 DH A2-17/2 47,0 67,3 23,1 1,8 11,3 6,4 DH W-78 46,7 64,1 18,2 10,4 7,1 5,2

Ocena polowa

W sezonie 2007/2008 założono dwa doświadczenia polowe z 20 mieszańcami

pokolenia F1 uzyskanymi w wyniku krzyżowań w układzie diallelicznym oraz ich

5 liniami rodzicielskimi. Doświadczenia założono w trzech powtórzeniach w dwóch miejscowościach (Łagiewniki — województwo wielkopolskie, Karżniczka — woje-wództwo pomorskie).

W celu otrzymania nasion pokolenia F2 (wolnych od przepylenia obcym pyłkiem)

przeprowadzono izolacje pojedynczych roślin. Z nasion zebranych z zaizolowa-nych 2000 roślin wybrano 957 do analiz składu kwasów tłuszczowych oleju, tj. palmitynowego, stearynowego, oleinowego, linolowego, linolenowego, eikozeno-wego i erukoeikozeno-wego.

W sezonie wegetacyjnym 2008/2009 założono doświadczenia polowe z 20

mie-szańcami pokolenia F2 oraz z 5 ich liniami rodzicielskimi w czterech

(5)

Ocena biochemiczna

Podstawą oceny jakościowej były analizy biochemiczne nasion zebranych

z roślin F1 i F2, a stanowiących pokolenia F2 i F3. Oznaczano skład kwasów

tłusz-czowych w oleju (%) oraz zawartość glukozynolanów w nasionach (µM·g-1).

Skład kwasów tłuszczowych oznaczano za pomocą chromatografii gazowej estrów metylowych kwasów tłuszczowych — chromatograf firmy Hewlett Packard typ 3390A, Agillent Technologies 6890N Network GC System, a wycenę ilościową chromatogramów wykonywano całkując powierzchnie pod pikami (Byczyńska i Krzy-mański 1969). Metoda ta jest zgodna z polskimi normami PN-EN-ISO 5508: 1996 i PN-ISO 5509: 1996.

Zawartość i skład glukozynolanów oznaczono również metodą chromatografii gazowej, rozdzielając je w formie pochodnych sililowych desulfoglukozynolanów (Michalski i in. 1995). W metodzie tej do kalibracji chromatografu zastosowano

wzorzec europejski CRM-366 o sumarycznej zawartości glukozynolanów 12,1 µM·g-1

nasion z tolerancją 0,8 µM·g-1_{nasion. Wzorzec ten został opracowany przez Comunity}

Bureau of Reference – BCR jako uśredniona wartość analiz z ring-testu pomiędzy osiemnastoma laboratoriami. Metodę tą otrzymuje się wyniki zgodne z normą

Analiza statystyczna wyników

Statystyki opisowe zostały wykonane z wykorzystaniem arkusza kalkulacyj-nego Excel (analiza wariancji, współczynniki korelacji).

Analiza statystyczno-genetyczna uzyskanych wyników dotyczyła:

— określenia wartości ogólnej i specyficznej zdolności kombinacyjnej oraz efektów

krzyżowania odwrotnego (Griffing 1956),

— szczegółowej charakterystyki linii rodzicielskich w celu określenia sposobu

działania genów (Hayman 1954),

— oceny podstawowych charakterystyk genetycznych takich jak: stopień dominacji,

liczba grup genów wykazujących dominację, stosunek liczby alleli dominują-cych do recesywnych, odziedziczalność w szerokim i wąskim sensie (Mather, Jinks 1982).

Obliczenia wykonano wykorzystując program DGH (Kala i in. 1996).

Wyniki i dyskusja

W badania nad dziedziczeniem skupiono się na trzech kwasach tłuszczowych: oleinowym, linolowym i linolenowym. Na podstawie uzyskanych wyników stwier-dzono, że linie mutantów wysokooleinowych (M-10453, M-10464) niezależnie od kierunku krzyżowania w każdej badanej kombinacji zarówno w mieszańcach

pokoleń F1, jak i F2 wpływały na wzrost zawartości kwasu oleinowego (do

(6)

Tabela 2 Średnia zawartość kwasu oleinowego, linolowego i linolenowego w oleju z nasion linii rodzi-cielskich oraz zebranych z roślin mieszańców pokoleń F1 i F2 — Mean values of oleic, linoleic and linolenic acid content (%) in seeds of parental lines and collected from plants

of hybrids of F1 and F2 generations

Pokolenie Generation Zakres zmienności Range of variation A – linia rodzicielska parental line B – mieszańce hybrids F1 F2 Wsp. zmienności dla F1 i F2 Coefficient of variability F1 F2

Kwas oleinowy — Oleic acid C18:1

A — M-10453 77,6 77,4 1,09 76,5 – 78,5 76,9 – 77,9 B 74,5 72,2 2,87 69,9 – 79,0 68,3 – 78,6 A — M-10464 80,7 80,2 1,12 79,0 – 81,0 79,2 – 81,2 B 74,9 72,5 2,79 70,4 – 80,3 69,6 – 78,3 A — M-681 65,2 64,2 4,34 62,1 – 68,3 62,9 – 65,5 B 70,4 68,2 2,66 63,8 – 74,3 63,6 – 71,8 A — A2-17/2 67,5 68,1 1,71 66,3 – 71,8 67,4 – 68,8 B 70,7 69,4 2,56 65,1 – 74,4 66,4 – 75,2 A — W-78 67,7 63,8 4,39 62,0 – 69,8 63,2 – 64,3 B 70,7 67,8 3,06 64,3 – 74,6 65,3 – 72,1

Kwas linolowy — Linoleic acid C18:2

Kwas linolenowy — Linolenic acid C18:3

(7)

zawartość kwasu linolenowego (do minimum 1,6–6,6%), a podwyższały zawartość kwasu linolowego (do maksymalnie 25,2%) (tab. 2).

Selekcja genotypów o zmienionym składzie kwasów tłuszczowych w oleju nasion jest utrudniona, bowiem ekspresja tych zmian jest modyfikowana przez warunki środowiska. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że naj-mniejszej presji środowiska podlegała zawartość kwasu oleinowego, co potwier-dzają obliczone dla każdej kombinacji krzyżowań niskie wartości współczynników zmienności. Warunki środowiska najbardziej wpływały na zawartość kwasu linole-nowego, szczególnie w kombinacjach krzyżowań z niskolinolenowym mutantem M-681 i linią A2-17/2 (tab. 2).

Otrzymane wyniki potwierdzają wieloletnie obserwacje własne (Spasibionek i in. 1998) oraz innych autorów (Bartkowiak-Broda 1978, Brunklaus-Jung i Röbbelen 1987) dotyczące wpływu warunków środowiska na zmiany zawartości kwasów tłuszczowych w oleju linii mutantów. Podkreślają oni, że na przebieg syntezy posz-czególnych kwasów tłuszczowych duży wpływ ma temperatura podczas dojrzewania nasion.

Badania nad dziedziczeniem kwasów tłuszczowych przeprowadzone przez Kondrę i Stefanssona (1970) pozwoliły wyciągnąć wniosek, że zawartość kwasów 18-węglowych w oleju nasion rzepaku jest warunkowana przez genotyp rośliny matecznej oraz częściowo przez genotyp zarodka. Obserwacje te zostały potwier-dzone przez badania Thomasa i Kondry (1973). Powyższe stwierdzenia zostały poparte badaniami wykonanymi przez Bartkowiak-Broda (1978). Uzyskane przez autorkę wyniki analizy zmienności dla nasion mieszańców otrzymanych z krzy-żowań genotypów o typowym składzie kwasów tłuszczowych wykazały istotny wpływ genotypu rośliny matecznej na zawartość kwasów oleinowego i linolowego, przy znacznie mniejszym wpływie genotypu zarodka. Rakow i McGregor (1973) stwierdzili, że zawartość kwasu linolenowego warunkowana jest głównie przez genotyp zarodka nasienia przy niewielkim udziale genotypu rośliny matecznej. Natomiast sposób dziedziczenia kwasu linolowego determinowany jest nie tylko przez genotyp zarodka, ale również w większym stopniu przez genotyp rośliny matecznej.

Przeprowadzona przez nas analiza zmienności genetycznej dla zawartości kwasów tłuszczowych: oleinowego, linolowego i linolenowego w oleju z nasion

zebranych z roślin pokoleń F1 i F2 mieszańców wykazała wysoce istotne różnice

między rodzinami utworzonymi według genotypów tak matecznych, jak i ojcow-skich. Analiza ta pozwala również stwierdzić, że zawartość kwasów 18-węglowych w oleju nasion badanych mieszańców warunkowana jest prawie w równym stopniu przez genotyp mateczny, jak i przez genotyp ojcowski.

Istotny wpływ współdziałania genotypu matecznego i ojcowskiego na poziom badanych kwasów zaobserwowano w większości doświadczeń tylko dla nasion

(8)

Tabel a 3 Isto tno ść waria ncji genetycznej i niedzie dzicznej dla zawa rto ści k w as ów ol ei nowe go, l in ol ow eg o oraz l inol en ow eg o w ol ej u nasi on zebra nych z ro ślin po ko le ń F 1 i F 2 — S ign ifica n ce o f g en etic va rian ce an d no n-inh eritab le va rian ce f o r o leic, lin o leic a n d lino len ic aci d c o nt ent s i n oi l of see d s c o ll ect ed f ro m p lant s of F 1 an d F2 ge ner a ti o n s _Średni kwadr at — Mean square a) pokolenie F 1 — generation F 1 pokolenie F 2 — generation F 2 2008 2009 2009 Ź ró dł o zm ienno ści Source of variatio n Kar żniczka Ł agiewniki Kar żniczka Ł agiewniki śr ednia _mean Kar żniczka Ł agiewniki śr ednia mean Kwas oleinowy — Oleic acid C18: 1 Genoty p m ateczny — Genotype of th e mother 186, 76 *** 131, 36 *** 248, 32 *** 229, 07 *** 217, 88 *** 247, 98 *** 218, 73 *** 114, 09 *** Genoty p ojcowski — Genotype of the father 180, 33 *** 121, 25 *** 261, 56 *** 191, 42 *** 207, 54 *** 254, 9* ** 175, 27 *** 105, 52 *** In ter akcja genoty pów obu r odziców In teraction of geno

types of both pare

n ts 3, 49** 0, 84 6, 66* 4, 37* 1, 16 7, 67 12, 61 2, 26 B łą d — Error 1, 03 1, 17 3, 33 2, 32 3, 32 5, 02 12, 32 3, 91 Kwas linolowy — Linoleic acid C18: 2 Genoty p m ateczny — Genotype of th e mother 302, 42 *** 211, 9* ** 294, 71 *** 319, 31 *** 316, 77 *** 308, 67 *** 313, 99 *** 154, 15 *** Genoty p ojcowski — Genotype of the father 292, 43 *** 193, 56 *** 300, 23 *** 277, 66 *** 300, 64 *** 316, 35 *** 265, 58 *** 145, 05 *** In ter akcja genoty pów obu r odziców In teraction of geno

n ts 2, 02** 0, 74 4, 52** 2, 8** 0, 51 4, 68 8, 3 1, 58 B łą d — Error 0, 56 1, 03 1, 97 1, 09 1, 89 3, 3 7, 41 1, 67 Kwas linolenowy — Linolenic acid C18: 3 Genoty p m ateczny — Genotype of th e mother 42, 37* ** 26, 31* ** 33, 76* ** 30, 92* ** 38, 17* ** 35, 98* ** 46, 33* ** 20, 27* ** Genoty p ojcowski — Genotype of the father 41, 73* ** 28, 38* ** 33, 98* ** 43, 27* ** 41, 94* ** 35, 97* ** 40, 92* ** 19, 02* ** In ter akcja genoty pów obu r odziców In teraction of geno

n ts 0, 33** 0, 62** 0, 86** 2, 63** 0, 47 0, 6 1, 61 0, 38 B łą d — Error 0, 07 0, 13 0, 23 0, 42 0, 59 0, 72 1, 21 0, 64 a) Istotno ść sta ty sty ki F na p oz io m ie — Significant statistic F at level: * α ≤ 0,05 , * * α ≤ 0,01 , *** α ≤ 0 ,001

(9)

Ocena zdolności kombinacyjnej form rodzicielskich na podstawie kombinacji mieszańcowych jest ważnym etapem procesu hodowlanego. Znajomość ogólnej zdolności kombinacyjnej (OZK) linii wsobnych umożliwia wybór linii rodziciel-skich, które przedstawiają największą wartość kombinacyjną. Natomiast znajomość specyficznej zdolności kombinacyjnej (SZK) pozwala wytypować najbardziej korzystne kombinacje mieszańcowe. Przeprowadzona dla mieszańców diallelicznych analiza wariancji według metody Griffinga (1956) dla zawartości badanych kwasów wyka-zała istotność efektów ogólnej i specyficznej zdolności kombinacyjnej mieszańców. Istotność efektu specyficznej zdolności kombinacyjnej badane linie wykazały

w pokoleniu F1 i F2 pod względem zawartości kwasu oleinowego tylko w jednej

miejscowości (Karżniczka), przy czym w pokoleniu F2 efekt ten był słabszy.

W przypadku kwasu linolowego wysoce istotny efekt SZK stwierdzono w

poko-leniu F1 w Karżniczce, natomiast w pokoleniu F2 efekt ten był nieistotny. SZK

badanych linii pod względem kwasu linolenowego była istotna w obu

miejscowoś-ciach prowadzonych doświadczeń w pokoleniu F1, ale jej efekt był już nieistotny

w pokoleniu F2 (tab. 4). Natomiast istotność efektów krzyżowań odwrotnych

wykazano jedynie w przypadku kwasu linolenowego w pokoleniu F1 w

Łagiew-nikach (tab. 4).

W tabeli 5 przedstawiono OZK badanych linii pod względem zawartości kwasów tłuszczowych: oleinowego, linolowego i linolenowego z uwzględnieniem ich istotności. Efekty ogólnej zdolności kombinacyjnej wszystkich badanych linii pod względem zawartości wszystkich badanych kwasów tłuszczowych były

wysoce istotne — na poziomie α = 0,001 zarówno w pokoleniu F1, jak i F2. Linie

mutantów M-10453 i M-10464 o wysokiej dodatniej wartości OZK dla kwasu oleinowego i ujemnej wartości OZK dla kwasu linolowego odpowiednio zwięk-szały zawartość kwasu oleinowego i obniżały zawartość kwasu linolowego w oleju z nasion mieszańców. Linie M-681 i A2-17/2 o wysokiej dodatniej wartości OZK dla kwasu linolowego wpływały na wzrost zawartości tego kwasu, a ich ujemna wartość dla kwasu linolenowego wpływała na obniżenie zawartości tego kwasu w nasionach mieszańcach. Wysoce istotne wartości OZK w pokoleniach

mieszań-cowych F1 i F2 badanych linii wskazują na addytywne działanie genów

determi-nujących zawartość badanych kwasów.

Uzyskane wysoce istotne wartości OZK wobec nieistotnych SZK badanych linii pod względem zawartości kwasów: oleinowego, linolowego i linolenowego są zgodne z wynikami uzyskanymi przez Bartkowiak-Broda (1978). Dla kwasu oleinowego analogiczne wyniki uzyskał Schiercholt (2001).

(10)

Tabel a 4 Analiza wariancji zm ienno ści genetycznej dl a zawart oś ci k w asu ol ei no w eg o, l in ol ow eg o i li nol en owe go w ol ej u z nas ion ze bra ny ch z ro ślin m iesza ńcó w p okol eń F1 i F 2 – typ d iallelu I: wed ług G ri ff ing a – A nal ysi s of ge ne ti c vari a n ce f o r ol ei c, l inol ei c a n d l in ol eni c aci d c o nt ent i n oi l of seeds co ll ect ed f rom hy bry d pl a n ts of F1 an d F 2 g en era tion – d ia llel mo d el I: a cco rd ing to Griffin g Kwas oleinowy — Oleic acid C18: 1 Kwas linolowy — Linoleic acid C18: 2 Kwas linolenowy — Linolenic acid C18: 3 Kar żniczka Ł agiewniki Kar żniczka Ł agiewniki Kar żniczka Ł agiewniki Ź ró dł o zm ienno ści Source of variation

Stopnie swob. Degrees freedom

śr edni kwadr at mean _square staty sty ka F statistic F śr edni kwadr at mean _square staty sty ka F statistic F śr edni kwadr at mean _square staty sty ka F statistic F śr edni kwadr at mean _square staty sty ka F statistic F śr edni kwadr at mean _square staty sty ka F statistic F śr edni kwadr at mean _square staty sty ka F statistic F Pokolenie F 1 — Generation F 1 Blok — Blo ck 2 1, 33 3, 92 1, 49 3, 60 0, 12 0, 58 Miesza ńce — Hyb rids 24 63, 50 62, 5** * 42, 67 40, 6** * 100, 49 1931 2** * 68, 07 73, 8** * 14, 23 222, 3* ** 9, 53 89, 4** * OZK — GC A 4 366, 27 360, 6* ** 251, 19 239, 0* ** 594, 40 1142, 3*** 403, 90 438, 1* ** 84, 03 1315, 5*** 54, 34 509, 8* ** SZK — SCA 10 4, 79 4, 7*** 0, 89 0, 8 2, 84 5, 5*** 0, 75 0, 8 0, 47 7, 4*** 0, 60 5, 6***

Efekt odwrotny Reciprocal effect

10 1, 10 1, 1 1, 04 1, 0 0, 57 1, 1 1, 05 1, 14 0, 08 1, 2 0, 53 5, 0*** B łą d — Error 48 1, 02 1, 05 0, 52 0, 92 0, 06 0, 11 Raze m — Total 74 Pokolenie F 2 — Generation F 2 Blok — Blo ck 3 3, 93 4, 95 4, 70 1, 79 1, 10 0, 42 Miesza ńce — Hyb rids 24 88, 92 17, 54* ** 74, 07 5, 87** * 107, 29 33, 10* ** 102, 13 13, 37* ** 12, 39 17, 58* ** 15, 61 12, 57* ** OZK — GC A 4 494, 60 97, 56* ** 391, 64 31, 03* ** 617, 76 190, 61 *** 576, 86 75, 50* ** 71, 71 101, 79 *** 87, 09 70, 12* ** SZK — SCA 10 11, 13 2, 19* 15, 18 1, 20 6, 30 1, 94 10, 03 1, 31 0, 75 1, 06 1, 93 1, 55

Efekt odwrotny Reciprocal effect

10 4, 45 0, 88 5, 95 0, 47 4, 09 1, 26 4, 33 0, 57 0, 30 0, 43 0, 70 0, 57 B łą d — Error 72 5, 07 12, 62 3, 24 7, 64 0, 70 1, 24 Raze m — Total 99 Ró żnic e isto tne na poz iom ie — Significant at level: * α ≤ 0,05 , * * α ≤ 0,01 , *** α ≤ 0 ,001

(11)

Tabela 5 Ogólna zdolność kombinacyjna i jej istotność dla zawartości kwasu oleinowego, linolo-wego i linolenolinolo-wego w oleju z nasion zebranych z roślin pokolenia F1 i F2 — General combining ability and its significance in respect of oleic, linoleic and linolenic acid content

in oil of seeds collected from plant of F1 and F2 generations

Pokolenie F1 — Generation F1 Pokolenie F2 — Generation F2

Linia rodzicielska

Parental line _Karżniczka _{Łagiewniki Karżniczka} _Łagiewniki Kwas oleinowy — Oleic acid C18:1

M-10453 3,27*** 2,69*** 3,27*** 2,69***

M-10464 4,27*** 3,60*** 4,27*** 3,60***

M-681 -3,33*** -2,30*** -3,33*** -2,30***

A2-17/2 -2,04*** -2,09*** -2,04*** -2,09***

W-78 -2,17*** -1,91*** -2,17*** -1,91***

Kwas linolowy — Linoleic acid C18:2

M-10453 -4,65*** -3,92*** -4,49*** -4,10***

M-10464 -4,57*** -3,74*** -3,87*** -4,11***

M-681 4,69*** 3,55*** 4,25*** 3,56***

A2-17/2 3,77*** 3,38*** 2,24*** 2,85***

W-78 0,75*** 0,73*** 1,88*** 1,80***

Kwas linolenowy — Linolenic acid C18:3

M-10453 1,32*** 1,15*** 0,91*** 1,39***

M-10464 0,84*** 0,60*** 0,50*** 0,55**

M-681 -1,78*** -1,54*** -1,24*** -1,57***

A2-17/2 -1,85*** -1,36*** -1,59*** -1,59***

W-78 1,47*** 1,15*** 1,42*** 1,22***

Różnice istotne na poziomie — Significant at level: * α ≤ 0,05, ** α ≤ 0,01, *** α ≤ 0,001

Addytywne działanie, jak i dominowanie genów miały istotny wpływ na

zawartość kwasu oleinowego w pokoleniach F1 i F2, a w pokoleniu F1 na zawartość

kwasu linolowego i linolenowego. Dla tych cech wystąpiła ukierunkowana domi-nacja genów. Zarówno efekt addytywnego, jak i dominującego sposobu działania

genów malał w pokoleniu F2 mieszańców, jednak efekty addytywne pozostawały

nadal istotne (tab. 6), ale efekty addytywne pozostawały istotne.

W tabeli 7 przedstawiono parametry genetyczne wg Mathera i Jinks’a (1982). Dla badanych kwasów tłuszczowych oceny parametrów addytywnych (D) były

wyższe od nieaddytywnych (H1), co w połączeniu z ocenami stopni dominacji

(H1/D)1/2 o wartościach mniejszych od 1 oznacza, że nieaddytywne działanie genów

wywiera mniejszy wpływ na ekspresję badanych cech. Wskazuje to na istnienie tylko częściowej dominacji w warunkowaniu zawartości kwasów oleinowego, lino-lowego i linolenowego.

(12)

Tabel

a 6

Analiza wa

riancji dla zawa

rt oś ci kwa só w o lei nowe go, l in ol ow eg o i l in ol eno w eg o w ol eju z nasi on z ebra ny ch z r oś lin po kol eń F1 i F 2 miesza ńców – wg Haymana — Analysi s vari ance f o r oleic, linol eic a n d lino len ic a cid con ten t in o il o f seed s co llected from pl a nt s of F 1 an d F2 hy bri d ge ner a ti o n : acco rdi n g to Hay m an Pokolenie F 1 — Generation F 1 Pokolenie F1 — Generation F 1 Kar żniczka Ł agiewniki Kar żniczka Ł agiewniki L inia r odzicielska P a rental line

Stopnie _swobody Degrees freedom

śr edni kwadr at mean square staty sty ka F statistic F śr edni kwadr at mean square staty sty ka F statistic F śr edni kwadr at mean square staty sty ka F statistic F śr edni kwadr at mean square staty sty ka F statistic F Kwas oleinowy — Oleic acid C18: 1 Do m inowanie Dominance 10 1, 60 4, 72** * 0, 29 0, 84 2, 78 2, 19* 3, 79 1, 20 Jeden kier unek Unidirection 1 4, 48 13, 24* ** 0, 001 0, 003 0, 82 0, 64 3, 99 1, 26 Asy m etria Asymmetry 4 2, 09 6, 18** * 0, 30 0, 85 4, 38 3, 46* 4, 82 1, 53 Addy ty wno ść Additivity 4 122, 09 360, 57 *** 83, 73 239, 02 *** 123, 65 97, 57* ** 97, 91 31, 03* ** Kwas linolowy — Linoleic acid C18: 2 Do m inowanie Dominance 10 0, 94 5, 45** * 0, 25 0, 82 1, 58 1, 94 2, 51 1, 31 Jeden kier unek Unidirection 1 2, 72 15, 71* ** 0, 09 0, 31 0, 46 0, 57 0, 73 0, 38 Asy m etria Asymmetry 4 1, 06 6, 12** * 0, 31 1, 00 2, 78 3, 43* 4, 53 2, 37 Addy ty wno ść Additivity 4 198, 13 1142, 34** * 134, 63 438, 14 *** 154, 44 190, 61 *** 144, 21 75, 50* ** Kwas linolenowy — Linolenic acid C18: 3 Do m inowanie Dominance 10 0, 16 7, 39** * 0, 20 5, 63** * 0, 19 1, 06 0, 48 1, 55 Jeden kier unek Unidirection 1 0, 01 0, 44 0, 05 1, 37 0, 08 0, 47 0, 77 2, 49 Asy m etria Asymmetry 4 0, 19 8, 89** * 0, 09 2, 64* 0, 17 0, 94 0, 50 1, 62 Addy ty wno ść Additivity 4 112, 04 1312, 53** * 18, 11 509, 79 *** 17, 92 101, 79 *** 21, 77 70, 12* ** Ró żnic e isto tne na poz iom ie — Significant at level: * α ≤ 0,05 , * * α ≤ 0,01 , *** α ≤ 0 ,001

(13)

Tabela 7 Ocena parametrów genetycznych dla zawartości kwasów tłuszczowych w oleju nasion roślin mieszańcowych pokoleń F1 i F2 wg Mathera — Estimates of the genetic parameters

for fatty acid composition of seed oil from hybrid plants of F1 and F2 generations according

to Mather

C18:1 — kwas oleinowy — oleic acid C18:2 — kwas linolowy — linoleic acid

C18:3 — kwas linolenowy — linolenic acid

Karżniczka Łagiewniki Parametr Parameter _C 18:1 C18:2 C18:3 C18:1 C18:2 C18:3 Pokolenie F1 — Generation F1 D 61,74 91,01 11,65 46,71 66,00 10,21 H1 3,57 2,08 0,37 1,27 1,42 1,23 h2 _{2,87 1,74 0,01 0,43 0,14 0,19} (H1/D)1/2 0,24 0,15 0,18 0,16 0,15 0,35 h2_/H 2 1 1 0 0 0 0 H2/4H1 0,18 0,18 0,18 0,21 0,20 0,18 [(DH1)1/2+F] / [(4DH1)1/2–F] 2,81 2,63 1,31 3,15 2,10 2,79 Odziedziczalność w szerokim sensie — Heritability (sl) 0,99 0,99 0,99 0,98 0,99 0,97 Odziedziczalność w wąskim sensie — Heritability (ss) 0,96 0,99 0,98 0,96 0,98 0,92 Pokolenie F2 — Generation F2 D 60,65 67,01 7,11 51,97 74,69 9,11 H1 4,90 2,71 0,02 2,28 2,77 0,46 h2 _{0,52 0,30 0,05 2,56 0,47 0,49} (H1/D)1/2 0,28 0,20 0,05 0,21 0,19 0,22 h2_/H 2 0 0 2 2 0 1 H2/4H1 0,15 0,14 0,35 0,14 0,11 0,19 [(DH1)1/2+F] / [(4DH1)1/2–F] 2,30 1,37 1,02 5,50 5,11 1,37 Odziedziczalność w szerokim sensie — Heritability (sl) 0,95 0,97 0,95 0,86 0,94 0,93 Odziedziczalność w wąskim sensie — Heritability (ss) 0,92 0,96 0,95 0,84 0,93 0,92 D — ocena komponentu addytywego — estimation of additive components

H1 — ocena komponentu nieaddytywnego — estimation of non additive components

(H1/D)1/2 — średni stopień dominowania — average degree of dominance

h2_/H

2 — liczba grup genów kontrolujących daną cechę i wykazujących dominację number of groups of genes controlling a particular trait, and displying dominance H2/4H1 — względny rozdział alleli dominujących — relative distribution of dominant alleles

[(DH1)1/2+F] / [(4DH1)1/2–F] — stosunek liczby genów dominujących do recesywnych the ratio of dominant to recessive genes

(14)

Stosunek alleli dominujących do recesywnych, wyrażający się wzorem

[(DH1)1/2+F] / [(4DH1)1/2–F], był większy od 1 dla kwasów oleinowego, linolowego

i linolenowego; sugeruje to przewagę genów dominujących nad recesywnymi

w warunkowaniuzawartości tych kwasów.

Informacje dotyczące działania genów determinujących zawartość kwasów tłuszczowych i wyznaczenie współczynników odziedziczalności dla tych cech mają dla hodowcy istotne znaczenie w zaplanowaniu prac selekcyjnych i przy wyborze metod hodowlanych. Rozróżnia się odziedziczalność w szerokim sensie jako stosunek zmienności genotypowej do fenotypowej oraz odziedziczalność w wąskim sensie jako stosunek zmienności addytywnej do fenotypowej. Z punktu widzenia selekcji ważny jest przede wszystkim współczynnik odziedziczalności w wąskim sensie, ponieważ wariancja addytywna jest podstawą podobieństwa między rodzi-cami a potomstwem (Falconer 1974). Oba współczynniki odziedziczalności ana-lizowanych kwasów tłuszczowych były bardzo wysokie i zawierały się w prze-dziale 0,84–0,99. Wskazuje to zarówno na duży udział zmienności genetycznej w zmienności fenotypowej badanych cech, jak i znaczące addytywne działanie genów w dziedziczeniu badanych cech (tab. 7).

Wnioski

1. Wysoce istotna ogólna zdolność kombinacyjna badanych linii w odniesieniu do kwasów tłuszczowych z grupy C:18 wskazuje na możliwość ich wyko-rzystania tak w hodowli odmian populacyjnych, jak i mieszańcowych o zmie-nionym składzie oleju.

2. Zastosowanie analizy według Haymana do mieszańców w układzie dialle-licznym pozwoliło szczegółowo określić występowanie zjawiska działania addytywnego genów oraz ich dominowania w kontrolowaniu zawartości kwasów oleinowego, linolowego i linolenowego. Wpływ efektów dominowania jest około 80 razy mniejszy od efektów addytywnych.

3. Na decydujący udział genów addytywnych w uwarunkowaniu składu kwasów

tłuszczowych w oleju z nasion badanych mieszańców wskazują również wy-sokie współczynniki odziedziczalności dla analizowanych kwasów tłuszczowych oraz bardzo istotne wartości ogólnej zdolności kombinacyjnej. Świadczy to o dużym udziale zmienności genetycznej w zmienności fenotypowej.

4. Wysokie współczynniki odziedziczalności w szerszym i w węższym sensie

wskazują na możliwość uzyskania szybkiego postępu w selekcji badanych mieszańców w kierunku zmiany proporcji kwasów tłuszczowych C:18 w oleju z nasion.

(15)

5. W badanych mieszańcach genotyp rośliny matecznej i genotyp zapylacza mają równorzędny wpływ na skład kwasów tłuszczowych C:18 w oleju

nasion mieszańcowych pokoleń F2 i F3.

Literatura

Ascherio A., Katan M.B., Zock P.L., Stampfer M.J., Willett W.C. 1999. Trans Fatty Acids and

Coronary Heart Disease. N. Engl. J. Med., 340: 1994-1998.

Bartkowiak-Broda I. 1978. Inheritance of fat content and fatty acid composition in seeds of zero-erucic Winter rape (B. napus). Proc. 5th Int. Rapeseed Congress, Malmö, Sweden, 1: 119-123. Brunklaus-Jung E., Röbbelen G. 1987. Genetical and physiological investigations on mutants for

polyenoic fatty acid in rapeseed (Brassica napus L.). Plant Breeding, 98: 9-16.

Byczyńska B., Krzymański J. 1969. Szybki sposób otrzymywania estrów metylowych kwasów tłusz-czowych do analizy metodą chromatografii gazowej. Tłuszcze Jadalne, XIII: 108-114.

Carré P., Evrard J., Judde A., Labalette F., Mazette S. 2007. Technological performances of low linolenic/high oleic rapeseed oils for food and non-food application. Proc. 12th _{Int. Rapeseed}

Congress, Wuhan, China, 5: 152-159.

Falconer D.S. 1974. Dziedziczenie cech ilościowych. PWN, Warszawa.

Griffing B. 1956. Concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing system. Aust. J. Biol. Sci., 9: 463-493.

Hayman B.I. 1954. The theory and analysis of diallel crosses. Genetics, 39: 789-809.

Kala R., Dobek A., Chudzik H., Kiełczewska H. 1996. System analiz statystycznych doświadczeń genetyczno-hodowlanych, wersja 2.0 – podręcznik użytkownika.

Kondra Z.P., Stefansson B.R. 1970. Maternal Effect on the Fatty Acid Composition of Rapeseed Oil (Brassica napus). Can. J. Plant. Sci., 55: 205-210.

Krzymański J. 1970. Genetyczne możliwości ulepszania składu chemicznego nasion rzepaku ozimego. Hodowla Roślin Aklimatyzacja i Nasiennictwo, 14 (2): 95-133.

Matthäus B. 2011. Effect of canolol (4-vinylsyringol) on the oxidation of edible oils. Proc. 13th Int. Rapeseed Congress, Praque, Czech Republic, 520-523/www.irc2011.org

Matthäus B., Haase N., Unbehend G. 2011. Impact of HOLL rapeseed oil during frying on product quality during storage. Proc. 13th Int. Rapeseed Congress, Praque, Czech Republic, 528-531 /www.irc2011.org.

Mather K., Jinks J.L. 1982. Biometrial Genetics. 2nd ed., Chapman and Hall, London.

Michalski K., Kołodziej K., Krzymański J. 1995. Quantitative analysis of glucosinolates in seeds of oilseed rape – effect of sample preparation on analytical results. Proc. 9th Int. Rapeseed Congress, Cambridge UK, 3: 911-913.

Mozaffarian D., Katan M.B, Ascherio A., Stampfer M.J., Willett W.C. 2006. Trans fatty acids and cardiovascular disease. New England Journal of Medicine, 354: 1601-1613.

Rakow G., McGregor D.I. 1973. Opportunities and problems in modification of levels of rapeseed C18

unsaturated fatty acids. JAOCS, 50: 400-403.

Scarth R., Mcvetty P.B.E. 1999. Designer oil canola a review of new food-grade Brassica oils with focus on high oleic, low linolenic types. Proc. 10th Int. Rapeseed Congress, Canberra, http://www.regional.org.au/au/gcirc/4/57.htm.

(16)

Schierholt A., Rücker B., Becker H.C. 2001. Inheritance of high oleic acid mutations in winter oilseed rape (Brassica napus L.). Crop Sci., 41: 1444-1449.

Spasibionek S., Byczyńska B., Krzymański J. 1998. Wpływ środowiska na zmiany składu kwasów tłuszczowych w oleju mutanta 1207 rzepaku ozimego. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, XIX: 627-632.

Thomas P.M., Kondra Z.P. 1973. Maternal Effect on the Oleic, Linoleic and Linolenic Acid Content of Rapeseed Oil. Can. J. Plant Sci., 53: 221-225.

Willet W.C., Stampfer M.J., Manson J.E., Colditz G.A., Speizer F.E., Rosner B.A., Sanosibm L.A., Hennekens C.H. 1993. Intake of trans fatty acids and risk of coronary heart disease among women. The Lancet., 341: 581-585.