Charakterystyka zawartości kwasów tłuszczowych w nasionach chwastów rzepakopodobnych

Tom XXVIII

R

O

–

O

C

2007

Łukasz Aleksandrzak, Zbigniew Broda, Krzysztof Michalski*, Danuta Kurasiak-Popowska Akademia Rolnicza im. A. Cieszkowskiego w Poznaniu, Katedra Genetyki i Hodowli Roślin * Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Oddział w Poznaniu

Charakterystyka zawartości kwasów tłuszczowych

w nasionach chwastów rzepakopodobnych

Characteristics of fatty acid content in seeds of rapeseed-like weeds

Słowa kluczowe: rzepak, rzepik, chwasty rzepakopodobne, kwas erukowy

Materiałem badawczym były potomstwa roślin o morfotypie rzepiku i rzepaku, które określono jako chwasty rzepakopodobne. Badania wykazały zróżnicowanie w zawartości poszczególnych kwasów tłuszczowych. Największe zróżnicowanie wykazano w zawartości kwasu erukowego, eikozenowego i oleinowego. Potomstwo rzepakochwastów o morfotypie rzepiku charakteryzowało się wysoką zawartością kwasu erukowego. Natomiast rzepakochwasty o morfotypie rzepaku zawierały śladowe ilości kwasu erukowego, podobne do dwuzerowych odmian rzepaku ozimego. Key words: rapeseed (Brassica napus), turnip rape (Brassica rapa), rapeseed-like weeds,

erucic acid

The progeny of plants in oilseed rape and turnip rape morphotype called rapeseed-like weeds was used as plant material. 18 progenies were analyzed – 12 in oilseed rape morphotype and 6 in turnip rape morphotype. The control varieties were: Lisek (winter oilseed rape variety), and Ludowy (winter turnip rape variety). The investigations showed differences in analyzed fatty acid composition. The biggest differences were observed in erucic acid, eicosenic acid and oleic acid. Rapeseed-like weeds in oilseed rape morphotype had low amount of erucid acid. The erucic acid was observed incidentally, or its quantity varied from 0.02% to 0.27%. Turnip rape-like plants contained higher amount of that acid that ranged 34.3% to 39.77%. Seeds of control varieties contained 0,1% in Lisek variety and 32% in Ludowy variety. The quantity of eicosenic acid in rapeseed-like plants did not exceed 2%. Turnip rape morphotypes content reached 7.12% to 11.9% eicosenic acid. The content of that acid in control varieties was: 1.25% for rapeseed and 10% for turnip rape. The content of oleic acid in weeds in oilseed rape morphotype varied form 52.5% to 66.5% and for turnip rape morphotype from 16.5% to 20.8%. Control varieties: 64.2% Lisek and 22.1% Ludowy. There were not so high differences among control, plants in oilseed rape and turnip rape morphotypes in other fatty acids content.

Wstęp

Skład i zawartość kwasów tłuszczowych w nasionach zebranych z plantacji produkcyjnych rzepaku warunkuje jakość oleju i jego przeznaczenie (Krzymański 1970, Thormann i in. 1996). Olej ulepszonych odmian rzepaku zawiera ponad 50% kwasu oleinowego, 20–25% kwasu linolowego, 8–10% kwasu linolenowego i tylko

śladowe ilości kwasu erukowego (Muśnicki 1999). Występowanie chwastów rzepakopodobnych na plantacjach produkcyjnych rzepaku może obniżyć wartość pozyskiwanego surowca dla celów spożywczych, jak i dla celów technologicznych, na przykład do przerobu na biopaliwo. Pojawianie się rzepakochwastów jest zja-wiskiem obserwowanym od niedawna, ale prawdopodobnie występującym w całej Polsce. Badania przeprowadzone przez innych autorów wykazały, że zaobserwowane przypadki pogarszania się jakości surowca olejarskiego na plantacjach rzepaku w województwie zachodniopomorskim były spowodowane między innymi przez rzepakochwasty (Popławska, Bartkowiak-Broda 2004).

Celem pracy była analiza zawartości kwasów tłuszczowych w nasionach chwastów rzepakowych w typie rzepakowym i rzepikowym, które występowały na plantacjach produkcyjnych rzepaku ozimego odmiany Lisek.

Materiał i metody

Obiektem badań były potomstwa roślin pochodzących z plantacji rzepaku ozi-mego (odmiana Lisek) z różnych regionów Polski. Rośliny oznaczone symbolami: A 373, A 379, A 389, 8000 i 8001 pochodziły z plantacji rzepaku w Małyszynie (woj. lubuskie); oznaczone jako AG 2, AG 3, AG 4 i AG 5 z plantacji w Pisarzo-wicach (woj. śląskie); oznaczone Mo 3, Mo 5, Mo 12, Mo 13, Mo 14 z Modzurowa (woj. śląskie); oznaczone K 32, K 34, K 35 z miejscowości Krzywizna (woj. opolskie), a potomstwo rośliny M1 z województwa śląskiego. Rośliny te odbiegały pokrojem od roślin rzepaku uprawianych na danym polu, ponadto charakteryzowały się wcześniejszym o 10 do 14 dni terminem kwitnienia. Rozmieszczenie ich na polu w niektórych przypadkach było poza rzędami plantacji lub placowe. Rośliny te zostały zaizolowane. Otrzymane w wyniku samozapylenia nasiona wykorzystano do założenia doświadczenia polowego w układzie bloków losowanych w trzech powtórzeniach. Jako kontrolę do doświadczenia włączono odmianę rzepaku ozimego Lisek oraz odmianę ozimą rzepiku Ludowy. Obserwacje i analizy zostały wykonane dla 10 roślin z każdego powtórzenia oraz dla zebranych z nich nasion.

W celu identyfikacji badanych obiektów i ich charakterystyki na zgroma-dzonym materiale roślinnym przeprowadzono szereg obserwacji. Na podstawie obserwacji barwy i kształtu blaszki liściowej, obecności włosków na powierzchni liści, kształtu liści łodygowych, położenia kwiatów w gronie i ich barwy, kształtu łuszczyn, barwy i wielkości nasion oraz oceny biometrycznej takich cech jak: wysokość roślin, liczba rozgałęzień, liczba i długość łuszczyn, masa nasion z roś-liny, badane obiekty podzielono na dwie grupy, w których znalazły się rośliny o morfotypie rzepikowym i rzepakowym. Rośliny w typie rzepakowym różniły się od odmiany Lisek pokrojem oraz wcześniejszym terminem kwitnienia. Rośliny były także wcześniej zbadane za pomocą markerów molekularnych typu RAPD i podzielone na podstawie podobieństwa genetycznego na dwie podstawowe grupy.

Charakterystyka zawartości kwasów tłuszczowych w nasionach ... 169

W jednej grupie znalazły się rzepakochwasty o morfotypie zbliżonym do rzepiku (A373, A 379, A 389, 8000, 8001 i M1), natomiast w drugiej rośliny o morfotypie zbliżonym do rzepaku (AG 2, AG 3, AG4, AG5, Mo 3, Mo 5, Mo 12, Mo 13, Mo 14, K 32, K34, K35) (Aleksandrzak i Broda 2004).

W nasionach zebranych z wszystkich badanych roślin wykonano analizę zawartości i składu kwasów tłuszczowych stosując metodę chromatografii gazowej estrów metylowych (Byczyńska i Krzymański 1969). Badania wykonano na chro-matografie gazowym Agilent 6890 z kolumną DB23 i detektorem FID. Jako gaz nośny stosowano wodór, a wyniki otrzymywano metodą normalizacji do 100%. Do sterowania chromatografem i integracji wyników użyto programu Agilent-Chemstation.

Wyniki i dyskusja

Badane rzepakochwasty o morfotypie rzepaku wykazały niską zawartość kwasu erukowego. W wielu przypadkach nie stwierdzono występowania kwasu erukowego lub wykryto tylko śladową jego zawartość wynoszącą od 0,02 do 0,27% (tab. 1). Rośliny w typie rzepikowym charakteryzowały się znacznie wyższą zawartością tego kwasu, wynoszącą od 34,3 do 39,77%. Nasiona odmian kontrol-nych Lisek i Ludowy zawierały odpowiednio 0,1 i 32% kwasu erukowego. Podobne wyniki otrzymali Wojciechowski i in. (2000), którzy u roślin o morfo-typie rzepikowym stwierdzili podwyższoną zawartość kwasu erukowego. Niska zawartość kwasu erukowego w nasionach roślin typu rzepakowego świadczyć może o tym, że na polu mogły być samosiewy innej podwójnie ulepszonej odmiany rzepaku ozimego. Rośliny o morfotypie rzepaku nie stanowią więc takiego zagro-żenia, jak te będące w typie rzepiku, ponieważ nie wpływają na jakość otrzymywa-nego surowca, a jedynie mogą prowadzić do obniżenia plonu.

W nasionach roślin o morfotypie rzepakowym zawartość kwasu eikozeno-wego nie przekraczała 2% (tab. 1). Morfotypy rzepikowe charakteryzowały się znacznie wyższą jego zawartością w zakresie od 7,12 do 11,9%. Zawartość kwasu eikozenowego w nasionach odmian kontrolnych wynosiła: rzepaku — 1,25%, natomiast rzepiku — 10%.

Zawartość kwasu oleinowego w nasionach roślin o morfotypie rzepakowym mieściła się w zakresie od 52,5 do 66,5%, a w nasionach roślin o morfotypie rzepikowym od 16,5 do 20,8%. Odmiany kontrolne zawierały odpowiednio: Lisek 64,2% i Ludowy 22,1%. Zawartość kwasu linolowego mieściła się w zakresie od 14,9 do 24,27%, z większą częstością genotypów zawierających ok. 20%. Zawar-tość kwasu linolenowego wahała się od 7,75 do 14,62%. Nieznacznie wyższą zawartość kwasu stearynowego, średnio o 1,7% (w zakresie od 1,2 do 2,3%) w stosunku do kontroli (odmiany Lisek) wykazano dla roślin o morfotypie rzepa-kowym, również dla tej grupy rzepakochwastów stwierdzono wyższą zawartość kwasu palmitynowego (tab. 1).

Tabel Zawart o ść kw asó w t łuszcz ow y ch w na si o n ac h bada ny ch p o to m st w rzepa koc h w ast ó w Fat ty aci d c ont ent i n seeds of i n vest igat ed pr oge ni es of r a p eseed-l ike w ee d s Kwas erukow y Erucic acid Kwas eikoz eno w y Eicoseno ic a cid Kwas oleinow y Oleic acid Kwas linolow y Linoleic acid Kwas linolenow y Linolenic acid Kwa s ste ar y nowy Stearic acid Kwas palm Palmiti Obiekt Object średnia mean CV średnia mean CV średnia mean CV średnia mean CV średnia mean CV średnia mean CV średnia mean *A 373 39,77 5,2 8,22 22,8 16,92 5,8 17, 35 15,0 13,00 4,5 1,20 19,1 3,55 *A 379 38,40 7,5 9,10 21,3 16,50 1,5 18, 12 14,9 12,82 3,6 1,25 23,0 3,77 *A 389 34,30 29,6 7,12 20,1 20,80 40,9 16, 12 22,1 13,67 16,2 1,27 17,3 3,77 *8000 39,32 2,5 10,25 3,0 17,22 8,4 17,42 2,6 11,47 2,0 1,20 6,7 3,10 8001 1,80 17,8 2,20 70,0 53,47 9,3 23,72 18,2 11,02 5,9 1,70 16,6 6,07 *M 1 38,95 2,8 11,95 2,4 20,37 2,4 14, 90 2,9 8,32 2,6 1,35 9,5 4,20 AG 2 0,15 4,5 1,72 14,5 52,52 5,1 24, 27 10,1 14,62 3,6 1,32 7,1 5,47 AG 3 0,27 68,7 1,57 8,0 61,20 2,1 20, 32 4,1 9,27 2,0 2,35 5,5 5,00 AG 4 0,00 – 1,40 13,0 57,72 0,7 22,95 2,5 10,90 5,8 1,87 14,0 5,45 AG 5 0,00 – 1,32 3,8 57,50 1,4 22,92 3,4 10,27 6,7 2,12 8,0 5,87 Mo 3 0,05 200,0 1,62 10,5 62,70 5,9 19, 87 11,1 9,60 14,4 1,85 9,3 4,30 Mo 5 0,00 – 1,35 4,3 66,55 1,0 17, 27 3,1 9,30 3,6 1,50 6,0 3,92 Mo 12 0,07 127,6 1,37 3,6 64,27 1,1 18, 35 2,9 9,87 7,8 1,77 23,6 4,30 Mo 13 0,05 115,4 1,37 6,9 61,57 8,2 21, 75 13,2 9,30 27,4 1,62 10,5 4,32 Mo 14 0,00 – 1,47 6,5 66,50 3,3 18, 45 5,1 7,75 15,9 1,70 8,3 4,15 K 32 0,02 200,0 1,60 7,2 64,42 4,9 18, 47 10,3 8,90 22,6 2,05 20,0 4,52 K 34 0,00 – 1,57 7,9 60,37 4,1 20,77 6,8 10,95 8,1 1,50 9,4 4,77 K 35 0,10 200,0 1,50 22,4 61,62 3,9 19, 92 12,8 10,45 11,9 1,87 14,0 4,57 Lisek 0,10 141,4 2,25 13,8 64,20 1,1 19, 27 1,8 8,95 3,3 1,77 5,4 4,42 Ludow y 32,02 45,9 10,00 5,6 22,12 36,8 21, 05 14,1 10,27 20,2 1,30 25,8 3,22 Gwiazdk ą o znaczono obiekty o morfoty pie rzepikow y m — Objects with turnip-like morphot yp e a re marked w ith a star CV — wspó łczynnik zmienno ści — co ef fic ient of variabi lit y

Charakterystyka zawartości kwasów tłuszczowych w nasionach ... 171

Analiza wariancji wykazała duże, istotne zróżnicowanie badanych obiektów pod względem zawartości wszystkich kwasów tłuszczowych (tab. 2). Przeprowa-dzenie testu Tukeya pozwoliło na podział badanych roślin na kilka grup jedno-rodnych, których najwięcej powstało dla cech zawartości kwasów stearynowego i palmitynowego (tab. 3). Dla zawartości kwasu erukowego i oleinowego nastąpił wyraźny podział na dwie grupy, wskazuje to na dużą różnicę pomiędzy zawar-tością tych kwasów u roślin będących w typie rzepakowym bądź rzepikowym. Pod

Tabela 2 Analiza wariancji zawartości kwasów tłuszczowych — Variance analysis of fatty acid content

Zmienność Variability Stopnie swobody Degree of freedom Średni kwadrat Mean square Fobl. Fcal. P Kwas erukowy — Erucic acid

Genotypy — Genotypes Błąd — Error Razem — Total 19 60 79 11,0188 0,0776 141,96 <0,001

Kwas eikozenowy — Eicosenic acid Genotypy — Genotypes Błąd — Error Razem — Total 19 60 79 1,8028 0,0189 95,52 <0,001

Kwas oleinowy — Oleic acid Genotypy — Genotypes Błąd — Error Razem — Total 19 60 79 1,1983 0,0139 86,43 <0,001

Kwas linolowy — Linoleic acid Genotypy — Genotypes Błąd — Error Razem — Total 19 60 79 0,0626 0,0101 6,18 <0,001

Kwas linolenowy — Linolenic acid Genotypy — Genotypes Błąd — Error Razem — Total 19 60 79 0,0956 0,1100 8,69 <0,001

Kwas stearynowy — Stearic acid Genotypy — Genotypes Błąd — Error Razem — Total 19 60 79 0,01185 0,00143 8,28 <0,001

Kwas palmitynowy — Palmitic acid Genotypy — Genotypes Błąd — Error Razem — Total 19 60 79 0,0918 0,0136 6,74 <0,001

względem zawartości kwasu erukowego, eikozenowego i oleinowego w jednej grupie jednorodnej znalazł się obiekt 8001 z Małyszyna, potomstwa roślin pochodzących z Pisarzowic, Modzurowa i Krzywizny oraz odmiana Lisek. Wprawdzie potomstwo rośliny 8001 w wyniku badań podobieństwa genetycznego znalazło się grupie roślin podobnych do rzepiku (Aleksandrzak i Broda 2004), ale podobieństwo to było najmniejsze spośród pozostałych roślin w tej grupie, w stosunku do rzepiku odm. Ludowy — około 40%. Natomiast potomstwa pozostałych roślin z Małyszyna i rośliny M1 z plantacji w woj. śląskim zgodnie z klasyfikacją pod względem cech morfologicznych jako rośliny rzepikopodobne, także pod względem zawartości najważniejszych kwasów tłuszczowych znalazły się w jednej grupie z rzepikiem odm. Ludowy.

Tabela 3 Podział na grupy jednorodne pod względem zawartości poszczególnych kwasów tłusz-czowych na podstawie testu Tukeya — Distribution into homogeneity groups according

to particular fatty acid content – on the basis of Tukey test

Obiekt Object Kwas erukowy Erucic acid Kwas eikozenowy Eicosenoic acid Kwas oleinowy Oleic acid Kwas linolowy Linoleic acid Kwas linolenowy Linolenic acid Kwas stearynowy Stearic acid Kwas palmitynowy Palmitic acid

*A 373 a ab b def abc g efg

*A 379 a ab b bcdef abcd efg efg

*A 389 a b b ef ab defg defg

*8000 a ab b cdef abcde fg g

8001 b c a ab abcdef abcdefg a

*M1 a a b f fg cdefg cdefg

AG 2 b c a a a cdefg abc

AG 3 b c a abcde efg a abcde

AG 4 b c a abc abcdef abc abcd

AG 5 b c a abc bcdefg ab ab

Mo 3 b c a abcde defg abcd abcdefg

Mo 5 b c a def efg bcdefg cdefg

Mo 12 b c a bcdef cdefg abcdef abcdefg

Mo 13 b c a abcd efg bcdefg abcdefg

Mo 14 b c a abcdef g abcdefg bcdefg

K 32 b c a abcdef efg ab abcdefg

K 34 b c a abcde abcdef bcdefg abcde

K 35 b c a abcde bcdefg abc abcdef

Lisek b c a abcdef efg abcde abcdefg

Ludowy a ab b abcde bcdefg defg fg

Charakterystyka zawartości kwasów tłuszczowych w nasionach ... 173

Podsumowanie

W ostatnich latach pojawia się coraz więcej doniesień o występowaniu na plantacjach rzepaku ozimego roślin różniących się pod względem morfologicznym od fenotypu właściwego dla odmiany uprawianej na danym polu. W przepro-wadzonych badaniach grupa roślin o morfotypie rzepiku różniła się istotnie od grupy roślin w typie rzepakowym pod względem zawartości kwasów: erukowego, eikozenowego, oleinowego oraz stearynowego.

Niska zawartość kwasu erukowego u obiektów w typie rzepakowym świad-czyć może o tym, że pole zostało zanieczyszczone dwuzerową odmianą rzepaku ozimego. Rośliny o morfotypie rzepaku nie stanowią więc takiego zagrożenia, jak te będące w typie rzepiku, ponieważ nie wpływają na jakość otrzymanego surowca, a jedynie mogą prowadzić do obniżenia plonu.

Jorgensen i Andersen (1994) na podstawie obserwacji własnych stwierdzili, że rzepik jest powszechnym chwastem na polach uprawnych, w większości na plantacjach rzepaku, co jest o tyle niebezpieczne, że selektywna ich eliminacja za pomocą herbicydów jest tu praktycznie niemożliwa. Ponadto nasiona rzepiku zachowują żywotność nawet do 7 lat (Smith i Froment 1995). Zatem jest możliwe, iż badane rośliny w typie rzepikowym wyrosły z nasion, które osypały się w po-przednich latach.

Literatura

RAPD. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, XXV (1): 61-66.

Byczyńska B., Krzymański J. 1969. Szybki sposób otrzymywania estrów metylowych kwasów tłuszczowych do analizy metodą chromatografii gazowej. Tłuszcze Jadalne, XIII: 108-114. Jorgensen R.B., Andersen B. 1994. Spontaneus hybridization between oilseed rape (Brassica napus)

and weedy B. campestris (Brassicaceae): a risk of growing genetically modified oilseed rape. American Journal of Botany, 81 (12): 1620-1626.

Krzymański J. 1970. Genetyczne możliwości ulepszania składu chemicznego nasion rzepaku ozimego. Hodowla Roślin Aklimatyzacja i Nasiennictwo, 14 (2): 414-421.

Muśnicki Cz. 1999. Szczegółowa Uprawa Roślin. Rośliny oleiste. Tom 2. Praca zbiorowa pod redakcją Z. Jasińskiej i A. Koteckiego: 363-493.

Popławska W., Bartkowiak-Broda I. 2004. Badanie przyczyn pogarszania jakości surowca olejar-skiego pozyskiwanego z nasion rzepaku. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, XXV (2): 493-504. Smith J.M., Froment M.A. 1995. A survey of management practices and the rotational position of high

erucic acid rape (HEAR). Proc. of 9th Int. Rapeseed Congress F-33. Cambridge, England. Thormann C.E., Romero J., Mantet J., Osborn T.C. 1996. Mapping loci controlling concentration

Wojciechowski A., Cichy H., Weigt M. 2000. Wyniki obserwacji morfologicznych oraz analiz cytogenetycznych i chemicznych roślin o morfotypie rzepiku występujących na plantacjach rzepaku ozimego. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, XXI: 237-247.