Порівняльний аналіз внутріпопуляціонной мінливості люцерни посівної (Medicago sativa L.) і козлятника східного (Galega orientalis L.) за біохімічними ознаками якості

СА.Стрельціна, М. А. Жукова, Е. В. Чачко, Н. И. Дзюбенко, А. В. Конарев.

У двох селекційних популяцій люцерни посівної, сортовий і дикоростучої популяцій козлятника східного аналізували вміст сухих речовин, білка, сапонінів, танінів, ізофлавонів, флавонів, флавонолов і фенолкарбонових кислот, а також показник піноутворення. Показано високу внутріпопуля-Ціон мінливість по всіх досліджуваних ознаках. Таким чином, при селекції на якість необхідно працювати з індивідуальними рослинами, а не з популяцією в цілому. Ефективний відбір кращих рослин можливий лише за даними декількох років їх вивчення, так як біохімічний склад змінюється по роках неоднаково у різних особин.

Люцерна є однією з провідних кормових бобових культур помірних кліматичних зон Російської Федерації. За кількістю і якістю білка вона перевершує багато кормові трави, у тому числі боби. В одній кормовій одиниці люцерни міститься 160 - 175 г переварює білки. Однак зелена маса люцерни містить ряд шкідливих хімічних сполук (так званих антипоживних або антіметаболіческіх речовин), які призводять до порушення нормального функціонування організму тварин. До таких речовин відносяться сапоніни, естрогенні речовини, різні фенольні сполуки (1).

Козлятник східний є перспективною багаторічної кормової культурою, що має ряд переваг у порівнянні з люцерною і конюшиною. Ця культура має підвищеної холодостійкістю і зимостійкістю, високою облистнені і значною кормової масою. За вмістом білка вона не поступається люцерні або навіть перевершує її (2, 3). Особливості біохімічного складу козлятника, в тому числі зміст антипоживних речовин, вивчені недостатньо.

Люцерна і козлятник є перекрестноопиляемимі рослинами, для яких показана висока внутріпопуляціонная мінливість за багатьма морфобіологіческім, фізіологічним, господарським та іншими ознаками.

Таким чином, для підвищення ефективності селекції люцерни і козлятника, у тому числі і за ознаками якості, необхідно працювати на рівні індивідуальних рослин, для чого потрібні відомості про внутріпопуляціонной мінливості біохімічних ознак якості.

Матеріал і методи. Об'єктами дослідження служили два сорти люцерни посівної або синьою: селекційної популяції д-2, що несе мутацію многолісточковості (mf) і селекційної популяції д-6. У 1996 році в кожної з популяцій були вивчені за 120 рослин. У 1997 році кількість вивчених рослин люцерни було кілька меншим через загибель у зимовий період частини рослин. У популяції д-2 загинули 17,5% рослин, а в популяції д-6 -23,5% рослин.

Були вивчені також: популяція козлятника східного сорт "Надія" (репродукції 1996,1997,1999 років) і його вихідна батьківська дикоросла популяція (збір 1999 року). У 1996 і 1997 роках досліджували по 120 рослин з кожної популяції козлятника, а в 1999 по 70 рослин. Козлятник на відміну від люцерни має здатність до вегетативного розмноження за допомогою кореневих нащадків, утворюючи через 3-4 роки після посадки суцільні зарості. Тому у популяцій козлятника починаючи з цього віку неможливо простежити долю індивідуальних рослин, тому що місце слабких і загиблих особин можуть зайняти відростки від більш життєздатних сусідніх рослин.

Зразки були репродукована на Павлівській дослідної станції ВІР ім. Н.И Вавилова. Досліджувалися рослини 1-го укосу, рівномірно розподілені по всій ділянці. У 1996 і 1997 роках суми температур і кількість опадів, що випали були близькі до середнім багаторічним показникам. 1997 рік був більш теплим і менш дощовим. Зима 1996 - 1997 років відрізнялася частими відлигами і невисоким сніговим покривом. 1999 виділявся надзвичайно жарким і сухим літом. Дефіцит вологи в грунті був значно вище середніх значень за багато років.

Були вивчені наступні біохімічні показники: вміст сухих речовин, білка, сапонінів, ізофлавонів, танінів, флавонів і флавонолов, фенолкарбонових кислот, а також рівень піноутворення.

Відбір проб, визначення сухих речовин і білка здійснювали за методиками прийнятим у відділі біохімії ВИР (4). Сапоніни визначали за допомогою методу інфрачервоної спектрофотометрії на приладі Інфраматік - 8620. Калібрувальна крива була побудована за 80 зразків люцерни (по 40 рослин кожної з 2 популяцій). Зміст сапонінів визначали з використанням гемолітичного індексу (5). Характеристики отриманої кривої - К - 0,987, F - 480.

Зміст ізофлавонів визначали за допомогою тонкошарової хроматографії на пластинах селікагеля (4, 6). Кількість танінів визначали за ваніліновий реактивом, а їх фракційний склад за допомогою хроматографії на поліамід (5). Зміст флавонів, флавонолов, а також фенолкарбонових кислот визначали за допомогою паперової хроматографії.

Здатність вегетативної маси викликати тимпаніт оцінюють за кількістю утвореної в модельних умовах піни (7). Для надання цим показником універсального характеру було введено стандарт - кількість утвореною піни у нетімпанійного рослини, лядвенца рогатої. Показник піноутворення, таким чином вказує у скільки разів досліджуваний рослина утворює більше стійкої піни, ніж лядвенець рогата.

Статистична обробка отриманих результатів здійснювалася з використанням стандартного програмного забезпечення Microsoft Excel (2000).

Результати. Вміст сухих речовин і білка. Популяції люцерни накопичували приблизно однакові кількості сухих речовин. У зеленій масі популяції д-2 в 1996 році містилося в середньому по популяції 22,3% сухих речовин, а в популяції д-6 -- 22,55%. У 1997 році ці показники становили 21,55% і 21, 67% відповідно.

В козлятника сорту "Надія" в ці ж роки накопичувалася кілька менше сухих речовин - 19,10% (у 1996 році) і 18,47% (у 1997 році). У дуже посушливому і жаркому 1999 кількість сухих речовин збільшилася до 29,1%. У той же час за вмістом білка вивчені сортові популяції досить чітко розрізнялися. У 1996 році в популяції д-2 містилося в середньому 3,42% білка на сирої вага або 15,39% на суху вагу, в популяції д-6 трохи більше - 3,84% і 17,10% відповідно. У 1997 році середній вміст білка знизилося, причому у популяції д-6 більшою мірою, ніж у д-2. У цьому році популяція д-2 містила в середньому 3,28% білка на сирої вага або 15,64% на суху вагу, а популяція д-6 -- 3,51% і 16,28% відповідно. Таким чином, різниця між популяціями стало трохи меншим, але все ж таки збереглися.

Більше істотно відмінності між сортами проявилися при аналізі внутріпопуляціонной мінливості цих показників (рис.1). У 1996 році 65% рослин популяції д-2 містили від 3,0 до 3,5% білка на сирої вагу, а в 1997 кількість таких рослин залишилося майже тим самим і склало 62,2%.

У популяції д-6 найчисленнішої (61%) була група рослин з вмістом білка від 3,5 до 4,0%. У 1997 році число таких рослин скоротилася до 42,2%, але майже в п'ять разів (з 11 до 51%) зросла кількість рослин з більш низьким вмістом білка (3,0 - 3,5%). Таким чином, найбільші зміни в характері розподілу вмісту білка у рослин були виявлені в популяції д-6. Однак, не дивлячись на значне зменшення числа високобілкових рослин в популяції д-6 в 1997 році і збільшення таких у д-2, відмінності між популяціями збереглися.

Рис. 1. Внутріпопуляціонная мінливість люцерни і козлятника за вмістом білка. По вертикалі дано кількість рослин у%. По горизонталі - вміст білка в %.

А - 1996 рік, Б - 1997 рік, В - 1996 рік, приведені рослини люцерни, у яких вміст білка не змінилося в 1997 році в порівнянні з 1996 роком.

-1-ф ---- люцерна Д-2

-3 -- -І-- люцерна Д-6

-3-4 козлятник "Надія"

Популяції кожного з вивчених зразків люцерни в усі роки відрізнялися своїм специфічним характером розподілом показника «вміст білка» у окремих рослин.

Так, не дивлячись на зовнішню схожість кривих розподілу білка, відповідних 1996-му і 1997-му роках вивчення, аналіз даних по окремих рослин показав, що всередині популяцій відбулися істотні зміни.

Більшість рослин змінило своє місце на графіку. Було виділено рослини, в яких вміст білка в 1997 році знизилося в набагато більшому ступені, ніж у середньому по популяції. Виявлено і такі рослини, у яких вміст білка не тільки не знизилася, але зросла, причому в деяких досить значно.

Можна було припустити, що в 1997 році в групу високобілкових потраплять рослини, які за результатами аналізу 1996 також відрізнялися підвищеним накопиченням білка, до групи низько білкових відповідно зниженим нагромадженням і т. д. Однак, аналіз отриманих результатів показав, що під багатьох випадках це не так. В

1996 році нами було виділено групу рослин, що відрізнялися високим (понад 18% на суха вага і понад 4% на сирій вага) накопиченням білка. Таких рослин у популяції д-6 було досить багато, більше чверті від усієї популяції. У 1997 році 31% цих рослин вимерзло, причому загинули рослини з дуже високим вмістом білка (20,0 -21,0% на суху вагу), ще 40% таких високобілкових рослин відставали у розвитку і були настільки низькорослими, що рослинного матеріалу не вистачило, щоб провести повний біохімічний аналіз.

У сорти д-2 високобілкових рослин було небагато, і, тому, ми приєднали до ним рослини з вмістом білка від 3,8% на сирій вага і 17,5% на суху вагу і вище. У 1997 році серед цих рослин кількість загиблих і хворих було також значно більше, ніж у середньому по популяції. У решти рослин жодне не потрапило в число високобілкових. У 1997 році групи високобілкових рослин склали ті представники, які в 1996 році входили до числа середньо-і низько білкових. Середній вміст білка в групи високобілкових рослин в

1997 склало 4,12% на сирій вагу і 18,56% на суху вагу (д-6) і 3,94% і 17,98% (д-2), відповідно. У 1996 році ці ж рослини накопичували білка в кількості близькому до середнього по популяції, а саме -3,68% і 16,99% (д-6) і 3,42% і 15,72% (д-2) відповідно.

В кожної популяції були виявлені рослини, у яких вміст білка не змінювалося за роками (або змінювалися не більше, ніж на 5%). У сорту д-2 таких рослин було 45%, що в 1,5 рази більше ніж у сорту д-6 (28%). У сорту д-2 вони розташовувалися на графіку в межах концентрацій від 2,9% до 3,7%, причому переважна кількість складали рослини з вмістом білка від 3,2 до 3,4%, що відповідало кількостей, близьким до середнього по цій популяції. У сорту д-6, рослини зі стабільним на протязі 2-х років вмістом білка потрапляли на графіку в діапазон від 3,2% до 4,1%. При цьому переважна більшість становили рослини з показниками - від 3,6% до 3,8% білка на суху вагу, що також збігається з середньою концентрацією білка у популяції д-6 (рис. 1В).

Козлятник «Надія» у порівнянні з люцерною містив більше білка як у перерахунку на сухий, так і на сирій вага (24,7% і 4,8% в 1996 році і 23,9% і 4,57% в 1997 році відповідно). Більшість рослин мало від 4,5% до 5,0% білка. Причому частка цих рослин протягом 2-х років була практично однаковою (40%). У 1999 році кількість білка в перерахунку на суху вагу знизилося до 19,1%, а на сирій вага підвищилася (5,45%). Слід зазначити, що між сортом Надія і дикоростучої популяцією козлятника істотних розходжень з накопичення цих речовин і характеру мінливості усередині популяції не виявлено.

антипоживні речовини. Сапоніни. Сапоніни є одними з основних антипоживних речовин люцерни. Показано, що більшість фізіологічних ефектів, пов'язаних з сапоніни люцерни, виявилися шкідливими для тварин (8). Сапоніни володіють поверхнево-активними або детергентнимі властивостями. Це викликає піноутворення водних розчинів і призводить до захворювання тварин - тимпаніт або спучування. Сапоніни викликають інгібування росту організму, зниження діяльності гладкої мускулатури і всмоктування поживних речовин (1,9).

Одні автори вважають високосапоніновимі рослини, які містять більше 1% цих речовин на суху вагу (10,11). Інші вважають, що такими є рослини з змістом сапонінів 0,47% на суху вагу і вище (12).

В 1996 році в популяції д-2 містилося в середньому 70,2 мгМООг сапонінів на сирій вага (0,25% на суху вагу), а в д-6 - 127мг/100г (0,56%) відповідно. У 1997 р. у обох популяціях зміст сапонінів значно збільшилося: у д-2 в середньому до 122мг/100г на сирій вага (0,49% на суху вагу), а у сорту д-6 до 246мг/100г (0,74%) відповідно. У 1997 році відбулося не тільки збільшення середнього змісту сапонінів, але й зміна розподілу вмісту цих речовин у рослин у популяції.

Як видно з рисунку 2, найбільші зміни відбулися в популяції д-2. Якщо в 1996 році найчисельнішою була група рослин з вмістом сапонінів від 70 до 90 мг/100 г, то в 1997 році такою стала група рослин з вмістом сапонінів від 120 до 140 мг/100 р.

Рис .2. Внутріпопуляціонная мінливість люцерни сапонінів за змістом. А -1996 рік, Б -1997 рік. Інші позначення як на рис. 1

Рис.3. Внутріпопуляціонная мінливість люцерни і козлятника за змістом танінів. А-1996 рік, Б -1999 рік.

Л А ---- дикоросла популяція козлятника.

Решта позначення як на рис. 1

Для популяції д-6 на кривій розподілу сапонінів за 1997 рік не спостерігали «Зсуву максимуму» значень змісту сапонінів в порівнянні з 1996 роком (рис.2). Збільшення вмісту сапонінів в цілому у цієї популяції в 1997 році відбулося через різке (у 40 разів) збільшення вмісту цих речовин у окремих рослин. У 1997 році були знайдені рослини (3,6%), у яких ці речовини накопичувалися в кількості більше 1% на суху вагу. Ми звернули особливу увагу до цієї групи рослин. Виявилося, що в 1996 році вони не тільки не входили до числа рослин з найбільшим вмістом сапонінів, але більшість з них містили ці речовини в мінімальній кількості. Ті ж рослини, які в 1996 містили максимальні концентрації сапонінів на наступний рік виявилися низько-або среднесапоніновимі.

В популяціях д-2 і д-6 люцерни були виділені рослини, у яких вміст сапонінів не змінювався за роками (або змінювалось не більше, ніж на 5%). У популяції д-2 ця група склала 18,5% рослин, у д-6 - 31,6% відповідно. У ці групи у д-2 увійшли рослини з вмістом сапонінів (в перерахунку на сирий вага) від 63 до 112 мг/ЮОг, а у д-6 від 95мг./100г до 175 мг/ЮОг. Переважна більшість таких рослин у-д 2 містили від 80 до ЮОмг/ЮОг сапонінів, а у д-6 від ПО до 140 мг/ЮОг, що відповідає кількостей близьким до середніх значень цієї ознаки для кожної з популяції. У вивчених нами зразках козлятника сапоніни або не було, або були присутні в кількості нижче 5мг/100 г у перерахунку на сирій вагу.

Фенольні з'єднання. У зеленій масі люцерни і козлятника були виявлені фенольні сполуки, що відносяться до різних класів. Раніше в люцерні були знайдені дві флавонолу і п'ять флавонів, серед яких був тріцін, що викликає релаксацію гладкої мускулатури у свиней (13, 14). Є відомості про те, що в люцерні присутні бензойних і корична кислоти (13,15). Інші автори або не знаходили ці фенолкіслоти у люцерни або вважали, що вони містяться лише у невеликій кількостях (16).

В вивчених зразках люцерни нами також були в дуже невеликих кількостях виявлено від двох до п'яти індивідуальних флавонолов і флавонів (17). Ці речовини ми визначали сумарно. У сорті д-2 в 1996 році в середньому накопичувалося 87,5 мг/100 г цих сполук на сирої вагу, а в сорті д-6 ще менше - 25,1 мг/ЮОг відповідно. Рівень токсичності для тварин для цих речовин значно вище (13). Фенолкіслоти нами або не були виявлені, або містилися у деяких зразків люцерни лише у невеликій кількості (хлорогенова кислота).

В люцерні були виявленітакож високополімерние (молекулярна маса від 500 до 3000) фенольні сполуки або таніни (1,13,16,18). Таніни можуть пов'язувати білки, зменшуючи тим самим перетравність рослинних продуктів харчування.

Фенольні з'єднання можуть легко окислюватимуться, і продукти їх окислення можуть з'єднуватися з амінокислотами білків, особливо з лізином і метіоніном. Тим самим може знижуватися якість кормів (1).

В вивчених популяціях люцерни нами були знайдені таніни, які є олігомерних і полімерними формами флаванов (катехінів). Проте зміст цих речовин було не дуже високим (17).

В 1996 році в популяції д-2 танінів виявилося в середньому лише 16,5 мг/100, ав д-6 трохи більше - 28,6 мг/ЮОг (рис. 3). Оскільки в 1996 році сорти люцерни д-2 і д-6 містили незначні кількості перерахованих вище фенольних сполук - значно нижче можливих токсичних концентрацій, їх вивчення продовжено не було.

Фенольні з'єднання козлятника були представлені, в основному фенолкарбоновимі кислотами (хлорогеновую, феруловой, пара-кумаровой). За загальним змістом, а також по розмаху внутріпопуляціонной мінливості перерахованих вище груп фенольних з'єднань і танінів козлятник істотно перевищував люцерну. Причому розмах мінливості за даними ознаками, була значно більшою у дикоростучої популяції в порівнянні з сортовий (рис. 3).

В 1999 зміст фенолкарбонових кислот і флавонолов у окремих рослин сорту "Надія" коливалася в межах від 31 до 428 мг на 100 г сирого ваги, танінів від 23 до 82 мг/100, а у дикоростучої популяції від 67 до 834 мг/100 і від 74 до 259 мг/100 г, відповідно.

За літературними даними відомо що в люцерні і козлятника виявлені також ізофлавони (формононетін, біоханін А, дайдзеін і геністеїн) і бензокумаріни, в Зокрема, куместрол (1,13,19). Для фенольних сполук цього класу показана висока естрогенна активність. У великих кількостях (більше 0,5% на суху вагу) ці речовини можуть викликати безпліддя, абортивного і мастит великої рогатої худоби та овець (1, 13). У невеликих кількостях, вони навпаки, сприяють нормальному функціонуванню органів розмноження, збільшують м'ясну і молочну продуктивність (20).

В зразках люцерни нами також були виявлені ізофлавони (80% з яких припадало на частку формононетіна) і невеликі кількості куместрола. У 1996 році у популяції д-2 виявлено в середньому 40,4 мг/100 г естрогену в перерахунку на сирій вага або 170 мг/100 г у перерахунку на суху вагу. У популяції д-6 в цьому ж року містилося естрогенів - 42,0 мг/100 г та 188 мг/100 г відповідно. Таким чином, вивчені популяції люцерни опинилися в цілому нізкоестрогеновимі. Проте розмах внутріпопуляціонной мінливості по змісту естрогенних речовин в 1996 році був дуже великим, особливо у популяції д-2 (7,6% рослин містили більше 0,5% цих речовин в перерахунку на сирої вагу).

В 1997 зміст ізофлавонів в середньому у популяцій люцерни істотно не змінилося. У цьому році ми не виявили рослин з дуже високим вмістом естрогенів. Максимальні концентрації цих речовин у рослин обох популяцій не перевищували 0,34% в перерахунку на суху вагу. Ми звернули увагу на зміст естрогенів у тих рослин, у яких воно було або дуже високим, або дуже низьким у попередньому році. У популяції д-2 в 1996 році 10% рослин містили менше 20 мг/100 г ізофлавонів в перерахунку на сирій вагу. У популяції д-6 таких рослин було 5,8%. Частина цих рослин загинули. У популяції д-2 з 11 рослин з вмістом менше 20 мг/ЮОг ізофлавонів залишилося 6 рослин, а в популяції д-6 з 7 рослин - тільки 2. У решти «нізкоестрогенових» рослин вміст цих сполук підвищилося. Такі рослини майже без винятку перейшли до групи із середнім або високим вмістом естрогенів.

Серед загиблих рослин популяції д-6 також була значною є частка таких особин, у яких вміст естрогенних ізофлавонів була відносно велика. З 15 рослин зі змістом вище 60 мг/100 г у перерахунку на сирій вага загинули 9. Найменша кількість загиблих рослин мали вміст естрогену близьке до середнього у популяції, тобто в діапазоні концентрацій від 30 до 50 мг/100 г. Так у популяції д-2 загинуло всього 8,7% таких рослин, а в популяції д-6 лише 5%.

В козлятника раніше також були знайдені ізофлавони і куместрол (17, 21). Нами було виявлено, що за змістом цих речовин козлятник не суттєво відрізнявся від люцерни, але перевершував останню за рівнем внутріпопуляціонной мінливості. Причому, діапазон мінливості за змістом естрогенних речовин у дикоростучої популяції був більше, ніж у сортовий.

Піноутворення. Піноутворення розглядається багатьма дослідниками в якості важливого фактора, що обумовлює виникнення тимпаніт (9). Тімпані або спучування є серйозним захворюванням травної системи тварин. У більшості вивчених нами рослин люцерни піноутворення виявилося вищим, ніж у контрольних зразків лядвенца, (від 1,1 до 4,5 разів). Більшої здатністю до піноутворення відрізнялася популяція д-6. У 1996 році в середньому її показник піноутворення склав 2,51, а в 1997 році ще вищий - 2,82. Збільшилася також кількість рослин з показником піноутворення вище 4 (з 2,7% до 6%). У популяції д-2 в 1996 році був набагато менший показник піноутворення, в середньому -1,84. Причому, майже 10% рослин цієї популяції мали показник піноутворення близько до 1, тобто майже такий же, як і у не викликає тимпаніт лядвенца. У 1997 році здатність до піноутворення у цього зразка значно зросла (в середньому до 2,75). Практично зникли рослини з показником близько 1. Здатність до піноутворення у таких рослин значно зросла і вони перейшли до групи із середнім і високим значенням цієї ознаки

Показано, що тимпаніт обумовлена потраплянням в рубець з піною агентів. Це, перш за все, сапоніни і деякі фракції розчинних білків (1,9). Деякі дослідники вважають, що ефективними «антітімпанійнимі» агентами є таніни, облягати, білки в рубці тварин. (9).

Аналіз наших даних виявив високий рівень кореляційних залежностей між показником піноутворення і змістом сапонінів: у 1996 році - 0,81 у сорти д-2 і 0,76 у сорту д-6, в 1997 році - 0,77 у сорту д-2 і 0,53 у сорту д-6. Кілька менша зв'язок було виявлено між піноутворенням і вмістом білка: у 1996 - 0,47 у сорту д-2 і 0,20 у сорту д-6, в 1997 році -- 0,53 у сорту д-2 і 0,46 у сорту д-6. В цілому рівень кореляційних залежностей був вищим у сорту д-2 в порівнянні з сортом д-6. При цьому, в 1996 році він був більш високим у порівнянні з 1997 роком. Нами не було виявлено будь або істотного зв'язку між показником піноутворення і змістом танінів. У 1996 році у сорту д-2 виявлена невелика негативна кореляція між показником піноутворення і змістом ізофлавонів (-0,29), а у сорту д-6 між показником піноутворення та сумою флавонів і флавонолов (-0,22). Була показана також негативна кореляція між показником піноутворення і вмістом сухих речовин (-0,40).

Як показано вище, в козлятника сапоніни виявлені не були. Однак, показник піноутворення у цієї культури був вищим, ніж у не викликає тимпаніт лядвенца. Так у 1996 році у сортовий популяції козлятніа "Надія" піноутворення показник дорівнював 1,94, що виявилося навіть вище, ніж у люцерни д-2. У 1997 і особливо в 1999 році показник піноутворення у козлятника знизився до 1,73 і 1,49 відповідно. У дикоростучої популяції козлятника цей показник, а також діапазон його мінливості був вищим, ніж для сорту "Надія". Яких-небудь кореляційних залежностей між піноутворенням і обумовленими нами біохімічними показниками виявлено не було.

Обговорення результатів. Наші дослідження показали високу внутріпопуляціонную мінливість вивчених зразків люцерни і козлятника по вивчених біохімічним ознаками якості. Всередині кожної популяції були виділені рослини, в яких зміст тих чи інших досліджуваних речовин в кілька разів відрізнялося від їх середнього значення у популяції. Найбільший діапазон внутріпопуляціонной мінливості був відзначений за змістом вторинних метаболітів, до яких у більшості своїй відносяться антипоживні речовини. Так у 1997 році у популяції люцерни д-6 середнє значення змісту сапонінів була невисокою, але у деяких рослин воно сягало критичних концентрацій. Подібну картину ми спостерігали і при аналізі внутріпопуляціонной мінливості естрогенних речовин популяції люцерни д-2 і козлятника «Надія» у 1996 році, а також танінів і фенолкарбонових кислот у дикоростучої популяції козлятника в 1999 році.

Зміна погодних умов не однаково впливало на рівень внутріпопуляціонной мінливості різних біохімічних ознак. Так, у 1997 у всіх вивчених популяцій діапазон мінливості за вмістом білка і сапонінів збільшився, а з накопичення естрогенів зменшився.

Аналіз вивчених популяцій показав, що в кожній популяції люцерни можна виділити рослини істотно розрізняються своєю реакцією на зміну погодних умов. У той же час, у кожній популяції була група рослин, в якій зміст досліджуваної ознаки не мінялося або змінювався незначно. Така група рослин, виділена за вмістом білка, була більш численної у популяції д-2, а з накопичення сапонінів, ізофлавонів і показником піноутворення - у д-6. Всі ці рослини містили досліджувані сполуки в кількостях, близьких до середнім їх значень по популяції. Якщо криву розподілу сапонінів, білка, ізофлавонів і показника піноутворення побудувати тільки за цими зразками, то вона вийде майже симетричної форми з вершиною в області середніх значень цих ознак по кожній з розглянутих популяцій (рис. 1В). Таким чином, на кривій розподілу для кожної популяції можна виділити своєрідну "зону стабільності" за різними біохімічними ознаками, всередині якої містяться рослини, в яких прояв цих ознак практично не змінюється по роках. У той же час, слід зазначити, що не всі рослини, що містять біохімічні показники, близькі до середніх входять до складу "зони стабільності ".

В кожної популяції були і такі рослини, у яких на противагу рослинам з першої групи, відбувалися дуже значні зміни змісту (іноді в кілька разів) досліджуваних біохімічних ознак під впливом зовнішніх умов. Цю групу склали в основному рослини, в яких розглядаються з'єднання містилися в кількостях значно відрізняються від середніх по популяції. При зміну зовнішніх умов утримання того чи іншого з'єднання у цих рослинах або різко зростала, або зменшувалася. У цьому випадку вони змінювали своє місце на кривої розподілу.

Найбільше число хворих, які відстають у розвитку, що відрізняються низьким зростанням і масою рослин також були в основному серед особин, у яких розглядаються з'єднання містилися в кількостях значно відрізняються від середнього їх значення по популяції. Серед рослин з низьким вмістом сапонінів загинули ті, які накопичували дуже багато чи навпаки дуже мало білка, фенольних з'єднань, танінів, ізофлавонів. За нашими даними ті рослини, які в значній мірі і по більшій кількості біохімічних показників виділялися із загальної маси рослин популяції, мали більше шансів загинути або захворіти.

Виявилося, що охарактеризувати популяції можна не тільки з середнім, мінімальним і максимальним значенням вивчених ознак або по кривих розподілу цих ознак у рослин усередині популяції, але і за їх специфічним особливостям реагувати на зміни погодних умов. Кожна популяція характеризується кількістю рослин зі стабільним змістом того чи іншого біохімічного показника, тобто своєрідною "зоною стабільності". При селекції на збільшення або зменшення антипоживних поживних речовин, ймовірно, слід відбирати рослини не з крайніми значеннями цих ознак, тому що велика вірогідність, що у таких рослин прояв розглянутих ознак буде нестабільним. Доцільно виділити "зону стабільності" з аналізованого ознакою і вже серед таких рослин відбирати особини з максимальними або мінімальними значеннями ознак.

В популяції д-2 було менше ніж в д-6 загиблих і хворих рослин. Одночасно у першою була відзначена велика мінливість по роках сапонінів і фенольних з'єднань, тобто вторинних метаболітів. Для деяких з цих речовин показана можливість виступати в ролі стресових метаболітів, беручи участь, тим самим, в адаптації рослин до несприятливих умов зовнішнього середовища (22).

З іншого боку, цілком зрозумілим є і той факт, що у більш стійкого до несприятливих умов козлятника в порівнянні з люцерною була відзначена і велика внутріпопуляціонная мінливість як раз за вмістом фенольних сполук, причому у дикоростучої популяції більшою мірою ніж у сортовий.

Висновок.

Встановлено, що кожна з вивчених популяцій люцерни і козлятника характеризувалася власними середніми, мінімальними і максимальними значеннями вивчених біохімічних ознак, кривими розподілу цих ознак всередині популяції, а також особливостями зміни їх по роках. Було виділено рослини, в яких зміст досліджених сполук практично не змінювався по роках, та такі, у яких ці зміни були досить істотними. Перша група рослин мала вивчені речовини в кількостях близьких до середніх значень по популяції, другий - у кількостях значно відрізняються від середніх значень. Серед загиблих і хворих рослин також переважали ті, у яких один або більше біохімічних показників суттєво відрізнялися від середніх значень по популяції. Показано, що найбільша стійкість до зміни погодних умов відзначалася у популяцій з найменшою внутріпопуляціонной мінливістю білка, але найбільшою мінливістю вторинних метаболітів.

Список літератури

1. Howarth R.E. Antiquality factors and nonnutritive chemical components. Alfalfa and alfalfa improvement. Agronomy Monograph, 1988, 29: 493-514.

2. Утеуш Ю. А. Нові перспективні багаторічні кормові культури. Козлятник. Нові перспективні культури, 1991, 10 - 17.

3. Боброва А.Д. Біохімічні особливості ГАЛЕГА східної. Охорона навколишнього середовища та раціональне використання рослинних ресурслв, 1976.

4. Єрмаков А. П., Арасімовіч В.В., Ярош Н.П. та ін Методи біохімічного дослідження рослин, 1987.

5. Merly N. Jones and Fred C. Elliott. Two rapid assaus for saponin in individual Alfalfa Plants. Crop science, 1969, 9: 688-691.

6. Самородова Г.Б., Стрельціна С. О. Дослідження біологічно активних плодових культур, 1989.

7. Rumbaugh M. D. Inheritance of foaming properties of plant extracts of alfalfa. Croh. Sci., 1969, 9: 438-440.

8. Cheeke P.R. Nutritional and physiological implications of saponins. Can. J. Anim. Sci., 1971, 51: 621-632.

9. Majak W., Howarth R.E., Fesser A.S., Goplen B.P., Pedersen M.W. Relationships between ruminant bloat and the composition of alfalfa herbage. 2. Saponins. Can. J. Anim. Sci., 1980, 60: 699-708.

10.Dorothy E. Fenwick, and David 0. Kenfull. Saponin content of food plans and some prepared foods. J. Sci, Food Agric, 1983, 34: 186-191.

11. Дзюбенко М.І., Мар'їна О.І. Метод визначення сапонінів і можливості зниження їх рівня в кормовій масі люцерни. Сб науч. тр. прик. бот.генет. селекцією. ВИР, 1986, 107: 92-96.

12.Levingston A. Lyle, Benny E. Knuchlees, Richard H. Miller and George 0. Kohler.Distribution of Saponin in Alfalfa Protein Recovery Systems. J. Agric. Food Chem, 1979, 27 (2): 362-365.

13.Bickoff E.M., Kohler G.O., Smists Dole. Chemical composition of herbage. Alfalfa science and technology Agronomy, 1972, 15: 247-282.

14. Saleh N.A., Boulas L., El-Negoumy S.I. and Abdala M.F. A comparative study of the flavonoids of Medicago radiola with other Medicago and related Tri-gonela species. Biohem. System. Ecol., 1982, 10: 33-36.

15.Lahiry N.L. and Satterlee L.D. Release and estimation of chlorogenic acid in leaf protein concentrate. J. Food Sci., 1975, 40: 13-26,

16.Monties B. and Rambourg I.C. Ocurrence of flavonoids (flavones and coumestans) in Alfalfa (Medicago saliva var. Europe) leaf proteins. Ann. Technol. Agric, 1978, 27: 629-654.

17. С. А. Стрельціна, Е. В. Чачко. Антіметоболіческіе речовини люцерни посівної та козлятника східного: методи визначення, аналіз вихідного матеріалу. Бюлл. ВИР, 1999, 237: 43-46.

18.Rambough M.D. The search for condensed tannins in the genus Medicago. American Society of Agronomy, abstr. Madison WI, 1979, 75.

19.Saloniemi H., Kallela K., Saastamonoinen I. Stady of phytoestrogen content of goat's rue (Galega orientals), alfalfa (Medicago sativa) and white clover (Trifolium repens). Agric. Sci. Finl., 1993, 2 (6): 517-524.

20.Oldfield J.E., Fox C.W., Bahn A.V., Bickoff E.M., Kohler G.O. Coumestrol in alfalfa as a factor in growth and carcass quality in lambs. J. Anim. Sci., 1966, 25, p. 167-174.

21.M.A, Жукова, С. А. Стрельціна. Аналіз внутріпопуляціонной мінливості козлятника східного за біохімічними ознаками. Білл. ВИР, 2001, 240: 67-71.

22.Харборн Дж. Вступ в екологічну біохімію, 1985.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.vir.nw.ru/