OBSAH VITAMINU E V KŘÍŽENCÍCH PLUCHATÉHO A BEZPLUCHÉHO JEČMENE

Obsah vitaminu E v křížencích pluchatého a bezpluchého ječmene

The content of vitamin E in hulled and hulless hybrids of the F2 generation of spring barley

NĚMEJC, R.1, EHRENBERGEROVÁ, J.1, PRÝMA, J.2

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2 Výzkumný ústav pivovarský a sladařský Praha, pracoviště Brno

1 Mendel University of Agriculture and Forestry in Brno, 2 Brewery and Malting Research Institute Praha, workplace Brno

Abstract

The variability of the content of vitamin E and its isomers were studied in caryopses of the F2 generation of spring barley. The level and variability of these essential substances were compared with the parental forms (parents) for which the following were selected: donors of the increased content of cereal dietary fibre, the so-called waxy varieties Wabet, Wanubet and Washonubet, the latter two were nudum forms the same as line KM 1057, and hulled varieties of malting barley, Kompakt and Krona. All the parents and their hybrids were statistically significant (P < 0.01) sources of the variability of vitamin E and of all natural isomers a -, b - and g - and d -tocopherols (T) and tocotrienols (T3). The content of vitamin E and all tocols (T and T3) in the dry matter of grain fluctuated within the range of 16.05 - 30.38 mg.kg-1 and 62.85 - 114.45 mg.kg-1, the T : T3 ratio was approximately 1:5. The main proportion were a -T3 and b g -T3 (i.e. 50.4 and 31.8%, respectively). The highest content of all tocols and vitamin E was found in caryopses of the variety Washonubet which carried over this higher concentration into the progeny, although the hybrids did not reach this level. Hybrids with a content higher than their parents, i.e. showing a heterosis effect, were produced only in the less effective b g -T and T3, d -T and d -T3. The effects of specific combination capacity in the case of the transfer of a higher content of partial components of vitamin E (b g -T and d -T and T3) were observed also in the varieties Wabet, Kompakt, and Wanubet.

Keywords: spring barley, parents and F2 generation hybrids, vitamin E and isomers, variability

Úvod a literární přehled

Vitamin E patří k vitaminům, které jsou pro živočišný organismus nezastupitelné. Kromě známého pozitivního účinku na plodnost byla v poslední době zjištěna i jeho působení jako aktivního antioxidantu a hypocholesterolemika (Saulnier et al., 1994). Bylo zjištěno, že se vyskytuje v podobě izomerů á-, â-, ă- a ä- tokoferolů (T) a tokotrienolů (T3), souhrnně označovaných jako tokoly. Hlavním zdrojem vitaminu E jsou používané rostlinné oleje a obilky obilovin (Peterson, Quereshi, 1993). Podle Holasové (1998) právě ječné zrno obsahuje oproti ostatním obilninám až čtyřnásobné množství vitaminu E. Nejvýznamnějším zástupcem tokolů v ječném zrně je podle Andrikopoulose (1989) á- T3, který má nejvyšší biologickou aktivitu. Mc Intosh et al. (1993) aj. popsali kancerogenní inhibici vlivem diety z ječných obilek, které obsahovaly vitamin E. Na vhodnost ječné diety upozornil např. Newman et al. (1989). Podle odrůd ječmene existují velké rozdíly v jeho obsahu, což je v souladu se širokou genetickou variabilitou ječmene. V posledních letech je zájmem šlechtitelů v zahraničí (USA, Austrálie, aj.) genetické zvýšení koncentrace tokolů v zrně ječmene a k tomu účelu jsou vyhledávány genetické zdroje. Výsledky ukazují, že je možné zvýšit obsah tokolů v odrůdách ječmene hybridizací (Peterson et al., 1993).

Cílem práce je stanovení obsahu tokolů v pluchatých a bezpluchých obilkách domácí i zahraniční provenience odrůd ječmene a zvýšení obsahu nutričně významných látek křížením donorů těchto látek s výnosnějšími liniemi a odrůdami. Problémem nutričně cenných zahraničních odrůd je totiž nízká výnosová úroveň.

Materiál a metody

V roce 1997 byly ve skleníkových podmínkách křížením vytvořeny hybridy rodičovských komponent. Byly to jednak české odrůdy vysoké sladovnické kvality (Kompakt - Ko, Krona - Kr), linie KM 1057 a odrůdy americké provenience (Wabet - Wb, Wanubet - Wnb, Washonubet - Wsnb). Hybridy F2 generace byly pěstovány v roce 1998 na pokusných pozemcích na ŠZP v Žabčicích v individuálním sponu. Po sklizni byly z jednotlivých rostlin (10-25) odebrány vzorky zrna pro stanovení tokolů (mg.kg-1), které jsme provedli na VÚPS v Brně metodou HPLC. Získané výsledky byly zpracované pomocí programu Statgraphics 7.0 analýzou variance s následným testováním rozdílů průměrných hodnot.

Výsledky a diskuse

Analýza variance všech tokolů a vitaminu E ukázala významný vliv studovaných genotypů na celkovou pozorovanou proměnlivost. Rodiče a jejich kříženci byli statisticky vysoce významných zdrojem variability hodnot obsahu všech tokolů i obsahu vitaminu E (tab. I). Tokoferoly i tokotrienoly se v námi studovaných materiálech vyskytovaly ve formách alfa, beta, gama i delta (a -T, b g -T, d -T a a -T3, b g -T3, d -T3). Naproti tomu Colombo et al. (1996) zjistili, že některé rodičovské formy obsahovaly pouze šest různých tokolů, zatímco nejvýnosnější odrůda Fior 1879 měla všech osm forem.

V průměru linií celkově převládaly T3 nad T, přičemž podíl obsahů T3 vůči T byl v poměru zhruba 5:1. Z celkového množství naměřených tokolů bylo v průměrném souboru 83,6 % T3 a 16,4 % T. Predominantními izomery byly a -T3 a a -T, což shodně uvádějí také Peterson a Quereshi (1993), kteří rovnněž zjistili kolísání celkového obsahu tokolů ve vzorcích zrna ječmene od 42 do 80 mg.kg-1, v průměru 59 mg.kg-1. V našem případě kolísala suma tokolů při vyšších hodnotách - od 62,85 mg.kg-1 (odrůda Kompakt) po 114,45 mg.kg-1 (odrůda Washonubet) a průměrná hodnota pro celý soubor činila 87,05 mg.kg-1 (tab. I). Souhrnné množství tokolů v obilkách odrůdy Washonubet bylo statisticky významně vyšší než u ostatních rodičovských forem a některých kříženců (Wnb x KM - s intermediálním množstvím, Kr x Wnb a reciprokých hybridů odrůd Kompakt a Krona), ostatní hybridy se však průkazně nelišily ani od této odrůdy ani od výše uvedených hybridních kombinací. Nejnižší obsah všech tokolů byl stanoven u odrůdy Kompakt (62,85 mg.kg-1), tato se ovšem statisticky významně neodlišovala od odrůdy Wabet a ani od Krony a linie KM1057 (67,31- 72,45 mg.kg-1). Průměrný obsah a -T v celém souboru činil 7,70 mg.kg-1. Nejvyšší průměrné hodnoty v rámci celého souboru dosáhla rovněž odrůda Washonubet (10,01 mg.kg-1), čímž se statisticky významně odlišila od sladovnických odrůd Kompakt a Krona, jejich hybridů a rovněž od hybridů, kde byla použita odrůda Wanubet jako otcovská forma. Další izomery - b g -T vykazovaly oproti a -T nižší průměrnou hodnotu (4,95 mg.kg-1) i menší variabilitu při porovnávání jednotlivých odrůd a kříženců. Nejnižších absolutních hodnot ze všech sledovaných tokoferolů dosahovaly d -T (1,42 mg.kg-1 v průměru souboru), avšak variabilita mezi odrůdami a hybridy byla větší než u předchozích dvou skupin. Statisticky významně vyšší množství d -T bylo zjištěno u hybridů odrůdy Kompakt s odrůdou Krona (1,97 mg.kg-1) a s odrůdou Wabet (2,48 mg.kg-1 - nejvyšší průměrná hodnota z celého souboru) a dále u hybridu KM x Wnb (2,20 mg.kg-1). Všechny jmenované hybridy převýšily množstvím tohoto tokoferolu své rodiče, což je možné považovat za transgresní účinek.

Průměrný obsah a -T3 dosáhl 44,4 mg.kg-1, což je 50,44 % z celkových tokolů v zrně. Jejich variabilita mezi sledovanými genetickými skupinami však byla poměrně vysoká, neboť nejnižší průměrná hodnota (27,40 mg.kg-1 u odrůdy Kompakt) byla 2,26 krát menší než hodnota nejvyšší (61,97 mg.kg-1 u odrůdy Washonubet). Druhé nejvyšší množství a -T3 z rodičovských forem bylo zjištěno u odrůdy Wanubet (50,91 mg.kg-1) a obě tyto odrůdy se pak jako donory uplatnily v hybridech Wb x Wsnb (54,83 mg.kg-1) a Wnb x Kr (54,22 mg.kg-1). Hybrid Wnb x Kr převýšil statisticky významně odrůdu Kr (graf 1) a hybrid Wb x Ko odrůdu Wb. Genetická variabilita b g -T3 byla obdobně jako u jejich izomerů vysoká. Minimální průměrný obsah byl stanoven u odrůdy Wabet (15,34 mg.kg-1) a více jak dvojnásobná koncentrace u odrůdy Washonubet (35,02 mg.kg-1), stejně jako v případě a -T3. Průměrné množství b g -T3 činilo pro celý soubor 27,61 mg.kg-1. Nejvyšší koncentraci těchto dvou tokotrienolů však překvapivě nevykázali kříženci odrůdy Washonubet, ale potomstva z křížení s odrůdami s nižším obsahem b g -T3 - Wanubet, Kompakt, Wabet, Krona a linie KM 1057, přičemž statisticky významně vyšším obsahem b g -T3 (graf 2) se od rodičovských forem lišily hybridy s odrůdou Wanubet (KM x Wnb = 33,48 mg.kg-1 , Wnb x KM = 30,06 mg.kg-1 , apod.) a kombinace odrůdy Wabet s Kompaktem (Wb x Ko =32,85 mg . kg-1 , Ko x Wb = 30,10 mg.kg-1). Zdá se tedy pravděpodobné, že v případě dědivosti obsahu b g -T3, obdobně jako i v případě a -T3 se uplatňuje transgresní efekt.

Obsah vitaminu E dosáhl v průměru hodnoty 22,51 mg.kg-1, což je v souladu s výsledky, které uvádí např. Holasová et al. (1998). Obdobně jako v případě celkového obsahu tokolů (tab. I) vynikla odrůda Washonubet (30,38 mg.kg-1), která překonala dosažený průměr téměř o 35%. Od ní se statisticky průkazně odlišovaly zejména rodičovské odrůdy Kompakt, Krona, ale i linie KM 1057 a Wabet (16,05 - 20,36 mg.kg-1). Významně nižší obsah vitaminu E měli také kříženci Kr x Wnb (18,48 mg.kg-1) a Ko x Kr (19,38 mg.kg-1). Celkovým obsahem tokolů vynikly reciproké hybridy Ko x Wb a statisticky významně se tak lišily od obou rodičů a reciproké hybridy KM 1057 x Wnb a hybrid Wnb x Ko se lišily statisticky významně od jednoho z rodičů (graf 3).

Na základě získaných výsledků lze konstatovat, že šlechtění na vyšší obsah vitaminu E a jeho izomerů je v důsledku statisticky významné variability mezi průměry odlišných rodičovských forem reálné, bude však ztíženo nižší dědivostí nejdůležitějších a -izomerů. Vzhledem k zjištěným kladným korelačním vztahům mezi hlavními izomery (Ehrenbergerová et al., v tisku) nepovede výběr na vyšší obsah a -izomerů k poklesu obsahu ostatních složek vitaminu E.

Práce vznikla za podpory Grantové agentury ČR v rámci projektu č. 521/97/1202 a grantové agentury MŠMT v rámci grantového projektu CEZ 2.308/98:432100001, etapa 10.

Literatura

ANDRIKOPOULOS N. K., 1989: J. Sci. Food Agric. 46: 503-509.

COLOMBO M. L. et al, 1996: International symposium, Quedlinburg, Germany, 30. June - 4. July, Beiträge zur Züchtungsforschung. 2: 1, 393-395.

EHRENBERGEROVÁ J. et al, v tisku: Acta universitatis agric. Et silvic. Mendeliae Brunensis

HOLASOVÁ M. et al, 1998: Proceedings of the International Conference, Brno, Czech Republic, July 7-11: 185-187.

McINTOSH et al, 1993: Proceedings of the Conference on Cereals for Human Health and Preventive Nutrition, Brno, Czech Republic, July 7-11: 22-31.

NEWMAN, 1989: Cereals Foods World. 34: 883-886.

PETERSON, D. M. et al, 1993: Cereal Chem., 71 (1): 42-44.

PETERSON D. M., QUERESHI A. A., 1993: Cereal Chem. 70 (2): 157-162.

SAULNIER L. et al, 1994: J. Cereal Sci. 19 (2): 171-178.

Kontaktní adresa

Ing. Rostislav Němejc, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika, tel.: +4205/45133133, e-mail: snoft@mendelu.cz

Tab. I: Průměrné hodnoty a vzájemné rozdíly mezi rodičovskými liniemi a kříženci ječmene pro obsah tokolů a vitaminu E

Vysvětlivky: 1) line KM 1057, 2) Wanubet, 3) Krona, 4) Kompakt, 5) Wabet, 6) Washonubet,

Průměrné hodnoty označené stejnými písmeny, se od sebe navzájem průkazně (P>0,01) neliší