Biochemical properties of tetraploid maize grain | Особенности биохимического состава зерна тетраплоидной кукурузы

إنجليزي. Tetraploid maize attracts breeders because of its large kernel and cob sizes, high nutrient content, and higher yield of herbage mass than diploid maize. Hence, it is important to study its biochemical composition and nutritional value in order to develop original source material for breeding. Accessions of tetraploid sweet corn from VIR’s genebank were used to analyze biochemical composition of the grain. The main task of the work was to identify differences among the accessions at the level of the metabolite spectra. A comparison of the values in the content of total sugars in kernels homozygous for the su2 gene did not reveal significant differences between diploid and tetraploid genotypes, while the fractions of sugars revealed some differences. Studies have shown that in diploid grains deviations from the reference for the total sugars content are -8.2 mg/100g, and in tetraploid ones, -2.9 mg/100g, although the overall ratio of dominant and recessive alleles (1AA:2AA) remains the same in both genotypes. Tetraploid sweet corn showed greater variability of the coefficient of variation (CV) in the grain protein content (CV = 6.80%), starch (CV = 8.27%) and oil (CV = 13.3%) compared with the diploid one. Potential donors of high protein, starch and oil contents in the kernel of tetraploid sweet corn were identified. A new cultivar of tetraploid sweet corn, ‘Baksanskaya Sakharnaya’, was developed, with a yield up to 16 t/ha of cobs in a marketable milky ripeness state and representing predominantly the double-cob type. This cultivar has high flavor qualities due to the fact that its kernels contain 16.3% of protein, 63.2% of starch, and 7.5% of oil. Moreover, the cultivar is resistant to biotic environmental factors. The tetraploid genome provides greater variability of the kernel’s biochemical composition and other economically valuable traits due to its greater genetic capacity, compared with the diploid genome. Development of new high-yielding hybrids of sweet corn based on VIR’s holdings will allow breeders to significantly broaden the genetic polymorphism and assortment of modern breeding achievements, and contribute to providing high-quality raw materials for food and canning industry.

الروسية. Тетраплоидная кукуруза привлекает селекционеров крупными размерами зерна и початка, повышенным содержанием питательных веществ, высоким урожаем зеленой массы в сравнении с диплоидной, поэтому исследование ее биохимического состава и пищевой ценности для создания исходного селекционного материала актуально. Основной задачей работы являлось выявление различий между образцами тетраплоидной кукурузы из коллекции ВИР на уровне спектров метаболитов. Сравнение значений содержания общего сахара в зерновках, гомозиготных по гену su2, не выявило существенных различий между диплоидными и тетраплоидными генотипами, тогда как по фракциям сахаров обнаружены некоторые различия. Исследования показали, что в диплоидных зерновках отклонения от значения стандарта по содержанию общих сахаров составляют -8,2 мг/100 г, а в тетраплоидных -2,9 мг/100 г, хотя общее соотношение доминантных и рецессивных аллелей (1АА : 2аа) сохраняется одинаковым у обоих генотипов. Тетраплоидная сахарная кукуруза в сравнении с диплоидной показала большую вариабельность (CV) по содержанию в зерне белка (CV = 6,80%), крахмала (CV = 8,27%) и масла (CV = 13,3%). Выделены потенциальные доноры высокого содержания белка, крахмала и масла в зерне тетраплоидной сахарной кукурузы. Создан новый сорт тетраплоидной сахарной кукурузы Баксанская сахарная с урожайностью до 16 т/га товарных початков молочной спелости, преимущественно двухпочаткового типа. Сорт характеризуется высокими вкусовыми качествами за счет того, что его зерно содержит 16,3% белка, 63,2% крахмала и 7,5% масла. Сорт отличается устойчивостью к биотическим факторам среды. Геном тетраплоидов за счет большей, чем у диплоидов, генетической емкости обеспечивает большую вариабельность биохимического состава зерна и других селекционно ценных признаков. Создание новых, высокоурожайных гибридов сахарной кукурузы на основе тетраплоидных образцов коллекции ВИР позволит селекционерам существенно расширить генетический полиморфизм и сортимент современных селекционных достижений кукурузы, будет способствовать обеспечению качественным сырьем для пищевой и консервной промышленности.