ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ РИСА (Oryza sativa L.) С ОКРАШЕННЫМ ПЕРИКАРПОМ ЗЕРНА

Рис посевной (Oryza sativa L.) обеспечивает питание более половины населения Земли. Традиционно он считается азиатской культурой, но возделывается также в Африке, Америке, Австралии и Южной Европе. Основные площади посева риса в странах мира занимают белозерные сорта. Дикорастущие предки культурного риса имели окрашенный перикарп зерна. В странах традиционного рисоводства наряду с белозерными сортами выращивают краснозерный и чернозерный рис для использования в качестве диетического и лечебного продукта. Его употребляют в пищу без предварительного шлифования крупы, поэтому сохраняются все питательные и биологически активные вещества, которыми ценится эта культура. Рис с окрашенным перикарпом зерна обладает более высокой антиоксидантной активностью, чем белозерный. В обзоре представлены данные о содержании в сортах краснозерного и чернозерного риса антиоксидантных соединений: фенольных кислот, флавоноидов, γ-оризанола, антоцианов, проантоцианидинов и др. С учетом полезных свойств растений риса с окрашенным перикарпом зерна в ведущих рисосеющих странах Азии проводится селекционная работа по созданию современных пигментированных сортов. В европейских странах – Италии и Франции – на основе азиатских сортов созданы также краснозерные и чернозерные сорта риса с высоким содержанием фитохимических эле ментов. С 2001 г. селекция сортов риса с окрашенным перикарпом зерна начата в Российской Федерации. Созданы сорта риса: краснозерные – Марс и Рубин (2012 г.) и чернозерный глютинозный – Южная ночь (2014 г.), которые включены в Государственный реестр охраняемых селекционных достижений. У этих сортов выявлено большое количество олеиновой и линоленовой кислот (до 43 % каждой), тогда как у белозерного сорта риса Рапан обнаружены только их следы. Установлены значительные отличия по содержанию антиоксидантов: Рапан – 7, Марс и Рубин – по 45, Южная ночь – 105 мг/100 г продукта. Эти сорта внедрены в производство и используются для диетического питания и в качестве исходного материала для создания новых эксклюзивных сортов риса.

1. Ahuja U., Ahuja S., Chaudhary N., Thakrar R. Red rices – past, present, and future. Asian Agri. Hist. 2007;11:291-304.

2. Angelini R., Ferrero A., Ponti I. Il Riso. Milano: Bayer Crop Science, 2008.

3. Bordiga M., Gomez-Alonso S., Locatelli M., Travaglia F., Coisson J.D., Hermosin-Gutierrez I., Arlorio M. Phenolics characterization and antioxidant activity of six different pigmented Oryza sativa L. cultivars grown in Piedmont (Italy). Food Res. Int. 2014;65(Part B): 282-290. DOI 10.1016/j.foodres.2014.03.007.

4. CBI (Centre for the Promotion of Imports from developing countries), 2017. Available at: https://www.cbi.eu/market-information/grains-pulses/specialty-rice-varieties/

5. Chaudhary R.C., Tran D.V. Specialty rices of the world – a prologue. Specialty Rices of the World: Breeding, Production, and Marketing. Rome: FAO, Italy; Oxford IBH Publishers, India, 2001;3-14.

6. Chen X.Q., Nagao N., Itani T., Irifune K. Anti-oxidative analysis, and identiication and quantiication of anthocyanin pigments in different coloured rice. Food Chem. 2012;135(4):2783-2788. DOI 10.1016/j.foodchem.2012.06.098.

7. Cho Y.H., Farhoudi R., Farooq M., Lee D.J.Evaluating Korean rice genotypes and landraces for octacosanol contents and antioxidant activity. Nat. Prod. Res. 2017;31(23):2778-2782. DOI 10.1080/14786419.2017.1292271.

8. Dong Y.J., Xu J.L., Xiao K., Zhang Y.J., Zhang J.Z., Luo L.J., Mastuo M. Genomic regions associated with the degree of red coloration in pericarp of rice (Oryza sativa L.). J. Cereal Sci. 2008;48(2):556-560. DOI 10.1016/j.jcs.2007.11.011.

9. Furukawa T., Maekawa M., Oki T., Suda I., Iida S., Shimada H., Takamure I., Kadowaki K. The Rc and Rd genes are involved in proanthocyanidin synthesis in rice pericarp. The Plant J. 2007;49(1): 91-102. DOI 10.1111/j.1365-313X.2006.02958.x.

10. Goncharova J.K., Bushman N.Y., Vereschagina S.A. Rice varieties with colored pericarp. Risovodstvo = Rise Growing. 2015;1-2(26-27):9-12. (in Russian)

11. Goufo P., Trindade H. Rice antioxidants: phenolic acids, lavonoids, anthocyanins, proanthocyanidins, tocopherols, tocotrienols, ?-oryzanol, and phytic acid. Food Sci. Nutr. 2014;2(2):75-104. DOI 10.1002/fsn3.86.

12. Gunaratne A., Wu K., Li D., Bentota A., Corke H., Cai Y. Antioxidant activity and nutritional quality of traditional red-grained rice varieties containing proanthocyanidins. Food Chem. 2013;138:1153-1161. DOI 10.1016/j.foodchem.2012.11.129.

13. Hu J., Anderson B., Wessler R. Isolation and characterization of rice R genes: evidence for distinct evolutionary paths in rice and maize. Genetics. 1996;142:1021-1031.

14. Katalog sortov risa i ovoshchebakhchevykh kul’tur kubanskoy selektsii [Catalogue of rice, vegetable crop, and melon crop varieties bred in the Kuban region]. Krasnodar: EDVI Publ., 2015. (in Russian)

15. Kim J.K., Lee S.Y., Chu S.M., Lim S.H., Suh S.C., Lee Y.T., Cho H.S., Ha S.H. Variation and correlation analysis of lavonoids and carotenoids in Korean pigmented rice (Oryza sativa L.) cultivars. J. Agric. Food Chem. 2010;58(24):12804-12809. DOI 10.1021/jf103277g.

16. Kong S., Lee J. Antioxidants in milling fractions of black rice cultivars. Food Chem. 2010;120:278-281. DOI 10.1016/j.foodchem.2009.09.089.

17. Korotenko T.L., Tumanyan N.G., Petrukhnenko A.A. Biological properties and grain quality of rice varieties of domestic and foreign breeding in environmental conditions of the Kuban region. Risovodstvo = Rice Growing. 2016;1-2(30-31):23-33. (in Russian)

18. Kushwaha U.K.S. Black Rice: Research, History and Development. Springer International Publishing, Switherland. 2016. DOI 10.1007/978-3-319-30153-2.

19. Laokuldilok T., Shoemaker C.F., Jongkaewwattana S., Tulyathan V.J. Antioxidants and antioxidant activity of several pigmented rice brans. Agric. Food Chem. 2011;59(1):193-199. DOI 10.1021/jf103649q.

20. Liakhovkin A.G. Ris. Mirovoe proizvodstvo i genofond [Rice: world production and genetic resources]. Saint-Petersburg: Proi-Inform Publ., 2005. (in Russian)

21. Maeda H., Yamaguchi T., Omoteno M., Takarada T., Fujita K., Murata K., Iyama Y., Kojima Y., Morikawa M., Ozaki H., Mukaino N., Kidani Y., Ebitani T. Genetic dissection of black grain rice by the development of a near isogenic line. Breed Sci. 2014;64(2):134-141. DOI 10.1270/jsbbs.64.134.

22. Melini V., Acquistucci R. Health-promoting cmpounds in pigmented Thai and wild rice. Foods. 2017;6(1):9. DOI 10.3390/foods6010009.

23. Metwally T.F., El-Habat H.B., El-Malky M.M., Barakat A.S. Сomparative studies for grain yield, grain quality, cooking quality and nutritional value traits of black rice variety. J. Plant Production, Mansoura Univ. 2014;5(3):401-414.

24. Oikawa T., Maeda H., Oguchi T., Yamaguchi T., Tanabe N., Ebana K., Yano M., Ebitani T., Izawa T. The birth of a black rice gene and its local spread by introgression. Plant Cell. 2015;27(9):2401-2414. DOI 10.1105/tpc.15.00310.

25. Ostapenko N.V., Doseeva O.A., Chinchenko N.N., Lotochnikova T.N., Karachentsev V.V., Kharitonov E.M. Sort risa Yuzhnaya noch [Rice cultivar Yuzhnaya noch]. Patent RF, no. 7566, 2014. Available at: http://mcx.ru/upload/iblock/300/300bfdee5ef6907aacb529df3c2bc5f2.pdf (in Russian)

26. Ostapenko N.V., Los G.D., Lotochnikova T.N., Tumanyan N.G., Malysheva N.N., Kharitonov E.M. Sort risa Rubin [Rice cultivar Rubin]. Patent RF, no. 6526, 2012. Available at: http://mcx.ru/upload/iblock/300/300bfdee5ef6907aacb529df3c2bc5f2.pdf (in Russian)

27. Oulton R. Camargue Red Rice. CooksInfo.com. Published 2005; revised 2007. Web. Accessed 13.02.2018. Available at: http://www.cooksinfo.com/camargue-red-rice.

28. Pereira-Caro G., Cros G., Yokota T., Crozier A. Phytochemical proiles of black, red, brown and white rice from the Camargue region of France. J. Agric. Food Chem. 2013a;61(33):7976-7986. DOI 10.1021/jf401937b.

29. Pereira-Caro G., Watanabe S., Crozier A., Fujimura T., Yokota T., Ashihara H. Phytochemical proile of a Japanese black-purple rice. Food Chem. 2013b;141:2821-2827. DOI 10.1016/j.foodchem.2013. 05.100.

30. Rahman M.M., Lee K.E., Lee E.S., Matin M.N., Lee D.S., Yun J.S., Kim J.B., Kang S.G. The genetic constitutions of complementary genes Pp and Pb determine the purple color variation in pericarps with cyanidin-3-O-glucoside depositions in black rice. J. Plant Biol. 2013;56(1):24-31. DOI 10.1007/s12374-012-0043-9.

31. Rice Almanac. 4th edition. Global Rice Science Partnership. Los Banos (Philippines): International Rice Research Institute, 2013.

32. Rice Recipes in the Philippines. Nueva Ecija: Philrice, 2005.

33. Rysbekova A.B., Kazkeyev D.T., Usenbekov B.N., Mukhina Zh.M., Zhanbyrbaev E.A., Sartbaeva I.A., Zhambakin K.Zh., Berkimbay Kh.A., Batayeva D.S. Prebreeding selection of rice with colored pericarp based on genotyping Rc and Pb genes. Genetika = Genetics (Moscow). 2017;53(1):43-53. DOI 10.7868/S0016675816110114. (in Russian)

34. Saka N., Terashima T., Kudo S., Kato T., Sugiura K., Endo I., Shirota M., Inoue M., Otake T. A new purple grain glutinous rice variety ‘Minenomurasaki’ for rice processing. Res. Bull. Aichi Agric. Res. Ctr. (Japan). 2007;39:111-120.

35. Shao Y., Xu F., Chen Y., Huang Y., Beta T., Bao J. Analysis of genotype, environment, and their interaction effects on the phytochemicals and antioxidant capacities of red rice (Oryza sativa L.). Cereal Chem. 2015;92(2):204-210. DOI 10.1094/CCHEM-06-14-0126-R.

36. State Standard 6293–90. Rice. Requirements for state purchases and deliveries. М.: Izdatel’stvo standartov Publ., 2002;6. (in Russian)

37. Sumczynski D., Kotaskova E., Druzbikova H., Mlcek J. Determination of contents and antioxidant activity of free and bound phenolics compounds and in vitro digestibility of commercial black and red rice (Oryza sativa L.) varieties. Food Chem. 2016;15(211):339-346. DOI 10.1016/j.foodchem.2016.05.081.

38. Sweeney M.T., Thomson M.J., Pfeil B.E., Mc Couch S. Caught redhanded: Rc encodes a basic helix-loop-helix protein conditioning red pericarp in rice. Plant Cell. 2006;18(2):283-294. DOI 10.1105/tpc.105.038430.

39. Tang S., Wang Z. Breeding for superior quality aromatic rice varieties in China: Speciality rices of the world. Breeding, Production and Marketing. FAO, Rome. 2001;35-44.

40. Vavilov N.I. Teoreticheskie osnovy selektcii [Theoretical bases of plant breeding]. Moscow: Nauka Publ., 1987. (in Russian)

41. Wang C., Shu Q. Fine mapping and candidate gene analysis of purple pericarp gene Pb in rice (Oryza sativa L.). Chinese Sci. Bull. 2007; 52:3097-3104. DOI 10.1007/s11434-007-0472-x.

42. Xu T.Y., Sun J., Chang H.L., Zheng H.L., Wang J.G., Liu H.L., Yang L.M., Zhao H.W., Zou D.T. QTL mapping for anthocyanin and proanthocyanidin content in red rice. Euphytica. 2017;213(11): 213-243.

43. Zelenskaya O.V. Sornye rasteniya risovykh sistem Krasnodarskogo kraya [Weeds of Rice System in Krasnodar Kray]. Krasnodar: Kub-SAU Publ., 2015. (in Russian)

44. Zelenskaya O., Zelensky G., Yanchenko V. On the use of red rice in breeding. Rice Genetic Resources and Breeding for Europe and Other Temperate Areas: Proc. of Eurorice 2001 Symposium, Krasnodar: KSAU – Montpellier: CIRAD, IRD, 3-8 September 2001. Available at: http://agritrop.cirad.fr/509127/

45. Zelensky G.L. Rice: Biological Principles of Breeding and Farming Practices: Monograph. Krasnodar: KubSAU, 2016.

46. Zelensky G.L., Zelenskaya O.V., Kharitonov E.M., Tumanyan N.G., Lotochnikova T.N. Sort risa Mars [Rice cultivar Mars]. Patent RF, no. 6525, 2012. Available at: http://mcx.ru/upload/iblock/300/300bfdee5ef6907aacb529df3c2bc5f2.pdf (in Russian)

47. Zelensky G.L., Zelenskaya O.V., Ostapenko N.V., Chalyy N.F., Alaverdyan N.J. Russian red rice varieties for health food. Agrosnabforum = Agricultural Supply Forum. 2017;6(154):58-63. (in Russian)

48. Zhang H., Shao Y., Bao J., Beta T. Phenolic compounds and antioxidant properties of breeding lines between the white and black rice. Food Chem. 2015;172:630-639. DOI 10.1016/j.foodchem.2014.09.118.

49. Zhang M.W., Zhang R.F., Zhang F.X., Liu R.H. Phenolic proiles and antioxidant activity of black rice bran of different commercially available varieties. J. Agric. Food Chem. 2010;58:7580-7587. DOI 10.1021/jf1007665.

50. Zhu Q., Yu S., Zeng D., Liu H., Wang H., Yang Z., Xie X., Shen R., Tan J., Li H., Zhao X., Zhang Q., Chen Y., Guo J., Chen L., Liu Y.-G. Development of “Purple Endosperm Rice” by engineering anthocyanin biosynthesis in the endosperm with a high-eficiency transgene stacking system. Mol. Plant. 2017;10(7):918-929. DOI 10.1016/j.molp.2017.05.008.

51. Ziska L.H., Gealy D.R., Burgos N., Caicedo A.L., Gressel J., Lawton-Rauh A.L., Avila L.A., Theisen G., Norsworthy J., Ferrero A., Vidotto F., Johnson D.E., Ferreira F.G., Marchesan E., Menezes V., Cohn M., Linscombe S., Carmona L., Tang R., Merotto Jr. A. Weedy (red) rice: an emerging constraint to global rice production. Adv. Agron. 2015;129(Ch.3):181-228. DOI 10.1016/bs.agron.2014.09.003.