Research Article

Evaluation and selection of sesame mutants (Sesamum indicum L.) for optimal nutritional profiles in seeds under field drought conditions^☆

Sélection de mutants de sésame (Sesamum indicum L.) pour des profils nutritionnels optimaux des graines en conditions de sécheresse au champ

¹ Research Unit of Plant Breeding and Plant Genetic Resources Conservation, National Institute of Agricultural Research, Regional Agricultural Research Center of Meknes, Meknes 50000, Morocco
² Irrigated Production Systems Research Unit, Regional Agricultural Research Center of Tadla, National Institute of Agricultural Research, Avenue Ennasr, P.O. Box 415, Rabat 10090, Morocco
³ Laboratory of Plant Biotechnology, Ecology and Ecosystem Valorization, Faculty of Sciences, University Chouaib Doukkali, El Jadida, Morocco
⁴ Laboratory of Natural Resources and Environment, Polydisciplinary Faculty of Taza, Sidi Mohamed Ben Abdallah University, Taza 35 000, Morocco

^* Corresponding author: abdelghani.nabloussi@inra.ma

Received: 5 November 2024
Accepted: 22 February 2025

Abstract

Sesame (Sesamum indicum L.) is a crucial oilseed crop, valued for its nutritional qualities and resilience to environmental stress. However, as drought and global temperatures increase, sesame cultivation is increasingly threatened. While sesame seeds are widely consumed in African and Asian countries, a few studies explore the drought impact on seed nutritional composition, focusing instead on sesame oil. This study addresses this gap by evaluating the nutritional profiles of seeds from 11 M₄ mutants and their wild-type parents, cultivated under field water deficit conditions (50 % of control irrigation) at two distinct locations, Taoujdate and Afourare, in Morocco, in 2021. Targeted traits include seed moisture, ash content, oil content, total polyphenols, anthocyanins, flavonoids, total amino acids, and antioxidant activity. Data analysis revealed that specific mutants responded favorably to water deficit, with increased levels of polyphenols, anthocyanins, antioxidant activity, oil content, and moisture. Notably, mutant ML2-68 showed high ash content (9.53 %) and stability, ideal for diverse environments. ML2-72 maintained high oil content (49.05 %), total amino acids (14.46 mg GlyE/g), anthocyanins (4.51 mg/g), and moisture (5.08 %), while US2-6 excelled in phenolic compound (25.13 mg/g) accumulation and free radical scavenging (96.09 %), suggesting health benefits. These results position genotypes ML2-68, ML2-72, US2-7, and US2-6 as promising for enhancing sesame crop nutrition and stability in challenging environments, supporting efforts to develop drought-resilient varieties.

Résumé

Le sésame (Sesamum indicum L.) est une culture oléagineuse essentielle, réputée pour ses qualités nutritionnelles et sa résilience aux stress environnementaux. Avec l’augmentation de l’aridité et des températures mondiales, la culture du sésame est de plus en plus menacée par la sécheresse. Malgré la consommation répandue des graines de sésame dans les pays africains et asiatiques, les recherches portant sur l’impact de la sécheresse sur leur composition nutritionnelle sont rares, en comparaison aux études sur l’huile de sésame. Cette étude vise à combler cette lacune en évaluant les profils nutritionnels des graines de sésame issues de 11 mutants M₄ et de leurs parents de type sauvage, conduits au champ dans des conditions de déficit hydrique (irrigation réduite à 50 % du témoin) dans deux localités distinctes, Taoujdate et Afourare, au Maroc, en 2021. Les caractères ciblés incluent la teneur en humidité, la teneur en cendres, la teneur en huile, les polyphénols totaux, les anthocyanines, les flavonoïdes, les acides aminés totaux et l’activité antioxydante des graines. L’analyse des données a montré que certains mutants réagissaient positivement au déficit hydrique, avec des augmentations des niveaux de polyphénols, anthocyanines, activité antioxydante, teneur en huile et humidité des graines. Parmi eux, le mutant ML2-68 s’est révélé particulièrement robuste, présentant la teneur en cendres la plus élevée (9,53 %) et une grande stabilité, le rendant bien adapté à la culture dans divers environnements. ML2-72 s’est distingué par le maintien de niveaux élevés en teneur en huile (49,05 %), acides aminés totaux (14,46 mg GlyE/g), anthocyanines (4,51 mg/g) et humidité (5,08 %). US2-6 s’est démarqué par son accumulation significative de composés phénoliques (25,13 mg/g) et sa capacité supérieure de piégeage des radicaux libres (96,09 %), soulignant ses potentiels bienfaits pour la santé. Ces résultats indiquent que les génotypes tels que ML2-68, ML2-72, US2-7 et US2-6 sont prometteurs pour l’amélioration de la valeur nutritionnelle et de la stabilité de la culture du sésame dans divers environnements, notamment les milieux difficiles. Cette recherche ouvre de nouvelles perspectives pour l’amélioration de la qualité nutritionnelle des cultures de sésame, en mettant en avant l’importance de poursuivre les efforts pour développer des variétés résistantes à la sécheresse.