Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

СОСТАВ БЕЛКОВОГО КОМПЛЕКСА ЗЕРНА ПШЕНИЧНО-ПЫРЕЙНЫХ ГИБРИДОВ

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "СОСТАВ БЕЛКОВОГО КОМПЛЕКСА ЗЕРНА ПШЕНИЧНО-ПЫРЕЙНЫХ ГИБРИДОВ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи Николай Николаевич НОВИКОВ

СОСТАВ БЕЛКОВОГО КОМПЛЕКСА ЗЕРНА ПШЕНИЧНО-ПЫРЕЙНЫХ ГИБРИДОВ

(Специальность № 03.00.04 — биологическая химия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА—1975

Ш-6-М Ц г и.а.<,с О ¿с оА-<.

Работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор биологических наук профессор Б. П. Плешков.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук А. Н. Павлов, кандидат сельскохозяйственных наук М. М. Самсонов.

Ведущее учреждение — Главный ботанический сад АН СССР.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан

Защита диссертации состоится « » ъ «

час. на заседании Ученого совета факультета агрохимии и почвоведения ТСХА.

Отзывы по данному автореферату, заверенные печатью, в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: 125008, Москва А-8, Тимирязевская ул., 49, корп. 8. Сектор защиты диссертаций ТСХА.

Ученый секретарь Совета академии

Ф. А. Девочкин

чч.

ВВЕДЕНИЕ

• Проблема качества зерна остается одной из основных про-• блем современного растениеводства. Особое значение имеет повышение качества урожая за счет селекции высокобелковых; _. форм растений с улучшенным аминокислотным составом белков. Создание таких форм позволит значительно увеличить производство растительных белков и повысить пищевую и кор-' * мовую ценность зерна злаковых культур.

: - Важнейшее место среди зерновых культур занимает пшени- -ца, которая дает, в нашей" стране свыше 70% общего количества белка, получаемого, от всех зерновых культур. Содержание белков в зерне пшеницы определяется генетическими особенностями видов и сортов, а также условиями выращивания. В связи с этим проводятся генетические хромосомные исследования, ведется поиск генов, контролирующих высокое содер-; жание белков. Однако данных о генетике качества зерна пшеницы пока еще сравнительно мало (Якубцинер М. М. 1969, Майстренко О. И. и др., 1973, 1974; Тютюрев С. JI. и др. 1973 г.; Покровская Н. Ф., 1974; Johnson V. A. et al., 1970; Dronzek В. et al., 1970; Siddiqui R. A., 1972; Morris R. et al., 1973). ■ В последнее время для изучения генетических особенностей . видов и сортов, а также сородичей пшеницы широко применяются биохимические методы исследований, в том числе анализ изоферментов, электрофоретические и хроматографические . исследования белков. Цель этих работ — выяснение состава и свойств белкового комплекса зерна и установление конкретных белковых компонентов, определяющих высокие хлебопекарные свойства муки и имеющие повышенное содержание незаменимых аминокислот, с тем, чтобы, познав закономерности их синтеза, направить синтетическую деятельность генетического аппарата растений пшеницы на отложение преимущественно наиболее полноценных белков (Конарев В. Г. и др., 1970; Созинов А. А., Попереля Ф. А., 1971; Созинов А. А. и др., 1974; Перуанский Ю. В., 1974; Shepherd К. W., 1968; Yang Н., Me Calla А., 1969; Wrigley С. W-, 1972; Doekes G. J., 1973).

- ' '"итрззшгч lia;, ¡ гд ¡хшстаа |

• iViCUViCKOU V- . .1 ."1 Ctí.Y.*J3, l

-......■, I : « \

Использование в селекции только существующих сортов пшеницы не позволяет выйти за пределы круга их биологических возможностей, так как род пшеницы имеет ограниченное число видов и сортов, обладающих повышенной зимостойкостью, групповым иммунитетом и высокой белковостью зерна. Такими признаками обладают многие сородичи пшеницы и, в частности, пырей .и некоторые пшенично-пырейные гибриды, которые содержат в зерне до 24—26% белка. При использовании их в скрещиваниях с лучшими сортами пшеницы могут быть получены новые высококачественные сорта. Однако, несмотря на то, что пырей и пшенично-пырейные гибриды сравнительно давно используются в практической селекции, их биохимические особенности изучены очень слабо. Учитывая важность экспериментальной и теоретической разработки данной проблемы, в задачу нашей работы входило изучение белкового комплекса зерна мягкой пшеницы, пырея сизого и пше-нично-пырейных гибридов разного геномного состава с целью выяснения особенностей фракционного, х;КОМП9НеНТНОГО У и аминокислотного состава белков и характера наследованияхо; держания' белков в зерне и отдельных белковых компонентов гибридами 1-го и 2-го поколений, полученными от скрещивания промежуточных пшенично-пырейных гибридов (211=56) с мягкой пшеницей. Эти исследования необходимы для дальнейшей, разработки основ селекции новых сортов пшеницы с улучшенными биохимическими свойствами.

Объекты и методы исследований С ^ ¿ '

В качестве объектов исследований были взяты семена мяг; кой пшеницы, пырея сизого и пшенично-пырейных гибридов, различающихся по геномному составу и морфобиологическим признакам и свойствам.

Пырей сизый (Л. glaucum Roem. et Schulf.).

Промежуточные пшенично-пырейные гибриды (2п=56) — ПППГ 163, ПППГ 19, ПППГ 79, ПППГ153, ПППГ 139"и пппг 43. . -}';•;

Пшенично-пырейные гибриды пшеничного типа (2п==42) — ППГ 186, ППГ 599 и ППГ 99М. ППГ 99М —перспективный радиомутант, который не уступает по урожайности пшенице сорта Мироновская 808 (Лапченко Г. Д. и др., 1974).

Гибриды 1-го и 2-го поколений от скрещивания амфиплои-дов ПППГ 79 и ПППГ 153 с мягкой пшеницей сорта Мироновская 808. Во 2-м поколении отбирались гибриды с пшеничным типом колоса. Исследовали как средние образцы зерна, так и отдельные гибридные зерна. Материал выращивали в селекционном питомнике НИИСХ центральных районов4 Нечерно

'земной'зоны на выравненном, агрофоне. В„-цельносмолотом зерне определяли содержание общего, белкового и небелкового азота, фракционный,• компонентный и аминокислотный состав, белков. Проводили также электрофоретические исследования амилаз зерна. ■ - . •. '

Общий азот определяли микрометодом Къельдаля, небелковый и белковый азот — по Барнштейну. Содержание белка находили умножением белкового азота на коэффициент 5,7 (Плешков Б. П., 1968; Ермаков Л. И. и др.; 1972). Фракционный состав белков зерна — по Осборну (1935) с некоторыми модификациями (Павлов Л. Н., 1967; Плешков Б. П., 1968). Для более детальной характеристики белков проводили их разделение хроматографией на ДЭАЭ-и КМ-целлюлозе со ступенчатой и градиентной элюцией (Simmonds D., 1963; Плеш- -ков Б. П., 1968) и электрофорезом в полиакрил ам идиом "геле. Для изучения состава легкорастворимых белков зерна приме- \/ няли : метод дискового вертикального^ . электрофореза -(Raymond S. et al., 1960; Davis В., 1962; Сафонов В. П., Сафонова М. П. 1969). Разделение проводили как в щелочных, так и в кислых буферных системах. Электрофорез проламинов проводили, в 7,5%-ном'полиакриламидном геле в кислой буферной системе (Catsimpoolas N. et al., 1968; Гаврилюк И.4 П. и др., 1973). Для электрофоретических анализов использовали стеклянные трубки размером 0,5x7,5 см. Гели- фиксировали в течение 30 мин. в 7%-ном растворе трйхлоруксусной кислоты. Белковые зоны окрашивали 1%-ным раствором амидового . черного. Для проведения электрофоретических ^ исследований белков отдельных гибридных зерен использовали обычную

электрофоретическую камеру и набор уменьшенных по разме;__

рам трубок (4,8X60 мм). Электрофоретический анализ амилаз зерна проводили в-щелочном геле (pH 8,9). Семена проращивали в течение' 3-х суток на воде при температуре 25°. Белковые зоны;':обладавшие амилазной активностью, обнаруживали с помощью иод-крахмальной пробы (Лукашевич И. В., 1974). Легкорастворимые белки и амилазы выделяли экстракцией 0,005 М фосфатным буфером (pH 7,4), клейковин' ные белки 0,05М уксусной кислотой. Гельхроматографию легкорастворимых белков проводили на сверхтонком сефадексе G-100, используя колонку размером 2,5X90 см. Элюирующим раствором служил 0,005М фосфатный буфер (pH 7,4), скорость элюции составляла 8—10 мл/час. Препараты белков для определения аминокислотного состава выделяли по методике, описанной Б: П..Плешковым (1968), анализ гидролизатов проводили на автоматическом анализаторе НД-1200Е. Для определения аминокислотного состава фракций легкораствори-;мых белков зерна, полученных гельхроматографией на сефадексе G-100, брали по 5 мл элюата, содержавшего ^2—3 мг

' - з

. белков. Осадок аминокислотпосле гидролиза растворяли ; -в 1 мл цитратного буфера (pH 2,2). Расчет коэффициентов ' корреляции и статистическую обработку цифрового материала '„ - _ ' выполняли по методикам, описанным H.A. Плохйнским ~ (1970). /

БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЛКОВ - ~ . ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ, ПЫРЕЯ И ПІІ1ЕН ИЧНО-ПЫРЕПНЫХ ГИБРИДОВ РАЗЛИЧНОГО ГЕНОМНОГО СОСТАВА

ІГСодержание белков в зерне и фракционный состав белков-, ->,- ~~

Хорошо известно, что отдельные группы растений характе- . -ризуются определенным химическим составом их семян.

Как показали наши исследования, мягкая пшеница, пырей . ^ сизый и пшенично-пырейные гибриды заметно различались по V содержанию белков в зерне, что определялось генотипом растений (табл. 1). ' • - .. -

Т а б л и ц а 1

Содержание и фракционный состав белков зерна пшеницы, пырея

и пшеннчно-пырейных гибридов 1

Формы (урожай 1972 г.) Геномная формула Содержание белков, % Азот фракций, % от белкового • азота* •

альбумины гло-бу. ЛИНЫ про-ла-' мины глю-те- . ЛИНЫ оста- ЛОК ■■ - ~~ .. ¿

Пырей сизый: клон 49 клон 6/1 -' - Гигант Ва Да Ха 21,2 21,0 18,1 17,5 19,8 15,1 22,8 33,7 29,9 18,5 13,9 17,3 32,3 24,2 27,0 • 8,9 ' 8,4 10,7

Амфиплоиды: ПППГ 19 -ПППГ 79 ПППГ 153 А,В,Д4Ха А,В,Д Да. А4В(ДЛа 20,5 18,2 . 17,6 12,2 10,0 11,3 416,4 15,9 -16,5 32,2 31,8 31,0 30,6 32,8 31,8 J 8,6 "' " 9,7 , ~ ' Л

Пшеницы:; :: ППГ 186 ППГ 599 ППГ 99 М AtBflta 14,2 15,5 16,4 8.4 8.5 9.4 16,1 18,0 16,7 28,8 28,9 30,2 36,6 34.2 33.3 10,0 10.3 10.4

Пшеница: Мироновская 808 AtB,flt 14,4 8,3 ■ 20,2 26,6 35,7 Г 9,1

РИЗ.- 5 ЭЛЕКТРОФОР ЕГРАМ1Ш ЛЕГКОРАСТВОРШШХ БЕЛКОВ А - ПППГ79; Б - МИРОНОВСКАЯ 808, В - ГИБРИДЫ 1-ГО ПОКОЛЕНИЯ» Г - ГИБРИДЫ 2-ГО ПОКОЛЕНИЯ.

с

г .... П Ш Е X 35 ш m

¿— — , ,,.,

5555 ТГТГ. -—-

— .

Ґ

....... - '

■МММ - ""

CL ■ & и 1 1, ■

ттш МММ --

■ — С ---• штша

Hi а. ваш О. С : с

— І • е. f: . -

-к ' ' V

. } '■•

f .и. « == » • = ===

«мм ггг - ■

■мя — 4 яш—m

ÏJ г."'.-"' мш .

v

I 1Г І

УИСЛ І аИЖГРОФСРЕГРАМІШ ЛЕГКОРАСГВСРИМЫХ БЕЛКОВ ■ : I - ПЫРЕЙ СИЗЫЙ» И г Ш1ПГ16Э, III - ПШ1ГІ9, г ИГ;.- ПППГ1Э9; У - ПППГІ53. УГ- ПШІГ43;

: : ПІ - ППП86, ли - ППГ599.

г

і,

ж

ж .

у.

1 О 0,109

о,т

0,326

0Д36

0.5*3

0t6SZ

0,7Ы

WO

РИС. 2 ЭЛЕКГСОвОРЕГРАЮШ И30ФЕРМЕНТ0В АМИЛАЗЫ I - ПЫРЕЙ СИЗЫЙ, II - ГОШГІ63, III - ПППГІ9, 1 IT - nnnri53.' .

РЮ> з ДЕНСИГОГРА)ШЬІ ЗЛЕКІРОФОРЕТИЧЕСИХ СПЕКТРОВ СЛИАДИВОВ ПШЕНИЦЫ СОРТІ МОСКОВСКАЯ 2453(1) И ПЫРЕИНОВ ПЫРЕЯ СИЗОГО (2>

РИС.ъ* аЛЕКЕРОФОРЕТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ ГЛИАДИНОВ

^ ШИНИЧНО^ПЫРЕШЫХ ГИБРИДОВ ^ ;

; I ПППГІ63, IIПППГІ9,ІІІ - ПППИ 39, ІУ - ПППГІ53, У - ШШГ43.

' Наиболее высоком белковостью зерна отличался пырей сизый, в котором содержалось 18—21 % белков. Большее содержание белков имели клоны 49 и 6/1, меньшее —клон «Гигант». Пшенично-пырейные гибриды пшеничного типа ППГ 186 и ППГ 599, имеющие некоторые гены пырея, а также сорт мягкой^ пшеницы Мироновская 808 по этому показателю существенно не различались и содержали в зерне 14—15% белков. ¿\\утантная линия ППГ 99М характеризовалась повышенным содержанием белков в зерне, превышая сравниваемые сорта озимой пшеницы на: 1—2% (в абсолютном выражении). Про-межуточные'ППГ (2п=56) в сравнении с гибридами пшеничного типа (2п=42) и пшеницей, как и пырей, имели большое количество белка в зерне " (17—20%)- При сравнении амфиплоидов разного геномного состава было обнаружено, что нанбольшее; количество белка содержало зерно гибрида ПППГ 19, имеющего пырейный геном X. Меньше белков содержалось в зерне гибридов ПППГ 79 и ПППГ 153, которые наследуют от пырея геном Д. . "„.■,..

Пырей сизый, пшеница и пшенично-пырейные гибриды имеют определенные качественные различия по составу их белкового комплекса, в частности по количеству альбуминов. Как показали исследования, значительно больше этих белков содержалось в зерне пырея (15—19% от общего количества белков), амфиплоиды по содержанию альбуминов занимали промежуточное положение между пыреем и гибридами пше-_ ничного типа. При,сравнении амфиплоидов разного геномного состава было обнаружено, что несколько больше альбуминов имело зерно наиболее высокобелкового' гибрида ПППГ 19, наследующего от пырея геном X. Количество альбуминов у гибридов пшеничного типа и у пшеницы сорта Мироновская 808 составляло 8—9% от общего количества белков. Следует отметить,'что-большее количество альбуминов содержалось в зерне высокобелковых форм и меньше этих белков накапливалось в формах с низкой белковостью зерна.

Относительное содержание глобулинов было наибольшее у пырея (22—33%), а во всех гибридах примерно одинаково — 16—18% от суммарных белков. Пшеница сорта Мироновская 808 содержала этих белков несколько больше, чем ППГ.

Концентрация проламинов в зерне пырея была в 1,5— 2,3 раза ниже, чем их относительное содержание у гибридов и пшеницы. Амфиплоиды содержали этих белков на 2—3% (в абсолютном выражении) больше в сравнении с гибридами ■ пшеничного типа.

Доля глютелинов в зерне ППГ пшеничного типа и пшеницы составляла 33—36%; меньше этих.белков было обнаружено в зерне амфиплоидов и клона 49 пырея, еще меньше глютелинов содержалось в зерне клонов 6/1 и «Гигант».

Таким образом, пыреи сизый отличался высоким содержанием белков в зерне, которые характеризовались определенной спецификой фракционного состава. Наличие у промежуточных ППГ (2п=56) геномов пырея обуславливало высокук>;белко-вость их зерна. При исследовании фракционного состава белков зерна пырея сизого и различных ППГ наблюдалось закономерное возрастание содержания альбуминов и общего количества белков по мере увеличения числа пырейных хромосом. ■ ^ г. . ' /

. 2. Аминокислотный состав белков : ¿

Пищевая и кормовая ценность белков определяется ос_ новном их аминокислотным составом, и именно содержанием и соотношением незаменимых аминокислот. Для некоторых из них (лизин ¿i триптофан) установлена отрицательная корреляция с белковостью зерна (Lawrence J. et al., 1958; Me Der-mott E„ Pace J., 1960; Яницкий Ю., Ковальчик Ю., 1964).

При сравнении аминокислотного состава суммарных белков зерна пшеницы сорта Мироновская 808, пырея сизого и^амфи-.. плоидов ПППГ 79 и ПППГ 153 следует отметить, что они имели некоторые различия в содержании отдельных аминокислот (табл. 2).

В суммарных белках пырея в сравнении с пшеницей содержалось на 13—14% больше лизина и треонина и заметно выше была концентрация других незаменимых аминокислот — изо-лейцина, лейцина, фенил ал анина и метионина. Отличаясь повышенным содержанием названных аминокислот, пырей имел в белках меньше глутаминовои кислоты. По содержанию большинства других аминокислот пырей был сходен с пшёни-' цей. Лмфиплоиды ПППГ 79 и ПППГ 153 так же, как и пырей, содержали в белках больше лизина (на 8—11%), чем пшеница. В соотношении большинства других аминокислот между пшеницей и ПППГ наблюдались лишь небольшие различия. По сумме незаменимых аминокислот белки пшеницы, ПППГ 79 и ПППГ 153 были равноценны, а белки пырея имели незаменимых аминокислот больше, чем пшеница и гибриды. Рассматривая особенности аминокислотного состава белков пшеницы, пырея и ПППГ, следует отметить, что в данном случаа- нет обратной зависимости между содержанием лизина в суммарных белках и количеством белка в зерне. Наоборот, высокобелковые формы, пырей сизый и ПППГ, заметно богаче лизином, чем низкобелковая форма— пшеница.

Таким образом, показано, что пырей сизый и ПППГ, имея высокое количество белка в зерне, отличаются также повышенным содержанием лизина в суммарных белках; и что на их основе можно вести селекцию не только на повышение бел-в .....

новости зерна і мягкой пшеницы, но и на улучшение качества белка. \ ■ - • *■ , ' :

. ' . Таблица 2

Аминокислотный состав суммарных белков зерна пшеницы,

пырея и пшенично-пырейных амфиплоидов ; - , (% В белке)

2 а оо 3 сэ с^ т ш

Аминокислоты £ = оо 5 о.« •я ~ о »К о. г [_ С [_, С

ЗЇ« 3 п С С

ЕЙ Ь , С о С С

Лизин . . ,: . ...... - 3,52 ' 4,00 3,80 3,92

Гистидин^г V., .. . . • • . . . . 2,89 3,00 2,71 2,79

Треонин тз". . ... . . . 3,47 3,96 3,55 3,56

Валин» ;","-■! .... . . . . 5,15- 5,27 5,00 5,05

Метионин .......... 1,18 1,60 1,06 1,54

3,37 3,66 3,48 3,45 '

Лейцин . ........ . 6,69 7,07 6,59 6,02

Фенилаланин . . ...... 5,18 • 5,40 5,37 5,33

Аргинин . . . ......; 6,70 6,62 . 6,54 . 6,89

Аспарагиновая кислота .... 6,53 6,38 6,88 5,77

Серии' ' . . . . . . . ; . . 4,36 4,61 4,47 4,47

Глутаминовая кислота Г . . . . 25,57 , 22,69 24,71 24,81

Пролин . . . . . . •. . . . 9,95 - 10,21 9,91 9,91

Глицин . . . . ...... 4,11 3,96 4,16 4,26

Алании ... . . . ..... ■ 3,86 3,98 4,08 4,02

Цистин г . ......... сл. сл. сл. - сл.

Тирозин ■ .......... 4,06 4,08 4,13 4,18

NHS . . . ......... 3,41 3,51 3,56 4,03

Сумма незаменимых аминокислот 31,45 33,96 31,56 31,66 •

3. Разделение легкорастворимых белков хроматографией на целлюлозоионитах

Легкорастворимые белки зерна пырея сизого и пшенично-пырейных гибридов разделяли хроматографией на ДЭЛЭ- и КМ-целлюлозе. При разделении этих белков на ДЭАЭ-целлю-лозе было установлено, что в зерне пырея содержалось боль--шое количество щелочных белков, не сорбируемых на ДЭАЭ-целлюлозе " (свыше 60% от общего количества легкорастворимых белков). В гибридах пшеничного типа в сравнении с пыреем заметно больше обнаружено белков, элюируе-мых 0,1М, 0,ЗМ, 0,4М N301, 0,1М Ыа2С03 и 1%-ным ИаОН.

Разделение легкорастворимых белков на КМ-целлюлозе показало, что пырей в сравнении с гибридами ППГ 186, ППГ599 и ПППГ 19 содержал в 1,7—З'раза меньше несорбируемых на КМ-целлюлозе белков и в 2—3,4 раза больше белков, - " ' -7

э.иоируемых 0.05М ЫаС1, у пырея также заметно больше было белков, элюируемых 0,1М ЫаС1 (табл. 3). Мутантная линия в отличие от пырея и гибридов имела большое количество белков, элюируемых 0,2М. ИаС1, а по содержанию несорбируемыхг на КМ-Целлюлозе белков она была близка к пырею. Все три клона пырея сизого но составу легкорастворимых белков существенно не различались, " ' :

; . - : , Таблица 3

Разделение легкорастворимых белков хроматографией на КМ-целлюлозе

(белки фракций в % от суммы)

Формы Несор- бируемые белки Белки, элюнг уемые ---

___| Йи О та о'2 в £0 — сз о"2 ),005М' и см я ?2 фосфаі £0 го га. о"2_ -ном б> Йи -г ез оїг фере { О _ +о ^иЧ ч- п п о 2 2 рн 'е.: —. - см » +о -«г га сз о2 2 2)

Пырей сизый Клон 49 Клон 6/1 Гигант 15.1 21.2 24,3 24.1 22.2 22 7 15,1 14,3 14,6 13,6 15,9 14,6 6,0 6.3 5.4 5,0 4.2 4.3 15,1 10,6 ■9,8 ; 6,0 - 5,3 4,3

ПППГ 19 ППГ 186 ППГ 599 ППГ 99М 41,6' 44,4 45,4 27,3 7,1 7.1 11,2 5.2 10,7 8,8 9,4 10,4 10.7 16.8 12,2 22,5 4,8 4,7 3,1 :• 6,9 4,8 - 3,5 3,1 5,8 14,3 11,8 12,5 16,1 _ 6,0 - 2,9 3,15,8

, Таким образом, в зависимости от генетических особенностей изучавшихся форм наблюдались определенные качественные изменения в составе легкорастворимых белков их зерна. Амфиплоид ПППГ 19, имеющий в своем составе геном пырея и вследствие этого наследующий от пырея некоторые морфологические признаки, по составу легкорастворимых, белков, разделенных хроматографией на целлюлозоионитах. был схо-_ ден с гибридами пшеничного типа. ~

4. Электрофоретические исследования легкорастворимых белков

Электрофорезом в полиакриламидном геле легкорастворимые белки зерна пырея и пшенично-пырейных гибридов были разделены на 13—19 компонентов (рис. I). Оказалось, что в белковых спектрах пырея и его гибридов есть много общих 8- ' _

компонентов. Однако содержание отдельных белковых компонентов у них различно. В белковых спектрах, полученных электрофорезом в" щелочном геле, ..наиболее специфичной является зона быстродвижущихся компонентов. Для белкового спектра пырея наиболее характерны два быстроподвижных компонента «а» и «Ь» с относительной электрофоретическои подвижностью (ОЭП) 0,71 и 0,79. Только два гибрида явно наследуют от пырея хотя бы по одному из этих компонентов: ПППГ 163 и ПППГ 153. Первый из них имеет, кроме пшеничных, пырейные геномы Д и X, второй — пырейныи геном Д. Очевидно, электрофоретические компоненты «а» и «Ь» контролируются именно этими пырейными геномами. У пшенично-пырейных амфнплоидов ПППГ 163, ПППГ 19, ПППГ 153 и ПППГ 43 обнаружены характерные четко выраженные белковые компоненты «с» и «d» с ОЭП 0,67 и 0,53. У гибрида ПППГ.19 имеется характерный компонент «е» с ОЭП 0,60, который у других гибридов и пырея выражен значительно слабее. Гибриды пшеничного типа — ППГ 186 и ППГ 599 имеют идентичные белковые спектры и отличаются от пырея и амфнплоидов отсутствием в их спектрах трех наиболее быстроподвижных компонентов. Гибрид ПППГ 139 по составу легкорастворимых белков больше сходен с гибридами пшеничного типа. > .. . ; ' '

При сравнении электрофореграмм, полученных от разделения белков в кислом геле, видно, что наиболее специфичной является зона медленнодвижущихся компонентов, в зоне быстроподвижных компонентов у всех форм имеются три характерных компонента, различающихся лишь количественно. Белковые спектры гибридов ППГ 186 и ППГ 599 при разделении белков в кислом геле различаются по количеству белка в электрофоретических компонентах «g» и «h» с ОЭП 0,34 и 0,39. ППГ 599 в отличие от ППГ 186 имеет большее количество белка в компоненте «h»: и меньше белка в компоненте «g». Поскольку ППГ 186 й ППГ 599 представляют собой сорта мягкой пшеницы, то различия в их электрофоретических спектрах можно рассматривать как проявление сортовой специфичности. Электрофоретический анализ легкорастворимых белков зерна для изучения генетических особенностей различных сортов и видов пшеницы использовали и другие исследователи (Feillet Р., Bourdet А., 1968; Ewart J., 1972; Губанова Л. Г., 1973). ■

Таким образом, в результате электрофоретических исследований легкорастворимых белков зерна пырея сизого и ППГ установлена значительная биохимическая и генетическая гетерогенность и достаточно высокая специфичность их белковых спектров. Все гибриды имели свои характерные спектры легкорастворимых белков. Изучение электрокинетических

свойств белков пырея н амфиплоидов разного геномного состава показало, что группа быстрогюдвижных компонентов (при, . разделении в щелочном геле) в их белковых спектрах в основу ном находится под контролем пырейных'геномов Д -и'Х; При'; сравнении электрофореграмм, полученных от разделения бел-~' ков в щелочном и кислом гелях, видно, что два сорта могут иметь одинаковый состав кислых белков, но различаться по щелочным белкам.

5. Электрофоретический анализ амилаз зерна

В результате электрофоретических исследований установ-,: лено, что амилазы.присутствуют в зерне пырея и его гибридов, в виде множественных форм, различающихся по электрофоре-" тической подвижности (рис. 2). Наиболее разнообразен состав амилаз семян пырея, у него насчитывается до 16 изофермен-тов. Меньше изоферментов амилазы обнаружено у пшенично-пыренных амфиплоидов. Однако у них имеется, много минор:, пых компонентов, которые было трудно идентифицировать. У пырея изоферменты амилазы распределены по всему электрофоретическому спектру, но количественно преобладают бцстроподвижные компоненты.

Для электрофоретических спектров амилаз семян ПППГ характерно распределение изоферментов в зонах медленно-движущихся и быстроиодвижных компонентов и отсутствие достаточно выраженных компонентов в средней части спектра. Многие амилазы зерна пырея и ПППГ совпадают по электро-форетической подвижности. Однако имеются и специфические . изоферменты. В изоамилазном спектре амфиплоида ПППГ 163і; обнаружен специфический компонент с ОЭП 0,65. Два харак-. терных изофермента амилазы с ОЭП 0,50 и 0,64 имеет гибрид ПППГ 19. У ПППГ 153 найдено несколько специфических компонентов, которые отсутствуют у других гибридов и пырея. Наиболее характерными в изоамилазном спектре семян пырея являются два быстроиодвижных компонента с ОЭП 0,69 \и 0,74. Они обнаружены также и у гибрида ПППГ 153, наследующего от пырея геном Д. В спектре гибрида ПППГ 19, имеющего пырейный геном X, названные изоферменты отсутствуют. Очевидно, амилазы, обнаруженные в изоферментных спектрах пырея и ПППГ 153, контролируются пырейным геномом Д. Поскольку эти изоферменты не обнаружены у амфиплоида ПППГ 163, который имеет пырейные геномы X и Д, то, вероятно, их синтез зависит от специфического взаимодействия пырейного генома Д с пшеничными геномами, или геном Д пырея у этого гибрида представлен неполностью. . .-л, '

Таким образом, пырей сизый и ПППГ характеризуются специфическим, изоферментным составом амилазы как в каче-10

ственном; так и в количественном отношении. Значительная множественность амилаз пырея свидетельствует о большей приспособляемости ферментного аппарата его семян к изменяющимся условиям внешней среды. Амфиплоиды разного геномного состава имеют как общие, так и специфические белковые компоненты, обладающие амилазной активностью.

Установление в зерне пырея большого количества клейковины требует дополнительных знаний о составе и свойствах входящих в нее белков. Разделение клейковинных белков зерна пырея сизого и гибридов пшеничного типа (ППГ 186 и ППГ.99М) на КМ-целлюлозе показало, что гибриды в сравнении с пыреем содержали меньше белков, элюируемых 0,05М ;NaCl, и несколько больше несорбируемых на КМ-целлюлозе белков, а также белков, элюируемых 0,1М NC1. Однако по содержанию большинства фракций клейковинных белков пырей и гибриды пшеничного типа были довольно сходны. Для более детального изучения клейковинных белков проводились электрофоретические исследования проламинов мягкой пше-■ ницы(сорт Московская 2453) и пырея сизого (рис. 3). Для сравнения исследовались также электрофоретические спектры сиирторастворимых белков зерна некоторых других сородичей пшеницы —эгилопса (Ле. squarrosa), Хайнальдии (Н. villosa) и ржи (сорт Гибридная 2).

Наибольшее число компонентов обнаружено в электрофо-ретических спектрах проламинов мягкой пшеницы и пырея сизого, наименьшее—в спектре ржи. Пырей и пшеница были довольно сходны по составу сиирторастворимых белков. О сходстве белков пшеницы и пырея но физико-химическим свойствам и. химическому составу свидетельствуют _ также данные других "исследователей (Кретович В. Л., 1937; Колесов В. М.,

Электрофоретическими исследованиям тораствори-

мых белков зерна ПППГ разного геномного состава было показано, что каждый гибрид имеет характерный спектр глнади-нов. Наиболее специфичны компоненты со средней электрофо-ретической подвижностью. У всех гибридов в средней части глиадинового спектра имеется группа четко выраженных и преобладающих но количеству белка компонентов. Лмфиплоид ПППГ 163 отличается от всех других гибридов слабой выраженностью глиадинового компонента «а». Для гибрида ПППГ 19 характерно наличие дополнительных полос в зоне медленнодвижущихся электрофоретических компонентов. В глиадиновом спектре ПППГ 139 обнаружены дополнительные белковые полосы «с» и «с!» в зоне быстроподвижных ком-

6. Изучение клейковинных белков

1957; Тиунова Н. Л., 1961).

понентов и не содержится компонент «Ь. У этого амфиплоида ■ также слабо выражен глиадииовый компонент «Ь» и имеется еще одна характерная белковая зона между компонентами «с» и «d», которая количественно : выражена ' сильнее, чем у других гибридов. Для спектра глиадинов гибрида ПППГ 153 характерна слабая количественная выраженность компонента «е». Амфиплоид ПППГ 43 имеет характерный компонент «с», который обнаружен также в глиадиновом спектре гибрида ПППГ 139.

. Таким образом; пырей сизый и мягкая пшеница дрвольно сходны по составу спирторастворимых'>. белков. Пшенично-пырейные амфиплоиды разного геномного состава имеют характерные спектры глиадинов, различаясь в основном по компонентам со средней электрофоретической подвижностью.

ИЗУЧЕНИЕ БЕЛКОВ ЗЕРНА ГИБРИДОВ ПЕРВОГО И ВТОРОГО ПОКОЛЕНИИ ОТ СКРЕЩИВАНИЯ ПППГ С ЛЁГКОЙ ПШЕНИЦЕЙ

1. Содержание белков в зерне и фракционный состав белков

Наличие у ПППГ пырейных геномов обусловливает высокую белковость их зерна. Использование этих гибридов в качестве компонентов для скрещивания с мягкой пшеницей позволяет расширить предел накопления белков'у пшеницы. -

Нами исследовались гибриды 1-го и. 2-го. поколений от скрещивания ПППГ 79 и ПППГ. 153 с озимой пшеницей сорта Мироновская 808. Во 2-м поколении отбирали только гибриды с пшеничным типом колоса.

По содержанию белков в зерне4 гибриды 1-го поколения . (Fi) занимали промежуточное положение по отношению к родительским формам (табл. 4) .'Во 2-м поколении (F2) количество белка в зерне гибридов, полученных при участии ПППГ 153, снижалось, приближаясь к содержанию, их у пшеницы сорта Мироновская 808. При использовании в скрещивании ПППГ 79 во 2-м поколении почти не происходило снижения количества .белка в зерне. Следовательно, в последнем случае наследовалась высокая белковость зерна формами с пшеничным типом .колоса. -/-;':/..

' По содержанию альбуминов гибриды занимали промежуточное положение между родительскими формами. Концентг рация глобулинов в гибридах была ниже.или равна1 относительному их содержанию в зерне родительских форм. По количеству проламинов в зерне выделялись гибриды 2-го поколения. Количество глютелинов у гибридов'1-го поколения было выше, чем у исходных форм, а концентрация этих белков .12 '

- . '• Таблица 4

Содержание и фракционный состав белков зерна родительских форм ""*-• к гибридов . I

Формы

О.Й § Й = *

О

Азот фракций, % от белкового азота

>> ч

>о 3

о 5

г, К

С t

§ 3

aJ

в г

fe 3

2 S

г- к

fcl Ч

ПППГ 153 Т......

Пшеница Мироновская 80S . ПППГ 153ХМироновская 808

ПППГ 79 ....... .

ПППГ 79ХМироновская 808 .

F, F2

F¡ F*

17,6, 14,4 16,3 14,8 18,2 16,1 16,0

11,3 8,3 10,5 8,9 10,0 8,5 8,2

16,5 20,2

13.3 16,5 15,9 13,1

17.4

31,0 26,6 26,0 35,8 31,8 32,0 35,6

31,8

35.7 41,2 30,4

32.8 38,4 30,6

9.4 9,1

9.1

8.5 9,7

8.2 8,2

б зерне гибридов 2-го поколения была близка к их содержанию у ПППГ.

Я; -¿Таким образом, в 1-м поколении гибридов, полученных от скрещивания ПППГ с мягкой пшеницей, наблюдался промежуточный тип наследования по содержанию белков в зерне, В 2-м поколении в комбинации с участием ПППГ 79 гибриды с пшеничным типом колоса наследовали высокое содержание белков в зерне, характерное для ПППГ.

2. Разделение легкорастворимых белков хроматографией на ДЭАЭ-целлюлозе

'Ступенчатой храматографией на ДЭЛЭ-целлюлозе легкорастворимые белки зерна ПППГ 79, пшеницы сорта Мироновская 808 й'их гибридов ^ыли* разделены на 7 фракций (табл. 5). Все изучаемые формы характеризовались высоким содержанием несорбируемых на ДЭАЭ-целлюлозе белков, особенно амфиплоид ПППГ 79, в котором их количество составляло 54,4% от общего количества легкорастворимых белков. По содержанию белков, элюируемых 0,2М NaCl, исходные формы не различались, в гибридах 1-го поколения их содержалось несколько' меньше, а в гибридах 2-го поколения больше; чем в;зерне "родительских форм. Других фракций в зерне ПППГ 79 в основном было на 2—4% меньше, чем у пшеницы. Гибриды по содержанию большинства фракций легкорастворимых белков были сходны с пшеницей.

При проведении градиентной хроматографии легкорастворимых белков были установлены специфические для каждой из родительских форм хроматограммы, представляющие собой - "-/'' ' *. . 13

........ i ..........Таблица 5

Ступенчатая хроматография легкорастворимых белков „< ; -; на ДЭЛЭ-целлюлозе (белки фракций в % от суммы)

■ Формы о * а A S V В:'- • •.-Л ad™" ■ • Ж \о <о • , - Белки элюируемые ■•■■■■■'..

йи О rt* OZ; So :о2 0.005Д Йи cs а о2 \ фосф So сэ я о'2 атном * ■ <я ~+о СО eg - eg o"Z2 буфере J it • ' ■ ;; ■■ ■ I

ПППГ 79 Мироновская 808 ' ПППГ 79ХМиро-новская 808 " - " - -т .F, .. ■ -F» 54,41 ' - 42,3 „ -:42,0-' 36,8 7,8 10,0 11,4 11.7 7,8 10,2 9,1 10,4 - 8,4 8,3 6,7 10,1 3,4 4,0 - 3,8 5,0 10,7 13,4 14.2 15,2 7,5 - П.8, C 12.7 10.8

многовершинные пики.' Хроматограм'ма белков гибридов 1-го поколения по отношению к пикам белков родительских'форм занимала промежуточное положение.' Однако при сопоставлении хроматограмм-было обнаружено,-что* гибриды '1-го поколения имели: большее'сходство с пшеницей, особенно по белкам, элюируемым в"градиенте, концентрации. NaGl (0—0,6М). Белки гибридов ¿2-го поколения??давали свою специфическую хроматограмму.гч>т*^'-/*^ .• ' . {

Таким образом^ гибриды" первого поколения от скрещивания ПППГ 79;с.:пшё¥ицейгсорта:Миррновская;808 по .составу:-легкорастворимых белков зерна, разделенных хроматографией на ДЭЛЭ-целлюл'озе, были сходны с пшеницей. Гибрлды 2-го поколения с пшеничным типом колоса отличались по этим белкам от обеих родительских форм. -..;,,

З. Электрофоретические исследования белков -■-••: л -• . - . - • • ■■:■> < Диск —электрофорезом ; легкорастворимые белки зерна ПППГ 79, пшеницы сорта Мироновская.808 и их гибридов были разделены на 15—16 фракций (не считая минорных компонентов): В спектре белков пшеницы в отличие от ПППГ 79 отсутствуют белковые-, компонентыи 2'с ОЭП 0,38 и 0,48, но имеется дополнительный ^компонент 3 с ОЭП 0,55 (рис. 5). В сравнении с пшеницей амфиплоид имеет большее содержание белка в электрофоретических.-компонентах 5 и 7 с ОЭП 0,63 и 0,77. У гибридов""1;го поколения.в основном обнаруживаются компоненты, имеющиеся в белковом спектре пшеницы. В белковом спектре гибридов*2-го поколения появляется компонент 1, который Характерен для спектра ПППГ 79, и отсут-

ствует компонент 8 с ОЭП 0,52, имеющийся в спектре гибридов 1-го поколения. У гибридов 2-го поколения также увеличивается количество белка в электрофоретических компонентах 4 и 7 с ОЭП 0,58 и 0,77 и уменьшается содержание белка • в компоненте 6 с ОЭП 0,70.

Фракции белков, полученные разделением на ДЭАЭ-целлю-лозе, имели сложный компонентный состав, их электрофорети-ческие спектры состояли из 2—8 компонентов. Наибольшие различия по составу электрофоретических компонентов были отмечены во фракциях белков, элюируемых 0,1М и 0,2М NaCl.

Таким образом, электрофоретическое разделение легкорастворимых белков зерна ПППГ 79, пшеницы сорта Мироновская 808 и их гибридов показало, что в 1-м поколении гибриды в основном наследовали компонентный состав белков пшеницы. Во 2-м поколении у гибридов с пшеничным типом колоса: наблюдался более: сложный тип наследования, состав 'легкорастворимых белков заметно изменялся, что отличало гибриды от'обеих родительских форм.

4. Электрофоретические исследования белков отдельных гибридных зерен

При гибридизации ПППГ (2п = 56) с мягкой пшеницей во 2-м поколении наблюдается расщепление по числу хромосом, которое может сопровождаться изменениями морфологических признаков, и эти изменения не укладываются в рамки простых менделевских расщеплений (Лапченко Г. Д. и др., 1971; Иванова С. В., Ронис Н. Б., 1974).

При электрофоретических исследованиях белков отдельных гибридных зерен нами установлено, что хромосомное расщепление у гибридов от скрещивания ПППГ 79ХМиронов-ская'808 сопровождалось изменениями в электрофоретических . спектрах".».легкорастворимых белков. Амфиплоид ПППГ 79 наиболее заметно отличается от пшеницы сорта Мироновская 808 по электрофоретическнм компонентам 5 и 7 с ОЭП 0,63 и 0,77, которые у пшеницы выражены очень слабо (рис. 5). Из 54-х исследованных гибридных зерен четырнадцать имели белковые спектры, сходные 'с электрофореграммой легкорастворимых белков ПППГ 79, 25 зерен но белковым спектрам были сходны с пшеницей сорта Мироновская 808. В десяти случаях были установлены электрофоретические спектры, содержащие только компонент 7, в пяти случаях — только компонент 5. Отсюда видно, что компонент 7 встречался у гибридов несколько чаще, чем компонент 5. Поскольку установлено, что электрофоретические компоненты 5 и 7 могут наследоваться каждый в отдельности, то, очевидно, контролирующие их гены находятся в разных хромосомах. Поскольку белковые компо-- • , .15

ненты 5 и 7 обнаружены в электрофоретическом спектре амфи-плоида, характеризующегося высоким содержанием белков . в зерне, то вполне вероятно, что присутствие этих белковых компонентов у гибридов, полученных:от скрещивания данного амфиплоида с мягкой пшеницей," может также сопровождаться высокой белковостью их зерна.: В связи с этим были проведены анализы отдельных гибридных зерен на содержание в них азота. Статистический анализ показал," что расщепление гибридных зерен по содержанию азота достоверно не отличалось от расщепления по белковым ^ компонентам 5 и 7. Последнее свидетельствует о том, что между этими показателями существует положительная коррелятивная связь. Таким образом, применение электрофореза в полиакриламидном геле для исследования легкорастворимых белков . отдельных гибридных зерен и половинок зерна в процессе селекции пшенично-пы-. рейных гибридов может стать важным критерием при оценке их на качество зерна.

Аминокислотный и компонентный состав фракций легкорастворимых белков, полученных гёльхроматографией на сефадексе G-100

Для создания сортов пшеницы с улучшенным аминрки-слотным составом белков зерна необходимо выяснение белковых фракций или отдельных - компонентов белкового комплекса, имеющих - повышенное содержание незаменимых аминокислот. '/ • -

Гельхроматографией на сефадексе G-100 легкорастворимые белки зерна ПППГ 79 и пшеницы сорта Мироновская 808 разделены на три основные фракции А, В и С,- которые различаются по молекулярному весу (рис. 6).

При сравнении хроматограмм видно, что амфиплоид ПППГ 79 в отличие от пшеницы содержит в зерне больше белков фракции А и меньше белков фракции В. • • Электрофорезом1 в полиакриламидном. геле было установлено, что отбираемые с колонки:фракции- неоднородны и со-' стоят-из 1—10 белковых компонентов при разделении в щелочном геле и из 1—8 компонентов при разделении в кислом геле. ' • д •■ : •„.;_ -Д- '

В зависимости от состава электрофоретических компонентов все элюируемые белки были разделены на 14 фракций, которые представлены белками, близкими по молекулярному, весу, но различающимися по электрокинетическим свойствамk и содержанию незаменимых аминокислот; Полученные хрома-тографические фракции имели большие колебания по содержанию всех аминокислот (табл. 6). 16 .'.''■ ' ■

.....• • -. :■:. - . - ■ л ' Таблица б

-^Минимальное и максимальное содержание аминокислот во фракциях .-

'. легкорастворимых белков, полученных гельхроматографией . .^..у.:■ . на'сефадексе 0-100 (% в белке)

Аминокислоты Пшеница Мироновская 803 ПППГ 79'

. Лизин........... 3,10—7,03 2,68—7,35

~-.<Гистидин .......... 1,70—3,73 1,88—4,55

Аргинин. . —........ 5,68—14,96 3,62-8,82

Аспарагиновая кислота .... 6,90—17,84 4,88—13,81

---"-Треонин . . .'....... 1,98—1,21 - 2,03—4,58

Серии ........... 1,55—5,54 3,23—5,37

- Глутаминовая кислота ..... 10,50—23,14 12,95—32,19

Пролин . ......... 2,14—7,46 2,12—10,80

4,14—6,27 2,55—6,38

-¿-/Алании" . . ... •4,00-6,38 3,39—6,93

. ;;Цистин . . ......■. . сл.—5,88 Сл.

> Валин . . . "........ 6,91—9,25 6,91—10.46

* Метионин . . . . ' . . ... сл.—1,82 сл.—1,38

Изолейцнн......... 2,00—4,39 2,74—5,08

г Лейцин . .......... 3,59-6,97 5,51—7,68.

—Тирозин.......... 2,48—5,07 1,71—3,98

Фенилалашш ........ 1,93—5,18 ' 1,88-6,42

г- Сумма; незаменимых аминокислот 26,26—38,31 31,13—41,63

v В результате наших исследований для каждой из форм ус-v тановлены фракции легкорастворимых белков с.повышенным содержанием как отдельных незаменимых аминокислот, так ;,И суммы всех незаменимых аминокислот. Причем, амфнплоид ПППГ 79 по максимальным значениям содержания большин-?„ства;незаменймых-аминокислот в белках превышал пшеницу, ÍI сорта ;'Мироновская 808.' Исключение составлял лишь метио-нин, который содержался в большем количестве в белках зер-- на пшеницы. У амфиплоида не обнаружено белковых фракций с достаточно высоким содержанием цистина, тогда как у пше-." ницы такие фракции были обнаружены (с содержанием цисти' на 5,88%).

Наиболее высокое содержание лизина у ПППГ 79 обнаружено во фракциях 12, 13 и 14 (6,6—7,3%), которые входят ;* в состав белков пика С. Значительное количество лизина содержалось также в белковых фракциях 8—II и 1—2 (4,7— 1 5,8%). Особенно характерны фракции 10 и 11, которые содержали 5,8% лизина и при электрофоретическом разделении в кислом геле давали 2 характерных, преобладающих по количеству белка быстроподвижных компонента. У пшеницы

■ сорта' Мироновская 808 самое высокое содержание лизина бы: ло;обнаружено'в основному тех;же по;объему-выхода-фрак-;?

: циях,\что и у,ПППГ179; но^отличавшихся:по*составу электро-форетических ко м п о н енто в. Л из и н а о н и; со дёр ж а л и значитель-, но меньше, чем:аналогичные „ фракцииГПППП-'-79. Важной .не* заменимой. аминокислотой/ является^ Гдакже " ч треонин. _ У ПППГ. 79 по количеству;треонйна>*2выделялисьт^белковые £ фракции 7, 8 и 1, а у пшеницы 7 и'8; которые содержали свы-'-шеЧ%. этой ;аминокислоты.\У^ПППГ-79.наибольшая, концентрация незаменимых:аминокислот была:установ.тена"в белко-' д вых фракциях Г, 2,'13-и Л4?(37-г41(0/о)*^у пшеницы'—во фрак-i циях 1, 2, 3 и. 14i (37-^-38%) .-Таким", образом,\в результате раз"-деления" легкораствЬримых1чбелков- зёрна -. * амфиплоида ; ПППГ'79 и пшеницы^сортаjf Мироновская. 808цна" сефадексе *G-100-были выделены"^Гбелковые;фр"акцгп1,\различавшиеся по "

■ компонентному составу^и^содержанию незаменимых амино-'кислот. Обнаружены "белковые фракции • с -содержанием л изи- *

на свыше 7%. Причем,-установлено; чтоi содержание лизина -- в легкорастворимых белках амфиплоида^ПППГ79 достоверно; - коррелирует с общим.количеством незаменимых; аминокислот.. Поэтому при использовании -"этого ; гибрида-для;селекции на.: улучшенный; аминокислотный " состав> белков 7отбор можно I вестина конкретную высок0л113инов"ую фракцию.

.'.",*.': ;'Вь1В0ДЫ ' '••'.■:-: '

1. Пырей сизый отличается высоким содержанием белков в зерне, которые характеризую

• фракционного :и:аминокислотного; состав

: жуточных • пшенйчно-пырёйных геномов V

пырея обусловливает высокую белковость их зерна. „."„•:

'2.;; Пырей "сизый;й£промежуточныё;'.;пшенйчно-пырёй

• гибриды ПППГ; 153: иЩППГ^79Гхарактерйзуются повышен-•.; ным содержанием4iH3iiiia.в!суммарных белках'зерна и могут- использоваться при селекции на.улучшенный аминокислотный.-

состав белков.^ , " - - ■ -

3. В результате разделения, легкорастворимых белков зерна на ДЭАЭ-целлюлозе.установлено, что пырей сизый содер- * жит большое количество щелочных белков, не сорбируемых на --ДЭАЭ -целлюлозе. Амфиплоид»ПППГ-19," имеющий пырейный геном X, по составу легкорастворимых белков, разделенных ; хроматографией на целлюлозоионитах, больше сходен с гиб^ г. рйдами "

• 4.. Методом электрофореза в* полиакриламидном .геле лег- : . корастворимые белки;3ерна;пырея* сизого ;и.пшенично-пырей-, ных.гибридов различного геномного состава разделены на:; ' - 18 ' - >

13^19 компонентов." Все 'гибриды имели свои характерные спектры белков. В электрофоретических спектрах легкораство: римых белков пырея сизого п гибридов ПППГ 163 и ПППГ 153 обнаружены характерные белковые компоненты, которые контролируются пырейными геномами Д и X. .......

5. Электрофоретическими исследованиями установлено, что амилазы присутствуют в зерне пырея и его гибридов в виде множественных форм, различающихся по электрофоретиче-ской, подвижности. Наиболее разнообразен состав амилаз у пырея, что свидетельствует, о большей приспособляемости фер--метного аппарата его семян к изменяющимся условиям внешней среды. Два четко.выраженных быстроподвижных при разделении в щелочном геле электрофоретических компонента амилазы, обнаруженные в прорастающих семенах пырея сизого и пшенично-пырейного амфиплоида ПППГ .153, по-видимому,'контролируются пырейным геномом Д.

' -;6. Электрофоретическими исследованиями установлено, что пырей сизый и мягкая пшеница довольно сходны по составу спирторастворимых белков. Промежуточные пшеничнотпы-рейные гибриды разного геномного состава имеют свои характерные спектры глиадинов, различаясь в основном по компонентам со средней электрофоретической подвижностью.

— 7. Изучение гибридов, полученных от скрещивания промежуточных пшенично-пырейных гибридов с мягкой пшеницей, показывает высокую степень наследуемости содержания бел-

'ков в зерне. Высокая белковость зерна, характерная для ам-фиплоидов, может наследоваться гибридами с пшеничным типом колоса.

8. Электрофоретическое разделение легкорастворимых белков зерна ПППГ 79, пшеницы сорта Мироновская 808 и их гибридов показало, что гибриды 1-го поколения наследовали в основном компонентный состав белков, характерный для пшеницы: Во 2-м поколении у гибридов с пшеничным типом колоса наблюдались изменения в составе легкорастворимых белков, что отличало гибриды от обеих родительских форм.

9. Изучение белкового комплекса отдельных гибридных зерен показало, что хромосомное расщепление у гибридов, полученных от скрещивания ПППГ 79хМироновская 808, сопро-

• в9ждалось изменениями в электрофоретическом спектре легкорастворимых белков.

' 10. В результате разделения легкорастворимых белков зерна на сефадексе G-100 были выделены белковые фракции,

- различавшиеся по компонентному составу и содержанию незаменимых аминокислот. В зерне ПППГ 79 обнаружена белковая фракция с содержанием лизина 7,3%. _

11. Изучение белкового комплекса зерна пырея сизого и 56-хромосомныхпшенично-пырейных гибридов показывает, что эти формы являются ценным исходным материалом для селекции на качество и могут быть использованы для создания сортов пшеницы с улучшенными биохимическими свойствами.. - - - - . - N ■ ■. . .•■■ ■ '

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Изучение белкового комплекса зерна некоторых пше-ннчно-пырейных гибридов.- Известия ТСХА, - вып. 2, 1975 г. (в соавторстве с Б. П. Плешковым и Ю. Л. Ивановым). -• 2. Биохимическая характеристика белков зерна пшенично-пырейных гибридов.-Известия ТСХА, вып. 5, 1975, г. (в соавторстве с Б. П. Плешковым и Г. Д. Лапченко).

Материалы диссертации были доложены на научной конференции ТСХА (июнь,. 1975 г.).- - .. .

Объем 1'/« п. л. :. •■■:•■ Заказ 2098. ' Тираж 150

Типография Московской с.-х. академии им. К. А.'Тимирязева -

125008, Москва А-8, Тимирязевская ул., 44 . ...

.■ -ч