Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

СВЯЗЬ МЕЖДУ СОСТАВОМ БЕЛКОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ ЗЕРНА У СОРТОВ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "СВЯЗЬ МЕЖДУ СОСТАВОМ БЕЛКОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ ЗЕРНА У СОРТОВ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ"

На правах рукописи

Гаврикова Оксана Михайловна

СВЯЗЬ МЕЖДУ СОСТАВОМ БЕЛКОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ ЗЕРНА У СОРТОВ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

03.00.12 - Физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Работа выполнена на кафедре хранения, переработки и товароведения продукции растениеводства РГАУ-МСХА имени К А Тимирязева

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Новиков Николай Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Кондратьев Михаил Николаевич

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Драгович Александра Юрьевна

Ведущая организация:

Научно-исследовательский институт

сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны

Защита состоится « 2007 г в часов на заседаь

диссертационного совета Д 220 043.08 при Российском аграрном универси" - МСХА имени К.А Тимирязева по адресу 127550, Россия, г Москг^, Тимирязевская, 49

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского агрг университета — МСХА имени К А Тимирязева

Автореферат разослан «е№ъ> -¿-2007 г.

и размещен на сайте университета \v.vv шпасас! ги

Ученый секретарь

Диссертационного совета, /

кандидат биологических наук Н1 > 1чгр*лн» (

\

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Как установлено многими исследователями, между содержанием в зерновках суммарных белков, а также их компонентным составом и многими показателями качества зерна существует определенная связь, которая может варьировать в зависимости от сорта и условий выращивания (Богданов, 1983; Глазко, Созинов, 1990; Бебякин, 1997,2003).

В процессе электрофоретических исследований белкового комплекса зерна различных сортов пшеницы выяснено, что они заметно различаются по составу легкорастворимых и спирторастворимых белков. В ряде опытов было также выявлено, что в составе легкорастворимых белков содержатся изоферментные наборы гидролитических, окислительно-восстановительных и других ферментов, которые кодируются аллельными локусами нескольких хромосом. У некоторых генотипов зерновых злаков с локусами, кодирующими определенные изоферменты, сцепленно наследуются признаки устойчивости этих генотипов к действию стрессовых факторов внешней среды (Яаска, 1972; Dvorzak, Sosulski, 1974; Забродина, Хавкин, 1993).

На основе изучения легкорастворимых белков зерна у комбинаций тетрапло-идных и гексаплоидных форм пшеницы, имеющих разную дозу генома D, выяснено, что некоторые компоненты легкорастворимых белков, вероятно, кодируются генами, локализованными в D-хромосомах, с которыми также связано наследование хлебопекарных свойств зерна. Поэтому вполне возможно наличие связи между составом легкорастворимых белков и показателями качества зерна (Куравамвели, Новиков, Пухальский, 1980; Новиков, 2000).

В ходе изучения глиадиновых белков методом электрофореза в крахмальном и полиакриамидном гелях идентифицированы полиморфные глиадинкодирую-щие локусы, имеющие значительный набор аллельных состояний (Созинов, Попереля, 1979; Метаковский, 1984,1991). При этом отмечено, что конкретные аллели глиадинкодирующих локусов могут быть сопряжены с наследованием определенных количественных признаков (продуктивность, устойчивость к болезням и неблагоприятным условиям окружающей среды, технологические свойства зерна и др.) (Собко, 1993; Метаковский, 1994; Созинов, 1993, 1996, 2003; Graybosch et.al., 1996; Kopus, 2001; Козуб и др., 2004; Новосельская-Драгович и др., 2005).

Учитывая изложенные выше результаты исследований, весьма актуальной задачей является выяснение электрофоретических компонентов легкорастворимых и спирторастворимых белков для использования в качестве генетических маркеров в селекции пшеницы на улучшение технологических свойств зерна.

Пели и задачи исследований. Целью исследованин-являлосьзь1яснениё^с.вя^_

зей между составом водорастворимых, со^ерастворимых^ спирторастворимых

i имени К.А. Тимирязева

| ЦНБ имени Н И. Же.-езисва

з 1 Фоня научный литература

белков и технологическими свойствами зерна у сортов озимой мягкой пшеницы

В задачи исследований входило

1 Изучение влияния генотипа и условий выращивания на формирование му-комольно-хлебопекарных свойств зерна озимой мягкой пшеницы, выращиваемой в Центральных районах Нечерноземной зоны

2 Выяснение полипептидного состава водорастворимых и солерастворимых белков у сортов озимой мягкой пшеницы

3 Выявление корреляционных связей между хозяйственно ценными признаками и мукомольно-хлебопекарными показателями пшеницы

4 Выяснение тесноты связи между различными технологическими показате-тями зерна и свойствами теста

5 Оценка корреляционных связей между полипептидным составом водорастворимых белков зерна и хозяйственно ценными признаками и технологическими показателями пшеницы

6 Оценка корреляционных связей между полипептидным составом солерастворимых белков зерна и хозяйственно ценными признаками и технологическими показателями пшеницы

7 Изучение состава глиадиновых белков у перспективных сортов озимой мягкой пшеницы

8. Выявление связей между аллелями глиадинкодирующих локусов и технологическими свойствами зерна пшеницы

Научная новизна исследований. Получены новые сведения об изменении технологических свойств зерна в результате воздействия на растения грибной инфекции Показано, что при поражении пшеницы бурой ржавчиной уменьшается показатель натуры зерна

При изучении корреляционных связей между мукомольно-хлебопекарными свойствами зерна и структурно-механическими свойствами теста выявлены показатели, позволяющие оценивать в целом и технологические свойства зерна, и свойства теста К таким показателям относятся стекловидность зерна, содержание в зерне клейковины, упругость теста, объем хлеба, показатели удельной работы деформации теста и валориметрической оценки теста, время образования теста

В результате электрофоретических исследований впервые показано, что концентрация в зерновках определенных полипептидных компонентов водо- и солерастворимых белков коррелирует с урожайностью генотипов пшеницы и такими технологическими показателями, как число падения, масса 1000 зерен, стекловидность зерна, содержание клейковины, объем хлеба, удельная работа

деформации теста, водопоглотительная способность муки, валориметрическая оценка теста.

В результате изучения состава спирторастворимых белков методом электрофореза в полиакриламидном геле определены формулы глиадинов у новых сортов и сортообразцов озимой мягкой пшеницы. Выявлена связь между составом глиадиновых компонентов и технологическими свойствами зерна. Определено, что если в составе глиадинов содержатся блоки компонентов 1D4, 1А11, 1D10, 6А24, 6D17, то, как правило, наблюдается повышение содержания в зерне клейковины и улучшение свойств теста. Кроме того, показано, что глиадинко-дирующие аллели 1D4, 1D10, 6А24, 6D2, 6А7, 6D6, 1А11 связаны с массой зерен, блок глиадиновых компонентов 6А17 - с числом падения, аллель 6D6 - с хлебопекарными свойствами зерна.

Практическая значимость работы. В диссертационной работе дана оценка новых сортов и сортообразцов озимой мягкой пшеницы по продуктивности, устойчивости к болезням, физико-химическим, хлебопекарным свойствам зерна и структурно-механическим свойствам теста, что может быть использовано при отборе сортов для производства и выполнения задач селекции по улучшению качества зерна. Результаты электрофоретических исследований альбуминов, глобулинов и глиадинов могут применяться для идентификации генотипов пшеницы в селекционном процессе и в семеноводстве. Выявленные связи между составом белков и технологическими свойствами зерна позволяют рекомендовать использование в селекции определенных полипептидных компонентов водо- и солерастворимых белков, а также блоков глиадиновых компонентов для отбора генотипов пшеницы с улучшенными технологическими свойствами зерна.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации были доложены на научных конференциях молодых ученых и специалистов РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева (Москва, 2002,2003,2004 гг.); Международной научной конференции молодых ученых «Молодые ученые — аграрной науке» (Москва, 2005 г.); Международной практической конференции «Актуальные проблемы качества озимой пшеницы» (Бэлць, Молдова, 2005 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на/йлтр. машинописного текста и состоит из: введения, обзора литературы (5 глав), экспериментальной части (£. глав), заключения, выводов, списка литературы. Текст содержит ¿^таблиц,& рисунков. В списке литературььЗ$источников, из них '/03 иностранных.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве объектов исстедований были взяты 27 сортов и сортообразцов озимой мягкой пшеницы, различающихся по своим морфобиологическим особенностям и качеству зерна Сорта Мироновская 808, Заря, Мироновская 61, Московская низкостебельная, Инна, Донщина, Звезда, Памяти Федина, Им Рапопорта, Московская 39, Ранняя 805, Нана, Ивона, Тимирязевская 162, Московская 2453, Мироновская 29, Мирлебен, ППГ 599, ППГ 186, Немчиновская 24, Галина, Эритроспермум 377 Сортообразцы селекции НИИСХ ЦРНЗ КП 81, КП 82, КС 34, КС 35, КС 36, которые отличаются высокой продуктивностью и улучшенными технологическими свойствами зерна

Полевые опыты проводились в 2000-2001 гг на полевой опытной станции РГАУ-МСХА им К А Тимирязева и на экспериментальной базе НИИСХ Центральных районов Нечерноземной зоны на выравненном агрофоне Почва на опытных участках дерново-подзолистая среднесупинистая Агрохимическая характеристика почвы на полевой опытной станции РГАУ-МСХА им К А Тимирязева гумус (по Тюрину) - 2,4-2,5%, рН солевой вытяжки - 6,1-6,2, Р;05 и КгО в вытяжке по Кирсанову соответственно - 21-22 и 16-17 мг/100 г почвы Агрохимическая характеристика почвы на экспериментальной базе НИИСХ Центральных районов Нечерноземной зоны гумус (по Тюрину) - 2,7%, рН сотовой вытяжки - 6,8, P;Os и КгО в вытяжке по Кирсанову соответственно -23,7 и 17,2 мг/100г почвы Площадь опытных делянок 10 кв м , повторность 4-кратная Норма высева 5 млн всхожих семян на 1 га Осенью под вспашку вносили комплексное минеральное удобрение в дозах N24P24K50 Весной проводилась подкормка азотом в дозе N-o Уход за посевами выполнялся в соответствии агротехникой возделывания озимой пшеницы в Нечерноземной зоне

Для оценки качества зерна опредетяли физико-химические показатели по стандартным методикам массу 1000 зерен (ГОСТ 10842-89), натуру зерна (ГОСТ 10840-64), стекловидность (ГОСТ 10987-76), массовую долю сырой клейковины и качество клейковины с использованием показателя ИДК (ГОСТ 27839-88), чисто падения (ГОСТ 27676-88)

Упругость теста, отношение упругости к растяжимости, удельную работу деформации теста (силу муки) определяли на альвеографе (ГОСТ Р 51415-99) Водопоглотительную способность муки, время образования, устойчивость, разжижение и валориметрическую оценку теста опредетяли на валориграфе (ГОСТ Р 511414-99) Хлебопекарные свойства зерна оценивали безопарным методом лабораторной выпечки хлеба с интенсивным замесом теста (Методика госсортоиспытания сельскохозяйственных культур, 1988)

Белковые фракции выделяли из образцов цельносмолотого зерна путем по-стедовательной их экстракции дистиллированной водой (водорастворимые

белки), 10 %-ным раствором NaCl (солерастворимые белки), 70%-ным этанолом (глиадины). Электрофоретическое разделение водо- и солерастворимых белков проводили в полиакриламидном геле в щелочной буферной системе (рН 8,8), используя в качестве диссоциирующих агентов додецилсульфат натрия (SDS) и Р-меркаптоэтанол (Hames, Rickwood, 1987). Для разделения глиадинов использовали полиакриламидный гель в алюминиево-лактатной буферной системе (рН 3,1) (Метаковский, Новосельская, 1991).

Результаты исследований были подвергнуты статистической обработке: дисперсионный анализ с использованием компьютерной программы «Straz» в модификации информационно-вычислительного центра РГАУ-МСХА им. К .А. Тимирязева (Версия 2.1,1989-1991), корреляционный анализ с использованием программы Microsoft Office Excel 2003. Нижний порог достоверности коэффициентов корреляции в опытах на полевой опытной станции РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева составлял г >0,58, а в опыте на экспериментальной базе НИИСХ ЦРНЗ - г S 0,51.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1. Формирование технологических свойств зерна пшеницы в зависимости от сорта и условий выращивания

1.1. Опыты на полевой опытной станции РГАУ-МСХА им. КЛ. Тимирязева

Условия вегетации растений в годы проведения полевых опытов существенно различались по гидротермическому режиму. В 2000 году гидротермический коэффициент был значительно выше оптимальных значений, тогда как в 2001 году он был близок к среднемноголетним данным. В связи с этим у изучаемых сортов озимой пшеницы уровень урожайности в 2001 г. в среднем был выше на 0,72 т/га (табл. 1). По итогам двухлетних полевых опытов высокой продуктивностью характеризовались сорта: Тимирязевская-162, Инна, Московская 39, Московская низкостебельная, Памяти Федина, Заря. Их урожайность в опыте 2000 г. составляла 4,26 — 5,17 т/га, а в 2001 г. находилась в пределах 4,89 - 6,05 т/га. Сравнительно низкую продуктивность имели сорта: Ивона, Нана, Мироновская 808, Ранняя 805, Звезда. У сорта Тимирязевская 162 отмечена повышенная устойчивость к полеганию, а также к поражению бурой ржавчиной и септориозом. Сорт Московская 39 проявлял более высокую устойчивость к поражению мучнистой росой и бурой ржавчиной. Отмечена также устойчивость к полеганию у сортов Звезда и Ивона. Сорт Нана характеризовался более слабой зимостойкостью. Сопоставление показателей, характеризующих устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды, показало, что существует обратная связь между устойчивостью растений пшеницы к полеганию и поражаемостью септориозом (гср. = -0,72). Последнее сви-

детельствует о том, что растения пшеницы, устойчивые к полеганию, также устойчивы к септориозу

Таблица 1 Урожайность и устойчивость растений пшеницы к неблагоприятным факторам окружающей среды* __

1 Урожаи Сорт 1 ность | тга Устойчивость к по-теганию балл Зимостойкость балл Поражаемость %

мучни | бурой ¡ септо-стои . ржавчи риозом росой ной

Мироновская 808 | 4,13/5,15 3 3/3 3 j 4 5/3 5 10/11 28/40 | 20/33

Заря ! 4,28/5,36 3,4/3,5 4 6/3,4 11/5 33/33 j 20/30

Московская низкостеб 4,38/5 77 3,5/3,3 4,5/3.8 19'8 40/45 20/30

Инна 4 88/5 32 3.5/3,4 4.8/3,1 16/5 48/33 19/20

Звезда i 4 10/4,91 4,6/3,6 4,5/4 4 10/6 40/53 18/30

Памяти Федина | 4,39/5 69 4 0/3,5 ! 4 6/4.4 19/5 I 58/53 20/30

Им Рапопорта | 4 29/5 14 3 3/3,1 | 4 4/3 8 10/9 ' 22/38 19/33

Московская 39 1 4,2 6,05 I 4,6/3,1 4,1/4 4 9/5 | 12/8 14/33

Ранняя 805 í 4,2S'426 1 4,0/3 1 4,5/3,1 10/8 12/50 10/33

Нана 1 3 69/3.77 1 5 0/3,4 4,5/2,2 1 10/11 11/50 14/30

Ивона 3.86/4 01 ' 5 0/4 0 4,6/3,0 10/11 | 14/30 1 15/20

Тимирязевская 162 I 5,17/4 89 | 5 0/3,8 4 6/3 0 10/10 1 4/0 i 10/11

HCPqs_I 0 44 0,40

* в этой и других таблицах в чистителе - показатета 2000 г, в знаменателе - 2001 г

Хорошо выполненное и крупное зерно с массой 1000 зерен 35 - 40 г имели сорта Нана, Ивона, Московская 39, Заря, Инна, им Рапопорта, Тимирязевская 162 (табл 2) Более меткое зерно формировалось у сортов Звезда и Московская низкостебечьная (с массой 1000 зерен 25 - 30 г)

Показатель натуры, характеризующий выполненность зерна и массовую до-чю эндосперма в зерне, по всем сортам в опытах двух лет был выше базисной нормы, что соответствует требованиям ГОСТ к сильной пшенице Однако у сортов Ивона, Московская 39, Ранняя 805, им Рапопорта, Мироновская 808, Тимирязевская 162, Заря этот показатель был более стабильным по годам

Показатель стекловидности зерна у большинства сортов составлял 48-59 %, что отвечает требованиям, предъявляемым к пшенице с улучшенным качеством зерна У сорта Звезда отмечена более выраженная стехловидность зерна (62-68 %), что обусловлено особенностями данного генотипа

По накоплению клейковинных белков заметно выделялись сорта Звезда и Московская 39, у которых содержание сырой клейковины превышало 30 % в оба года исследований, заметно различавшихся по гидротермическим услови-

ям. Высокий уровень содержания клейковины наблюдался также у сортов Заря и Нана (более 26-28 %). Высокое качество клейковины (I группа) по измерению показателя ИДК показали сорта Московская низкостебельная, Ивона, Ранняя 805, Звезда.

В 2000 г. на завершающих этапах созревания пшеницы наблюдалась сухая погода, в связи с чем сформировалось зерно с низкой активностью гидролитических ферментов. Поэтому у большинства сортов показатель «число падения» имел высокие значения (более 300 е.). В опыте 2001 г. во время созревания зерна была влажная погода, вследствие чего отмечался более высокий уровень активности гидролитических ферментов, вызвавший уменьшение значений показателя «число падения» в среднем на 50-100 с. Однако у таких сортов, как Московская 39, Ивона, Памяти Федина, Московская низкостебельная, им. Рапопорта, он оставался на высоком уровне (280-374 е.), что свидетельствует о возможно высокой устойчивости этих генотипов к инициации процессов прорастания зерна в предуборочный период.

Таблица 2. Физико-химические и хлебопекарные свойства зерна различных генотипов озимой мягкой пшеницы.

Сорта Мата 1000 эера^г Ншда, ЕЙ Сгаоюввд-шлъ,% Массовая доля клейковины, % Качкзей-киищед. вде Чжш паллия, с. Объем хпгбагаЮО гмуки,мл Общая хлеб, сдана, балл

У1ирснж808 34,4/35,2 768/778 54/54 26,427,7 8080 310237 9901050 4,1/4,0

Заря 36,^35,5 764/775 51/4 28,7/30,8 75Я0 360261 9501030 ЗД'4,1

VixKHGHOCT. 30#28Д 727/750 48/55 24,6/27,0 7075 383J280 930980 здаз

Una 35,9/36,8 747/773 53/53 24,&/26,4 75/80 355/257 91Ш000 3,44,0

Звеад 25,2/27,1 753/786 62Ж 31,038,1 8065 358053 10СШ00 4,04,6

last Фаина 33,7/34,7 728/769 48/53 25,5/282 75/85 375Й60 880960 3,03,7

»tParoropia 35,<У 36,6 772/780 51/55 25,8/26,6 75/85 365/283 9601030 4,04,0

^1оснэвская39 38,(У 373 795/799 55/59 31,4/2,0 75«) 406/374 970/1060 4,(У42

Ранняя 805 332/34,0 791/782 5055 26,026£ 7075 270210 10501110 3,8/43

tiara 39,1/40,4 786/729 49/55 263/7,0 5090 32&155 9601070 3,8/4,0

Ивона 36,1/37,9 813/787 5261 305Д6Д ТО/65 387/336 10101110 4,1/4,6

Iwv&poes, 162 35,&'34,9 768/774 52/52 25,5/26,4 75«0 290223 10101030 3,7/3,8

HTÍ 2,1 5 5 2 5 31 19 —

При сопоставлении показателей, характеризующих физико-химические свойства зерна, установлена довольно тесная положительная связь между стекло-видностью зерна и содержанием клейковины (гср. = 0,70), что указывает на зависимость стекловидности зерна от наличия в нем клейковинных белков. Однако

не наблюдается устойчивой связи физико-химических свойств зерна с ветчиной урожайности пшеницы Вместе с тем выявлена отрицательная связь между показателем натуры и поражаемостью растений пшеницы бурой ржавчиной и мучнистой росой (гср = -0,62 и -0,57 соответственно) Из этих данных видно, что при поражении пшеницы бурой ржавчиной и мучнистой росой снижается показатель натуры, характеризующий степень выполненности зерна

По показателю упругости теста в опытах двух лет лучшую характеристику имеют сорта Московская 39 и Ранняя 805, которые по этому показателю отвечают требованиям, предъявляемым к сильной пшенице (табл 3) Хорошие показатели упругости теста, отвечающие требованиям к сильной и ценной пшенице, имеют также сорта Звезда, Мироновская 808, Московская низкостебельная, Тимирязевская 162

Наиболее высокие значения отношения упругости теста к растяжимости отмечались у сортов Мироновская 808, Московская 39, Ранняя 805, Звезда, Московская низкостебельная, Тимирязевская 162, которые по этому показателю удовлетворяют требованиям, предъявляемым к сильной пшенице

По величине показателя «удельная работа деформации теста» требованиям, предъявляемым к сильной пшенице, удовлетворяло зерно сортов Звезда и Московская 39, к ним приближался также сорт Нана У других генотипов пшеницы показания альвеограммы находились на уровне хороших и удовлетворительных филлеров

При оценке показателя «разжижение теста» выявлены сорта, которые отвечали требованиям, предъявляемым к сильной пшенице (Заря и Московская 39), а также генотипы, имеющие значения этого показателя на уровне ценной пшеницы (Мироновская 808, Московская низкостебельная, Инна, Ранняя 805, Ивона, Тимирязевская 162)

По результатам общей валориметрической оценки теста выявлены сорта, имеющие значения данного показателя на уровне ценной по качеству пшеницы, к ним относятся Заря, Звезда, Московская 39, Нана, Ивона Тимирязевская 162 У этих сортов наблюдались более высокие значения показателей водопоглоти-тетьной способности муки, а также времени образования и устойчивости теста

Выяснена также связь между показателями, характеризующими свойства теста Показатель упругости теста тесно коррелирует с водопогтотительной способностью муки (гср= 0,82), удельной работой деформации теста (гср= 0,83) и отношением упругости теста к его растяжимости (гср= 0,85) Тесная положительная связь выявлена между показателем удельной работы деформации теста и водопогтотительной способностью муки (rtp= 0,86), а также показателем валориметрической оценки теста и временем образования и устойчивостью теста (гср= 0,87 и гср= 0,73 соответственно) Показатель устойчивости теста по-

ложительно коррелирует с временем образования теста (гср.= 0,69) и отрицательно связан с показателем разжижения теста (Гср.= -0,79). Выявленные корреляционные связи показывают, что из большого набора показателей, характеризующих свойства теста, можно отобрать два-три показателя, которые позволяют наиболее полно оценивать его качество, например, упругость и валоримет-рическая оценка теста.

Таблица 3. Структурно-механические свойства теста

Ссрта Уг^тугосгь теста, мм Отешет: упрутосга к реевмод» ст Удеывя работа деформации тасще.а юе,% Время обрЕн эования тепа, мин. Устойчивость тела, оф. Разжижзие теста, еф Banop*ep> ричэаая саджа, е. .вал.

Мироновская 808 94/72 0,51,0 258209 66Д/56Д 5Д5.0 5,09,0 7СЙ50 51И54

Заря 71/53 0ДЮ.6 243/246 66^/56,7 7,5/5,5 10ДЯ5 60/50 6067

Москншмхт. 83/70 0£1,1 233Л79 66¿/56¿ 4,02,5 бД/8,0 8055 41/56

Инга 74(63 0,60,8 252/177 63,9/56,0 5,03,0 4,5/7,0 8075 52/55

Зведа 73/118 (W13 282036 66,8/62,1 7,№4,0 4,5/7,0 11СУ65 60ВД

Памщи Федина 67166 0ДД9 255/182 63.&55.9 5,53,5 10050 50/59

им. PdiKimpia 62/66 0,41,0 225/180 66,8/56,0 6,044 5Д9.0 10060 53,152

Московская 39 100100 1,(У13 30&314 69,7/603 8Д12.0 6СМ0 58/70

Ранняя805 82/88 0,81,4 298238 68,058Д 6,03,0 9,05^ 8075 58/54

Нана 6080 0,4/0$ 262/305 67,9/61,8 7,(У6,0 9,5/7,5 12Q/85 7VG7

Ивона 6095 0,61,6 250251 67,5/59,8 8,03,0 12,0<65 8065 67/56

Тимириевская162 71/74 0Д1,0 230209 65,5/57,1 здз^ 5Дй5 67/70 5S57

НСРм 7« — 20 1,0 1,0 1,0 20 20

В опытах были изучены связи между свойствами теста и физико-химическими свойствами зерна. В результате было выяснено, что упругость теста довольно тесно коррелирует со стекловидностью зерна (Гср= 0,65), а показатели удельной работы деформации теста, водопоглотительной способности муки и времени образования теста — с содержанием в зерне клейковины (средние коэффициенты корреляции соответственно: 0,68; 0,70; 0,68). Кроме того, установлено, что показатель устойчивости теста имеет положительную связь с урожайностью пшеницы (%.= 0,64), а показатель разжижения теста - отрицательную связь с урожайностью пшеницы (Гср.= -0,68). Таким образом, при сопоставлении коэффициентов корреляции мы видим, что по показателям стекло-видности зерна, содержания в зерне клейковины и даже уровню урожайности пшеницы можно в определенной степени прогнозировать свойства теста.

Все изучаемые сорта пшеницы, за исключением Памяти Федина, по показателю объемного выхода хлеба характеризовались как удовлетворительные филлеры, а сорта Звезда, Ранняя 805, Ивона были близки по этому показателю к

наиболее ценным по качеству пшеницам По показателю общей хлебопекарной оценки к наиболее ценным по качеству пшеницам можно отнести сорта Мироновская 808, Звезда, им Рапопорта, Московская 39, Ивона Следует отметить, что в опыте 2001 г объем хлеба у всех сортов пшеницы был на 50-100 см3 больше по сравнению с 2000 г, что, очевидно, было связано с большим содержанием клейковины По результатам общей хлебопекарной оценки можно отметить сорта с хорошим качеством зерна Ивона, Звезда, Московская 39, Мироновская 808, Им Рапопорта Показатель общей хлебопекарной оценки положительно коррелирует с объемом хлеба (гср= 0,69) и содержанием клейковины (гср = 0,60) Установлена положительная связь между объемом хлеба и такими показателями, как удельная работа деформации теста (гСр = 0,62), водопоглоти-тельная способность муки (Гц, 0,66), натура (rtp= 0,62), содержание в зерне клейковины (гср= 0,64), стекловидность зерна (rtp= 0,55), индекс деформации клейковины (Гср — 0,60) На основе выявленных связей можно отметить, что объем хлеба представляет собой интегрирующий показатель, который выражает в себе и физико-химические свойства зерна, и свойства теста, но он отрицательно коррелирует с качеством клейковины (положительная связь с ИДК)

По всему комплексу анализируемых показателей из всех изучаемых генотипов заметно выделяется сорт пшеницы Московская 39, который обладает высокой урожайностью, устойчивостью к бурой ржавчине и мучнистой росе, а также хорошими мукомольно-хлебопекарными свойствами и показателями качества теста По многим показателям к нему приближается сорт Тимирязевская 162, имеющий высокую продуктивность и устойчивость к полеганию, бурой ржавчине и септориозу, а также улучшенные свойства теста Высокую оценку имеет сорт Звезда, который устойчив к полеганию и превосходит другие генотипы по ряду показателей, характеризующих мукомольно-хлебопекарные свойства зерна и структурно-механические свойства теста Однако этот сорт уступает сортам Московская 39 и Тимирязевская 162 по урожайности Хорошие свойства теста и высокие хлебопекарные показатели наблюдаются у сорта Ивона Повышенную урожайность и способность к накоплению в зерне клейковинных белков, а также улучшенные свойства теста имеет сорт Заря

1,2. Опыт на экспериментальной базе Н1П1СХ ЦРНЗ

В этом опыте исследования проводились с 16 сортами озимой мягкой пшеницы и 5 перспективными сортообразцами селекции НИИСХ ЦРНЗ в 2000 г

В ходе исследований выявлены высокоурожайные сорта с хорошими структурно-механическими свойствами теста (Немчиновская 24, Московская низкостебельная, Галина) По всему комплексу технологических показателей особенно выделяется сорт Московская 39, который имеет уровень урожайности

более 6 т/га, а также высокие показатели по стекловидности зерна и содержанию клейковины, свойствам муки и теста, хлебопекарным качествам. Кроме того, этот сорт отличается высокой зимостойкостью, устойчивостью к снежной плесени, бурой ржавчине и мучнистой росе. Сорт Немчиновская 24 характеризовался высокой зимостойкостью, устойчивостью к мучнистой росе и бурой ржавчине.

Хорошую технологическую характеристику зерна имеет также сорт Донщи-на, который отличался хорошими мукомольно-хлебопекарными показателями и структурно-механическими свойствами теста. Сорта Мироновская 808 и Московская 2453 подтверждают свои высокие хлебопекарные показатели и хорошие свойства муки и теста. По этим технологическим характеристикам к ним приближается сорт Мироновская 61.

Из перспективных сортообразцов лучшие показатели по урожайности и му-комольно-хлебопекарным свойствам зерна имеет КП 82. Как показали результаты опыта, данный сортообразец способен формировать урожай зерна 7-8 т/га, накапливать в зерне 30-32 % клейковины I группы качества, давать хороший по объему и качеству хлеб. Сортообразцы КП 81 и КС 35 также характеризовались высоким уровнем урожайности (7 т/га), но имели более низкие показатели технологических свойств зерна.

В данном опыте подтверждаются многие корреляционные связи между хозяйственными и технологическими показателями пшеницы, выявленные в выше представленных опытах. Во всех трех опытах отмечена отрицательная связь между поражаемостью пшеницы бурой ржавчиной и натурой зерна (гср. = -0,62). Следовательно, при поражении растений пшеницы бурой ржавчиной понижается показатель, характеризующий натуру зерна.

Довольно заметная сопряженность наблюдается между стекловидностью зерна и содержанием сырой клейковины (гср. = 0,61), а также упругостью теста (гСр. = 0,58). Из этих данных видно, что по стекловидности зерна можно оценивать уровень накопления в зерне клейковины и свойства теста.

Важным показателем качества зерна является содержание клейковины. Оно положительно коррелирует со стекловидностью зерна (гср. = 0,61), водопоглоти-тельной способностью муки - ВПС (г^. = 0,59), временем образования теста (г,,. = 0,64), показателем удельной работы деформации теста (г^,. = 0,56). Таким образом, содержание клейковины в определенной степени характеризует также свойства муки и теста.

В наших опытах существенная связь отмечается между показателями, определяющими свойства муки и теста. Упругость теста положительно связана с водопоглотительной способностью муки (Гср. = 0,74) и удельной работой деформации теста (Гср. = 0,63). Устойчивость теста имеет положительную связь с

временем образования теста (гср = 0,79) Удельная работа деформации теста положительно коррелирует с водопоглотительной способностью муки (гср = 0,73) и упругостью теста (гср = 0,63) Показате1ь валориметрической оценки теста имеет тесную положительную связь с временем образования теста (Го = 0,92) и устойчивостью теста (гср =0,81) Выявлена также тесная положительная связь показателя обшей хлебопекарной оценки с объемом хлеба (гср - 0,77), а также умеренная связь объема хлеба с содержанием клейковины (гср = 0,55), водопо-глотительной способностью муки (г^, - 0,55) и показателем удельной работы деформации теста (гср - 0,56)

С учетом выявленных корреляционных связей можно выделить наиболее общие технологические показатели зерна пшеницы, которые одновременно выражают физико-химические свойства зерна, свойства муки и теста и, кроме того, хлебопекарные свойства зерна К таким показателям можно отнести содержание клейковины, упругость теста, показатель удельной работы деформации теста, время образования теста, показатель валориметрической оценки теста, объем хлеба, стекловидность зерна Следует также отметить, что объем хлеба достаточно полно выражает в целом хлебопекарные свойства зерна

2, Связь между составом легкорастворимых белков и хозяйственно ценными признаками пшеницы

При эчектрофоретическом исследовании легкорастворимых белков у изучаемых сортов были получены электрофореграммы, содержащие полипептидные компоненты белков, различающиеся по молекулярным массам

На электрофореграммах водорастворимых белков, представленных альбуминами и легкорастворимыми глобулинами, были идентифицированы 12 элек-трофоретических компонентов, у которых достаточно четко можно было оценить их количественную выраженность (рис 1, А)

В ходе электрофоретического анализа солерастворимых белков, представленных глобулинами, идентифицировано 11 полипептидных компонентов с достаточно четкой количественной выраженностью (рис 1, Б) Количественную выраженность компонентов водо- и солерастворимых белков зерна на электрофореграммах оценивали по ширине и интенсивности окрашенных зон Чем интенсивней выражены полипептидные компоненты на электрофореграмме, тем выше их концентрация в зерне

Сравнение полученных электрофореграмм полипептидных компонентов водо- и солерастворимых белков показывает, что сорта озимой мягкой пшеницы почти не различаются по набору полипептидных компонентов, однако у них очень сильно варьирует их соотношение и концентрация в зерне каждого полипептида В связи с этим каждому генотипу пшеницы соответствует определен-

ный тип электрофореграммы полипептидных компонентов водорастворимых и солерастворимых белков, что позволяет однозначно идентифицировать по результатам электрофореза изучаемые сорта и сортообразцы

1 2 3 4 S 6 7 8 4 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

оэп

0.37 0 41 0.44 0 47 0.54

ОЭП

ш

• 7«

1 2 3 4 s 6 7 8 Ч 10 И 12 13 14 15 16 1" 18 19 20 21 22 23 24 25 26 2-1

Рис 1 Электрофореграччы почипептидных компонентов водорастворимых (А) и со нерастворимых (Б) бетаов зерна пшеницы Условные обозначения сортов 1 - Звезда. 2 - им Рапопорта. 3 - Ранняя 80\ 4 - Нана 5 - Ивона 6 - Тимирязевская 162,7 - Мироновская 808, 8 - Заря 9 - Московская низкостебезьная, 10 - Инна, 11 - Мироновская 61, 12 - Памяти Фе-дина, 13 - Доншина 14 - Московская 39 15 - Московская 2453, 16 - Мироновская 29, 17 -Миртебен 18 - Неччиновская 24 19 - Галина, 20 - "Эритроспермуч 377, 21 - ППГ 186 22 -ППГ 599 23 - КС 34 24 - КС 35,25 - КС 36 26 - КП 81,27 - КП 82

Путем сопоставления количественной выраженности полипептидных компонентов водо- и солерастворимых белков зерна у представленных генотипов пшеницы с показателями, характеризующими их урожайность, зимостойкость, устойчивость к полеганию и болезням, технологические свойства зерна, были определены коэффициенты корреляции На основе статистической оценки из

них выбраны коэффициенты корреляции, которые существенны при уровне вероятности 0,95, и эти данные представлены в таблицах 4 и 5.

2.1. Водорастворимые белки

Как видно из данных таблицы 4, электрофоретический компонент 1 водорастворимых белков зерна отрицательно коррелирует с величиной урожайности пшеницы и показателем «число падения». Из этого следует, что генотипы с уменьшенной концентрацией в зерне полипептидного компонента 1 водорастворимых белков имеют повышенную продуктивность и хорошие технологические свойства зерна, которые характеризуются более высоким числом падения.

Электрофоретический компонент 2 водорастворимых белков связан отрицательной связью с поражаемостью пшеницы септориозом. Следовательно, генотипы пшеницы с повышенной концентрацией в зерне полипептидного компонента 2 меньше поражаются септориозом. Довольно выраженная отрицательная связь выявлена между компонентом 5 и показателем удельной работы деформации теста, что свидетельствует об ухудшении свойств теста при увеличении в зерне этого полипептидного компонента водорастворимых белков.

Концентрация в зерне полипептидного компонента 6 имеет положительную связь с показателем поражаемости септориозом. Поэтому генотипы с пониженной концентрацией в зерне данного полипептида более устойчивы к септорио-зу.

Таблица 4. Коэффициенты корреляции между содержанием в зерне полипептидных компонентов водорастворимых белков и хозяйственно ценными признаками изучаемых генотипов пшеницы (в среднем по 3 опытам)

Показатели качества Номера электрофоретических компонентов

1 2 5 6 7 8 9 10 11 12

Урожайность -0,60

Устойч. к полеганию -0,65 -0,61

Масса 1000 зерен -0,64

Стекловидность -0,68

Число падения -0,57 -0,69

Объем хлеба 0,62

ВПС муки 0,57

Уд. работа деформ.теста -0,68

Разжижение теста 0,58

Валориметрич.оценка 0,57

Пораж-сть снеж. плес. 0,66

Пораж-сть септориозом -0,60 0,60

С целым рядом показателей качества зерна пшеницы коррелирует полипептидный компонент 9 водорастворимых белков зерна. Его концентрация в зерне имеет положительную связь с водопоглотительной способностью муки, объемом хлеба и показателем разжижения теста. Однако если возрастает показатель

разжижения теста, свойства теста ухудшаются Поэтому данный полипептидный компонент не отвечает задачам селекции

Количественная выраженность на электрофореграмме полипептидного компонента 7 водорастворимых белков отрицательно связана с массой 1000 зерен У генотипов пшеницы с пониженной концентрацией этого полипептидного компонента отмечается более высокая выполненность зерновок, что увеличивает массу 1000 зерен

Сорта и линии пшеницы, имеющие пониженную концентрацию в зерне компонента 8 водорастворимых белков, характеризуются повышенной стекловид-ностью зерна, высоким чистом падения и устойчивостью к поражению снежной плесенью, а имеющие повышенную концентрацию в зерне компонента 11 - более высокими значениями показателя валориметрической оценки теста Устойчивость пшеницы к полеганию отрицательно связана с содержанием в зерне полипептидных компонентов 10 и 12 водорастворимых белков

2.2. Солерастворимые белки

Определенный интерес для селекции могут также иметь корреляционные связи между технологическими показателями пшеницы и полипептидным составом солерастворимых белков зерна (табл 5) Генотипы, имеющие пониженную концентрацию в зерне полипептидного компонента 1 солерастворимых белков, отличаются большей массой зерен, а сортообразцы с пониженной концентрацией компонента 4 имеют более стекловидное зерно У сортов пшеницы с повышенным содержанием полипептидного компонента 5 солерастворимых вепсов наблюдаются более высокие значения показателя разжижения теста

Таблица 5 Коэффициенты корреляции между содержанием в зерне полипептидных компонентов солерастворимых белков и хозяйственно ценными признаками изучаемых генотипов пшеницы (в среднем по 3 опытам)

Показатети качества Номера электрофоретических компонентов

| 1 з * 5 7 9 10

Урожайность -0,58 ■036

Масса 1000 зерен -0.63

Стекловидность зерна 1 -056

Содержание клейковины 0.77

ИДК клейковины -064

Число падения -0.61

Объем хлеба | . 0.77 057

Общая хлебопек оценка 1 | 1 0.72

ВПС муки 1 1 033 055

Разжижение теста 0.61

Валориметрич оценка 058

Пораж сть сепгориозом | | 1 -аю

Количественная выраженность полипептидного компонента 10 солераство-римых белков зерна имеет положительную связь с содержанием клейковины, объемом хлеба, водопоглотительной способностью муки и показателем общей валориметрической оценки теста, в связи с чем у генотипов пшеницы с повышенным содержанием этого компонента отмечается более высокое содержание клейковины и увеличение показателей, характеризующих объем хлеба, водопо-глотительную способность муки и общую валориметрическую оценку теста.

Концентрация в зерне полипептидного компонента 7 солерастворимых белков отрицательно коррелирует с урожайностью пшеницы и имеет положительную связь с водопоглотительной способностью муки, объемом хлеба и показателем общей хлебопекарной оценки. Поэтому у высокоурожайных генотипов, имеющих пониженную концентрацию компонента 7, ухудшаются мукомольно-хлебопекарные свойства, что не отвечает задачам селекции..

При понижении в зерновках пшеницы концентрации компонента 3 солерастворимых белков увеличивается показатель ИДК, что обусловлено понижением упругости клейковины, ухудшающем технологические свойства зерна. При увеличении в зерне генотипов пшеницы концентрации компонента 9 солерастворимых белков понижается число падения, что свидетельствует об ухудшении технологических свойств зерна.

Таким образом, в результате анализа корреляционных связей между составом водо- и солерастворимых белков зерна и хозяйственно важными признаками пшеницы выявлены полипептидные белковые компоненты, по которым возможен отбор генотипов пшеницы с различными полезными признаками. Компонент 1 водорастворимых белков зерна имеет связь с повышенной продуктивностью и хорошими технологическими свойствами зерна. Компоненты 2 и 6 водорастворимых белков в значительной степени сопряжены с устойчивостью к септориозу, а компонент 7 водорастворимых и компонент 1 солерастворимых белков — с массой 1000 зерен. Компонент 8 водорастворимых белков может быть использован для отбора генотипов пшеницы с повышенной стекловидно-стью, хорошими технологическими свойствами зерна и устойчивостью к снежной плесени. Компоненты 5, 11 водорастворимых и компонент 5 солерастворимых белков коррелируют со свойствами теста, а компонент 4 солерастворимых белков — с повышенной стекловидностью зерна. Компонент 10 солерастворимых белков может служить белковым маркером для отбора генотипов пшеницы с повышенным содержанием в зерне клейковины и объемом хлеба, а также улучшенными свойствами муки и теста. Полипептидные компоненты 10, 12 водорастворимых белков сопряжены с устойчивостью пшеницы к полеганию.

3. Электрофоретические исследования глиадинов

3.1. Идентификация глиадинкодирующих аллелей у сортов и сортооб-разцов озимой мягкой пшеницы

Технотогические свойства зерна пшеницы в значительной степени опреде-тяются спирторастворимыми белками, основную долю которых составляют глиадины Молекулы этих бечков стужат основой клейковинного комплекса, повышают растяжимость теста и участвуют в формировании его реологических свойств

При изучении состава глиадиновых белков методами электрофореза в крахмальном и полиакриламидном гелях выяснено, что весь набор электрофорети-ческих компонентов пиадина у мягкой пшеницы контролируется множественными алтелями соответствующих локусов первой и шестой гомеологических групп хромосом У многих генотипов озимой мягкой пшеницы наиболее распространены глиадинкодирующие аллели 1АЗ, 1В1, Ш5, 6А4, 6В5, 6В1, 61)2, 601, 606 Однако у ряда сортов и сортообразцов выявлены специфичные для них отдетьные алчете и сочетания аллелей (табл 6, рис 2)

31МД» |Д,,„ДЗ 105

1В1 6А«

моего» екая 3

601'

1 АЗ 104 ВВ21 1В1 6А« 6&17

1АЗ 105 6821 101 6А4 £

■ Г 1

— д. **

- • I л

I « »в

Рис 2 Блоки пиадиновых компонентов контролируемые соответствующими гтиалинкоди-р\ ющими аллелями у трех сортов пшеницы Звезда Московская 39 Галина

Электрофорез пиадинов показывает, что большинство изучаемых сортов и сортообразцов озимой мягкой пшеницы имеют характерный набор глиадинко-дир\ющих аллелей Однако некоторые генотипы пшеницы имеют одинаковые глиадиновые формулы, но раз тачаются по ряду признаков, в том числе и по технологическим показателям зерна Так, например, одинаковые формулы глиадинов имеют сорта Заря, Инна, Ивона, которые однако заметно различаются по массе зерен, накоплению клейковины, водопоглотительной способности муки, времени образования и устойчивости теста Одинаковый состав пиади-

нов имеют сорта Московская низкостебельная и Тимирязевская 162, но у них наблюдаются заметные различия по массе зерен, числу падения, объему хлеба, показателям устойчивости и разжижения теста. Одинаковый набор глиадинко-дирующих аллелей характерен и для сортов Эритроспермум 377 и Памяти Фе-дина, хотя по ряду признаков они не являются идентичными.

Вместе с тем следует отметить, что все генотипы пшеницы, имеющие одинаковые формулы глиадинов, тем не менее различаются по компонентам водорастворимых или солерастворимых белков, что позволяет их идентифицировать как разные генотипы.

Таблица 6. Формулы глиадинов сортов и сортообразцов озимой мягкой пшени-

цы по данным электрофореза в полиакриламидном геле

Сорта Номер блока компонентов, кодируемых хромосомами (локусы)

1А 1В 10 6А 6В 6D

Мироновская S08 1АЗ 1В1 LD5 6А4 6В5 6D2+6D6

Заря 1АЗ 1В1 Ю5 6А4 6В5 6D2

Мироновская 61 1АЗ 1ВЗ 1D1 6А5 6В5 mis

Москов. низкостеб. 1А4 1В1 1D5 6А4 6В1 6D2

Инна 1АЗ 1В1 1D5 6А4 6В5 6D2

Дошцина 1АЗ 1В1 1D1 6А4 6В5 6D1

Памяти Федина 1АЗ 1В1 1D5 6А4 6В5 6D6

Московская 39 1АЗ 1В1 1D4 6А4 6В21 6D17

Московская 2453 1А12 1В17 1D2 6АЗ 6В5 6Ю

Мироновская 29 1А4 1В2 ЮЗ 6АЗ 6В1 6D1

Мирлебен 1А11 1ВЗ - 6AS 6В5 6D6

Немчиновская 24 1А4 1В4 1D3 6А1 6В16 6D1

Галина 1АЗ 1В1 1D5 6А4 6В21 Ш6

Эртроспермум 377 1АЗ 1В1 1D5 6А4 6В5 6D6

ППГ 186 - 1В1 1D3 6А12 6В5 Ш2

ППГ599 1А2 1В10 1D2 6А12 6В8 6D2

КС 34 1АЗ 1В1 Ю5 6А4 6В1-К5В5 6D6

КС 35 1АЗ №1 Ш5 6А4 6В5 6D1+6D15

КС 36 1АЗ 1В1 1D5 6А4 6В5 6D6

КП 81 1АЗ 1В1 1D5 6А1 6В5 6D1

КП 82 1АЗ 1В1 1D5+1D4 6А4 6В5 6D1

Звезда 1А11+1АЗ 1В1 1D5 6А4 6В5+6В1 6D17

Им. Рапопорта 1АЗ 1В4+1В1 1D3+1D5 6А12+6А4 6В5 6D2

Ранняя 805 1АЗ 1В1 1D5 6А7+6А4 6В5 6D2

Нана 1А4 1В1 1D10 6А24 6В1 6D17

Ивона 1АЗ 1В1 1D5 6А4 6В5 6D2

Тимирязевская 162 1А4 1В1 1D5 6А4 6В1 6D2

3.2. Связь глиадинкодирующих аллелей с технологическими свойствами зерна

В работах ряда авторов (Абакуменко, 1982, Созинов и др, ¡993) было показано, что блоки глиадиновых компонентов, контролируемые хромосомой 1А, имеют довольно тесную сопряженность с такими важными показателями качества зерна, как удельная деформация теста, объем хлеба, удельная седиментация В этом отношении особенно выделяется блок пиадиновых белков, кодируемых аллелем 1А4 Однако, в ходе наших исследований у сортов, имеющих блок пиадиновых компонентов 1А4, не выявлено существенного превосходства по указанным технологическим показателям Это объясняется тем, что у данных сортов наряду с ал л е чем 1А4 содержатся также блоки пиадиновых компонентов 6В1 или ШЗ, которые имеют отрицательную связь с показателями качества зерна

В отличие от блока глиадиновых компонентов 1А4 блок 1АЗ связан отрицательной связью с удельной работой деформации теста и объемным выходом хлеба Но с указанными показателями также тесно сопряжен аллель 1В1 и слабее сопряжен аллель 1ВЗ, которые нивелируют у изучаемых сортов действие аллеля 1АЗ

У сорта Звезда снижение массы зерен, повышение стекловидности зерна, содержания клейковины и увеличение показателя удельной работы деформации теста, по-видимому, может быть связано с наличием глиадинкодируюшего аллеля 1А11

Глиадиновые компоненты, контролируемые хромосомой Ш, тесно связаны с хлебопекарными показателями зерна пшеницы, особенно глиадиновый блок Ш4 Именно этот глиадиновый аллель выявлен у сорта Московская 39 и он в сочетании с аллелем 6В21 может рассматриваться как молекулярный маркер целого комплекса показателей, отличающих сорт Московская 39 от других генотипов пшеницы Очевидно с этими аллелями связано увеличение массы зерен и чиста падения, а также повышение содержания клейковины, упругости теста, удельной работы деформации теста, водопоглотитечьной способности муки, устойчивости теста, уменьшение показателя разжижения теста

Несколько слабее связан с хлебопекарными свойствами зерна пшеницы блок пиадиновых компонентов Ш5, который содержится у многих изучаемых сортов Но его действие нивелируется присутствием других аллелей У сорта Нана увеличение массы зерен и показателя разжижения теста, вероятно, определяется совместным действием аллетей Ш10 и 6А24 Глиадиновый блок ШЗ, выявленный у сортов им Рапопорта, Мироновская 29 и ППГ 186, по-видимому, сопряжен с ухудшением свойств теста

У многих изучаемых генотипов пшеницы обнаружены глиадинкодирующие аллели 6А4 и 6В5, но они не имеют существенной связи с технологическими свойствами зерна. Наблюдается связь блока глиадиновых компонентов 6А7 с уменьшением массы зерен и числа падения (сорт Ранняя 805).

У ряда генотипов пшеницы, имеющих аллель 6D2, отмечено увеличение массы зерен. А у некоторых сортов - носителей аллеля 6D6 (Мироновская 808, Памяти Федина) наблюдается уменьшение массы зерен, объема хлеба, ухудшение показателя общей хлебопекарной оценки. Сорта пшеницы Московская 39, Звезда и Нана, имеющие глиадинкодирующий аллель 6D17, отличаются повышенным содержанием клейковины, повышенной водопоглотительной способностью муки и более высоким показателем удельной работы деформации теста.

Таким образом, в результате изучения состава глиадинов выяснены различия между генотипами озимой мягкой пшеницы по глиадинкодирующим аллелям, некоторые из которых обнаруживают заметную связь с технологическими показателями зерна. У генотипов пшеницы, имеющих глиадиновые блоки 1D4, 1D10, 6А24, 6D2, как правило, наблюдается увеличение массы зерен, тогда как с аллелями 6А7, 6D6, 1А11 связано уменьшение массы зерен. Если же у сортов пшеницы в составе глиадиновых белков содержатся блоки компонентов 1D4, 1А11,1D10,6А24, 6D17, то у них с большой долей вероятности можно ожидать повышения содержания клейковины и улучшения свойств теста. С глиадинкодирующим аллелем 6А17 может быть связано уменьшение' числа падения, а с аллелем 6D6 — ухудшение хлебопекарных свойств зерна. Но вместе с тем необходимо отметить, что особенно заметные сдвиги по хозяйственно ценным признакам зерна наблюдаются в том случае, когда в генотипе пшеницы встречается благоприятное сочетание определенных глиадинкодирующих аллелей. Так, например, в генотипе сорта Московская 39 удачно сочетаются глиадинкодирующие аллели 1D4,6D17, у сотра Звезда - 1А11 и 6D17, у сорта Нана - 1А4, 1D10, 6А24 и 6D17.

Выводы

1. В результате анализа большого набора показателей, характеризующих хозяйственные признаки и технологические свойства зерна, выявлены генотипы озимой мягкой пшеницы, обладающие высокой урожайностью, хорошими му-комольно-хлебопекарными свойствами, высокой зимостойкостью, устойчивостью к мучнистой росе и бурой ржавчине (Московская 39, Немчиновская 24), устойчивостью к полеганию и септориозу (Тимирязевская 162), отличающиеся хорошими структурно-механическими свойствами теста (Звезда, Ивона, Заря, Донщина). Показано, что некоторые новые сортообразцы озимой мягкой пше-

ницы способны формировать урожай зерна 7-8 т/га с улучшенными мукомоль-но-хлебопекарными свойствами

2. На основе сопоставления показателей, характеризующих устойчивость растений пшеницы к болезням и технологические свойства зерна, выяснено, что при поражении пшеницы бурой ржавчиной уменьшается показатель натуры зерна, в результате чего снижается его выполненность

3 При изучении корреляционных связей между мукомольно-хлебопекарными свойствами зерна и структурно-механическими свойствами теста выявлены общие показатели, выражающие в цечом технологические свойства зерна и теста К ним относятся стекловидность зерна, содержание в зерне клейковины, упругость теста, объем хлеба, показатель удельной работы деформации теста и валориметрической оценки теста

4 Сорта озимой мягкой пшеницы довольно близки по общему набору полипептидных компонентов водо- и солерастворимых белков, но существенно раз-тичаются по та концентрации в зерне Поэтому каждому генотипу пшеницы соответствует определенный тип электрофореграммы полипептидных компонентов этих белков, что позволяет однозначно идентифицировать изучаемые сорта и сортообразцы пшеницы

5 Концентрация в зерне многих полипептидных компонентов водо- и солерастворимых белков коррелирует с хозяйственно важными показателями озимой мягкой пшеницы и технологическими свойствами зерна, в связи с чем эти компоненты белков могут быть использованы для отбора генотипов с повышенной продуктивностью, устойчивостью к полеганию, поражению септорио-зом и снежной плесенью, а также улучшенными мукомольно-хлебопекарными показателями зерна

6 Для использования в качестве молекулярных маркеров в селекции пшеницы наиболее подходят полипептидные компоненты 1 и 8 водорастворимых белков и компонент 10 солерастворимых белков зерна Снижение концентрации в зерне компонента 1 водорастворимых белков сопряжено с повышением урожайности пшеницы и улучшением качества зерна в связи с увеличением числа падения, а уменьшение концентрации компонента 8 - с повышением стекло-видности зерна и снижением поражаемости растений снежной плесенью По увеличению концентрации полипептидного компонента 10 солерастворимых белков зерна возможен отбор генотипов пшеницы с повышенным содержанием клейковины и объемом хлеба, а также улучшенными свойствами теста (по показателю валориметричесой оценки)

7 Большинство сортов и сортообразцов озимой мягкой пшеницы различаются по аллелям пиадинкодирующих локусов, но некоторые сорта имеют одинаковые формулы глиадинов, хотя хозяйственные признаки у них сушественно

варьируют. Однако у этих сортов четко выражена специфика по составу поли-пептвдных компонентов водо- и солерастворимых белков зерна, что позволяет их идентифицировать как разные генотипы.

8. В результате изучения состава глиадинов и технологических свойств зерна у сортов и сортообразцов озимой мягкой пшеницы установлено, что глиадин-кодирующие аллели 1D4, 1А11, 1D10, 6А24, 6D17 в определенной степени сопряжены с повышением содержания клейковины и улучшением свойств теста, а аллель 6D6 - с ухудшением хлебопекарных свойств зерна и уменьшением массы зерен. С блоками глиадиновых компонентов аллелей 1D4, 1D10, 6А24, 6D2 связано увеличение, а с аллелями 6А7, 6D6,1 AI 1 - уменьшение массы зерен.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Новиков H.H., Помазан О.М. Связь между полипептидным составом легкорастворимых белков и показателями качества зерна озимой пшеницы // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы качества озимой пшеницы^} республике Молдова», Бэлць, республика Молдова, 2005, с. 20-21.

2. Новиков H.H., Гаврикова О.М. Связь между составом легкорастворимых белков и технологическими свойствами зерна у сортов озимой мягкой пшеницы // Известия ТСХА, 2006, в. 2, с. 97-108.

3. Гаврикова О.М. Связь между составом спирторастворимых белков и технологическими свойствами зерна озимой мягкой пшеницы // Рукопись аннотирована в 2.1 выпуске электронного издания БД «Агрос» № 0220510769 в НТЦ «Информрегистр» за 2007 г. под №8 ВС-2007, 13 с.

1,5 печ л

Зак 378

Тир 100 экз

Центр оперативной полиграфии ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА им К А Тимирязева 127550, Москва, ул Тимирязевская, 44