Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физиолого-биохимические особенности накопления углеводов и белков в семенах высокоамилозных сортов и линий гороха

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Физиолого-биохимические особенности накопления углеводов и белков в семенах высокоамилозных сортов и линий гороха"

На правах рукописи

□03467037

Сучкова Татьяна Николаевна

ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ УГЛЕВОДОВ И БЕЛКОВ В СЕМЕНАХ ВЫСОКОАМИЛОЗНЫХ СОРТОВ И ЛИНИЙ ГОРОХА {РЮШ ША Т1УиМ Ь.)

Специальность 03.00.12 - физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Л п

1 О

- п

Воронеж-2009

003467037

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийском научно-исследовательском институте зернобобовых и крупяных культур Российской академии сельскохозяйственных наук.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Павловская Нинэль Ефимовна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Корнеева Ольга Сергеевна

кандидат биологических наук Федорин Дмитрий Николаевич

Ведущая организация:

Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН

Защита состоится 24 апреля 2009 года в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 212.038.02 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, Воронеж, Университетская пл., 1.

С диссертацией можно ознакомиться в зональной научной библиотеке ГОУ ВПО «Воронежский государственный университет»

Автореферат разослан 20 марта 2009 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

Брехова Л.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время производство крахмала и крах-малопродуктов в мире непрерывно возрастает и занимает одно из ведущих мест в экономике развитых стран. В отличие от полимеров, получаемых из природного не возобновляемого сырья - нефти и газа, крахмал является ежегодно возобновляемым биоразрушающимся полимером, который широко используется для производства упаковочных материалов и посуды разового использования (Юрьев В.П. и др., 1991; Жушман А.И., Андреев Н.Р. и др., 1999).

Мировое производство крахмала неуклонно растет за счет переработки традиционных видов крахмалосодержащего сырья: кукурузы, кассавы, пшеницы, тапиоки, картофеля. Из зернобобовых видов крахмалсодержащих культур наиболее распространен горох. В последние годы интерес к гороховому крахмалу, особенно генотипов с морщинистыми семенами, объясняется высоким содержанием в нем линейного полимера — амилозы. Возможность образования энзимрезистентных крахмалов зависит от содержания амилозы в нативных крахмалах. Другими словами, a priori можно прогнозировать, что чем больше содержание амилозы в нативных крахмалах, тем выше будет доля резистентных крахмалов, содержащихся в них, или полученных при обработке. Резистентный крахмал определяется как «крахмал и продукты его деградации, не абсорбируемые в тонком кишечнике здоровых людей». Из самого определения резистентного крахмала следует, что такой крахмал недоступен для ферментации в тонком кишечнике. Однако, попадая в толстый кишечник и прямую кишку, он становятся доступным для ферментации присутствующими здесь бактериями и переваривается с образованием короткоцепных жирных кислот, углекислоты, водорода и метана. Таким образом, его физиологическая функциональность подобна функциональности пищевых волокон из различных источников. Кроме того, резистентные крахмалы оказывают влияние на липидный и глюкозный метаболизмы, снижая уровень глюкозы в крови и, соответственно, понижая глюкемическую нагрузку на организм и способствуют снижению веса. В целом резистентные крахмалы относятся к классу пребиотиков, являясь субстратом для микрофлоры желудочно-кишечного тракта (Юрьев В.П. и др., 2005).

В связи с этим основной научной проблемой является селекция крахма-лоносов и прогнозирование влияния генетических изменений на функциональные свойства крахмалов. Селекция отдельных сортов гороха базируется на систематизации знаний в области синтеза полисахаридов и образовании зерен крахмала с заданными параметрами, определяющими его функциональные свойства.

Развитие традиционной селекции, химического и радиационного мутагенеза и методов генной инженерии позволяет создать новые мутантные линии

растений (кукуруза, горох, ячмень, пшеница, картофель), где содержание амилозы в крахмальных гранулах больше 40% и может достигать 90-95% (Blennow А., 2004; Karlsson М., 2005; Wasserman L.A., 2006). Однако задачи создания новых форм гороха, приспособленных для современного сельскохозяйственного производства, которые отличаются устойчивостью к полеганию, равномерным созреванием бобов и высоким потенциалом семенной и биологической продуктивности остаются по-прежнему актуальными. В этой связи на базе Государственного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института зернобобовых и крупяных культур Российской академии сельскохозяйственных наук интенсивно ведется селекция гороха на высокое содержание амилозы в крахмале семян. В настоящее время доктором сельскохозяйственных наук Анатолием Николаевичем Зеленовым получены принципиально новые линии гороха, названные Амиусами (амилозные усатые формы гороха).

Цель и задачи исследований. Цель работы - изучить физиологические и биохимические особенности накопления полисахаридов и белков в семенах различных морфотипов гороха с морщинистыми семенами и выявить энзимре-зистентные свойства высокоамилозных образцов.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести оценку семян сортообразцов гороха листочкового и безлис-точкового морфотипа на содержание крахмала и амилозы.

2. Изучить динамику накопления крахмала и амилозы в семенах гороха.

3. Исследовать выделенные образцы на содержание белка и его фракционный состав в процессе созревания семян.

4. Изучить продуктивность различных морфотипов с морщинистыми семенами Pisum sativum L.

5. Исследовать структуру крахмальных гранул и их термодинамические параметры.

6. Выявить энзимрезистентные свойства высокоамилозного крахмала гороха.

7. Дать оценку экономической эффективности возделывания высокоамилозного гороха.

Научная новизна работы. Впервые выделен нативный крахмал из новых высокоамилозных линий безлисточкового морфотипа гороха с морщинистыми семенами Амиус. Установлена закономерность накопления белка и его фракционного состава, крахмала и амилозы в семенах гороха безлисточкового морфотипа в процессе созревания. Впервые исследованы морфология, термодинамические свойства крахмальных гранул высокоамилозных образцов. Установлено, что крахмал, выделенный из семян линии морщинистого гороха Амиус, проявляет энзимрезистентные свойства. Впервые на основе физиологических и био-

химических особенностей накопления белков и углеводов безлисточковых и листочковых морфотипов гороха с морщинистыми семенами определены образцы, которые могут служить источником энзимрезистентного крахмала и материалом для селекционной работы, направленной на высокое содержание амилозы в крахмале семян.

Практическая значимость работы. Выявлены физиологические и биохимические особенности накопления белков и углеводов новых линий гороха безлисточкового морфотипа с морщинистыми семенами Амиус. Доказана селекционная ценность данного морфотипа. Установлено, что новые линии гороха Амиус можно использовать в селекции на получение сортов с повышенным содержанием амилозы в крахмале семян. Выделены сортообразцы, крахмал которых обладает энзимрезистентными свойствами и может служить коммерческим препаратом, который используется в диетическом питании, в фармакологии, изготовлении биоразрушающихся полимеров (пластмассы, одноразовой посуды). Показана экономическая целесообразность возделывания безлисточковых линий Амиус для агропромышленного производства.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены на научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Биологические основы современной агрономии» (Орел, 2005), на региональной научно-практической конференции «Вклад молодых ученых в реализацию приоритетных направлений развития АПК» (Орел, 2007), на Международной' конференции по крахмалу (Москва, 2007).

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе две работы в журналах, рецензируемых ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 127 страницах и состоит из введения, 6 глав, выводов и практических рекомендаций, списка литературы, включившего 157 наименований, в том числе 59 на иностранных языках. Диссертация иллюстрирована 19 таблицами и 11 рисунками. Приложений - 9.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Научно-исследовательская работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте зернобобовых и крупяных культур (Орел) в течение 2004...2006 годов. Экспериментальные посевы были размещены в селекционном севообороте лаборатории селекции зернобобовых культур на серых лесных почвах. Диссертационная работа выполнена в соответствии с заданием 08.02.03. программы РАСХН на 2001 ...2006 гг.

Метеорологические условия в годы проведения опытов не имели резких отличий как по количеству осадков и сумме температур, так и по характеру их распределения. 2004 г. характеризовался пониженными температурами в начале периода вегетации с повышенным выпадением осадков, в середине преобладала тёплая, временами жаркая погода. 2005 год был очень теплым с умеренным выпадением осадков. Погодные условия 2006 г. были близкими к средним многолетним по температурному режиму.

Объекты исследования. Исходным материалом для исследований были линии селекции ГНУ ВНИИЗБК: Амиус 1241, Амиус 99-1245, Амиус 98-891 безлисточкового морфотипа, и районированные сорта овощного гороха: Вега, Эрика, Вера, Альфа, Глориоза, Изумруд - листочкового морфотипа.

Определение крахмала проводили поляриметрическим методом по Эвер-су (1987), амилозу определяли колориметрически по Рихтеру и др. (1975). Общее количесво моно- и дисахаридов определяли колориметрическим методом по Ермакову (1978). Содержание белка - методом Кьельдаля, водосолераство-римого белка и его фракций - по Ермакову (1987). Структурный анализ хозяйственно ценных признаков проводился в лабораторных условиях.

Подсчет размерности крахмальных гранул проводили визуально на микроскопе Biolar Polar с использованием микрометра. Определение термодинамических свойств крахмала устанавливали методами дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), световой (СМ) и сканирующей электронной (СЭМ) микроскопии. Энзимрезистентность определяли по методу, описанному Энглистом (1992).

Статистическая обработка данных. Математическую обработку данных проводили по Доспехову (1986). Наименьшую существенную разницу (НСР 0,05) рассчитывали для 5%-ного уровня значимости на основании дисперсионного анализа. Математические расчеты производили посредством ЭВМ МК-52 с использованием соответствующих стандартных программ (статистические параметры, критерий Стьюдента - достоверность различий, элементы дисперсионного анализа для НСР и т.д.) (Соколов, 1987).

НАКОПЛЕНИЕ УГЛЕВОДОВ И БЕЛКОВ В СЕМЕНАХ ГОРОХА Изменчивость содержания крахмала в семенах гороха

Проведенный в 2004 году скрининг коллекции гороха из 32 сортов и линий безлисточкового и листочкового морфотипов с морщинистыми семенами на содержание крахмала и амилозы в семенах позволил выделить 9 образцов с наибольшим количеством амилозы в крахмале семян.

Анализ сортообразцов морщинистого гороха на содержание крахмала в семенах в 2004...2006гг. показал (таблица 1), что в благоприятных погодных

условиях выращивания они способны накапливать 22,0...29,5% крахмала в семенах линий с усатым типом листа, и 14,5...30,0% у листочковых морфотипов гороха с морщинистыми семенами. В 2004 году варьирование по образцам составило от 14,5 до 22,0%, в 2005 году - от 22,6 до 30,0% и в 2006 году - от 26,0 до 30,0%. Максимальные различия по количеству крахмала между образцами в 2004...2006 гг. составили 7,5, 7,4, 4,0%, соответственно. Представленные данные показывают, что накопление крахмала в семенах морщинистого гороха относительно стабильно проходило в условиях выращивания 2006 года.

Таблица 1.

Содержание крахмала в семенах гороха

Сортообразцы Содержание крахмала, %

Годы Среднее 2004...2006 гг.

2004 2005 2006

Амиус 1241 22,0 28,1 26,0 25,4 '

Амиус 99-1245 22,0 26,0 28,2 25,4

Амиус 98-891 22,0 29,5 29,5 27,0

Вега 15,5 30,0 30,0 25,2

Эрика 20,5 22,6 28,4 23,8

Вера 20,5 27,3 28,3 25,4

Альфа 14,5 28,3 26,0 22,9

Глориоза 17,5 28,4 26,2 24,0

Изумруд Б1 16,0 27,5 27,0 23,5

НСР65 0,21 0,14 0,12 -

Исследованиями установлено, что линии Амиус 1241, Амиус 99-1245, Амиус 98-891 в различных по погодным условиям периодах выращивания находятся на уровне стандарта Изумруд, причем в 2004 году превосходят его в среднем на 6%, являясь ценным источником для селекции на содержание крахмала.

Изменчивость содержания амилозы в семенах гороха

Важнейшим показателем крахмала, определяющим его физико-химические свойства, является количество линейного полимера - амилозы.

Проведенный в 2004...2006 гг. анализ сортообразцов морщинистого гороха на содержание амилозы в крахмале показал, что в благоприятных погодных условиях выращивания они способны накапливать в семенах от 64,5 до 74,5% амилозы (таблица 2).

В 2004 году варьирование по образцам составило от 64,5 до 74,5%, в 2005 году - от 65,0 до 71,9% и в 2006 году - от 62,5 до 72,5%. Максимальные различия по содержанию амилозы в крахмале между образцами в 2004...2006гг. составили 10,0, 6,9, 10,0 соответственно. Установлено, что накопление амилозы в крахмале семян морщинистого гороха относительно устойчиво проходило в условиях выращивания 2005 года.

Таблица 2.

Содержание амилозы в семенах гороха

Сортообразцы Содержание амилозы, %

Годы Среднее 2004...2006гг.

Г 2004 2005 2006

Амиус 1241 74,5 65,5 68,6 69,5

Амиус 99-1245 63,8 65,0 67,5 65,4

Амиус 98-891 69,5 71,9 72,5 71,3

Вега 65,5 67,6 68,2 67,1

Эрика 65,5 67,5 65,5 66,2

Вера 65,5 65,5 62,5 64,5

Альфа 65,5 65,5 66,5 65,8

Глориоза 63,8 62,5 68,0 64,8

Изумруд 64,5 65,6 62,5 57,5

НСР05 0,93 1,95 0,13 -

Анализ полученных данных показал, что среди исследованных образцов морщинистого гороха можно выделить сорта Вега и Эрика и линии Амиус, в семенах которых накопление амилозы сохраняется на достаточно высоком уровне по отношению к стандартному сорту. По содержанию амилозы в крахмале семян гороха линия Амиус 98-891 существенно превышала стандарт Изумруд на протяжении трех лет.

Изменчивость содержания белка в семенах гороха

Зерно гороха является источником хорошо перевариваемого, полноценного по аминокислотному составу растительного белка. Поэтому селекционеры обращают особое внимание на содержание белка в семенах новых сортов гороха.

Проведенный в 2004...2006 гг. анализ сортообразцов морщинистого гороха на содержание белка в семенах показал, что в благоприятных погодных условиях выращивания они способны накапливать в семенах до 29,2% белка.

В 2004 году варьирование по образцам составило от 20,0 до 25,1%, в 2005 году - от 25,2 до 26,3% и в 2006 году - от 23,3 до 29,2%. Максимальные различия по содержанию белка между образцами в 2004...2006 гг. составили 5,1, 1,1, 6,9%, соответственно.

Представленные данные показывают, что накопление белка в семенах морщинистого гороха относительно устойчиво проходило в условиях выращивания 2005 года.

Таблица 3.

Содержание белка в семенах гороха

Сортообразцы Содержание белка, %

Годы Среднее 2004...2006 гг.

2004 2005 2006

Амиус 1241 23,5 26,3 27,8 26,0

Амиус 99-1245 21,3 25,6 23,8 23,6

Амиус 98-891 20,2 25,2 23,3 23,0

Вега 25,1 25,9 29,2 26,7

Эрика 24,6 25,2 24,3 24,7

Вера 23,3 25,9 23,8 24,3

Альфа 20,0 25,2 27,1 24,1

Глориоза 24,1 25,4 27,8 25,8

Изумруд 23,4 25,6 28,4 25,8

НСР05 0,30 0,35 0,37 -

Установлено, что среди исследованных образцов морщинистого гороха выделяются те, в семенах которых накопление белка сохраняется на достаточно высоком уровне по отношению к стандартному сорту в различные по погодным условиям годы. В 2005 году линия Амиус 1241 и сорт Вега по содержанию белка в семенах превышали стандартный сорт Изумруд за весь период исследования.

Взаимосвязь между биохимическими показателями гороха

Известен факт (Конарев В.Г. и др., 1993), что содержание белка и крахмала в семенах находится в обратной корреляционной зависимости. Особый интерес для селекционеров представляет исследование взаимосвязи между белком, крахмалом и амилозой в линиях с усатым типом листа и листочковым морфотипом гороха. Корреляционный анализ данных между содержанием белка и крахмала, крахмала и амилозы и белка и амилозы проводился по двум годам (таблица 4).

По результатам исследований в 2005 году установлена существенная взаимосвязь между содержанием амилозы в зависимости от содержания крахмала у линий морщинистого гороха с усатым типом листа (Амиус). Расчетная величина коэффициента корреляции +0,757 при критерии существенности 1гфа1(Т 3,664, тогда как теоретический критерий значимости 1гтеор - 3,17.

Таблица 4.

Корреляционная зависимость менаду содержанием белка, крахмала и амилозы у различных генотипов гороха (полная спелость)

Морфотипы гороха Коэс )фициенты корреляции

белок-крахмал крахмал-амилоза белок-амилоза

2005 год

Безлисточковые 0,115 0,757** -0,330

Листочковые 0,206 -0,182 0,361

2006 год

Безлисточковые -0,965** 0,537 -0,464

Листочковые -0,672** -0,428 0,565**

** - существенная взаимосвязь

В 2006 году тесная обратная взаимосвязь прослеживается по биохимическим признакам белок-крахмал в линиях с усатым типом листа и листочковым морфотипом гороха. Расчетная величина коэффициента корреляции у линий с усатым типом листа, листочковых морфотипов составили (-0,965), (-0,672) соответственно. Все они имеют существенное значение на 1% уровне значимости. Между накоплением амилозы и крахмалом отмечена слабая корреляционная взаимосвязь.

Динамика накопления крахмала, амилозы и водосолерастворимого белка в процессе созревания семян гороха

Биологической ценностью в семенах гороха обладают запасные углеводы и белок. Количество амилозы определяет физико-химические свойства крахмала. От содержания в суммарном белке водосолерастворимой фракции и соотношения в ней альбуминов и глобулинов зависят пищевые и кормовые достоинства семян гороха. В этой связи выяснение закономерностей накопления крахмала, амилозы, белка и его фракций представляет исключительный интерес в селекции гороха на высокое содержание амилозы в крахмале семян и улучшенный белковый состав.

Впервые проведено исследование динамики накопления крахмала, амилозы и водосолерастворимого белка семян гороха безлисточкового морфотипа с морщинистыми семенами, соотношения альбуминов и глобулинов. Пробы семян отбирали в фазу середины налива, полного налива и спелости.

Динамика накопления крахмала в процессе созревания семян гороха

Анализ полученных результатов показал, что в фазу середины налива семян в 2005 году количество крахмала колебалось от 12,7 до 25% в зависимости от образца (рис. 1).

В середина налива Ш полный налив □ спелость

Рис. 1. Динамика накопления крахмала в созревающих семенах гороха (2005г.)

Сорта Альфа (25%), Вера (21,8%) и линия Амиус 1241 (24,8%) превзошли стандартный сорт Изумруд на 5, 1,8. 4,8% соответственно. Линии Амиус 991245, Амиус 98-891 находятся на уровне стандарта. Наименьшее содержание крахмала в раннюю фазу созревания было у сорта Глориоза (12,7%). В фазу полного налива семян количество крахмала увеличилось. Линии Амиус 98-891 (29,2%), Амиус 124) (25,8%), Амиус 99-1245 (25,0%) по данному показателю выше стандарта Изумруд (20,0%) на 9,2, 5,8, 5% соответственно. Так же можно отметить сорта Вега, Альфа, которые в данную фазу накопили 27,1 и 26,2% крахмала в семенах. К полной спелости семян содержание крахмала было в пределах 22,6...30%. Отличились сорт Вега (30%), линия Амиус 98-891 (29,5%), которые превзошли стандарт Изумруд (28,4%).

В 2006 году установлено, что в середине налива семян морщинистого гороха количество крахмала колебалось от 19,7 до 24,3% (рис.2). Листочковые

сорта Альфа и Изумруд накопили наибольшее количество крахмала, что составило около 24,0%. Среди усатых линий выделился Амиус 1241, с содержанием крахмала 22,5%.

Сорта и линии

Щ середина налива Ш полный налив □ спелость Рис, 2. Динамика накопления крахмала в созревающих семенах гороха (2006г.)

Проведенные исследования показали, что наименьшим количеством крахмала характеризуется сорт Глориоза (19,7%). В фазу полного налива семян содержание крахмала увеличилось и составило от 22,4 до 27,5%. Среди усатых морфотипов наибольшее количество крахмала было у Амиуса 98-891 (26,5%). В среднем эти линии накопили 25% крахмала в семенах. Среди листочковых морфотипов сорта Вега и Альфа отличались наибольшим содержанием крахмала и составили соответственно 27,5% и 26,0%, наименьшим - сорт Эрика (22,4%). К полной спелости семян количество крахмала было в пределах 26...30%. Отличились сорта Вега (30%), Эрика (28,4%), а также линии Амиус 98-891 (29,5%) и Амиус 99-1245 (28,2%). По годам исследований существенных различий в накоплении крахмала не наблюдалось, так как погодные условия были близкими между собой - теплыми с умеренным выпадением осадков.

Динамика накопления амилозы в процессе созревания семян гороха

По результатам исследований в 2005 году (рис. 3), наибольшее количество амилозы в крахмале наблюдалось у сортов Глориоза (60%), Вега (60%), Изумруд (56,3%), линии Амиус 99-1243 {51,5%). Стандарт в данную фазу превзошли сорта Эрика и Глориоза на 3,7%, из изучаемых линий - Амиус 99-1245 на 1,2%.

середина налива В полный налив О спелость

Рис. 3. Динамика накопления амилозы в созревающих семенах гороха (2005г.)

В фазу полного налива семян количество амилозы находилось в пределах 50...62%. Наибольшее содержание амилозы наблюдалось у линии Амиус 991243 (62,5%) и Амиус 98-891 (60,0%), которые существенно превышали стандарт на 3,1, 0,6%. Сорта Эрика (62,5%), Глориоза (60,2%) также превысили Изумруд на 3,1 и 0,8%, соответственно. Наименьшее - у сортов Вера и Альфа (54',4%).

В фазу полной спелости семян содержание амилозы в крахмале увеличилось и составило от 62,5 до 71,9%. Наибольшим количеством амилозы отличились линии Амиус- 98-891 (71,9%), Амиус 1241 (65,5%) и сорта Вега (67,6%), Эрика (67,5%), Изумруд (65,6%). Наименьшим - сорт Глориоза (62,5%). К фазе полной спелости линии Амиус с усатым типом листа находились или на уровне стандарта (Амиус 1241 (65,5%), Амиус 99-1245 (65,0%)), или превышали его (Амиус 98-891) на 6,3%.

В 2006 году исследования показали (рис. 4), что количество амилозы в середине налива семян находилось в пределах от 35,2% до 57,5%. Причем, линии безлисточкового морфотипа Амиус характеризуются наибольшим содержанием амилозы и в среднем составляют 52%. Среди листочковых морфотипов наибольшим количеством амилозы в данную фазу обладали сорта Глориоза (57,5%) и Изумруд (52,4%).

По мере созревания семян содержание амилозы увеличивалось, и в фазу полного налива колебалось от 54,8 до 60,8%. В данную фазу наибольшим количеством амилозы в крахмале характеризуются усатые линии Амиусы. Содержание ее в среднем составило 59,6%. Сорта листочкового морфотипа обладали наименьшим количеством амилозы, что в среднем составило 56,9%. Среди дан-

ных сортообразцов наибольшее количество амилозы было у сорта Глориоза (60,8%), наименьшее - Вера (51,5%).

В середина налива В полный налив □ спелость

Рис. 4. Динамика накопления амилозы в созревающих семенах гороха (2006г.)

В фазу полной спелости семян количество амилозы в крахмале увеличилось и составило от 62,5 до 72,5%. Наибольшим содержанием амилозы отличились линии Амиус- 98-891 (72,5%), Амиус 1241 (68,5%) и сорта Вега (68,2%), Изумруд (68,0%). Наименьшим - сорта Глориоза и Вера (62,5%).

Проведенными исследованиями установлена закономерность динамики накопления амилозы в семенах морщинистого гороха. В 2005-2006 гг. изучаемые линии, как и сорта морщинистого гороха, показали стабильное накопление амилозы в крахмале семян. Наблюдается увеличение содержания амилозы в процессе созревания.

Динамика накопления водосолерастворимого белка и его фракций семян гороха в процессе созревания

Анализ полученных данных показал, что наибольшее количество водосо-лерастваримого белка в фазу середины налива семян наблюдалось у линии Амиус 99-1245 (16,8%) и сорта Эрика (15,6%), они превзошли стандарт на 3,5 и 2,3%, соответственно. В фазу полного налива семян линия Амиус 99-1245 обладала наибольшим содержанием солеводорастворимого белка, что составило 20,8%, тем самым на 0,3% превзошла стандарт. Количество белка у сорта Вера увеличилось и составило 21,0%.

К фазе спелости семян в 2006 году содержание солеводорастворимого белка увеличилось и составляло от 19,5 до 23%. Наибольшим содержанием белка отличились сорт Вера (23,0%), и линия Амиус 99-1245(22,9%). Данные образцы превысили стандартный сорт Изумруд (22,5%). Наименьшее количест-

во белка в данную фазу наблюдалось у линии Амиус 98-891 (19,4%) и у сорта Глориоза (19,5%), что ниже стандарта на 3,1 и 3,0%, соответственно.

Наряду с увеличением количества белка, его фракционный состав также подвергается существенным изменениям (таблица 5).

Таблица 5.

Динамика накопления фракций водорастворимого белка в созревающих семенах гороха в 2006г., % к сумме извлеченного

(п=3, р>0,05)

Образец Фаза созревания / Фракция белка

Середина налива Полный налив Спелость

альбуминовая глобули-новая альбуминовая глобу-лино-вая альбуминовая глобу-лино-вая

Амиус 1241 52,0 48,0 41,2 58,8 34,8 65,2

Амиус 99-1243 45,0 55,0 26,8 73,2 23,9 76,1

Амиус 98-891 31,5 68,9 27,6 72,4 24,5 75,5

Вега 52,1 47,9 43,1 56,9 34,2 65,8

Эрика 38,5 61,5 30,0 70,0 25,8 74,2

Вера 57,0 43,0 30,0 70,0 22,1 77,9

Альфа 36,3 63,7 28,7 71,3 25,3 74,7

Глориоза 68,8 31,2 52,7 47,3 48,3 51,7

Изумруд 57,2 42,8 27,1 72,9 23,9 76,1

Исследованиями установлено, что в фазу середины налива в семенах линии Амиус 1241, сортах Вега, Вера, Глориоза, а также в стандартном сорте Изумруд выявлено преобладание альбуминовой фракции над глобулиновой. Семена сорта Глориоза отличались более контрастным соотношением фракций белка. Содержание альбуминов в них составило 68,8%, а глобулинов - 31,2%. В сортах Вера и Изумруд содержание альбуминов в среднем составило 57,0%, а глобулиновой - 43,0%. В семенах образцов гороха усатого морфотипа Амиус 99-1245 и Амиус 98-891 выявлена иная закономерность в распределении фракций водосолерастворимого белка. Содержание глобулинов в них несколько превышало содержание глобулинов и составило соответственно 55,0 и 68,9%, а альбуминов - 45,0 и 31,5%.

В семенах фазы полного налива для всех изученных сортообразцов гороха установлено некоторое снижение содержания альбуминов и повышение глобулинов, кроме сорта Глориоза. У этого сорта альбуминовая фракция превышала глобулиновую и составила соответственно 52,7 и 47,3%, что делает этот сорт особенно привлекательным для изготовления зеленого горошка. В линиях усатого морфотипа Амиус 99-1245 и Амиус 98-891, а также в листочковых сортах Эрика, Вера, Альфа и Изумруд выявлено существенное преобладание глобули-

новой фракции белка, содержание которой в среднем составило 71,0%. Среднее содержание альбуминовой фракции белка для указанных сортообразцов составило 29%. В семенах полной спелости всех изученных образцов гороха продолжалось возрастание глобулиновой фракции и уменьшение альбуминовой.

Изучение соотношения компонентов водосолерастворимой фракции белка в семенах гороха в фазу спелости выявило значительное преобладание глобулинов над альбуминами. В линиях усатого морфотипа Амиус 99-1245 и Ами-ус 98-891, а также в листочковых сортах Эрика, Вера, Альфа и Изумруд выявлено существенное преобладание глобулиновой фракции белка, содержание которой в среднем составило 70,8%. Среднее содержание альбуминовой фракции белка для указанных сортообразцов составило 29,2%. Стандартный сорт Изумруд в глобулиновой фракции белка превысил сорт Вера на 1,8%.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦОВ ГОРОХА ПО ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫМ ПРИЗНАКАМ

Успех селекции гороха и других культур на высокое содержание амилозы во многом зависит от исходного материала для скрещивания. Создание новых сортов морщинистого гороха, обладающих комплексом хозяйственно полезных признаков, требует изучения исходного материала, в данном случае новых линий Амиус созданных во ВНИИ зернобобовых и крупяных культур, и сравнение их с районированными сортами гороха (таблица 6).

Таблица 6.

Характеристика образцов гороха по хозяйственно ценным признакам среднее за 2005-2006 гг. (п=3, р>0,05)

Образец Число, шт. Масса, г Уборочный индекс, %

Продук дук-тивных узлов Бобов на продуктивный узел Семян в бобе 1000 семян Семян с растения

Амиус 1241 6,3 1,47 3,31 181,20 5,81 39,64

Амиус 99-1245 4,3 1,25 5,53 153,48 4,55 36,65

Амиус 98-891 5,7 1,46 3,84 159,69 5,08 37,18

В era 6,2 1,43 5,20 187,31 8,58 45,81

Эрика 5,8 1,16 5,03 162,46 6,16 37,01

Вера 6,1 1,22 5,66 159,66 7,38 47,28

Альфа 5,5 1,17 5,40 213,54 6,91 50,06

Глориоза 7,0 1,26 5,01 184,22 8,48 48,87

Изумруд st 5,1 1,53 5,75 173,31 7,57 43,13

Из исследованных сортообразцов по числу продуктивных узлов можно выделить линию Амиус 1241 и сорт Глориоза, которые превысили стандарт Изумруд (5,1) на 1,2 и 1,9 продуктивных узлов, соответственно. Наибольшим числом бобов на продуктивный узел в среднем за два года отличились стандартный сорт Изумруд (1,53), а также линии Амиус 1241 (1,47) и Амиус 98-891 (1,46). По числу семян в бобе у гороха в изученных сортообразцах больших различий не выявлено. У большинства растений встречаются пяти-, шестисе-мянные бобы. Бобы с тремя, четырьмя семенами встречаются редко. Признак масса тысячи семян варьирует от 153,48 до 213,54 г. Наибольшей массой тысячи семян обладают сорта Альфа (213,54 г), Вега (187,31 г) и линия Амиус 1241 (181,20 г). Наибольшей массой семян с растения за изучаемый период выделился сорта Вега (8,58 г) и Глориоза (8,48 г), которые превысили стандарт Изумруд (7,57 г). У исследованных образцов уборочный индекс находится в пределах от 37,01 до 50,06% в среднем по годам.

Следует отметить, что линии Амиус 1241, Амиус 99-1245, Амиус 98-891 могут быть использованы как источники хозяйственно полезных признаков в селекции морщинистого гороха.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРАХМАЛА СЕМЯН ГОРОХА

Структурная характеристика крахмальных гранул различных морфотипов гороха

Содержание крахмала и амилозы зависит от размеров крахмальных гранул. У морщинистых сортов гороха гранулы более мелкие, чем у зерновых. Размеры различных по величине, крахмальных гранул в пределах одного сорта колеблются от 3,56 мкм до 32,11 мкм - у морщинистых, от 8,42 мкм до 40,64 мкм - у зерновых сортов гороха.

В 2006 году в исследуемых образцах безлисточкового морфотипа по площади крахмальных гранул линии Амиус 1241, Амиус 99-1245, Амиус 98-891 достоверно отличаются от стандарта Изумруд (612,40 мкм2) и превышают его (таблица 7). Причем линии между собой практически не различаются по площади. Нужно отметить линию Амиус 99-1245 (795,19 мкм2), которая достоверно отличается от стандарта, превышая Изумруд по площади максимальных гранул крахмала на 182,79 мкм2.

В процессе развития увеличивается численность крахмальных гранул средних размеров. При учете достоверных различий с контролем на первом месте по площади средних гранул крахмала находится линия Амиус 98-891 (492,59 мкм2). Она превышает стандарт Изумруд (462,20 мкм2) на 30,39 мкм2. Линии безлисточкового морфотипа Амиус 1241 (453,24 мкм2), Амиус 99-1245 (447,79 мкм2) между собой не различаются и находятся на уровне контроля.

Минимальные по размерам крахмальные гранулы являются наиболее многочисленными. У морщинистых сортов гороха преобладают мелкие зерна крахмала. По площади минимальных крахмальных гранул достоверно отличается от стандартного сорта Изумруд (141,73 мкм2) линия Амиус 99-1245 (194,34 мкм2) на 52,61 мкм2. Самые мелкие гранулы крахмала отмечены у линии Амиус 1241 (81, 92 мкм2).

Таблица 7.

Величина крахмальных гранул

Сорта, линии Объем, мкмЗ Площадь, мкм2 Длинная ось, мкм Короткая ось, мкм

Максимальные гранулы

Амиус 1241 13199,77±1450,91 772,73±49,05 38,96±1,21 25,12±0,97

Амиус 99-1245 13240,61±656,77 795,19±22,02 40,84±0,84 24,85±0,74

Амиус 98-891 11760,67±1082,32 726,48±38,87 38,42±1,01 24,00±0,94

Изумруд 8898,34±637,69 612,40±45,57 36,58±3,42 21,53±0,78

Средние гранулы

Амиус 1241 4977,90±666,76 453,24±27,97 30,36±0,58 18,05±0,96

Амиус 99-1245 5538,28±540,55 447,79±28,17 31,36±1,06 18,16±0,81

Амиус 98-891 6325,50±810,78 492,59±39,18 38,42±5,03 16,58±1,85

Изумруд в! 6284,48±505,75 462,20±24,01 29,08±0,81 19,95±0,77

Минимальные гранулы

Амиус 1241 425,43±46,83 81,92±5,54 13,62±0,52 7,61±0,38

Амиус 99-1245 1570,40±88,54 194,34±9,25 20,47±0,90 12,08±0,21

Амиус 98-891 782,16±125,49 117,84±10,43 15,53±0,63 9,37±0,71

Изумруд 881,67±72,67 141,73±7,91 19,42±0,61 9,23±0,22

Исследованиями установлено, что в целом генотипы между собой различаются незначительно. При этом линии Амиус 1241, Амиус 99-1245, Амиус 98891 по площади крахмальных гранул сравнимы с контрольным сортом Изумруд или несколько ниже. Полученные данные согласуются с мнением ряда авторов, что высокое содержание амилозы характерно для мелких крахмальных гранул.

Термодинамических свойства крахмала гороха высокоамилозных

образцов

Качество крахмала обусловливает его использование в различных целях и зависит от термодинамических свойств. Структурные и термодинамические свойства крахмала высокоамилозного морщинистого гороха (Изумруд, Эрика) сравнивали со свойствами крахмала зернового гороха Орловчанин (таблица 8).

Таблица 8.

Термодинамические показатели крахмала из гладкозерного гороха и крахмала из гороха с морщинистыми семенами (г=0,99)

Сорт гороха Содержание амилозы в крахмале*, % тт, к ДТт,К АНтехр, кДжмоль-1

Эрика 65,5 344,3 42,0 0,59

Изумруд 62,5 343,4 39,2 1,0

Орловчанин 27,5 340,5 ■ 13,3 2,9

* - данные 2006 года

В исследуемых крахмалах с уменьшением содержания амилозы наблюдается уменьшение температуры плавления кристаллической ламели, а значения энтальпия плавления кристаллической ламели увеличивается. Снижение энтальпии плавления для изученных крахмалов с увеличением содержания в них амилозы могло происходить из-за снижения кристалличности крахмала. Увеличение Тт температуры плавления кристаллической ламели могло быть связано с трансформацией кристаллического строения крахмала гладкозерного гороха Орловчанина кристаллов С-типа (А+В) и строения кристаллов В- и Уь - типа у крахмалов высокоамилозного овощного гороха (Ког1оу Б.Б. е1 а1., 2007). Повышенные температуры плавления для высокоамилозного крахмала может быть связано с увеличением толщины кристаллической ламели. Можно предположить, что переход от крахмалов обыкновенных гладких Горохов к крахмалам высокоамилозных морщинистых сортов сопровождается изменениями характеристик плавления крахмалов (повышение температуры плавления, снижение энтальпии плавления). Следовательно, высокоамилозные крахмалы содержат кристаллы с большой разницей в толщине, чем низкоамилозные.

Исследование высокоамилозного крахмала линии гороха Амиус 98-891 на проявление энзимрезистентных свойств

Известно, что крахмал, полученный из высокоамилозных источников, может проявлять энзимрезистентные свойства. В таком крахмале должно быть не менее 70% амилозы. Поэтому нами изучена линия Амиус 98-891 с содержанием амилозы в крахмале семян 71,3%. Ранее рядом авторов установлено, что независимо от типа резистентного крахмала, добавленного к муке, увеличивалось содержания ЯБ в образцах хлеба (Вассерман Л.А., 2006; Киселева В.И. и др., 2007).

Результаты исследований показали, что содержание энзимрезистентного крахмала в ржаном свежеиспеченном хлебе из традиционного сырья составляет 4,3% за счет образования кристаллической амилозы. Анализ хлеба с добавлени-

ем крахмала из линии Амиус 98-891 показал, что количество ферментоустойчи-вого крахмала в хлебе превышает на 0,7% контрольный образец, что указывает на то, что высокоамилозный крахмал линии Амиус 98-891 может обладать эн-зимрезистентными свойствами. Таким образом, хлеб с добавлением крахмала из образца гороха Амиус 98-891 имеет функциональную значимость, может быть рекомендован как продукт, оказывающий положительный физиологический эффект на здоровье человека, а сам крахмал служить коммерческим препаратом.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГОРОХА ПО УГЛЕВОДНОМУ КОМПЛЕКСУ

Крахмал - продукт международной торговли, его стоимость на мировом рынке определяется в основном стоимостью сырья, наиболее высокая цена картофельного крахмала, затем кукурузного, сортового, маниокового. В этой связи производство крахмала в каждой стране ориентировано на местное сырье, что диктуется также независимостью и традиционным характером сельскохозяйственной политики каждой страиы(Андреев Н.Р., 2001).

В таблице 9 представлена экономическая эффективность получения (сбора) амилозы с 1 га у гороха различных морфотипов. В расчете использовались данные по урожайности линий гороха (Амиусы) за 2006 год, полученные в опытных посевах ГНУ ВНИИЗБК.

Таблица 9.

Экономическая эффективность высокоамилозного гороха

Показатели Горох гладко- зерный (Орловчанин) Горох морщинистый (Амиус)

Содержание крахмала в ед. продукции, % 50 27

Урожайность, ц/га 36,4 28,1

Выход крахмала с 1 га, ц 18,2 7,59

Содержание амилозы в крахмале, % 27,5 70,0

Выход амилозы с 1 га, ц 5,01 5,31

Стоимость амилозы, руб./ц 49000 49000

Стоимость амилозы всего, руб. 245490 260190

Эффективность (+;-) - +14700

При равных природно-экономических условиях возделывания двух различных генотипов гороха экономический эффект по выходу амилозы с 1 га у высокоамилозных линий (Амиусы) составляет +14 700 руб.

ВЫВОДЫ

1. Скрининг 32 образцов морщинистого гороха листочкового и без-листочкового морфотипов показал, что содержание крахмала в семенах составляет от 14,5 до 30%, амилозы - от 64,5 до 74,5% в зависимости от условий года. Линии Амиус 1241, Амиус 99-1245, Амиус 98-891 существенно превышают стандартный сорт гороха Изумруд по данным показателям.

2. Установлено, что накопление крахмала и амилозы начинается в фазе середины налива, по мере созревания семян увеличивается и к полной спелости достигает максимального значения. Выделена линия Амиус 98-891, которая существенно превышала стандарт по содержанию амилозы (71,3%) в крахмале.

3. Сортообразцы морщинистого гороха в благоприятных погодно-климатических условиях выращивания накапливают в семенах от 20,0% до 29,2% общего белка. От середины налива до спелости в семенах гороха происходит постепенное снижение альбуминовой фракции, и возрастание глобули-новой, в фазу спелости глобулины значительно преобладают над альбуминами.

4. Анализ продуктивности сортообразцов показал, что линии Амиус 1241, Амиус 99-1245, Амиус 98-891 с усатым типом листа, по хозяйственно ценным признакам приближаются к районированным листочковым сортам морщинистого гороха. Уборочный индекс данных генотипов находится в пределах от 37,01% до 50,06%.

5. Выявлено, что у линии Амиус 99-1245 распределение крахмальных гранул в семенах более однородно по их площади, чем у стандарта Изумруд. Анализ термодинамических свойств крахмала показал, что переход от полисахарида гладкозерного гороха к высокоамилозному морщинистому сопровождается повышением температуры плавления и снижением энтальпии, что связано с наличием кристаллов с большей разницей по толщине. Все это может иметь технические преимущества при производстве продуктов различного назначения.

6. Установлено, что содержание энзимрезистентного крахмала, выделенного из линии Амиус 98-891, в свежеиспеченном ржаном хлебе из традиционного сырья составляет 4,3% за счет образования кристаллической амилозы. Количество резистентного крахмала в нем превышает обычный хлеб на 0,7%, что указывает на перспективность данной линии при использовании в медицине и пищевой промышленности.

7. При равных природно-экономических условиях возделывания двух различных генотипов гороха экономический эффект по выходу амилозы с 1 га у высокоамилозных линий (Амиусы) составляет +14 700 руб. В сравнении с кукурузой и пшеницей рассматривать овощные морфотипы гороха, как источник только одной амилозы, экономически не выгодно. Однако суммарный экономический эффект овощных морфотипов гороха как белково-углеводного комплекса в целом на 11% выше, чем по кукурузе и на 7% выше, чем по пшенице.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Использование линий гороха безлисточкового морфотипа Амиус для скрещивания перспективно в селекции Pisum sativum L. на высокое содержание амилозы в крахмале.

2. Энзимрезистентный крахмал семян линии гороха Амиус 98-891 может быть рекомендован как продукт, оказывающий положительный физиологический эффект на здоровье человека и служить коммерческим препаратом.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Сучкова Т.Н. Скрининг овощных сортов гороха с высоким содержанием амилозы в крахмале / Т.Н. Сучкова // Научные основы повышения эффективности сельскохозяйственного производства: сб. матер, н.-практ. конф. - Орел: ОрелГАУ, 2005,- С. 154-156.

2. Сучкова Т.Н. Перспективы использования высокоамилозного гороха в производстве / Т.Н. Сучкова // Актуальные проблемы развития современного сельскохощяйственного производства: сб. матер, и докл Всерос. н.-практ. конф., (10-13 июля 2006г., Орел). -Орел: ОрелГАУ, 2006. - С. 117-121.

3. Павловская Н.Е. К вопросу об энзимрезистентном крахмале гороха / Н.Е. Павловская, А.Н. Зеленов, Т.Н. Сучкова II Хранение и переработка сельхозсы-рья. - 2007. - №8. - С. 57-59.

4. Павловская Н.Е. Размеры крахмальных гранул в развивающихся семенах гороха / Н.Е. Павловская, А.Н. Зеленов, Т.Н. Сучкова [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2007. - №9. - С. 42-45.

5. Сучкова Т.Н. Продуктивность и качество семян высокоамилозных сортов овощного гороха / Т.Н. Сучкова // Вклад молодых ученых в реализацию приоритетных напрвавлений развития АПК: сб. матер, н.-практ. конф., (19-23 марта 2007г., Орел). -Орел: ОрелГАУ, 2007. - С. 139-141.

6. Павловская Н.Е. Содержание крахмала и амилозы в семенах усатых и листочковых морфотипов овощного гороха / Н.Е. Павловская, Т.Н. Сучкова, А.Н. Зеленов, // XV Международная конференция по крахмалу Москва-Краков: тез. докл., (19-21 июня 2007г., Москва). - М„ 2007. - С. 46.

7. Сучкова Т.Н. Проблема энзимрезистентного крахмала в селекции гороха / Т.Н. Сучкова // Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов: межрегион, науч. сб. - Воронеж, ВГУ. 2008 - Вып. 10. С. 257-260.

Статьи № 3 и 4 опубликованы в журналах, входящих в список ВАК.

Издательство Орел ГАУ, 2009, Орел, Бульвар Победы, 19. Заказ 36. Тираж 100 экз.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Сучкова, Татьяна Николаевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Создание, морфобиологические особенности и селекционная ценность морщинистого гороха и линии Амиус

1.2. Биохимические особенности белково-углеводного комплекса семян гороха

1.3. Физико-химические свойства крахмала семян гороха

1.4. Гликемические и резистентные крахмалы и их пищевые достоинства

2. МЕСТО, УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСС ЛЕДОВ АНИЙ

2.1. Место, условия и материал исследований

2.2. Методы исследований

3. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ УГЛЕВОДОВ И БЕЖА В СЕМЕНАХ ГОРОХА

3.1. Изменчивость содержания крахмала в семенах гороха

3.2. Изменчивость содержания амилозы в семенах гороха

3.3. Изменчивость содержания общих Сахаров в семенах гороха

3.4. Изменчивость содержания белка в семенах гороха

3.5. Взаимосвязь между биохимическими показателями гороха

3.6. Динамика накопления крахмала, амилозы и водосолерастворимого белка в процессе созревания семян гороха

3.6.1. Динамика накопления крахмала в процессе созревания семян гороха

3.6.2. Динамика накопления амилозы в процессе созревания семян гороха

3.6.3. Динамика накопления водосолерастворимого белка и его фракций семян гороха в процессе созревания

4. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦОВ ГОРОХА ПО ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫМ ПРИЗНАКАМ

5. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРАХМАЛА СЕМЯН ГОРОХА

5.1. Структурная характеристика крахмальных гранул различных мор-фотипов гороха

5.2. Термодинамические свойства крахмала гороха высокоамилозных образцов

5.3. Исследование высокоамилозного крахмала гороха безлисточкового морфотипа на проявление им энзимрезистентных свойств 90 6. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГОРОХА ПО БЕЛКОВО-УГЛЕВОДНОМУ КОМПЛЕКСУ 94 ВЫВОДЫ 99 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 100 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 101 ПРИЛОЖЕНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Физиолого-биохимические особенности накопления углеводов и белков в семенах высокоамилозных сортов и линий гороха"

Мировое производство крахмала неуклонно растет за счет переработки традиционных видов крахмалосодержащего сырья: кукурузы, кассавы, пшеницы, тапиоки, картофеля. Из зернобобовых видов крахмалсодержащих культур наиболее распространен горох. В последние годы интерес к гороховому крахмалу, особенно генотипов с морщинистыми семенами, объясняется высоким содержанием в нем линейного полимера - амилозы. Возможность образования энзимрезистентных крахмалов зависит от содержания амилозы в нативных крахмалах. Другими словами, a priori можно прогнозировать, что чем больше содержание амилозы в нативных крахмалах, тем выше будет доля резистентных крахмалов, содержащихся в них, или полученных при обработке. Таким образом, резистентные крахмалы главным образом образуются из высоко-амилозных крахмалов. Резистентный крахмал определяется как «крахмал и продукты его деградации, не абсорбируемые в тонком кишечнике здоровых людей». Из самого определения резистентного крахмала следует, что такой крахмал недоступен для ферментации в тонком кишечнике. Однако, попадая в толстый кишечник и прямую кишку, он становятся доступным для ферментации присутствующими здесь бактериями и переваривается с образованием короткоцепных жирных кислот, углекислоты, водорода и метана. Таким образом, его физиологическая функциональность подобна функциональности пищевых волокон из различных источников. Кроме того, резистентные крахмалы оказывают влияние на липидный и глюкозный метаболизмы, снижая уровень глюкозы в крови и, соответственно, понижая глике-мическую нагрузку на организм и способствуют снижению веса. В целом резистентные крахмалы относятся к классу пребиотиков, являясь субстратом для микрофлоры желудочно-кишечного тракта (Юрьев В.П. и др., 2005).

В связи с этим основной научной проблемой является селекция крах-малоносов и прогнозирование влияния генетических изменений на функциональные свойства крахмалов. Селекция отдельных сортов крахмалоносов базируется на систематизации знаний в области синтеза полисахаридов и образовании зерен крахмала с заданными параметрами. Однако задачи создания новых форм гороха, приспособленных для современного сельскохозяйственного производства, которые отличаются устойчивостью к полеганию, равномерным созреванием бобов и высоким потенциалом семенной и биологической продуктивности остаются по-прежнему актуальными. В этой связи на базе Государственного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института зернобобовых и крупяных культур Российской академии сельскохозяйственных наук интенсивно ведется селекция гороха на высокое содержание амилозы в крахмале семян. В настоящее время доктором сельскохозяйственных наук Анатолием Николаевичем Зеленовым получены принципиально новые линии гороха, названные Амиусами (амилозные усатые формы гороха).

Таким образом, широкое использование крахмала как основного углевода в питании человека, как природного возобновляемого полимера для технических целей, вовлечение в промышленную переработку новых видов крахмалосодержащего сырья, получение крахмала с заданными свойствами, требует научного подхода к исследованию составляющих этого производства, в том числе, структуры крахмала, определяющую его функциональные свойства, биохимический анализ крахмалосодержащего сырья (Андреев Н.Р., 2001). А содержание ценного полимера - амилозы в крахмале можно повысить путем целенаправленной селекции.

Цель и задачи исследований.

Цель работы — изучить физиологические и биохимические особенности накопления полисахаридов и белков в семенах различных морфотипов гороха с морщинистыми семенами и выявить энзимрезистентные свойства высо-коамилозных образцов.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести оценку семян сортообразцов гороха листочкового и безлис-точкового морфотипа на содержание крахмала и амилозы.

2. Изучить динамику накопления крахмала и амилозы в семенах гороха.

3. Исследовать выделенные образцы на содержание белка и его фракционный состав в процессе созревания семян.

4. Изучить продуктивность различных морфотипов с морщинистыми семенами Pisum sativum L.

5. Исследовать структуру крахмальных гранул и их термодинамические параметры.

6. Выявить энзимрезистентные свойства высокоамилозного крахмала гороха.

7. Дать оценку экономической эффективности возделывания высокоамилозного гороха.

Научная новизна работы. Впервые выделен нативный крахмал из новых высокоамилозных линий безлисточкового морфотипа гороха с морщинистыми семенами Амиус. Установлена закономерность накопления белка и его фракционного состава, крахмала и амилозы в семенах гороха безлисточкового морфотипа в процессе созревания. Впервые исследованы морфология, термодинамические свойства крахмальных гранул высокоамилозных образцов. Установлено, что крахмал, выделенный из семян линии морщинистого гороха Амиус, проявляет энзимрезистентные свойства. Впервые на основе физиологических и биохимических особенностей накопления белков и углеводов безлисточковых и листочковых морфотипов гороха с морщинистыми сменами определены образцы, которые могут служить источником энзимрезистентного крахмала и материалом для селекционной работы, направленной на высокое содержание амилозы в крахмале семян.

Практическая значимость работы. Выявлены физиологические и биохимические особенности накопления белков и углеводов новых линий гороха безлисточкового морфотипа с морщинистыми семенами Амиус. Доказана селекционная ценность данного морфотипа. Установлено, что новые линии гороха Амиус можно использовать в селекции на получение сортов с повышенным содержанием амилозы в крахмале семян. Выделены сортообразцы, крахмал которых обладает энзимрезистентными свойствами и может служить коммерческим препаратом, который используется в диетическом питании, в фармакологии, изготовлении биоразрушающихся полимеров (пластмассы, одноразовой посуды). Показана экономическая целесообразность возделывания безлисточковых линий Амиус для агропромышленного производства.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены на научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Биологические основы современной агрономии» (Орел, 2005), на региональной научно-практической конференции «Вклад молодых ученых в реализацию приоритетных направлений развития АПК» (Орел, 2007), на Международной конференции по крахмалу (Москва, 2007).

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе две работы в журналах, рецензируемых ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 127 страницах и состоит из введения, 6 глав, выводов и практических рекомендаций, списка литературы, включившего 157 наименований, в том числе 59 на иностранных языках. Диссертация иллюстрирована 19 таблицами и 11 рисунками. Приложений - 9.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Сучкова, Татьяна Николаевна

ВЫВОДЫ

1. Скрининг 32 образцов морщинистого гороха листочкового и без-листочкового морфотипов показал, что содержание крахмала в семенах составляет от 14,5 до 30%, амилозы - от 64,5 до 74,5% в зависимости от условий года. Линии Амиус 1241, Амиус 99-1245, Амиус 98-891 существенно превышают стандартный сорт гороха Изумруд по данным показателям.

2. Установлено, что накопление крахмала и амилозы начинается в фазе середины налива, по мере созревания семян увеличивается и к полной спелости достигает максимального значения. Выделена линия Амиус 98-891, которая существенно превышала стандарт по содержанию амилозы (71,3%) в крахмале.

3. Сортообразцы морщинистого гороха в благоприятных погодно-климатических условиях выращивания накапливают в семенах от 20,0% до 29,2% общего белка. От середины налива до спелости в семенах гороха происходит постепенное снижение альбуминовой фракции, и возрастание глобу-линовой, в фазу спелости глобулины значительно преобладают над альбуминами.

4. Анализ продуктивности сортообразцов показал, что линии Амиус 1241, Амиус 99-1245, Амиус 98-891 с усатым типом листа, по хозяйственно ценным признакам приближаются к районированным листочковым сортам морщинистого гороха. Уборочный индекс данных генотипов находится в пределах от 37,01% до 50,06%.

5. Выявлено, что у линии Амиус 99-1245 распределение крахмальных гранул в семенах более однородно по их площади, чем у стандарта Изумруд. Анализ термодинамических свойств крахмала показал, что переход от полисахарида гладкозерного гороха к высокоамилозному морщинистому сопровождается повышением температуры плавления и снижением энтальпии, что связано с наличием кристаллов с большей разницей по толщине. Все это может иметь технические преимущества при производстве продуктов различного назначения.

6. Установлено, что содержание энзимрезистентного крахмала, выделенного из линии Амиус 98-891, в свежеиспеченном ржаном хлебе из традиционного сырья составляет 4,3% за счет образования кристаллической амилозы. Количество резистентного крахмала в нем превышает обычный хлеб на 0,7%), что указывает на перспективность данной линии при использовании в медицине и пищевой промышленности.

7. При равных природно-экономических условиях возделывания двух различных генотипов гороха экономический эффект по выходу амилозы с 1 га у высокоамилозных линий (Амиусы) составляет +14 700 руб. В сравнении с кукурузой и пшеницей рассматривать овощные морфотипы гороха, как источник только одной амилозы, экономически не выгодно. Однако суммарный экономический эффект овощных морфотипов гороха как белково-углеводного комплекса в целом на 11 % выше, чем по кукурузе и на 1% выше, чем по пшенице.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1 Использование линий гороха безлисточкового морфотипа Амиус для скрещивания перспективно в селекции Pisum sativum L. на высокое содержание амилозы в крахмале.

2 Энзимрезистентный крахмал семян линии гороха Амиус 98-891 может быть рекомендован как продукт, оказывающий положительный физиологический эффект на здоровье человека и служить коммерческим препаратом.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Сучкова, Татьяна Николаевна, Орел

1. Амелин, A.B. О возможности повышения устойчивости гороха к полеганию / A.B. Амелин, A.C. Образцов, А.П. Лаханов и др. //Селекция и семеноводство. 1991. -№ 2. - С. 21-23.

2. Амелин, A.B. Физиологические аспекты создания высокопродуктивных сортов гороха усатого типа / А.В Амелин //Вестник РАСХН. 1998. -№ 1. - С. 54-56.

3. Андреев, Н.Р. Прогнозные оценки развития крахмалопаточного производства / Н.Р. Андреев, Н.Д. Лукин, Л.Н. Медведева // Пищевая промышленность. 1999. - №12,- С. 34-35.

4. Андреев, Н.Р. Основы производства нативных крахмалов / Н.Р. Андреев. М.: Пищепромиздат, 2001. - 289 с.

5. Андреев, Н.Р. Эффективность производства сахаристых продуктов из кукурузы/ Н.Р. Андреев, Л.Н. Баранова, В.Д Гончаров. // Пищевая промышленность. 1989. - №1- С. 46-48.

6. Антоний, А.К., Зернобобовые культуры на корм и семена / А.К. Антоний, А.П. Пылов. Л.: Колос, 1980. - 221 с.

7. Антонов, Ю.А. Белки листьев растений: исследования структуры и взаимодействий с полисахаридами. / Ю.А. Антонов // Растительный белок: новые перспективы: сб. ст. -М.: Пищепромиздат, 2000. С. 167-179.

8. Антонова, Г.А. Результаты изучения исходного материала для селекции гороха на высокое содержание протеина и триптофана / Г.А. Антонова, К.А. Трошина, З.Н. Правдюк // Научные труды; ВНИИЗБК. — 1976. -Т.6.-С. 85-91.

9. Антонова, Г.А. Селекция гороха на повышенное содержание белка / Г.А. Антонова // Совершенствование технологии сельскохозяйственного производства : сб. тр.; НИИИСХ ЦРНЗ. 1974. - Вып. 32. - С. 65-70.

10. Аронов, С. Изотопные методы в биохимии : пер. с англ. / С. Аронов. -М.: Иностранная литература, 1959. 394 с.

11. Apopa, С.К. Химия и биохимия бобовых растений. М.: Агро-промиздат. - 1986. - 335С.

12. Белковый комплекс зернобобовых культур и пути повышения его качества / Н.Е. Павловская и др.. Орел : ОрелГАУ, 2003. - 216 с.

13. Бенкен, И.И. О содержании лизина и триптофана в семенах гороха / И.И. Бенкен, В.В. Воскресенская // Биохимические исследования культурных растений : тр. по прикл. бот., ген. и селекции; ВИР. 1976. - Т. 56, вып. З.-С. 74-77.

14. Бенкен, И.И. Различия углеводного комплекса семян мозговых и округлосемянных сортов гороха / И.И. Бенкен, М.И. Смирнова-Иконникова // Прикладная биохимия и микробиология. 1968. - Т. 4, № 1. - С. 15-22.

15. Вайнтрауб, И.А. Об аминокислотном составе глобулиновых компонентов семян бобовых / И.А Вайнтрауб, B.C. Шварц // Труды по химии природных соединений; Кишиневский ГУ. — Кишинев, 1969. Вып. 8. - С. 52-57.

16. Вишнякова, М.А. Эколого-географическое разнообразие генофонда зернобобовых ВИР и его значение для селекции / М.А. Вишнякова //

17. Экологическая генетика культурных растений : матер, шк. Молод. Учен.; ВНИИ риса. Краснодар, 2005. С. 117-133.

18. Володин, В.И. Изменчивость и аминокислотный состав белковых фракций гороха / В.И. Володин, Р.Ф. Черненькая, H.H. Зеленская // Науч.-техн. бюл.; ВНИИЗБК. 1983.-№30.-С. 13-15.

19. Гнетиева, JT.H. Урожай и качество зерна гороха в зависимости от доз и соотношений минеральных удобрений в севообороте / JI.H. Гнетиева // Бюл. НТИ; ВНИИЗБК. 1975. - № 10. - С. 62-66.

20. Даниленко, А.Н. Биофизика / А.Н. Даниленко, Е.В. Штыкова, В.П. Юрьев. 1994. - Т. 39, № 3. - С. 442-447.

21. Даффус, К. Углеводный обмен растений / К. Даффус, Дж. Даф-фус. -М.: Агропромиздат, 1987. 176 с.

22. Дебелый, Г.А. Использование стеблевых и листовых мутантов в селекционной работе с горохом / Г.А. Дебелый, С.Р. Князькова

23. Селекционно-генетические исследования зерновых, зернобобовых и кормовых культур в Центральном районе Нечерноземья. М.: Колос, 1985. - С. 8288.

24. Долгополова, JI.H. Белковый обмен у различных по засухоустойчивости сортов гороха / JI.H. Долгополова // Селекция зернобобовых культур, гречихи проса на высокую продуктивность и качество : науч. тр.; ВНИ-ИЗБК. 1978. - Т. 7. - С. 68-76.

25. Доспехов, Б.Ф. Методика полевого опыта / Б.Ф. Доспехов. М. : Агропромиздат, 1995. - 352 с.

26. Доспехов, Б.Ф. Методика полевого опыта /Доспехов Б.Ф. М.: Колос. - 1979.-334 с.

27. Жученко, A.A. Роль селекции, сортоиспытания и семеноводства растений в адаптивной системе сельскохозяйственного природопользования / A.A. Жученко // Пути повышения эффективности сельскохозяйственной науки; ОГАУ. Орел: ОГАУ, 2003. - С. 325.

28. Жушман, А.И. Применение экструзии для получения модифицированных крахмалов / А.И. Жушман, В.Г. Карпов // Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование. М.: Ступень, 1994. - С. 75-95.

29. Задорин, А.Д. Пути увеличения производства зернобобовых культур в центральных районах России / А.Д. Задорин, А.И. Терехов, П.И. Шумилин // Вестн. РАСХН. 1997. - № 3. - С. 32-34.

30. Зеленов, А.Н. Горох Орловчанин / А.Н. Зеленов, В.Н. Уваров // Селекция и семеноводство. 1994. — № 1. - С. 55-56.

31. Зеленов, А.Н. Культурная эволюция гороха посевного / А.Н. Зеленов // Генетика. 1994.- Т.ЗО, приложение. - С. 55.

32. Зеленов, А.Н. Основные принципы селекции гороха на высокую урожайность семян в условиях Центральной России / А.Н. Зеленов //Доклады ТСХА. 1995. - Вып. 266. - С. 92-100.

33. Зеленов, А.Н. Перспективы использования морфотипа хамелеон в селекции гороха / А.Н. Зеленов, A.B. Амелин, Н.Е. Новикова // Доклады РАСХН. 2000. - №4. - С. 15-17.

34. Зеленов, А.Н. Селекция гороха на высокую урожайность семян: 06.01.05. «Селекция и семеноводство»: дисс. в форме науч. докл. на соиск. уч. степ д-ра с.-х. наук / Анатолий Николаевич Зеленов ; Брянск. ГСХА. -Брянск, 2001. 60 с.-Библиогр.: с. 59-60.

35. Иванов, H.H. Биохимия культурных растений. Т. 8: Проблема растительных веществ / H.H. Иванов. М.-Л.: ОГИЗ - Сельхозгиз, 1948. -707 с.

36. Калинин, Ф.Л. Справочник по биохимии / Ф.Л. Калинин, В.П. Лобов, В.А. Жидков. Киев: Наукова думка, 1971.-1012 с.

37. Канадаков, Н.В. Влияние минерального питания на урожайность и химический состав семян гороха / Н.В. Канадаков // Селекция, семеноводство и агротехника зерновых культур в Волго-Вятской зоне : сб. тр.; НИИСХ Северо-Востока. Киров, 1983. - С. 35-40.

38. Клименко, В.Г. Белки созревеющих семян бобовых / В.Г. Клименко. -Кишинев : Штиинца, 1975. 128 С.

39. Конарев, В.Г. Молекулярно-генетические аспекты прикладной ботаники, генетики и селекции / В.Г. Конарев, И.П. Гаврилюк, Н.К. Губарева и др.; под ред. В.Г.Конарева. М.: Колос, 1993. - 447 с.

40. Конарев, В.Г. Проблема пищевой и кормовой ценности растительных белков / В.Г. Конарев // Растительные белки и их биосинтез. М., 1975.-С. 5-20.

41. Конарев, В.Г. Ресурсы растительного белка и проблемы его качества / В.Г. Конарев // Ресурсы растительного белка и проблемы его качества : тр. по прикл. бот., ген. и селекции; ВИР. Л., 1981. - Т. 70, вып. 2. - С. 313.

42. Кретович, В.Л. Биохимия растений / В.Л. Кретович. М.: Высшая школа, 1986. - 503 с.

43. Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. М.: Высшая школа, 1980.293 с.

44. Ленинджер, А. Основы биохимии : в 3 т. / А. Ленинджер ; под ред. В.А. Энгельгардта, Я.М. Варшавского. М.: Мир, 1987 - Т. 1. - 415 с.

45. Летуновский, В.И. О нормах высева безлисточковых сортов гороха / В.И. Летуновский //Научно-технический бюллетень ВНИИ зернобобовых и крупяных культур; ВНИИЗБК. Орел, 1996. - Вып. 42 - С.135-139.

46. Макашева, Р.Х. Значение мировой коллекции гороха для создания высокоурожайных сортов / Р.Х. Макашева, О.П. Адамова // Материалы

47. Всесоюзного научно-методического совещания по селекции и генетике гороха; Башкир. НИИ с.х..-Уфа, 1971.-С. 24-29.

48. Макашева, Р.Х. Новые формы и разновидности у гороха посевного //Зернобобовые культуры: труды по прикл. бот., ген. и селекции; ВИР.— J1.-M.: Изд-во с.-х. лит-ры, журн. и плакатов, 1962. -Т.34, вып. 1- С. 77-85.

49. Макашева, Р. X. Горох / Р. X. Макашева, JL: Колос, 1973. 312 с.

50. Методические рекомендации по выращиванию гороха в Орловской области / В.П. Орлов Орел, 1985.-15 с.

51. Методы биохимического исследования растений / А.И. Ермаков и др. ; под ред. А.И. Ермакова. 2-е изд., перераб. и доп. - J1. : Колос, 1987. -456 С.

52. Мусорина, Л.И. Об изменчивости содержания белка в семенах сои / Л.И. Мусорина // Селекция и семеноводство. 1987. - № 3. - С. 25-26.

53. Павловская, Н.Е. Белковый комплекс зернобобовых культур и пути повышения его качества / Н.Е. Павловская // Научное обеспечение производства зернобобовых и крупяных культур : сб. науч. тр.; ВНИИЗБК. -Орел, 2004. С. 56-66.

54. Белковый комплекс зернобобовых культур и пути повышения его качества / Н.Е. Павловская, И.П. Шумилин, А.Д. Задорин, и др.. Орел, Орел ГАУ, 2003.-216 с.

55. Павловская, Н.Е. Размерность крахмальных гранул в развивающихся семенах гороха / Н.Е. Павловская, А.Н. Зеленов, Н.Т. Сучкова и др. // Хранение и переработка сельхозсырья. 2007. - № 9. - С. 42-45.

56. Путинцев, А.Ф. Влияние метеорологических условий на содержание сырого протеина в семенах различных сортов гороха / А.Ф. Путинцев, В.И. Володин, К.А. Трошина // Бюл. НТИ ВНИИЗБК. Орел, 1977. - № 18. -С. 51-53.

57. Рихтер, М. Избранные методы исследования крахмала / М. Рихтер, 3. Аугустат, Ф. М. Ширбаум. М.: Пищевая промышленность, 1975 . -420 с.

58. Рудзит, В.К. Триптофан (в норме и патологии) / В.К. Рудзит. Л. : Медицина, 1973. - 165 с.

59. Смирнова, О.Г. Запасные белки гороха (структура, химический состав, синтез, генетика, пищевая ценность) / О.Г. Смирнова, В.А. Соколова,

60. B.К. Шумный//С.-х. биология. 1985.-№4.-С. 108-115.

61. Соколов, И.Д. Применение программируемых калькуляторов «МК-52» и «МК-61» для обработки результатов сельскохозяйственных экспериментов / И.Д. Соколов // С.-х. биология. 1987. — №9. - С. 112-120.

62. Соловьева, В.К. Бобовые овощные культуры. / В.К. Соловьева З.В. Дворникова. М.: Сельхозиздат, 1963. - 40 с.

63. Соловьева, В.К. Овощной горох / В.К. Соловьева. М. : Сельхозиздат, 1955. - 110 с.

64. Тарыца, И.В. Изучение изменчивости содержания белка в связи с селекцией гороха на качество / И.В. Тарыца // Биология и селекция зерновых и зернобобовых культур : мет. и результаты исслед.; Молдав. НИИ полевых культур. Кишинев, 1976. - С. 83-110.

65. Темина, A.B. Содержание метионина в альбуминах и глобулинах гороха эколого-географических групп / A.B. Темина // Докл. ВАСХНИЛ. -1978.-№6.-С. 20.

66. Теоритические основы селекции: Молекулярно-биологические аспекты прикладной ботаники, генетики и селекции / В.Г. Конарев и др. ; под ред. В.Г. Конарева. М. : Колос, 1993. - Т. 1. - 447 с.

67. Технология возделывания гороха в Орловской области: метод, рек. / В. П. Орлов. Орел, 1985. - 31 с.

68. Титенок, Т.С. Повышение продуктивности гороха с усатым типом листа с помощью беккроссов / Т.С. Титенок //Научно-технический бюллетень ВНИИ зернобобовых и крупяных культур. Орел, 1986. - № 35. -С.28-31.

69. Толстогузов, В.Б. Искусственные продукты питания / В.Б. Тол-стогузов. М.: Наука, 1978. - 231 с.

70. Толстогузов, В.Б. Новые формы белковой пищи / В.Б. Толстогузов-М.: Агропромиздат, 1987. — 303 с.

71. Томмэ, М.Ф. Аминокислотный состав кормов / М.Ф. Томмэ, Р.В. Мартыненко. М. : Колос, 1972. - С. 65-73.

72. Федин, П.Е. О возможности использования некоторых физиологических показателей в селекции гороха на повышенную белковость / П.Е. Федин, Л.Н. Святова // Бюл. НТИ; ВНИИЗБК.- 1971. № 2. - С. 79-82.

73. Хангильдин, В.В. Мутации гороха, вызванные рентгено-и гамма излучением / В.В. Хангильдин //Генетика. 1965. - № 6. - С. 120-126.

74. Хангильдин, В.В. О принципах моделирования сортов интенсивного типа /В.В. Хангильдин // Генетика количественных признаков сельскохозяйственных растений М.: Наука, 1978.-С. 111-116.

75. Чекрыгин, П.М. Селекция сортов гороха с усатым типом листа / П.М. Чекрыгин, Н.П.Луценко, А.Д. Бекеревич //Селекция и семеноводство зернобобовых культур: сб. науч. тр.; ВНИИЗБК. Орел, 1987. -С. 39-40.

76. Черненькая, Р.Ф. К изучению белковых фракций семян гороха / Р.Ф. Черненькая // Биохимия в решении проблем сельскохозяйственного производства : тез. докл. биохим. конф. Орел, 1981. - С. 2-23.

77. Шевелуха, B.C., Сельскохозяйственная биотехнология : учеб. / B.C. Шевелуха, Е.А. Калашникова, C.B. Дегтярев и др.. М.: Высшая шк., 1998.-416 С.

78. Шелепина, Н.В. Преспективы селекции амилозного гороха / Ше-лепина Н.В. Зеленов А.Н., Шумилин П.И. // I Московская Международная конф. по крахмалу: тез. докл. (30 октября 2001г.). -М., 2001. С. 164.

79. Юрьев, В.П. Резистентные крахмалы: Медико-физиологические и физико-химические представления / В.П. Юрьев, М.Г. Гаппаров, Н.К. Генки-на, и др.// Вопросы питания. 2005. - № 6. - С. 11-16.

80. Юрьев, В.П. Физико-химические основы получения экструзион-ных продуктов на основе растительного сырья / В.П. Юрьев П., А.Н. Богатырев // Вестник с.-х. науки. -1992. № 2. - С. 43-51.

81. Ball, S.G. From glycogen to amylopectin: A model for biosynthesis of the plant starch granule / S.G. Ball, H.P. Gaun, M.G. James, et al. // Cell. —1996.-V. 86.-P. 349-352.

82. Cousin, R. Breeding for yield content in pea / R. Cousin // Perspectives for peas and lupins as protein. 1983. - № 8. - P. 146-164.

83. Composition and microstructure of waxy, normal and high amilose barley samples / M. Oscarson, T. Parkkonen, K. Autio, et al. // J. Cereal Sci.1997.-V. 26.-P. 259-264.

84. Danilenko, A.N. Equilibrium and cooperative unit of the process of melting of native starches with different packing of the macromolecule chains in the crystallites // A.N. Danilenko, Ye.V. Shtykova, V.P. Yuryev // Biophysics 39.- 1994.-P. 427-432.

85. Davidova, N. I. Some phisico-cheical properties of smooth pea starches /N. I. Davidova, S.P. Leontev, Ya. V. Genin, et al. // Carbohidr. Polym.- 1995.-V. 27.-P. 109-115.

86. Englyst, H.N. Classification and measurement of nutritionally important starch fractions / H.N. Englyst, S.M. Kingmann, J.H. Cummings // Fur. J. Clin. Nutr. 1992. - V. 46. - P. 33-50.

87. Erlander, S.R. Starch Biosynthesis 3: The Glycogen Precurcor Mechanism Using Phosphorylase in the Production of the Precursor Glycogen / S.R. Erlander // Starch Starke. 1998. - V. 50. -P. 319-330.

88. Evans, I. Crude protein and sulphyr amino acid contents of some commercial varieties of peas and beans / I. Evans, D. Boulter // J. Sc. Food Agr. -1980. V. 31, № 3. - P. 238-242.

89. Ferguson, V. High amylose and waxy corn / V. Ferguson // In: Speciality Corns. Ed. Haullauer, A.R., CRC Press, Boca Raton. 1994. - P. 55-77.

90. Gernat, Ch. Crystaline parts of three different conformations detected in native and enzymaticaly degraded starches / Ch. Gernat, S. Radosta, H. Anger, et al. // Starch/Starke. 1993. - V. 45. - P. 309-314.

91. Goldenberg, J. «Alfila», a new mutation in pea (P. sativum L.) / J. Goldenberg, // Boletin genetico. 1965. - № 1. - P. 27-31.

92. Greenwood, C.T. Studies on the Biosyntesis of Starches Granules / C.T. Greenwood, I. Thomson // Biochim. 1962. - V. 82. - P. 156-164.

93. Hurich, J. Comparative study of seed proteins in the genus Pisum.2. Amino acid composition of different protein fractions / J. Hurich, H. Parzysz, J. Przybylska // Genet. Polonica. 1977. - V. 18, № 3. - P. 241 -252.

94. Ienkins, P.I. The Influence of Amylose on Starches Granules Structure/ P.I. Ienkins, A.M. Donald // Int I Biol Macronol. 1995. - V. 17. - P. 315321.

95. Jenkins, P.J. A universal feature in the structure of starch granules from different botanical sources / P.J. Jenkins, R.E. Cameron, A.M. Donald // Starch/Starke. 1995. -V. 45. - P. 417-420.

96. Jenkins, P.J. The influence of amylose on starch granule structure / P.J. Jenkins, A.M. Donald//Int. J. Biol. Macromol.- 1995. -V. 17. P. 315-321.

97. Karlsson, M. Some physical and nutritional characteristics of geneti-caly modified potatoes varying in amylose/amylopectin ratios / M. Karlsson, A.M. Leeman, I.M.E. Bjorck, et al. //Food Chem. 2007. -V. 100. - P. 136-146.

98. Karlsson, M. Starch in processed potatoes. Influence of tuber structure, thermal treatments and amylose/amylopectin ratio / M. Karlsson. PhD Thesis, Division of Food Technology, Lund University. — 2005. - 64 p.

99. Kerr, R. W. Chemistri and Industri of Starch / R. W. Kerr. New York: Academic Press Inc., Publishers, 1950. - 334 p.

100. Kiseleva, V.I. Annealing of normal and mutant wheat starches. LM, SEM, DSC and SAXS studies / V.I. Kiseleva, A.V. Krivandin, J. Fornal, et al. // Carbohydr. Res. -2005. V. 340. - P. 75-83.

101. Kiseleva, V.I. Influence of growth temperature on the structure and thermodynamic parameters of barley starches / V.I. Kiseleva, R.F. Tester, L.A. Wasserman, et al. // Carbohydr. Polym. 2003. - V. 51. - P. 405-415.

102. Kujla, V. Felderbse, bier walker die ganze Blattspreite in Ranken umgewandelt ist / V. Kujla // Archivum Socictafis Zoologicae Botanical Technical. -Vanomo, 1953. S. 44-45.

103. Liu, H. Gelatinization of cornstarch with different amy-lose/amylopectin content / H. Liu, L. Yu, F. Xie, L. Chen // Carbohydr. Polym. -2006.-V. 65.-P. 357-363.

104. Matveev, Yu.L The relationship between thermodynamic an structural properties of low and high amy lose maize starches / Yu.L Matveev, J.J.G. van Soest, C Niemann, et al. // Carbohydr. Polym. 2001.- V. 44.- P. 151-160.

105. Müntz, K. Möglichkeiten zur Verbesserung der Proteizusammen-setzungbei grobkörnigen Leguminosen / K. Müntz // Tagungsber. Akad. Landwir-schaftswiss. DDR. 1984. - № 225. - P. 91-100.

106. Murray, D.R. A storage role for albumins in pea cotyledons / D.R. Murray // Plant. Cell and Environ. 1979. - V. 2, № 3. - P. 221-226.

107. Myers, A.M., Recent progress toward understanding biosynthesis of amylopectin crystal / A.M. Myers, M.K. Morell, M.G. James, et al. // Plant Physiol. 2000. - V. 122. - P. 989-997.

108. Rapi, J. Obsah bielkovin v hrachu a jeho premenlivost z hldiska moz-nosti zvysovania podielu bielkovin v semene novych odrud / J. Rapi, P. Zlamal // Genet. Siecht. 1982. - V. 18, № 1. - P. 55-64.

109. Sehwal, G.P., Production of very-high-amylose potato starch by inhibition of SBE A and B / G.P. Sehwal, R. Safford, R.J. Westcott, et al. // Nature Biotechnol. 2000. - V. 18. - P. 551-554.

110. Shi, Y.-C. Molecular structure of a low-amylopectin starch and other high-amylose maize starches / Y.-C. Shi, T. Capitani, P. Trzasko, et al. // Cereal Sei. -1998. -V. 3. P. 289-299.

111. Singh, Sudagara. Interrelatioship of some plant characters and biological nitrogen fixation in pea / Sudagara Singh, B.S. Ghai // Indian J. Agr. Sei. -1984.-V. 54, №5.-P. 378-381.

112. Smith, A.M. The synthesis of the starch granule / A.M. Smith, K. Denyer, C Martin // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol.Biol.- 1997. V. 48. - P. 67-87.

113. Stut, R. Properties and applions of pea starches / R. Stut // Part 1: Properties. 1990. - V. 42. - P. 178-184.

114. Swinlcels, J.J.M., Composition and properties of commercial native starches/ J.J.M. Swinkels // Starch/Starke.- 1985. V. 37. - P. 1-5.

115. Szczodrak, J. Starch and enzyme-resistant starch from high-amylose barley / J. Szczodrak, Y. Ponieranz // Cereal Chem. 1991. - V. 68. - P. 589-596.

116. Tester, R. F. Influence of growth conditions on barley starch properties / R. F. Tester // Int. J. Biol. Macromol. 1997. - V. 21. - P. 37-45.

117. Thomson, J. A. Genetic studies of the storage protein of the pea cotyledon / J.A. Thomson // CSIRO Div. Plant Int. Annu. Rept. 1975. - P. 26-30.

118. Van Champ, J. A comparative rheological study of heat and high pressure induced whey protein gels / J. Van Champ, A. Huyghebaert // Food Chem. — 1995.-V. 54.-P. 357-364.

119. Vasanthan ,T. Physicochemical properties of smal and large granule starches of waxy, regular, and high-amilose barleys / T. Vasanthan, R.S. Bhatty // Cereal Chem. 1996. - V.73. - P. 199-207.

120. Vilmorim, P. Recherches sur heredite mendelienn / P. Vilmorim // Compt. Rend., Acad. Sci. 1910.-Bd. 151.-P. 548-551.

121. Wang, T.L., Starch: as simple as A, B, C? / T.L. Wang, T.Ya. Bogracheva, C.L. Hedley // J. Exp. Botany, 1998. - V. 49. - P. 481 -502.

122. Wasserman, L.A. Electrophoretic and DSC studies on different wheat starches with various amylose content / L.A. Wasserman, P.Vaccino, G Boggini, et al. // Pol. J. Food Nutr. Sci. 2006.- 15/56,- P. 59-66.

123. Whistler, R.L., Starch chemistry and technology / R.L. Whistler, I.N. Be Miller, E.F. Pashal. New York: Academic Press. - 1984. -718 p.

124. White, O.E. Studies of inheritance in Pisum. II. The present state of knowledge of heredity on variation in peas / O.E. White // Proc. Amer. Philos. Society. 1917.-№ 56.-P. 487-488.

125. Yuryev, V.P. Thermodynamic parameters of barley starches with different amylose content / V.P. Yuryev, E. N. Kalistratova, J.G. Jvan Soest, et al. // Starch/Starke. 1998-V. 50.-P. 463-466.

126. Zobel, H.F. Molecules to granules: A comprehensive starch review / -1988.-V. 40.-P. 44-50.

127. Zobel, H.F. Starch crystal transformation and their industrial importance / H.F. Zobel // Starch/Starke. 1988. - V. 40. - P. 1-7.