Компоненты глиадина и субъединицы в селекции пшеницы на качество зерна

Абугалиева, Айгуль Изтелеуовна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Компоненты глиадина и субъединицы в селекции пшеницы на качество зерна
ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Компоненты глиадина и субъединицы в селекции пшеницы на качество зерна"

КАЗАХСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

КАЗАХСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ им. В. Р. ВИЛЬЯМСА

РГБ ОД

На правах рукописи АБУГАЛИЕВА Айгуль Изтелеуовна

УДК 578 : 088 : 581.192 : 633.11

КОМПОНЕНТЫ ГЛИАДИНА И СУБЪЕДИНИЦЫ ГЛЮТЕНИНА В СЕЛЕКЦИИ ПШЕНИЦЫ НА КАЧЕСТВО ЗЕРНА

Специальность: 06.01.05 — Селекция и семеноводство. 03.0004 — Биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Алмалыбак — 1994

Работа выполнена в Казахском научно-исследовательском институте земледелия им. В. Р. Внльямса в 1981—1994 гг.

Официальные оппоненты: Г. Т. Мейерманов, доктор биологических наук, член-корреспондент КазАСХН; В. Р. Шатилов, доктор биологических наук, профессор;

О, В. Фурсов, доктор биологических наук.

Ведущее учреждение — Казахский государственный сельскохозяйственный институт.

Защита диссертации состоится « ь/ > г УуУЪ*-«■£-—"_ ¡994 г.

в « » часов на заседании специализированного совета Д 55.05.01 в Казахском научно-исследовательском институте земледелия им. В. Р. Вильямса по адресу. 483133, п/о Алмалыбак Каскеленского района Ллыатннской области.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КазШШ земледелия им. В. Р. Вильямса.

Автореферат разослан « дУ* _____ 1994 г.

Ученый секретарь специализированного сонета Л уъуу^? ^

доктор биологических наук С Сг Б. РАМАЗАНОВА

ВВЕДЕНИЕ Значимость темы. Запасным белкам зерна пшеницу отводится ' роль наиболее важного потенциального ресурса ородовольствен-ного назначения. Белки, как сложная система, характеризуются необычайно широким проявлением свойств и функций: от обычных • физико-химических до уникальных биологических проявлений специфичности, отражающей принадлежность организма роду, виду, сорту. . Свойства белков зерна представляют интерес и с технологической точки зрения, в связи с чем они являются, предметом постоянного изучения в физико-химическом плане и в целях использования в качестве маркеров ценных генотипов н v хозяйственных признаков (Конарев, 1983; Damidaux, Dardavet,' 1985; Созинов, . 1985; Cooke, 1989; Payne, 1990; Biet2, 1992; Buchuk, 1992; Poffna et al. ,1992).

Изучение молекулярных маркеров растений - это первый и необходимый этап на пути к фундаментальному позианив генетической и морфогенетической сущности их хозяйственных призна-

■ ков и к переводу селекции на уровень контролируемого процесса Реальность такого перевода связана с рядом проблем и первоочередных задач, решение которых определяет актуальность настоящих исследований: стандартизация электрофорети-ческого метода, и приспособление его к применению на всех этапах селекционного процесса; разработка адекватной рабочей

: модели, связывавшей .. структуру белкового комплекса с его

■ функциональными свойствами, что предполагает изучение компонентов глиадина и глютенина на количественной основе; необходимость экспрессных аналитических тестов и принципиальных направлений их использования в создании конечного продута селекции - сортов; выявление белкового критерия оценки генетической структуры . сортов на основе анализа свойств биотипов. их соотношения в различных популяциях.

Ввиду высокой вариабельности хозяйственно ценных признаков особую остроту приобретает проблема создания стабильных и пластичных сортов и рационального районирования их по зонам возделывания высококачественных твердозерных пшениц в условиях Казахстана. В связи с этим наибольшее развитие в исследовательских программах получают направления по оптимизации использования и качества пшеницы посредством изучения белков методом маркеров, по прогнозированию качества верна на основе количественных характеристик клейковинного комплекса с использованием преимуществ вычислительной техники и разработки новых алгоритмов, систем ведения баз данных : биохимических, технологических, урожайных, климатических и др.

- £

*"Цель исследования: изучить свойства клейковинных белков пшеницы в качестве критерия выделения биотипов из сортовых популяций; на основе изучения свойств белков создать систему экспресс оценки и прогнозирования качества зерна пшениц хле-, бопекарного направления; обосновать регламент использования белковых маркеров в селекционном процессе пшеницы.

Задачи исследований: разработать рациональную систему регистрации алектрофоретических компонентов клейковинных бед-ков, изучить ваьирование компонентного состава глиадина л субгединиц глотенина для различных объектов селекции; < '. - выделить биотипы, изучить их по комплексу маркерных признаков, биохимических и хозяйственно полезных показателей зерна; сформировать структуру и систему ведения базы данных . по биохимическим и морфологическим маркерам;

- разработать регламент оптимального использования белковых маркеров в идентификации сортов, биотипов, линий и гибридов пшеницы по этапам селекционного процесса;

- выявить информативность содержания и соотношения фракций, субфракций и компонентов клейковинных, белков для использования модели их изменчивости в локальных селекционных программах при . маркировании отдельных показателей качества зерна (питательных и технологических)/, . ; "

- разработать экспресс методы определения показателей технологических свойств, содержания аминокислот, белка и его фракций на основе ближней инфракрасной спектроскопии;

■ - создать банк количественных данных по биохимическим свойствам, мукомольным показателям зерна, физическим параметрам теста, по хлебопекарным достоинствам, элементам продуктивности и урожайности, характеризующих.сорта и биотипы, в регионах их возделывания;

- сгенерировать алгоритмы и программные средства для ранжирования генотипов по интегральному показатели - качество зерна, для оценки генотип-средовых (ГС), взаимодействий,-прогнозирования показателей'качества зерна и хлеба.

Научная новизна работы. Выделены глиадин-глгаениновые биотипы пшеницы и установлено их многообразие для сортовых по- -пулящй. Обнаружена разнокачественность биотипов по биохими- ■ • ческим свойствам зерна, технологическим параметрам . и показателям продуктивности и урожайности. [ Установлено, . что -модель изменчивости содержания и соотношения компонентов клейковинных белков является показателем степени реакции ге-

М' ■ • —■ ■.■-.■ ■

нсшта на комплекс факторов внешней среды (Авторское свидетельство СССР N 1269292). На количественном уровне выявлены белзсовые маркеры отдельных показателей качества зерна хлебопекарного направления, информативность которых определяется генетической средой материала. Обоснован регламент использования принципа белковых маркеров в зависимости от целей и задач конкретных селекционных программах.' Разработана рациональная система регистрации и номенклатура злектрофоретичес-кого спектра глиадина, сочетающая наглядность эталонного спектра и точность локализации компонентов по ОЭП относительно Л 5 компонента принятого ва 100 единиц у сорта-стандарта Богарная 56. Разработан метод идентификации и паспортизации линий, биотипов. и сортов псзницы параллельно по биохимическим (глиадин, глстешш и ферментнда системы зерна) и морфологическим маркерам в компьютерном режиме.

Практической ценностью раОотш является выделение 42 глиа-дин-глпгешшових .биотипов по сорту Богарная 66,19 - для сорта Бэзостая 1, 24 - Вернокоршвая 50 и £ -ОПАИС-1, охаршсте-ризованных по комплексу биохимических показателей и хозяйственно ценных признаков. Создано 2 новых сортов на базе биотипов, характеризухщхся стабильным проявление« качества зерна в процессе экологического испытания, высокой продуктивностью и отличавшихся однородности по спектрам глиадина и глотенюга; 9 номеров передано в экологическое испытание. • Предложен метод браковки и отбора селекционного материала по составу кошюнентов глиадина и субъединиц глютенина. Разработан экспрес-метод оценки и прогнозирования качества зерна на основе ИК-спектроскопического анализа содержания клейко-винных белков, их субфракций и кошюнентов, аминокислот, показателя твердозерности, применимый на всех этапах селекционного процесса. 'Предложен метод анализа генетической структуры сорта по биохимическим маркерам и обоснована необходимость а семеноводстве полиморфных сортов контроля био-типного состава как критерия их оригинальности, подлинности я сортовой чистоты. Создан ряд алгоритмов и программных средств для ранжирования генотипов, адекватного моделям сортов и агроэкотипов. Разработана автоматизированная рабочая система расчета и анализа биохимических, технологических данных в системе прогнозирования качества зерна.

На защиту выносятся следующие положения: - многообразие глиадин-глотеииновых биотипов сорта пиени-

- 4 - •"■'■. .■;'.-•■ •

> цы. Биотипы как объекты селекции пвеницы на качество зерна и метод первичной браковки и отбора селекционного материала по составу компонентов и субгединиц глюгенина;

- содержание и соотношение клейковинных белков в прогнозировании качества зерна на основе метода ИК-спектроскопии;

- информативность белковых маркеров хозяйственно ценных признаков, регламентация их в локальных селекционных программах; , .V,'

- метол идентификации и паспортизации линий и биотипов по' совокупности морфологических и биохимических маркеров;

- - унифицированная система регистрации элекхрофоратических . компонентов глиадина, приешш^ да всех обгекгов селекц»-; онного процесса пшеницьс сортов, биотипов, линяй н гибридных комбинаций.

■ Работа выполнялась в лабораториях физиологии и - биохимии : растений, технологической опенки качества зерна,, биометрики и информатики Казахского научно-исследовательского института земледелия jai. Е Р. Вильямса,'; в период 1981-1993 гг.. и соответствует разделам тематик 03. Ш. Ша^ "Изучить роль полиморфизма запасных белков зерна в генетической детерминации его качества и других хозяйственно ценных признаков и свойств", 05.01.08. "Разработать на базе скоростных аналитических систем методы оценки технологических показателей качества зерна и муки" и 05.01.09 "Разработать комплекс программных средств упрравлешш селекционным, и продукционным процессом".

Размножение выделенных автором белковыхбиотипов пшеницы, их изучение по морфологическим маркерам и эмпирическая клас-, териэация осуществлены селекционером £. Е Колэмякиныы. - V/

-V Селекционная проработка .материала осуществлена набазе и, в сотрудничестве с отделами селекции озимой пшеницы," селекции яровой пшеницы , семеноводства я семеноведения.

:: Цри программировании урожаев использован справочно информационный фонд отдела орошаемого земледелия института

Апробация работы." . Резулътатыисследований доложены на конференциях и семинарах Целиноград (1984), Кокчетав (1985), Киев (1985), Алма-Ата (1987), Лнинград (1988),В0ГИС (1990), Щ КАСХЯ (1991), Актюбинск (1992), Алмалыбак (1993), Москва (1993), изложены в "Методических.указаниях.по идентификации сортов пшеницы и ячменя на основе составлявших их проламино-вых биотипов" (1985), "Цэтодических указаниях по кспользова-hiíe разработанных, адаптированных и реализованных в многова-

риантном исполнении программных средств" (1991). ^ "Чаем работы, связанная с выделением и изученном биотипов участвовала в качестве раздела конкурсной работы "Полиморфизм за-"• яасных и каталитических белков и его использование в селекции", удостоенной премии и диплома НТО аа лучшую разработку , в области науки я техники среди молодых ученых Казахстана (Алма-Ата, 1986). Создано 2 сорта озимой пшеницы с использованием принципа белковых маркеров. Результаты неоднократно / докладывались на заседаниях методических комиссий и ученого ' 'совета Казахского НИИ земледелия ли. В. Р. Вилъяиса.

' Публикации. Ш материалам диссертации опубликовано 1 авторское свидетельство, 6 авторских справок на алгоритмы и програиьида средства» 2 Методических указания, 20 статей в журналах союзного и республиканского уровня, 10 тезисов.

; Структура и объем работ Диссертационная работа изложена на 267 страницах машинописного текста. Состоит из введения, '. обзора литературы, 5 экспериментальных глав, заключения, выводов, предложений, списка литературы и приложений. Текст проиллюстрирован 31 таблицей, 32 рисунками, список литерату-

* ры представлен 552 источниками. :

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Материалом' для исследований служили образцы планид (trlticum aestivum). В качестве объектов исследования взяты районированные в Казахстане сорта мягкой озимой пшеницы .Богарная 50, Безостая I, Зернокормовая SO, Днепровская 521, Красноводопадская 210, ОПШМ , выращенные в 1981-1992 гг.- в условиях полива (Каскелевское ОПХ НаэНИИЗа), богары (Карой, зерносовхоз "Каскеленский" Илийского района Алматинской области), необеспеченной, богары (семхоз "Караспан" Бугунского района, Оию-Казахстанской области и-зерносовхоз "Актерекс-

• кий" Жзийылсгеой области); районированные сорта яровой пшеницы Саратовская 29, Омская 19, Омская 18, Целинная Юбилейная, Целинная 26, Иртшанка, а также районированные сорта селекции КаэНИИЗа; Казахстанская 3, 10, 15, 17, 18, 19, Казахстанская' раннеспелая. Казахстанская 128, представленные образцами из' разчных экологических зон (Костанайской, Западно-Казахстанской, Семипалатинской областей) и выращенные также 6 условиях' полива и богары в контрольных и конкурсных питомниках.

Объектом исследований явились также оригийаЛьйме биоти№ сортов Богарная 56, Безос^ай' I,- Зернокормовая' 50, ОПАКС -Ii и';

перспективные сортообразцк (ЙЙУ' бдйжа* койку^снопо' сортоис;пыг'

■ - в -

тания яровой мягкой пшеницы (селекционер ЕЕШвохатин).

В работе использованы также линии из гибридных комбинаций по озимой пшенице: Богарная 56 х Днепровская 521, Богарная-56 х Кавказ, Днепровская 521 х Богарная 56 (F6-F13) и эти же варианты скрещивания на уровне типичных биотипов (F2-F4); по' яровой пшенице : 454И х Казахстанская 126, 269018 х Казахстанская 126, 276042 X Саратовская 29 (F5-F10).

" В качестве основы калибровочных файлов в рамках совшст-кой работы анализировался материал Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур, вклшчшошцй около 400 образцов, охватывающий практически весь сортимент пшениц, возделываемых в Казахстане (по перечню 1889-1S92 гг.)

2. Введение.белковых биотипов

При выделении биотипов внутри сорта по белковым признакам наш были соблюдены следующие принципиальные условия:

1. Идентификация первоначального материала (урожай 1980г) проведена на 1/2 части зерна для сохранения посевных качеств и воспроизводства проанализированных генотипов в последующа генерациях при биохимическом контроле. Шрспективность подо- -бной постановки эксперимента связана с чистотой генетическо-

'• га материала. . В результате ежегодного контроля материала иэ последующего анализа были исключены линии, гетерогенные по . злектрофоретическим спектрам глиадина и глетенина, как не достигшие константности (до 1-37. от общего числа проанализированных линий). Размножение осуществлялось строго на уровне индивидуальных линий (потомство 1 зерна) при одновременной идентификации на морфологической основе.

2. Принадлежность белковых биотипов конкретному .сорту • изучалась на. фоне родительских форм.

3. Сопряженное исследование злектрофоретических спектров глиадина и глюгенина в пределах одной зерновки, что позволило в рамках одного генотипа выделить глиадин-глютекиновые бютипы - совокупность растений, характеризующихся родством по компонентному составу двух типов клейковинных белков зерна пшеницы. Первоначально выделено, по сорту Богарная 56: 26 глиадиновых, 7 глюгениновых и 42 глиадин-глютениновых биоти-

' па, имеющих коллекционную значимость. Часть иэ них в. процессе селекции была отбракована и после проработки детальному научение подверглись 8 глиадиновых, Б глюгениновых а 20 гла-адин -глютеняковых биотипа; по сорту Безостая 1: , 16 глиадиновых, 3 глютениновых и 19 глиадин-глюгениновых; по сорту

Зериокормовая БО - 9 глиадгагавых, Ю глнтеишювых и 24 глиа-дин-глягешшовых; ОПАКС-1 представлен 2 глиадшговыми, 1 глм-тешшовым я 2 гдшадин-гдотениновыми биотнпшли.

3. Вкохш.мческиэ методы исследования.

Экстракцию и электрофорез в ПААТ индивидуальных зерновок и 1/3 части зерна, локализацию компонентов в электрофорети-ческом спектре осуществляли по методике, изложенной наш в Методических указаниях... (Перуанский и др. ,1935). В зависимости от задачи конкретных исследований использовали различные варианты препаративного Еыделения глиадина: 70Х-ньм этиловым спиртом, 2U мочевиной; электрофоретического разделения в цилиндрической и пластинчатом ПМГ. Экстракцию глнтешша осуществляли по ( Galili, Feldran, 1983) с модификациями в приготовлении белковой пробы (Булатова, 1985). Электрофорез осуществлялся в модифицированной далочной системе Laemmli (1970). Верхний'буфер содержал 0.017. додецидсульфата натрия. Злектрофоретический спектр глтешша включал 20-21 компонент, гаторыэ разделяли на три зоны з соответствии с относительной зяектрофсретической подвижностью: А (0-17), В (13-50), С (51 -300).

Содержание фра'едий глиадина и глвтенииа в их классическом варианте осуществляли методом определения азота (Кьель-дааь,1959) и методом ближней инфракрасной спектроскопии по созданным нами калибровочным файлам ( Перуанский, Абугалиева, 1993). Содержание я соотношение субфракций и компонентов определяли следует;:),21 вдтодамл фотометрическим определением азота (Lauber, 1976) в субфракциях глиадина и глютенина после электрофореза; методом ипкродиекзлектрофореэа с последующ«,! шггорфэромэтрическш определением (Шруансгазй, Портной, 1973); методом элвцип отдал£ных компонентов с последующим определением белка на СФ-26 (Otto, She¡darkova,1931); денситомэтри-рованиец с помоцьв фотометрической приставки к стандартным блокам автоаназизатора "Техникой" и лазерным денситометром.

Содержание дисульфидиых связей в глиадию определяли полярографическим методом на анализаторе РА-2 (ЧССР) в режиме TAST, используя в качестве поляризующего электрода ртутный капающий (Абугалиева и др. , 1987). В одной белковой пробе по высоте пика подпрограммы определяли содержание S-S связей з виде цистиновьк остатков и содержание ^лиадцна по соответствующем калибровочным : для цисгина 10 - 10 м, а для глиади-иа 10J-10 М азота. Расчеты проводили в молях иистина на моль

' рлиадкиа.

Аминокислотный состав белков зерна , гдиадива и глюгени-на, а также их субфракций, компонентов и субъедияиц определяли на аминоаналиааторе 4101 (LKB), гидролизат готовили по прописи (Конарев,Перуанский,1971), расчеты проводили с.учетом коэффициентов коррекции {Kohler,Palter,1967).

Содержание крахмала определяли полярометрическим методом.

Биотипный состав сортов контролировался по элекгрофорати-. ческому спектру глиадина и глотенина на выборках по 100 ив* дивидуадьных зерновок в Зх полевых повторениях.

4. Штоды технологической оценки качества зерна .

• Показатели качества зерна и муки определяли стандартными \ общепринятыми методами: массу 1000 верен по ГОСТ 12042-66; натурную массу - на мвкропурке; коэффициент седиментации,.-4 по набуханию муки в 2%-ной уксусной кислоте; содержание белка в зерне и муке пшеницы методами ( Къельдаль,1959; Lauber,1976); количество клейковины определяли после отмывания на приборах ШК-1 и Glutonatik (Швеция), а качество клейковины оценивали по данным прибора ИДК-1 и в баллах по набуханию в 2Х-ной уксусной кислоте (Синицын, Зелова,1977); - показатели фаринограммы - на приборе фирмы "Brabender" (ФРГ) показатели альвеограммы - на приборе, фирмы "Stop ín"( Франция) число падения - на приборе, тип 1400 (Швеция) согласно методу Хагберга-Пертена; показатель твердозерности- по коэффициенту набухаемосги грубой и мелкой фракции муки (сита N43 и 61).

Элементы продуктивности учтены в результате структурного, анализа на выборке 10 растений в Зех полевых повторениях. 5. Бдияная инфракрасная спектроскопия - перспективное направ-' ление в биохимической и технологической оценке качества. •

Глобальные градуировки и методы корректировки точности анализа - эвристические составные аналитической системы Pacific Scientific 4250 я поэтому явились предметом методических исследований по направлениям: 1) создание глобальных градуировочных шкал, предполагающих анализ всех образцов конкретного продукта для экспрессного извлечения необходимой адекватной информации о качестве зерна; 2) разработка систем корректировки точности анализа в соответствии с его классом и возможностями адаптации их в переводе, на ИК основу. Б результате проведенных исследований нами созданы градуировоч- . кые уравнения для определения содержания белка и его фрак- : цип,. крахмала, клейковины, аминокислот в зерне лоеницы, 10 .

- в -

показателя твердозерности, позволяющие точно, с высокой степенью экспрессности, при минимальной подготовке проб определять содержание различных веществ (в том числе, в смеси со сложными, но не изученными взаимодействиями); их физические параметры и свойства В качестве эталонных методов при калибровании использованы стандартные методы определения, описанные выше.

6. Математическое и компьютерное обеспечение Компьтерное обеспечение охватывало 2 направления: создание и оптимизация структуры баз данных по качественным и количественным признакам, наиболее адаптированных для записи, хранения и анализа информации, используемой в идентификации, паспортизации сортов и маркировании генотипов (1); адаптация программных средств и алгоритмов, применяемых для конкретных аналитических целей оценки, прогнозирования, моделирования отдельных процессов (2) на базе персональных компьютеров, совместимых с IBM PC/AT. Сформирование баз данных осуществлено на основа F0XBASE. Для обработки и. анализа результатов использован созданный нами пакет прикладных программ (Калу-гулова и др., 1990; Абугадиева, 1991) на основе известных и адаптированных алгоритмов (Eberhart,Russell 1966; Tai, 1971; 1989; Доспехов, I960; Мартынов, 1989; Westscott, 1989).

БЕЛКОВЫЕ SiOTiffltt ПОНЯТИЕ,' ПРИНЦИПЫ И СПОСОБЫ ВЫДЕЛЕНИЯ, ЗНАЧЕНИЕ В ИДЕНТИФИКАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПШЕНИЦЫ Известно, что практически любой сорт пшеницы является популяцией. Структурную основу популяций составляет биотипы -группа особей популяции, обладахжря сходным генотипом. Термин предложен а Иогаясеном (1935). Ш его определению чистая линия представляет собой единственный биотип как совокупность особей с одинаковым генотипом. "Чистолинейный" материал, как и любая популяция характеризуется широким спектрам изменчивости, т. е. может быть представлена различными биотипами. Исходя из признака, по которому отмечается гетерогенность различает: экозлемент или морфобиотнп, выделяемый по габитусу растений, высоте, особенностям колоса и т.д.; фэно-элешнт - биотип, отличающийся конкретным генетически детерминированным феном ( например,опушенность листа, биоизомеры и др.,); гемифанерон - биотип, выделяемый по специфичным алиментам структуры клеток и тканей; криптозлемект - биотип, выделяемый на провокационных фонах; изогенные лилии - по ре-

- 10 -

* •в:г.ил<йта!л гибридного и маносомного анализа.

Сведения о белковых биотипах, как доказательстве полишр-1.й сортов пшеницы появились сравнительно недавно. Преимущества белковых маркеров относительно морфологических принципиально обоснованы в идентификация сортов. В селекционный процесс реально они могут быть востребованы при наличии ответов на следующие принципиальные вопросы:

- критерий различия между генотипами, т. е. каково число белковых компонентов, определяющих уникальность генотипа; .

- критерий минимальной дистанции ыещу данными сортами Ж сортами улучшенного агрономического качества, т.е. является ли электрофорез отправной точкой в концепции различия генотипов по хозяйственно ценным признака),);

- обязательность иди свобода выбора конкретного алектрофо-• ретического протокола в отнопении метода к белковой системы и их преемственности по стадиям селекции;

- регламентация этапов селекции, при которой электрофорез приносит наибольший информативный и экономический эффект.

1. Состав компонентов глиадина и субъедюжц гдигекина - биохимическая основа для выделения биотипов пшеницы. Для выяснения природы эндоспермадьных белков проведена специальная серия экспериментов по изучению свойств гетерогенности и специфичности глиадина и глютенипа Согласно функциональной классификации запасных белков пшевицы (Shewry et al., 198Б), мономерные глиадины представлены S-богатыми и S-бедными Ш) субфракциями. Методом полярографии нами обнаружено возрастание содержания S-S-связей от uj к «с -гдиадинам. Для некоторых сортов и биотипов (например, Богарная 56) выявлено преобладание содержания S-S-связей в W-SOK8 над таковым в J7-зоне. Возможно, это связано с высокой гетерогенностью tu-суСфракции для данного генотипа (8-11 кошонентов), их неоднозначностью по циетину, с близость» физико-химических свойств jf-глиадинов и наиболее подвияных о^-компонентоЕ. Учитывая это, в анализе специфичности и гетерогенности глиадина как белкового маркера . использовались характеристики обеих групп мономерных вариантов.

В результате сравнительного изучения аминокислотного состава субвддшшц глотенина, высокоагрегироваиных глиадинов ¡.ВАГ), низкомолевулярных глюгешнов (1ШГ) и суммарных фракций, электрофоретический спектр глотенина дифференцирован на t!

. А, В и С зоны с четкой идентификацией высокомолекулярных

субъединиц (ШС) глютенина в пределах А 8- В 20,'' в райках . •- которых осуЕэствкекы исследования свойств гетерогенности и " специфичности глотенина

' В дальнейшем, под глиадиновьм экстрактом подразумевали Б- . ' богатые (а ф и Б-бедные (.Со) глиадины, а в случае с глютедаовым экстрактом - высокомолекулярные субъедяницы, представляющие арсенал белковых маркеров, применяемых в - идентификации генетических систем пшениц и обозначаемых далее в их классическом варианте: глиадин и глстешш.

• ЗДеление белковых биотипов предпринято по 3 группам объектов: районированные сорта, сортообразцы блока конкурсного испытании , гибридные комбинации в двух вариациях - на ракша (Г1-ГЗ) и более поздних (РВ-Р9) этапах селекции. Поэтому возникла необходимость создания системы регистрации белковых компонентов," унифицированной для всех этапов и объектов се: лекционного процесса пшеницы. Известные способы иденткфика-цго! сортов не обладали разрешающей способность» относительно

• гибридных популяций в силу разных причин: число компонентов . глиадшга превышало количество позиций эталонного эмпирического спектра, (Конарев и др. ,1976); отсутствие ОЭП ограничивало точную локализацию аллелышх вариантов (Созинов, Попо-

. реля, 1972), хотя и бшю внедрено поажэ (Зазек аг а1. ,1989); анализ только по ОЭП компонентов (Висгшк, 2Шгаап, 1978). ш-штчал болыаой объем информации по районированным сортам > пшеницы, применяемый в селекции.

В процессе налш исследований обоснована оптимальная . > форма регистрации компонентного состава глиадина генотипов в том числе гибридного происхождения, позволяющая с высокой точностью определять локализация компонента в спектре. Сущность ее заключается в сочетании записи компонентного состава глиадика в номенклатуре ВИР (Конарев и др. ,1978) с ОЭП белковых полос, привносящих точность и объективность, отно-• сительно 5-компонеята, принятого за 100 единиц, что позволяет избежать ошибок в написании одноименных компонентов, ййор данного реперного компонента обусловлен его присутс-

• твием у большинства районированных сортов пшеницы, В случае , '.. несовпадения локализации репера или его отсутствия у изучав- -

кого сорта за реперный может быть взят лпбой компонент анализируемого сорта, идентичный по ОЭП сорту-стандарту.

В результате анализа индивидуальных зерновок по составу

_ ю _

X л.

'Компонентов глиадина выявлено многообразие биотипов- Для Ео- • гарной 56 оно обусловлено варьирование« гетерогенности спектра в сравнении со спектром типичного для данного сорта по 9 белковым компонентам З-субфракций. Изменчивости спектра подзоне не наблюдалось. Биотипы сорта Безостая 1 отличались , составом варьирующих компонентов пой^еоне , сорта Зернокомо- \ вая 50 по - компонентам ¿С и и)- зоны, биотипы сорта ОПАКС-1. - различались по со -компонентам . Все'изученные в пределах линий глиадиновые биотипы сохраняли специфичный для них сос* тав компонентов независимо от условий ареала и года репро-

■ дукции. Поэтому глиадшовый биотип определен как тшз растения, выделяемый из сорта или гибридной популяции по специфичности злектрофоретического спектра глиадина. .

Эффективность выделения биотипов по глиадину сопоставлена. . в методическом плане в результате использования принципов ; биохимической интерпретации и генетической классификации на-одних и тех яе поэерновых образцах. Среди ранее описанных 23 глиадиновых биотипов Богарной 56 (Перуанский, Абугалш- .'• ва,1985) нашг выявлено 8 тшов спектра согласно генетической :

• классификации глиадина; На сортовом материале Богарной 56 (Сеитова и др. ,1986) показано наличие 6 биотипов, различаа-щцхся по спектрам глиадина, в том числе, один основной, остальные минорные. Методом гибридологического анализа установлено, что различие между биотипами детерминированы ■

• глиадшжодиругвдши яокусами на хромосомах 1Д, 6В, 6 Д. В сравнительных исследованиях ваш выявлено большее число типов спектра (6 против Б). Среди возможных источников "более

■ значительного количества тшов спектра могут быть: вариации

• глиадинкодируших локусов по хромосоме 1А в дополнение к ра- -нее выявленным 1Д, 6В, 6Д и более репрезентативная выборка

. их вариантов (2:2:3) соответственно.

Аналогичные работы по глгаенину базировались на биохимических способах интерпретации. , Для данного класса клейковин" ных белков в основном отмечена меньшая степень полиморфизма: " выявлено 5 глюгениновых биотипов по сорту Богарная 56, 3-для Безостой 1, 10- по Зернокормовой 50, 2- по ОПАКС-1. Изманчи- . вость отмечена в основном для БЫТ субъединиц. ;

Выделение белковых биотипов и их принадлежность конкретному сорту изучалась на фоне родительских форм. Судя по родословной сорта Богарная 56 в ее создании участвовали сорта: -' Юбилейная Осетии, Лэсостепка 75, Безостая 1. . Отбор роДона-

чального для сорта колоса обеспечил высокую степень "полнмар-' физш: 23 биотипов по глиадмг/ и 5 по глютенииу. Однако, все : • биотипы принадлежат именно этому сорту, в том числе и на ос-- ' *- нова морфологического анализа. В результате сопряженного кс" следования электрофоретйческих спектров глиадина и глютенина в пределах одной зерновки выделены глиадин-глютенияовые био-■ типы - совокупность растений, характеризующихся родством по компонентному составу обоих запасных белков зерна пшеницы. В ■• первой части названия буквами греческого алфавита обознача-: ется принадлежность по спектру глиадина,во второй-латшзскими " буквами по спектру глютенина. В изученном материале Богарной •• 53 особняком расположены линии, имеющте обогадрнный в срав-"• нении с типичным глиадиновый спектр с генетическими формулами: 8.17.1.1.4.8} 8.17.5.1.1.2; 8.17.5.1. 4.6; 8.17.5.1.4.1, ' указывающая! на изменчивость по 1Д, 6В и 6Д хромосомам, но совершенно' идентичные по спектру глютенина (-В22 глютеншго-.: вый биотип), что возможно связано с близостью их происхожде-, ния. Анадогичнш результаты получены для других сортов: у ' Безостой 1 выявлена 19 глиадик-глгаеютаавых биотипов; Зервд-кормовой БО - 24; ОПАЙМ - 2 .

2. Ферментные системы зерна - генетические маркеры , -генотипа пшеницы.

Эффективность идентификации по разным белковым системам (запасным и католическим) многими исследователями не проти-.. вопоставляется, но и не рассматривается в обдам контексте. , • В своей работе ш попытались осуществить биохимическую паспортизацию по запасным белкам и по отдельным ферментатив-- ним системам: пероксидазе, альфа-амилазе, глюкозо -6-фосфат- • дегидрогенаэе, кислой фосфатазе. Бри элэктрофореЛгаеском анализе позерновых образцов линий сорта Богарная 56 обяару- ' явка их гетерогенность по всем изученным энзиматическим системам (Абугалиэва А., Абугадиева С. ,1991). Число электрофоре' гических вариантов по всему комплексу ферментов настоящего исследования не превышало 2. По кислой фосфатазе, альфа-амилазе, пероксидазе выявлен так называемый типичный вариант спектра, встречаются у 94.6Х ; 95.52 и 91.0% линий соот- . ветственно и характеризующий сортопопудяцию в целом. По rao-' ферментам глюкозо -б-фосфатдегидрогеназы обнаружено два типа ' спектра в соотношении S2. 3 и 42.5Х. Для всех ферментных сис-' тем отмечена внутрилинейная гетерогенность материала сорта Богарная 56, однородного, в пределах линии по глиадину, глю-

теюшу, морфологическим признакам (2.7 -5.4Х от общэго числа , линий). Аналогичные данные получены при анализе других сор- . тов. Ш кислой фосфатазе не обнаружено электрофоретических вариантов как между линиями Безостой 1 и ОПАКС-1, " так и внутри них. Для пероксидазной, глтоао-6-фосфатдегидрогеназ-ной и альфа-Змидазной систем зерна этих сортов обнаружено по 2 электрофоретических варианта с преобладанием типичного у исследованных линий (96.4-98.2£), но не всегда в большинстве

• для альфа-амилазы: 34.5-65.5%., Внутрилинейного полиморфизма . для этих сортов не установлено. "

В целом, по каждому классу ферментов выделены биотипы и « ' расширена потенциальная платформа маркирования генетических систем пшеницы. Например, у сорта Богарная 58 обнаружено 28

• вариантов по глиадинам, 5 - по глэтенинам, по 2 - по каждому из 4 типов ферментов зерна в различных между собой сочетаниях - всего зарегистрировано 48 таких комбинаций. В совокупности все белковые системы наиболее полно дифференцировали индивидуальные линии сорта.

3. Вазы данных по генетическим маркерам в идентификации линий пшеницы.

По результатам изучения запасных и католических белков ,. зерна разработана структуры базы данных по генетическим маркерам (табл. 1). Организованная таким образом база данных, открытая для интерпретации, дополнений и корректировки позВолила:

1. Сравнить эффективность идентификации генотипов различными методами на основе использования маркеров;

2.Сопоставить пригодность различных белковых систем для : целей распознавания генотипов;

3. Установить, что тип спектра запасных белков ,и всех фер-меятных систем варьировал на уровне линий,; независимо друг от друга. Описаны линии, отличахщёся только по одному признаку. Взаимосвязей, между злектрофоретическими •• вариантами изученных белков не отмечено. ГЬ ; результатам кластерного анализа линии с обогащзкным и своеобразным спектром глиадина

104 104 30 104 70 52 30 104 70 30

(+в(4; +оС4^7; +^4 П^М ; + * ^ Г 1^7) , идентичные па составу субъединиц глютенина характеризовались "редким", ко однородным спектром пероксидазы. •■'/,■

4. Создать коллекцию биотипов, .оригинальную по содержание и представленную 65 почти иаогенными линиями.для сорта Бо-

гарная 56, различающихся по одному из маркерных признаков. . Разнообразие этой коллекции охватывает обнаруженные яами 48 • комбинаций по белковым маркерам (запасным и каталитическим) с учетом морфэтипа (экстенсивный, полуиятенсивный) и срока созревания (раннеспелый, среднеспелый и позднеспелый ). .

. Таблица 1

Структура Сазы данных по морфологическим и биохимическим

маркерам

! Идентификатор! 1 Биохимические! 1 Уорфологичзсюй! ! Допол-1

1 линии 1 1 маркеры 1 1 маркеры 1 ' ПОКИЯ1

(название сорта! ! состав компа-1 юрфотип, 1 !УСТОЙ-1

¡номер гибрид- ! 1 центов: 1 разновидность,1 ! чивость

¡ной популяции,' 1 глиадин, 1 срок созреван. 1 5 к рхав-

I номер'линии, 1 I глюхешш, ! длина вегета- 1 !чине, !

1 каталог \ 1 пероксидаза, ! цион. периода,! ^головне

1 1 ! астераза, ! опупение ! ! ■!

! кислая фос- ! ! (и др. 1

» » 1 фатааа, 1 И др. ! !---1 —

1 глшозо-В- 1 .......!.....— 1

* 1 !фосфатдегид- 1 ! 1 1

1 ! рогеназа, 1 * 1

1 1 и-ашшза и др! 1 ■ 1 !. 1 *

БАЗА ДАННЫХ ГО МАРКЕРАМ

БИОТИПЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРОЦЕССЕ. По мере выделения биотипов встал вопрос об их свойствах и информационной нагрузке электрофоретического спектра белков 1. Разкокачества нность глиадин-гдетениновых биотипов. Лшадик-глотеншЬвыв биотипы охарактеризованы наряду с маркерными признаками, и по комплексу биохимических (аминокислотный состав белков, содержание белка, крахмала, дисульфидах связей), технологических свойств верна, муки, теста и хлеба на Фоне конкретной урожайности и элементов продук-пивности, формируемых генотипом каждого биотипа. Оценены морозостойкость, устойчивость к бурой и стеблевой ркавчит, наличие гена некроза, длина вегетационного периода.

- 18 -

Выделенные гдиадин-глотезшновыэ биотипы исследовали- по аминокислотному составу суммарного белка верна и глзйешша. Популяции сортов взяты в качестве контроля для сравнения ' (Абугалиева, Булатова, 1991). Содержание аминокислот в бедке

70 35 40

разных биотипов варьировало. Например, для +ри>5-и) 3 -В22 -глиадин-глютенияового биотипа сорта Богарная 55 отмечено повывенное содержание аспарагиновой кислоты, сер:ша и диетика при низких в сраЕнешш с другими биотипами содержанием тироэша, фенилаяюша и гиетвднна В целом пониженным содержанием глутамияовой кислоты и цисткша отличалась популяция, при сравнительно повышенных значениях глицина, валина и-ме-тионина в белках зерна Зерно биотипов обладает ясно вира- -женной разнокачественностью по питательной ценности и сбалансированности. Популяция занимает обособленное положение от составляющих ее биотипов, что выражается в преобладании меикласгерных расстояний над внутрикластерншн по результата« многомерного статистического анализа (рис.1).

Для биотипов, отличающихся лишь глигениновым разнообразием спектра (т. е. в пределах одного типичного глиадинового-биотипа), к наиболее варьирующим модно отнести содержание аспарагиновой кислоты, серина, метнойива и в меньшей степени - фенилаланина, пролина, аланина и глуташшовой кислоты. В биотипах+А12-А13 и Ш2-А9-А13 наблюдалось повышенное содержание аспарагиновой кислоты в сравнении с типичным и -Е22 -глогениновыш биотипами. Наибольшее содержание - метионнна отмечено во фракции гдтенина у +А12-А9-А13 биотипа Для типичного биотипа было характерно повышенное содержание глицина В целом ли, аминокислотный состав белков зерна'и его фракций специфичны для глиадин-глюгешшовых биотипов.

Среди биотипов сорта Зернокормовая 50 обнаруикны генотипы, характеризуемся значениями дизша 3.0% и выше. Это 8 , линий из 77 -изученных, принадлежащих к 7 глиадин-^лвтенино- , вым биотипам: типичный -£23; типичный - В23,24; -иГ?-тяпичщый; •■

30 38 38 38

-<¿7 +А12 - А13; -и>4 - 123; -и) 4- А9- В22;-ч)4 +А8.5-А9-В23, К наиболее сбалансированным отнесены -123,24 и -А9 -В22 гло-тенкновых варианта Зернокормовой 50, а -А9-Е27 и , +А12-А13-Б22 глгоениновых типа определены как наименее ценные 2 питательном отношении. ■ • ■ ' ■'

Глиадик-глюхениковие Биотипы различаются также и по дру-

1Л

0(1 100

' 90 80

-Н) I I

•1 : {-

! •

70 60'

Г I

I" . 1

I I • :<■ Г '; . I Б0 I ■ ( I I ! I I I ( I

Г -

I _ I » 1

: 30

' 10

оа-ю

Ч 1

' - и

л (. . г I

_ 1 II II I I 2 5 8 4

7 8

I ( О 10 11 12

Рис. 1. Дендрограшы сходства-различий глиадин-глптенгаго-вш биотипов Богарной Бб. - Условные обозначения: А- по аминокислотному составу белков аврна; Б - по ашшокислотному составу суммарного глютвиина 1,2- популяция 1983.1984гг. 104 70 30

урояая; 3.4- -В22 глиадин- глюгешшовый биотип

70 36 40 36

Б,6- +("1и}6-и)з - Е2Е глвадин-глпгениновьй ; 7,8- +а)б -Б22 9- типичный +А12-А13 глиадин- глотениновый; 10- типичный гли-адип-мюгениновый; 11- типичный -В22 глиадин-глетениновый; 12-типичяый +А12-А0-А13 глиадин-глюгентговый.

той валкой характеристике запасных белков -по содержания Б-Б -связей в наиболее гетерогенном - глиадине и его субфршодиях, варьируя например, от 3.6 М Б-Б-связей / М глиадина у

52 27 70

-глиадинового биотипа Богарной 56 до 8, 6 М у +П-ГЛИ-адинового биотипа. Сходство и различие биотипов по содержании Б-Б-связей обусловлено качественным составом глиадина у биотипов и количественным накоплением компонентов и субфракций, весьма гетерогенных по содержал™ цистина

В результате ежегодного скрининга биотипов выявлена значительная амплитуда их изменчивости по показателям качества: биологическим, технологическим, хлебопекарным в пределах репродукции. Варьированием охвачены все признаки, но в разной в зависимости от генотипа степени. Разнокачзственность зерна биотипов по технологическим свойствам отмечена во всех условиях, однако приоритетность биотипов в пределах различных зон выращивания изменялась. Результаты многолетних исследований качества зерна биотипов озимой пшеницы Богарная 56 суммированы на рис. 2. Для кадцого из 38 глиадин -глихеншю-внх биотипов приведен минимальный ранг,' соответствуйте^ самому высокому рейтингу качества с ограничением норма реакции в условиях орошения и богары. Данный метод оценки открывает перспективу браковки и направленного отбора генотипов, наиболее ценных и стабильных по качеству зерна.

Выделить биотипы, отличающиеся в лучшую или худшую сторону одновременно по всем параметрам кзчествз весьма затруднительно. В связи с'чем проанализирована адекватность и границы применения интегральной оценки качества зерна по результатам многомерной статистики. Для сорта Зернокормовая 50, биотипы которого весьма полярны как в технологическом, так и в питательном отношении (рис. За), образцы, сочетающие оба эти свойства расположены наиболее близко в радиусе к идеалу, остальные рассеяны в системе координат "технологические свойства - -»питательная ценность'Ч рис. 36).

■ Линии, принадлежащие конкретным биотипам подробно охарактеризованы по общепринятой схеме структурного анализа элементов продуктивности и по урожайности. Установлено варьирование биотипов и показана степень их сходства-различий по продуктивности при выращивании в одних условиях. '„Определенный интерес представляют результаты анализа данны;: урожайности биотипов, выделенных по ферментным системам зерна -20

Рвяг БО

1 I

4.0« III

1 ..... 1 " III

33! 1111

* \ И И •||Ц --! >

301 1 ■II II ни И 1 1

• 1 { | 11111 III1 1 И 1 >1

241 1 { 1 11111 111* И 1 Г И . И

Г Г- ( ии* *! и III (ПИ ш

221 ! 1 1 1111* й| и Ш НИ! III

• -1 III ¡ни м и 111 !Ш1 III

181 1 И ! 1 II *| * 111 *ПП 11*. п;

- | 1 II 1 1 Па! а л*и 11! «ИП III Ш

ав! НИМ Пли ■м! л 111 |л11*1 ! 11

111111 II л|л ла| а 11111*11*1 1П ¡11

ш ■ И 1 1 л ии лл| а И 1 И л! 1*1 П1 И1

Г П ш 1 ии т«1а| л 11111 *ли! III III

121 II л! 1 г I н 11 ли Л 111II **!*! 111 111

И *|*П !!) 1 ии А 11111 МЫпМ 1 *! И)

101 II *|ЛА11И1 1ии АААА И И 1 ! л! III

II Л! АЛИ 11) |ии | I И 1 ааал) 1 а| ЛИ

3 1 II .ЯйтЛАП П 1ии 11111 *Л**| ! л!)

И А|**ЛНН I 1 (хМ* ! 1 1 И аал#г| )и! А

01 ! | ааа-ай! | | | 1 | лай ллла 1 1 1 Ил* л| й

1 а лааай| | | } 1 1 ЛАЛ ааал 1 ллала 11 лл ала

41 i л угл-а-л-.м i ) | ! i «га лалл ) 1 йал лдл

{ л *гллйпы а) 1 1 А-ЛйЛ алл* 1 Л&&

2 1 лл г«гйлг:| й| л ЛМгАЬ йллл ллл лай

"1 гё^пзг

г » ~*йЛ ййай ала * л а гк '

1 а йала и и * 1 ал а л . л И

4, 1 л лллл и и <га! 1 [л) л а ТЧ '

! йл*:| П 1! и1 ¡им >0 а

! л!11 (1 1 л! 1 и 1 л

8 I 1 лИГ 1*111 П 1 II 1 *1 М 1 и I л и 1 л I 1

101 1 ап1 1 <4П 11(11 1 1 1 ( 1 II I и 1 * и 1 1 и 1 ~ 1

М1 1 III 1 И 1 1 1 1 Л *

г б! 1 1 1 1 1 * *

201 1 1

А 1...........1 В 1 --,-1 В 1---1 г 1.......... . д (--1 ■

Рис. 2. Раняироваике глквдта-готтениновых биотипов сорта Ео-гариаз 53 по результатам интегральной оценки (50) качества верна в урояае 1е82-1ве1гг.в условиях полива (I) ¡1 Оогары (11) относительно идеала (требования к силькьм лишаем) .г-Условныз обозначения: **а - наилучший ранг; — -диапазон га-гйнчивости ранга интегральной оценки а зависимости от года вырацивалмя. А - типичный гдитенинОЕЫй биотип; Б - Ш2-МЗ; 3 -+А12-А9-А13; Г- -Е22; Д- Ш2-А13-В22-глот8я:вно5иа. Окотил

йероксидаэв, -амилазе, глшозо-6- фосфатдагидрогенаае аа фоне типичного варианта гдиадинового и глгаенинового спектра Изучено Б обнаруженных комбинаций - 1:1:1; 1:1: 2; 1:2:2; 2:1:1; 2:1:2 , соответствующих двум типам спектров по каждо- ■ му из 3 перечисленных ферментов. Максимальный уровень урожайности в условиях богары (наиболее лимитируемая точка) отмечен для первого типа комбинирования - 17,3 -18,0 ц/га, а минимальный (9,3-9,7 ц /га) -для варианта 2:1: 2. Наибольшая часть варьирования урожайности объяснялась различиями по Ргх и 0<1Г (62£ в сумме), что обусловливает селективную значимость биотипов, выделенных по указанным классам ферментов . внутри сорта при соблюдении принципа единственного различия по другим маркерам: биохимическим и морфологическим.

2. Тестирование гибридов пшеницы на гомозиготность и константность по составу клейковинных белков.

Пэрспективность изучения белковых формул у генотипов гибридного происхождения на ранних стадиях селекции состоит в том, что отбор гомозигот может быть не только ранним, но и целенаправленным. Это в свою очередь вызывает дальнейшее сокращение числа изучаемых генотипов и повышает результативность проводимого отбора (Перуанский, Духнов,1984; Абугалие-ва и др., 1991). Компоненты гдиадина при гибридизации исходных форм, как правило, наследуются так называемыми группами сцепленно наследуемых компонентов. В каждой группе компонентов постоянно присутствуют отдельные, четко идентифицируемые в злектрофорегическом спектре белковые полосы. Для выявления конкретных групп сцепления достаточно определения ОЭП одного из них,так называемого маркерного компонента, например:

94 89 4746 92 80 68 38

Сорт даепровская 3 Сорт Богарная 56 -^¿7/}Af2u>^

Выявить гомозиготность генотипа по отдельным группам едапленив не всегда представляется возможным. В этом случае ее контролируют в последующих поколениях. В принципе, гетерози-. готность идентифицируется как сумма компонентов обоих родительских форм. йявление маркерных компонентов служит наиболее простым тестом на гомозиготность по глиадину. Отбор гомозигот аналогичных по белковой формуле лучшей по качеству . зерна родительской форме позволяет осуществлять первичную браковку селекционного материала по типу "глиадиновый аналог."

Изучена динамика наступления генетической константности ряда морфологических признаков и спектра глиадина на основе .

601 511

181

121 ' I

• 1 61 41 ■ 31 I

Г"8 Г I

13 26 29 30 31 32 21 26 22 28 24

Рис. За. Дендрограыма сходства-различия глиадин-глотенино-вых биотипов сорта Зериокормовая БО по аминокислотному составу белков зерна

--327----

пт пг иг

4 10 3 18 Б 11 6 19 ? 17 в 27 20 12 16

1 §

г/

идеал

¿5"

Я-970

6.0

6.5

7.0

7.5

в.й

Аминокислотный состав

Рис.36. Интегральная оценка качества зерна биотипов Зер-нокормовой 60. - Условные обозначения: В-Бб - популяция Богарной 66; ЗК-50 - популяция Зернокомовой 50; Н-970 - Нутанс 970; 1-29 глиадин-глютениновые биотипы ЗК-50*

* Перечень глиадин-глюгениновых биотипов Зернокормовой 60 приведен в приложении. <

'одновременного анализа потомства 10 поколений шшортовьк гибридов яровой пшеницы. Обнаружена тендекцш последовательного наступления генетической стабилизации в F4-F5 покслени-ех локусов, кодирущих сштез глиадина к локусов, коатрогщ-рувдпс такие морфологические признаки растения пшеницы, как окраска колоса, длина килевого аубцй.форма колосковой чешуи, опушанность листьев, восковой налет растения, реснички ушка, антоциановая пигментация уша и др.

Принципиально этап использования кампонентного состава ' гжадина в' процессе селекции для отбора гомозигот рзалек и молвт быть осулрствлек, как в ранних поколениях ( F2-F3), так и на более поздних этапах. Эффективность конкретного пути ыожэт быть оценена лиеь в специальных экспериментах, 3. Биотипы и их соотношение в определении структуры - сорта, его подлинности к чистоты. ' Сорт - хозяйственная единица. Более детальный биологический подход к структуре сорта с применением методов биохимических маркеров позволил выявить его слоянув организацию. Сорта казахстанской селекции характеризуется подиморфностьа Это затрудняет оценку генетического потенциала сорта в про' явлении полезных признаков и свойств без изучения основных структурных компонентов сортопопуляций; предела кх варьиро-- вания к характера взаимосвязей. . Сортопопуляции изучены в • ареале их возделывания. Установлено, что они представлены ' различным числом глиздиновьвс и глхиенжновых биотипов. На основе выявленной множественности, гдиадиновых и глютениновых биотипов внутри сорта записываются развернутые белковые формулы, которые состоят из описания типичного биотипа и указания дополнительных или отсутствующих компонентов как по гли-. . адину, так и по глпгенину.

: Уровень полиморфизма разнкк сортов неоднозначен (табл.2) ■ и определяется совокупность!) факторов, обуславливавших конкретный биотипный состав: -число контрастных генетических маркеров, участвущих в создании сорта; размер выборки генотипов в потомстве родоначального; соотношение доминантных и рацессивных локусов, избранных в качестве генетических мзр-' керов; направление искусственного отбора, связанные с цэлями' и задачами селекционной программы; выбор фона отбора ( анализирующий, стабилизирующий, инфекционный); случайность вы-' Серки генотипов при передаче в Госсортиспатание или семеноводство; выбор маркера и метода его изучения и т.д.

гч

Таблица 2

Степень полиморфизма сортов пшеницы по компонентному составу глиадина и субъэдиничнаму составу глютешша

N ' Назваииэ сорта!Количество биотипов! X типичного биотипа п/п I глиадин 1 глютенин! глиадин ! глютенин

1. Богарная 56 26 7 44-85 • 51-90

2. Шзостая 1 16 4 37-96 68-76

3. ОПАКС-1 5 2 89-95 50-81

• 4. Зэрнокорыовая 50 9 10 46-60 52 "

5. Лэсостепка 75 3 1 75-92 99-100

Ö. Саратовская 29 5 3** 80-94 53-85

7. Омская 9 3 2 ** 72-88 74-88.

8. Казахстанская 126 1 1 99-100 99-100

9. Казахстанская 15 2 3 95-98 60-89

10. Днепровская 521 4 20-75 -

11. Кавказ 3 - 65-70 -

12. АлэДасская 4 - 80-89 - .

13. Алъбядуы 114 2 - 90-95

14.1&ркиз 6 - 66-75 -

Примечанием даннш отсутствуют;** данные К. Ы. Булатовой, 1988

Обнаруженная высокая степень полиморфизма некоторых сортов вполне обгяснша вышеперечисленными факторами. В создании сорта Богарная 66, например, участвовали контрастные по компонентному составу глиадина генотипы Безостой 1, Лесосг-тэпкз 75, Юбилейная Осетии, а свою очередь характеризуются гетерогенностью гот белковым маркерам . Данные по полиморф-ности сорта Безостая 1 согласуется с изучениями его на крахмальном геле, в результате которых выявлено 6 различных типов спектра глиадина (Созинов и др. ,1973). Обнаруженное нами многообразие биотипов характерно, и для местных сортов пшеницы и ячменя из йэпала и Йемена (Оапата е1 а1. ,1983; 1988).

Популяции сортов, репродуцируемые в течение ряда лет и в различных регионах возделывания характеризуются определенным составом и соотношением глиадиновых биотипов. Не все биотипы и не в одинаковой степени проявляется в различных популяциях. Выделены основные биотипы, которые наряду с типичным составляют наибольшую долю в сорте. В зависимости от условий

выращивания частота встречаемости биотипов изменялась вплоть до "исчезновения" отдельных, определяя многообразие'биоти- . пов, представляющих популяции. Пзпуляции сорта Богарная 56," . выращенные на поливе, характеризовались относительно стабильным содержанием типичного биотипа: от 62,6 до 89,92. Кг основу составляли вместе с типичным следуйте биотипы: • ■ 70 52 40 - 70 52' •

+¡¡1 ( 4,3-1Е£);+и)1( 8,8-9,92:) ;-и>3(3,3-5,9%); +Ри)1(0,7-Б,0). Процентное отношение различных биотипов к сорту варьировало; неоднозначно. Количество биотипов колебалось от 9' до 14 в 'зависимости от года репродукции. Богарная популяция характеризовалась несколько шньшм разнообразием биотипов (8-10) и преобладанием типичного биотипа в сорте (от 53,9 до 69,82). Популяция «©(Выращенная в условиях необеспеченной богары отличалась наименьшим содержанием типичного биотипа (44,0 51,65). Несмотря на указанные различия изучаемых популяций по числу и соотновениа глиадиновых биотипов, юс сушцшш' сортовые формулы идентичны и совпадает с белковой формулой типичного биотипа Для менее полиморфного сорта Еэаосхая 1 наибольшее разнообразие биотипов отмечено для популяций с необеспеченной богары. ПЬпудяция.полученная с полива отлича- . лась преимущественным преобладанием в сорта типичного биоти-' па от 83,9 до 95,17. и наименьшим разнообразием (от 2 до 5). Дня популяций с богары и необеспеченной богары также характерно значительное содержание типичного биотипа 50,4-73,42 и 37,7-38,4%. Определенный вклад в соотношение биотипов вносил

30 .

«¿Р-глиадишаый биотип, обнаруженный в пределах от 18,3 до 20,45: и от 11,4 до 13,77. соответственно. Популяция с необеспеченной богары резко контрастировала по биотипному составу. ' В отличие от других, ее основу составляли 3 биотипа: 30 104 30

типичный; и +<¿4^7- глиадиновые биотипы в соотношении

37,7:19,7:31,5 и данная популяция имела формулу последнего ' биотипа. По-видимому, в условиях жесткой богары естественный отбор был направлен на сохранение именно этих генотипов, что привело к изменению суммарной сортовой формулы глиадина.

Но составу субтединвд глюгенина многие сорта также поли-уорфны. На основания обнаруженных глюгениновых биотипов рас-гнеаны аналогично глиадиновым развернутые формулы сортов:

гь - ■ г '

БОГАРНАЯ 56 ЗЕРНОКОРШВАЯ 50 ■

А 8 9 11 13 35 А 8 9 11 13 15 20 »

В 20 22 23 24 27 29 31 34 30 В 21 22 23 24 27 29 31 34 зЬ С 38 42 45 С 42 46

С+А12-А9 13 B22J С+А8.5 Ш2

-А9 А13 В22 В23 Е24 В273 Как видно из формул, изменчивости подвержены 4 субъединицы у сирта Богарная 56 , 3 - у сорта Безостая 1,8- Зерна-кормовой 50 и 2 - 0ПАКС-1. Разыах уровня полиморфизма популяций ранжирован от 2 в условиях необеспеченной богары до 5 а условиях шшша. Наибольшее разнообразие состава субъзди-шад глотенина отмечено для орозаешго и аналиаирувдэго . в давно« случае фока Популяции отличались и соотношением биотипов, но при абсолютном преобладании типичного глюгеюшово-го биотипа (от 51,4 до 89,9 % к сорту) Богарной 56. Ш данным кластерного анализа установлено, что популяции с необеспеченной богары значительно отдалакы от прочих, по-ви-дишму, правде всего а силу значительного присутствия в них + Al2 -А13-глюггешшового биотипа Их особенность, отыачеяная для Вээостой 1 по соотношению глиадиновых биотипов подтверждается и своеобразном по составу глюгениновьос биотипов: типичного и Ш2-А13, в соогношэтш 79: 21.' данная популяция первсэваэтся' в течение а дат,т.е. ее шжно рассматривать ¡сак "изолированную" или "островную" популяции; а стабильное содержание. в шй +А12-А13 глэтевинового биотипа (>20Х независимо от года репродукции) как один из характерных признаков. Уровень типичного биотипа в сорте определялся условиями выращивания п снйюлся по мере . проявлений особенностей зоны богарного земледелия; . в соответствии с повышением индекса вридиости (полив - Оогара - необеспеченная богара). Отмечена сортоспецкфичность в реакции па изменение условий произрастания. Для сорта Богарная 56 (сухосгепной агроакотип) наблюдалась иная картина зависимости уровня типичного биотипа: репшщми оказались условия года репродуцирования.

Обобщая результаты применения биохимических маркеров в идентификация и паспортизации полиморфных сортов, следует отметить, что: сорта характеризуются различной степенью ло-лиыорфности;, наличие и соотношение биотипов в сорте (глиади-новых, глютениновых, энзимных) обусловлено конкретной реали-вацией генетической природы сорта в определенном ареале возделывания. В большинстве популяций основу составляет тийич-

яый биотип. Значительное варьирование в соотношении биотипов мэяег распространяться и на типичный, что сопряжено с парэо- , риенгацией сортовых формул. Контроль семеноводства и воспроизводства сорта кроме позернового анализа на предмет наличия биотипов и установления их принадлежности данному сорту должен включать изучение соотношения биотипов и'сопоставление с допустимыми значениями по исходной оригинальной популяции.

Возвращаясь к обоснован™ технологии использоваши белковых маркеров в селекции и принципиальным ее моментам на основании проведенных исследований молшо констатировать, что:

-критерием различия между генотипами, определяющим уникальность генетической системы является белковый компонент; а диффэренция их по ОЭЛ шкет рассматриваться как доказательство изменчивости в аминокислотном составе (биохимическая интерпретация) или как демонстрация работы разных аллелей гена, кодирующих их синтез (генетическая классификация);

- глектрофоретический метод используемый в селекции наряду с известными требованиями по степени гетерогенности и специфичности, должен быть зкспрессен и идентичен на всех стадиях его применения;

- обоснована принципиальная возможность использования состава кдейковинных Щелков на всех стадиях селекции и семеноводства; '

- регламентация этапов селекции, при которой электрофорез наиболее эффективен определяется его информативностью и экономикой.

СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТОВ ГЛИАДИНА, СУНЬЕДИНКЦ ГШЕНИНА И КАЧЕСТВО БЕЛКА

Гдиадин и глютенин являются запасными белками для растительного организма. В результате смешивания с водой они образуют клейковину, которая издавна используется в технологическом процессе хлебопечения. Успешность этого процесса во многом определяется взаимосвязан между белками, а следова-. тельно и их количественным содержанием ..'..■

■ Содержание глиадина и глтенина было подвержено значительной изменчивости под действием факторов внешней среды с коэффициентом вариации 4-14Х по глиадину и 2-41Х по глотени-ну для яровых форм. Озимые формы были менее стабильны как по количеству глиадина (к вар. 10-257.), так и по количеству глотенина (к вар. 18-43%). Межсортовые различия по содержании фракций статистически доказуемы.

гл

- w -

. a* /

Компоненты и субгедииица запасных белков могут быть обязательными для электрофореграш всех сортов в пределах конкретных селекционных программ (постоянные) или встречаться лишь у части анализируемого блока сортов и образцов (мобильные) . • Наряду с качественной изменчивостью кошонентного состава запасных белков у различных сортов пшеницы отмэчева значительная вариабельность содержания индивидуальных компонентов глиадина и субъединиц глютенина, зависящая от воздействия факторов выращивания растений. Количественной т-шнчйЬостыо охвачены m только мобильные, но п некоторые постоянные элементы электрофсретического спектра запасных белков. Выявлены определенные сопряженности в накоплении белка между компонентами и их группами, наибольшее число таковых отмечено для мобильных элементов спектра (А8.5; А9; Л12; А13; В21; Е27; глотенияы) и в отдельных случаях js^i пс^гояя-но присутствующих, элементов (А8,АИ-глютенины, Í2 и. 0 глиа-дияы). Накопление субъединиц глютенина А8. 5 и А9; А12 и А13 являлось антагонистическим по отношению друг к другу, что было характерно для всего изученного многолетнего материала. ' Ш результатам факторного анализа содержания компонентов глиадина и субъединиц глютенина установлено, что 32Х общэй изшнчивости определяет глиадин, 50J - глотенин и 187. взаимодействия между содержанием, компонентов глиадина и субъединиц глютенина Интерес представляют 4 пары глютениновых субъединиц, составляющих около 37Х всей изменчивости всех признаков или 74Х от изменчивости глютениновой фракции. Это А8. 5 и А9; А12 и А13; А14 и А15; А19 И В24. Условия года репродукции также оказали значительное влияние на характер соотношения белка по схеме: содержание белка —> содержание фракций (альбумин, глобулин, глиадин, глюгенин) —> субфракции глиадина (<*, ,,& ,#,<*>) и глютенина (А, В, С) -.-> компоненты глиадина и субъединицы глютенияа. Модель изменчивости содержания компонентов глиадина и субъединиц глютенина в фазу полной спелости зерна являясь результатом взаимодействия генотипа и средовых факторов, характеризует степень устойчивости генетических систем (Авт. св. СССР 1269292).

• Сопоставление количественной характеристики запасных белков, качества суммарного белка зерна по содержанию аминокислот и технологических достоинств муки в многомерной системе позволило дифференцировать . все признаки относительно В 21 компонента глютенина биотипов сорта Зернокормовая 50. В пер-

2Û

вую группу вошш: содержание лизина, валина и глицина, накопление глиадина и степень твердозерности. Ш значения на. ходшмсь в положительной зависимости от содержаний ■ данного компонента. В обратной зависимости наблюдалось садеркшга -глшашБоэой кислоты, пролила и фешивдашша, содер/пшшэ глютеника и клейковины, показатели упругосхь/растяйишсть' и валориштрическая оценка.

Резшируя, юю отметить, что в селекционной практике ориентирам при отборе генотипов наиболее ценных со качеству Солка перспективна обпря тенденция в . повшюшюы сод&риашш глотешша относительно глиадина, а в пределах ¡оонкраткой генетической среды - наиболее информативные в количественном отношении зоны и субъединицы глетенина, которые в селэвднои-" нш; программах югут выполнять роль маркеров накопивши некоторых аминокислот и их групп.

' Г ЕЖ ЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЗЕРНА И ЗНАЧИЮСТЬ КЛЕЙКОВИННЫХ БЕЛКОВ В ЕГО ОЦЕНКЕ Качество зерна - это совокупность биологических, физию -химических, технологических и потребительских свойств к признаков, определяющих пригодность верна к использовант по ' назначений Хэхя нет четкого разграничения приоритетов показателей технологичзской оценки в стратегии отбора различает: хлебопекарное, кормовое и кондитерское направлэткз селекционного процесса мягкой пшеницы. Первым критерием в татом подразделении является показатель, твердозерности, не ииовдкй однозначного, четкого определения, несмотря на то, что классификация сортов мягкой пваницы начинается о признака "таэр-дозерности", как генетически наела дуемого (Еелоусова, 1290).

1. Гвердоаерность - критерий качества зерна

хлебопекарных пшениц Шдход к верну как к биологическому объекту, о конкретной

* биохимической программой развития характеризует признак твэр-дозерность как количественный уровень сил сцепления ааутри белок-крахмального или белкового матрикса и выделяет наиболее подходя ада методы: БИК-спектроскошш, ШР-тестированш, ■электронная микроскопия (Магпз &1.,1989; Асйо, 1930).

■• В селекции и оценке качества особую актуальность приобретает: 1) необходимость четкой системы дифференцирования сор-■ тов по твердозерности и выработка конкретной селекционной

стратегии на твердоэерные (хлебопекарное) и мягкозарада ¿$0

' (кондитерское и кормовое) направления; 2) необходимость оп-•• тимизацш зои (даяэ локальных) выращтання твэрдоэарной высококачественной пвеницы. Обе эти задачи в своп очередь связаны с проблемой экспрессного и точного определения уровня • этого показателя. Разработанный наш способ определения по-

■ казателя твердозершсти для мягких пшениц в основе представляет собой регрессионную линейну» модель, позволяющую прогио-

' эировать этот показатель на базе градуировочяых уравнений.

Предварительно образцы были проанализированы по свойству на-; " бухания грубой (сито 43) и мелкой (сито 61) фракций муки, а их отноиениэ, обозначаемое как юэзффщиент нэбухзиия принят атрибутом степени твердозерности с градацией 0,5 - 0,7 для мягкозерпых пеэниц и 0,8-1,2 - для твердозервых согласно клЕЮСифшсащгонныз^ требованиям (Бэлоусова,i960), калибровоч-

■ вый файл регламентирован так, что содержит весь набор проб от мягкозерных до твердозерных. Три рабочих уравнения действует в близких диапазонах волн: 1-1659-1973 км; 2 -1661-2297 вы; 3-1666-2289 нм. Шсттря на сортоспецифичкость признак твердозерности.подверкен изменчивости под действием факторов среды как для яровых, так я для озимых форм. При атом отдельные сорта, в зависимости от условий выралщания могут характеризоваться переходам из одного класса пшениц в другой; твердозерныэ—> шгкозерныэ—> твердоэерныо. ' Это, например, Казахстанская 15 я Безостая 1, к районированию которых видимо .надо подходить наиболее тщательно и напротив, сорта Стекловидная 24 и Казахстанская 18, формирующие зерно с высоким аначением показателя степени твердозерностя.

Анализируя роль и значение показателя твердозерностя 'в системе технологических параметров юшссификационных требований к сильным пшеницам, мы попытались сопоставить феноти-гопеское его проявление с другими свойствами качества зерна. Универсальных для всего эксперкиентируемого материала взаимосвязей показателя степени твердозерности с качественными характеристиками не обнаружено. Распределение степени твердозерности мелду сортами и биотипами в системе "содержание клейковины -> содержание глюгенина" не имеет четкой зависимости. В целом отмечено отсутствие сопряженности накопления белковых (запасных) соединений и степени твердозерности, что согласуется с данными многочисленных исследований по содержанию общего белка (Obuchowski, Buchuk, 1980; Yamazaki, Donelson, 1983; Mi Пег et al., 1984; Endo et äl., 1990). • Прак-

тически ни один из проанализированных нами образцов на содержал 145 к<3 суОгедшиц глштешшового экстракта, отсуютвиз которого связано с проявлением твердозерности, как это показано на примере японских сортов (Какашга е1 а1. ,1900). Ис-. пользование подобного рода маркеров весьма проблематично.

Таким образом, показатель твердозерности является генотип ' ■ специфичным признаком верна. Проявление его в конкретных условиях возделывания характеризуется "степень» гвердозернос-ти". Созданные градуировочные уравнения по определенна степени твердозерности методом ШК-спектроскогош обуславливает возможность массового и экспрессного скрининга селекционного материала. Отсутствие сопряденностей ыеаду степень» твердо-верностк и другими признаками качества зерна определяет роль этого показателя как выделящэгося при классификации пшениц.

2. Система оценки качества зерна в селекции: принципы, методы и перспективы.

Перспектива дальнейшего развития оценки качества зерна предположительна по двум параллельно прогрессируешь направлениям, не исключаодш друг друга: создание и внедрение ско-' ростных аналитических систем, позволяющих в значительной степени повысить зспрессность традиционных трудоемких, кассовых и длительных' методов (1); поиск и адаптация новых методов прогнозирования качества, в том числе и маркерных (2). В результате изучения установлено, что такие "обязательный" показатели как твердозерность, содержание белка, в зерне, количество клейковины и ее 'качество, отношение упругости к растяжимости теста, валориметрическая сценка достаточно точно могут быть предсказаны в соответствии с калибровочнши уравнениями, полученными на основании ИК-спектроскопических и стандартных методов определения. Наибольшей точностью из-мерэния характеризуется показатель содержания белка, что связано, с точностью самого стандартного метода Проверка . градуировки по показателям клейковины дала удовлетворительные результаты по содержанию ( г- 0.93; зй -0.18;), а по качеству - достоверная корреляция между оптическими данными и данными прибора ИДК-1 получена лишь для первой группы качества- 45-75 ед. ИДК (Г-0. 53; з<1- 5.17 0Д. ИДК).

' Актуальность и необходимость ревизии существуиарй класса- ' - фикации показателей качества зерна неоднократно обсуждалась для всей системы производства и оценки зерновой продукции. Основное обстоятельство, подвергаемое критике, многократ-

кость ныне принятой классификации, трудяосводааш к однозначной оценке. По-видимому необходимо дифференцировать уровень ■ оценки качества Б селекции это анализ потенциала сорта по ' биологическим детерминантам качества ж а процессе его стандартной технологической обработки. Поэтов сохраняется труд-кость интерпретации качества по мкожзстзу показателей" Sa основании изучения характера варьирования и зззишсвя-, за показателей качества проанализировано применение интегральной оценки одновременно по всем показателям с использо-. вашем многомерного статистического анализа по программе Selection, ранжирование генотипов осущэствлэно относительно идеала, з качестве которого избрано оптимальное (или максимальное) значение каждого из показателей, реализованное в конкретных условиях произрастания. При этом каждый сорт имел, вполне определенный ранг по отношению к идеалу. Прослеживается четкая тенденция между увеличением ранга конкретного сорта (т. е. удаление его. от идиотипа) и ухудшением каждого из анализируемых показателей (пожалуй, за исключением показателя ИДК-1, -по-прежнему, требуидаго- выяснения его природы). Большинство из испытываемых генотипов яровой пшеницы имело более высокий , рейтинг качества в сопоставлении с "ближними" биологическими стандартами (Омская 19 -ранг 19; Саратовская 29 -ранг 23). В группу с наиболее высоким рангом (36-50) отнесены в основном стандарты, т. е. районированные и возделываемые сорта за исключением селекционных номеров БК 38-85; Лшесценс 238-10-74; ЕК 57-35, характеризующееся содержанием белка , 13. 7-14. IX; отношением упругость/ растяжимость 2.04 -,2.31; валориметрической оценкой 47-55 е. ф., но имеющих селекционную значимость, т.к. размах урожайности составил 14.4 - 17.7 ц/га при средней для всего набора 13.6 ц/га и амплитуде варьирования от 9 до 18. 5 ц/га Интегральная оценка качества зерна имеет определенную перспективу не только как поиск наиболее оптимального сочетания самих признаков качества,- но и как форма оптимизации между уровнем рожая й его качеством (рис. 4).

_ Перспективы белкового маркирования отдельных признаков качества вполне реальна В результате интегрированного изучения маркерных и фенотипически варьирующих признаков уста- новдена сопряженность в изменении зоны ВМС глютенина и качества клейковиньс так.Оиотипы +А.12-А13 к +Ä12-A9,13 как правило характеризовались II или III группой качества и не

■расценивались как представители сильных шва ниц в той числе и по общэй хлебопекарной оценке. Неаависиш от спектра глиадн-яа, линии с отсутствием А9 и А13 ВШ глшенина отличались неудовлетворительной для сильных пшениц силой клейковины. Аналогичные результаты получены Р.].Раут е1 а1.(1988) . при исследовании состава ШС глютенина в белке двух близкородственных линий пшеницы, имеющих контрастные хлебопекари» свойства Очевидно, что в нашем случае указанные сочетания . субъедиииц глшенина также могут служить ориентиром при бра' ковке селекционного материала на самых ранних этапах и является маркером признака для генотипов, включающих генэтичос-' кий материал сортов Богарная 55 к Безостая 1. В целом, . злектрофэретическая модель глюгенмнов шлет быть пспользова-' на для прогнозирования качества хлеба Состав компонентов глиадика и субъединкц глютеяша аффективен для первичной браковки селекционного материала Однако применение характеристик клвйковишшх белков • только на альтернативной основе в селекционных задачах прогнозирования качества зерна весьма проблематично и ограничено генетической средой научаемого материала. Определению перспективы в дальнейшм развитии ■ метода белковых маркеров имеет исследование технологических достоинств зерна, муки , .теста и хлеба в системе количественной изменчивости белков клейковины и их составляющих компонентов с привлечением для зтой цели методов многомерной статистики, математического моделирования на основе создания баз данных по маркерным и количественным признакам и саойс-^ твам, детально характеризующим генотипы. • 3. Оценка генотип-средовых взаимодействий показателей .' качества зерна и кдейковикных белков, их детерминирующих.

Е И. Вавилов (1940), придавав больную роль правильному ра, йодированию видов и сортов растений, указывал ва необходимость разработки по каждому новому сорту (гибриду) экологи. адского паспорта Отсутствие экспериментально обоснованных подходов в селекции ва высокую адаптивность по качеству зерна связано также со сложностью и многообразием технологических свойств. Особенно остро задача определения пластичности и стабильности сортов пшеницы по качеству встает при обосновании зон его распространения и районирования по результатам экологического и государственного сортоиспытания в целях наиболее полного раскрытия потенциала конкретного сорта Выбор • материала - биотипов районированных сортов продиктован акту-

Ък

11-

; ■ © © ®

0 & .

. ©

(?) ©^ 0 ®>

® < -—.—(-?-1- -- ■

О» . |Д> V

интегральная оценка хау/ст£а ьерка

Рис. 4. Интегральная оценка урсжал и его качества зерна для блока конкурсного соргоислытания яровой мягкой пшеницы -Условные обозначения: 1-Саратсвская 29; 2-Омская 19; 3-Омская 18; 4- Целинная 26; 5-Целиннзя Юбилейная; б-Иртышанка; 7 Казахстанская раннеспелая; 8-Казахстанская 17; 9-Казахс-танская 10;10- Лютесценс 70; 11-Казахстанская 15; 12-Кааахс-танская 13; 13- Казахстанская 3; 14-Казахстанская 19; 15-Лсте.сцен120.3-7179; 16- Вэлютинум 235и5-84; 17-Пиротр;:кс 16114; 18-Пиротрикс " 123а-80; 19-Лютесценс 36и11-84; |0тЛот. 2061-1083; 21-Лют. 2120-883; 22 -Лот. 2209-3283; 23-Ее-лют. 2066-883; 24-Зрптроспг-р!^! 15415; 25- Зрптр. 1&123; 26. Лот. 90; 27-Лот. 34;. 238-107;: 29- Лот. ЗОи-5184;30 -Лот. . 2129-883:-31 -Лот. БОС; 32-ЛйТ. ?:?;-:25?3; 23- Лиг. 1226-1493; 34-Дет. 2145-^83; 52-ЛВГ. г^г-С^; ;;•;■?-:, 1?; 37- дк. 123:1-3483;' 33-ЗХ-1535; ЗЗ-ЕК-5785: 41-5.4-3635; . 42-БК-6385;- 43-БК-9385; 44-БК-14335; 45-"лт. 45с5-»5: 46-Л»?. ■2210-85; 47-Лит. 12561 48-ЛК:. 79-83: 4Э- Дг. 2250-1033; ' 50-Лот. 222Я-1234. . я.

агьностьв исследования Оазисного уровня экологической устой-чизостн сортов, сниканке которых считалось бы недопустимым. Ембор признаков качества зерна - их генетической детерминацией. Согласно регрессионной шделк реакции генотипов (Eberhart, Russell 1068) как более васокопластичнда выделены сладукщэ биотипы Богарной 6Q: 52 типичный +А12-А13 и . +с&+А12 -А13 (ПЙС)

• 4,0 40

ы3 -Ш И -tü3 Ш2 -А13 -Е22 (ЗР+ЗС)

104 104 30 104 70 30

Ш -В22; Vv4^7-B22 и Mif 1CÜ7-E22 (ЗЩ

Среди кязкопластйчньа, но с достаточно высоким содержанием балка обрздшг на себя внимание: типичный -Е22 (ЗР+ЗС)

62 52 35

+ц!1 +A12-AS, 13 и +0)10)5 + А12-А9.13 (ГО5С)

70 52 104 70 30

+|flWl -В22 и +eUi"*ia>7 +А12-А13-Е22 (3®

Оценку ГС-взаимодействий по признакам качества зерна гдк-адш-глогениновых биотипов птеницы осутщэствлялк в пределах цорфотипов, т.к. доля генотипа как источника варьирования по содэргаяив белка составила 48:9:63 соответственно мор4отивам •• ГЕС : (ЭР+ЭС) :ЭП, а доля влияния среды - 41 : 68 : 18.

Этот кэ ьгатериал обработан ¡¿этодои вычисления интеградь-шд оценок - (программа Selection) и методом кластерного анализа после первичной трансформации эмпирических данньк. В матрицу анализа включены параметры среднего значения призна-г>а, его максимальные и минимальные значения во всех изучаемая средах, а тахве коэффициент вариации. Согласно результатам кластерного анализа, весь набор биотипов (ИКС) разделен на 2 кластера, обгадиняодис генотипы, сходные по норме реакции, Параллельно изучена адекватность ранжирования биотипов в многомерной системе по совокупности признаков относительно ваданкого идеала. Признаки идеала является модифицируемой частью программы и указывают стратеги» дифференцирования объектов с учетом интервала изменчивости значений признаков, кх верхними и нижними границами. Проведенное ранжирование согласуется с данными кластеризации и показателями регресси-• онной модели. В целом результаты анализа ГС-взаимодействий .

SS '

многомерными методами соответствуют параметрам принять« моделей (Eberhart,Russell, 1966; Tai,1971) и одновременно обладает преимуществом, поскольку позволяют оценить адаптивность обгектов по комплексу взаимосвязанных признаков. В селекции по нескольким признакам на стадии отбора эффективно использование тасого математического аппарата, ,Лри условии унификации значений анализируемых показателей (стандарта, районированного сорта, модели агроэкотипа) повышается объективность при сортоиспытании, так как вносится точность и однозначность в начальный и конечный.этап оценки (отбор образцов для анализа, математически обоснованный критерий ранжирования сортов, генотипов...).

4. Клейковинные бедки пшеницы в прогнозировании ■ хлебопекарных (технологических) качеств зерна.

Формирование конкретного количества белка обусловлено лидирующим положением как глиадина, так и глятенина в зависимости от специфичности генотипа Для генотипа Зернокормовой, например, в накоплении белка преимущественная роль принадлежит глютениновой фракции, а по сорту Богарная 56 роль и глиадина, и глюгенина практически равнозначна По результатам факторного анализа данных 300 сортообразцов проходящих сортоиспытание установлено, что содержание белка определяется глиадиновой фракцией (255.) и глятенинсвой (43%).

В целом, соотношение глиадин/глютения - сортовой признак, но не обладающий строгой сортоспецифичяосгью. При сопоставлении содержания глиадина, глотеника и различных показателей качества зерна не выявлено конкретных взаимосвязей. Однако, для озимых пвеняц на фене высокой степени разжижения тес?та отмечена более высокая амплитуда изменчивости содержания фракций и особенно - глютениновой. Среди показателей муки и теста, коррелирующих с соотновением клейковшных фракций следует отметить упругость теста, отношение упругость/растяжимость. разжижение теста и сила муки.

При сопоставлении" результатов количественного изучения электрофоретичасксгс, спектра глиадина и глотенина я феноти-пическсгс проявления признаков качества зерна в многомерной системе установлены' определенна корреляции между содержанием ккстс^ых компонентов, с одной стороны, и показателями качества - с другой для конкретных сорго? или их блоков в пределах селекционных грог гамм. Отмеченные корреляции проявлялись специфично в сарек-л^якух условиях ^ыгажвзния и со-

• ответствовали t критерии > 95. Однако, независимыми от фэно-. типическая изменчивости были коэффициенты корреляции медду содержанием гахша компонентов и содержанием белка, натурной массы, количеством и качеством клейковины сохранившие однонаправленность и высокие значения у биотипов Богарная 56 и Безостая 1. Сопоставление всех групп признаков, достаточно разносторонне характеризующих генетическую систему биотипов в определенных условиях выращивания, позволило выявить взаи-

, мосвязи следующих порядков: 1) ыэяду отдельными компонентами; 2) мевду отдельными показателями качества и продуктивности; 3) между компонентами белков, с одной стороны, и показателями качества и продуктивности - с другой. При вклю-.. чении в анализ глютенинового класса белков также выявлены определенные закономерности. Так, по блоку яровой мягкой ' пшеницы в результате факторизации установлено, что содержание АТ2 и А13 высокомолекулярных субгединиц глигенина определяет'совокупность связанных между собой показателей физических свойств теста: время образования, растяжимость в отношение упругость/растяжимость. Ш материалу аналитической селекционной программы озимой пшеницы, предполагаю^ детально е изучение глиадин-глютениновых биотипов как структурных компонентов сорта, детерминирующих качество зерна выяв- . лен также ряд закономерностей: содержание А9 субгединицы ' .Тлотенина связано со степенью твердозерности для сорта ОПАКС варьирование АН, А13 и А19 субъединиц глюгенина и гамма компонентов гдиадина в зерне биотипов Богарной 56 - с накоплением Оелка и образованием клейковины и высокой валоридат-рической оценкой, а содержание Al9 субъединицы при отрицательной связи (г--0.78) с отношением упругость/ растяжимость показало положительные корреляции со степень» твердозерности

• (г-0.69); по сорту Зернокормовая 50 интерес представляет компоненты глюгенина 221 к В22,содёржание первого отрица-

• тельно коррелировало с накоплением глюгенина, белка, клейковины (-0.77; -0.71; -0.71), валориметрическоя оценкой и отношением P/L (-0.72;-0,79) и положительно с содержанием глиадина, степенью твердозерности (0.79; 0.80); а второго -с содержанием Седка, клейковины (.0. 69; 0.67).

Таким образом в результате исследований большого набора-разнообразного материала, охватывашрго районированные сорта <■ Казахстана, перспективные сортообразцы, проходя виз сортоис-питание, биотипы, почти изогенные линии, гибриды программ

аналитической селекции установлено, что содержание отдельных клейковинных фракций, их соотнопзние, содержание компонентов несут дифференцированную информативную нагрузку в'предсказа- . пии формирования определенного уровня конкретных параметров зерна, музеи, теста и хлеба. Сфокусированность яапих исследований на количественных аспектах клейковинных белков позволила констатировать отсутствие универсальности для разностороннего материала конкретных связей характеристик элекгрофоретического спезетра глиадина и глюгенина и параметров технологической оценки, что снимает несколько упрагрнный первоначальный подход в маркировании ценных по ютестау гэ-поткпоалигь по составу, белковых компонентов кдейковиш, по повызазт актуальность работ, использующих статистическое моделирование при наличии на современном этапе соответствукщп пзтодов получения количественной информации о клейковинных балках (Singh et al. ,1990; Dougherty et al. ,1990), показателях качества зерна и продуктов его переработки на ивфраана-дятической основе (Norns et al. ,1989) и способов и методов обработки информации, включающих преимущества вычислительной техники и программного обеспечения.

" РЕГЛАМЕНТ ШГОЛЬЗОВАНИЯ БЕЛКОВЫХ !iAPKEF0B В СЕЛЕКЦИИ И РЕЗУЛЬГАТЫ СЕЛЕКЦИИ Общая концепция работы заключалась в оптимизации селекционного процесса пшеницы на качество зерна посредством изучения запасных белков с использованием качественного и количественного уровня интерпретации.

Из тестерных бемзвых систем в селекции пшеницы на качество зерна предложено использовать на качественном уровне:

- состав компонентов глиадина (глиадиновда биотипы); -состав суСъедигощ глятеяина (глюгеяиновые биотипы); '

.. - состав компонентов глиадина и субгединиц глюгенина '.глиадин-глигениновые биотипы); ■ - маркерные компоненты и субгединицы признаков качества;

- группы сцеплен но наследуемых компонентов и субъединиц. Из.количественных характеристик белковых соединений зерна

ыявлена перспективность использования следующих: -соотношение глиадлн/глютенин; -содержание гамма компонентов глиадина; -содержание А9, ¿12, А13, Е21 субгедикиц глзстенина; ' -содержание 'лизшга в Сеж герна; .

-интегральная оценка аминокислотного состава белков. Основываясь на теоретических положениях принципа белковых маркеров, наш обоснованы реальные направления использования биотипов по этапам селекционного процесса, ишодих экспериментальное и практическое подтверждение (табл. 3):.

-создание коллекций почти изогенаых линий для моделирования сортов-популяций по показателям качества зерна.

-отбор гомозиготных и константных форм из гибридных комбинаций, имеющих происхождение биотип х биотип с использованием в качестве теста константности группы сцеплеюю пасла-дуемых компонентов или весь спектр в целом;

-отбор глиадюювых и глигениновых аналогов сильных пшениц, отбор по маркерным компонентам и субъедиккцам в пределах конкретной генетической среды, на уровне морфобиотипов;

-улучшение сортов путем элиминации из популяции биотипов с нежелательными свойствами, использование выделившихся биотипов как доноров конкретных признаков и свойств по примеру изогенных линий. 'Основание - гипотеза о разнокачественносги ' биотипов ( выделяемых по специфичности клейковиниых белков), нашедввд свое подтверждение при их раздельном изучении и анализе биохимических, технологических свойств зерна, алиментов продуктивности, физиологических особенностей.

-биохимический контроль биотипного состава сортов. как критерия его подлинности, чистоты и единообразия, соответствия оригинальному образцу в процессе воспроизводства;

-обоснование схем семеноводства, в основу которых полотно конкретное соотношение белковых биотипов, как одного из гарантов стабильности признаков сортов-популяций. В результате селекции по указанным направлениям:

1. Созданы коллекции почти изогенных линий районированных сортов, отличающихся по одному из маркерных признаков, детально охарактеризованные по комплексу хозяйственно ценных показателей в ареале распространения. Для сорта Богарная 56 - 58 ЛИНИЙ,Зернокормовая БО - 7?,Безостая 1 - 27.0ПАКС-1 - 5.

2. Экологическое испытание проходят В сортов, представля-ввупс собой отборы белковых биотипов на фоне морфобиотипов, соотьествусадх моделям экологических шш их регионального районирования (3 - из сорта Богарная 56, 3 - из Зернокормо-ьой 60, 2 - ив сорта Безостая 1, 2 - из 01ШМ).

3. В результате осувдзствления программы аналитической селекции создано 2 сорта огишй мягкой пшеницы, в описании ко-

4ö '

Таблица 3

Использование белгавых маркеров в селекции - мягкой пшеницы на гачество верна

Качественный подход к использованию маркеров

состав компонентов гяиадана состав субгедгагац глотеиипа

-1-

• выделение биотипов

' глиадиновых.гяптениновых,

г лидии- гсотошшовых

1. аналитическая селекция

2. элиминация биотипов- соз-

.'■ дашга улучпенной элиты.

3. доноры хозяйственно цзп-

■ ных признаков и свойств.

4. отбор константных белсо-

■ вых аналогов. •

Б. создание коллекций изо-гешшх линий и моделирование структуры сорта

6. контроль воспроизводства сортов-популяций

I !

1. отбор генотипов по качеству Берна.

2. тестирование гибридных популяций па гсмозигот-ность, константность.

Величественный подход к использованию белковых маркеров

содержание глладина содержание глягепина глиадин/глятеиин

содержание компонентов глиадина, субъединиц глстенина

-I-

содержание

аминокислот ------»—

1. определение обпей тенденции в сбалансированности суммарного белка

2. определение общей тенденции в образовании

клейковины

1. определение степени устойчивости геноти пов к факторам внешней среда

2. отбор генотипов на отдельные показатели

качества верна (физические свойства

теста) 3. прогнозирование отдельных показателей качества зерна

1. отбор ге-тнпов по содержанию незаменимых аминокислот.

2. ран диро ва-нке генотипов по интегральной оценке сбалансированности белка

■'' горых имеются отличительные биотические свойства чистоли-нейного сорта по белковым маркерам.

4. По результатам интегральной оценки качества зерна выделен сорт яровой мягкой шнениццы.

• / • ВЫВОДЫ:

1. Компонентный состав глиадинов и субъедииичиый состав высокомолекулярных глюгенинов являются достоверными Крите ри-

. ями выделения соответствующих глиадиноаых, глютениновых■ и глиадин-глютениновых биотипов, обладающих разнокачествен-. ностыо зерна в биохимическом, технологическом и питательном отношении и характеризующиеся в связи с этим селективной и '■ коллекционной значимостью.

2. Разработана рациональная система регистрации и номенк-■ латура злектрофоретического спектра глиадина, сочетаюаря

наглядность эталонного спектра и точность локализации компо-' нентов по ОЭП относительной компонента принятого за 100 . единиц у сорта-стандарта казахстанской селекции Богарная 5В. " 3. Модель изменчивости состава компонентов глиадина и субъединиц глпгенина, представленная числом и соотношением соответствующих биотипов в сорте обусловлена конкретной реализацией генетической природы сорта в определенном ареале ' возделывания. Типичный белковый биотип составляет основу популяций. Значительное варьирование в соотношении биотипов при выращивании популяций в различных экологических зонах может распространяться и на типичный биотип. В таком случав . отмечены факты переориентации сортовых белковых формул. ■ 4, Содержание глиадина, глютенина, их субфракций, а также параметры технологической оценки качества зерна (твердозер-. 1 ность, содержание белка, клейковины, крахмала, валориштри-ческая оценка, отношение упругость/растяжимость) имеют высокую вероятность предсказания. Созданные нами калибровочные уравнения между. спектроскопическими данными в ближней инф-1 ракрасной области и результатами, полученными стандартными методами определения дают возможность осуществлять массовую, - экспрессную оценку качества зерна.

5. Установлено, что уровень накопления белка обусловлен соотношнием двух фракций клейковинных белков. Вклад каждой

~ из этих фракций дифференцирован в зависимости от генотипа.-Для всего изученного материала' отмечены высокие значения ' статистической связи между количественными характеристиками

мг

¡цэлочерастворимой фракцшт зерна и содержанием клейковины.

6. • Содержание глиадина, глшенина, их компонентов и субъ-!дияиц у конкретных биотипов варьирует в зависимости от ус-ювий произрастания. Шдель изменчивости содержания и сооТ-юиения клейковинных белков в фазе полной спелости зерна шляется резулътирувдм показателем степени реакции генотипа ia комплекс факторов внешней среды (Авт. св. .СССР N 1269292).

7. «Факторным анализом выявлены группы компонентов глиади-а, глвтенина или их взаимодействий,/характерные для опреде-вннщ селекционных программ. Внутри этих групп отмечены вьЬ огазе коэффициенты гарреляцзет мзлду содержанием компонентов, змэнчивость гашгаественных параметров кяейковинкых белков бусловлека яа 37 - 50% вариабельностью содер-тания субъеди-щ глотенина, 30-32 -глиадина и 18-33 .¡изменчивостью взаиш-эйствия глиадиновых и глютеняновнх компонентов. Результаты пастерного анализа всего изученного набора сортов и образ-зв свидетельствовали об отсутствии универсальных корреляций îжду компонентами глиадина и глгаенина

; 8. Выявлены наиболее информативные в количественном отно-}нии субъединицы глоте нина, которые в конкретных седекциоя-и программах могут рассматриваться ¡сак маркеры накопления гаина, треонина,, валина, глицина, пролина и глотаминовой юлоты. Ориентиром при отборе генотипов наиболее сбаланси-шанных по питательной ценности зерна может бкть использо-ш общая ' тенденция, к' повышенному содержании глюгенйна от-сительно глиадина В процессе отбора предложено оперировать зультатами интегральной оценки, как суммы взвешенных нор-[рованных отклонений от показателей идеала, в качестве кото-го мошт быть избран белок куриного яйца или стандарт CAO.

9. Установлена тесная взаимосвязь между накоплением высоко-лекулярных субгединиц А12 (Glu 1В7+8) и А13 (6lu 1В7+9) тенина и физическими свойствами теста, между наколением бгедщшцы А9 . (Slu 1D3) и степенью твердозерности; между держанием компонентов гамма-глиадинов и содержанием белка, зйковины и валориметрической оценкой.

10. В качестве критерия для отбора высококачественных рм наряду с белковыми маркерами эффективна интегральная 5нка - программа многомерного статистического анализа, ко-зая несет информационную нагрузку о направленности седек-i в отношении качества зерна (хлебопекарное, кормовое, ¿дитерское). • ,

11. На разнообразной материале озишй и яровой шш пшеницы выявлено наличие белковых маркеров отдельных покаа£ тедей качества зерна в технологическом (хлебопекарном) и та тательном (кормовом) отношении. Эффективность работы белке вых маркеров определяется генетической средой материала, -' связи с чем они (маркеры) . должны быть регламентированы

пределах селекционных программ и иметь локальную направлю ' ность по технологической цепочке: электрофорез глиаданг глетенина; определение содержания фракций и их составлять в абсолютных значениях', сопоставление с хозяйственными приг " наками в- многомерной системе с использованием прекмущэса : вычислительной техники и программного обеспечения.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ - БИОХИМИКАМ, ТЕХНОЛОГАМ, СЕЛЕКЦИОНЕРАМ.

' 1;' В качестве критерия биохимической паспортизации идентификации сортов, линий, биотипов и гибридов зффективь ' использование состава компонентов глиадина, субъединиц гж

■ ■ тенина, состава изоферментов зерна. Их применение на Фое , морфобиотипов увеличивает разревахдую способность диффареи

цаации генотипов.

2: Содархайие и соотношение компонентов глиадина рекомэЕ дуется использовать как показатель степени стабильности ге • нотипа в различных условия его выращивания.

3. В целях первичной браковки и отбора селекционного ма териала по качеству зерна рекомендуется использовать глиада новые аналоги сильных пшениц и маркерные компоненты гамы

- зоны гдиадина и субъединицы гдютенина.

4. Для осуществления массового скрининга селекцшшог ■ .. штериала эффективно использование разработанных акспреС

■ методов определения содержания белка, его фракций, субфрш , ' ций, показателя степени твердозерности, количества клейков;:

■ кы, аминокислотного состава, технологических параметров мук • и теста на базе ближней инфракрасной спектроскопии.

6. В прогнозировании качества урожая аффективны модел изменчивости содержания белковых компонентов клейковины; . качестве критерия ранжирования генотипов по технологически ; свойствам муки и сбалансированности зерна рекомендуется при иененив результатов интегральной оценки как суммы отклонена

■ от параметров идеала - эвристической части алгоритма.

'б. При анализе генетической структуры сорта, в целях био

АН

- лп _

чо

химического контроля подлинности и оригинальности полиморфных сортов в процессе их создания, испытания и семеноводства рекомендуется анализ биотипного состава популяций на предмет содержания и соотношения глиадин-глотениновых биотипов.

Список опубликованных работ: • 1. Абугалиева А. И. Соотношение субфракцийглиадина у биотипов озимой пшеницы. -Еэетник с. -х. науки Казахстана, 1983, 3, с. 33-40.

2. Абугалиева А. И. Качество зерна биотипов пшеницы.-Вестник с.-х. науки Казахстана, 1984, 5, с. 29-33.

3. Абугалиева А.11 Биотипы Богарной Е6 и качество их зерна. - Тезисы 5 Республиканской конференции "Филологические основы повышения продукишностц и устойчивости зерновых культур". Целиноград, 1984, с. 150.

4. Абугалиева А. И., Сейфудлина 11И Изменчивость биотипного состава озимой пшеницы и качество зерна -Вестник с. -х. науки Казахстана,. 1985, 1, с. 33-36.

5. Перуанский Ю. Е , Абугалиева А. 51 Соотношение компонентов глиадина у биотипов пшеницы. -Известия АН КазССР. Серия биологическая, 1985, 2,с. 35-37.

6. Перуанский Ю. Е , Абугалиева А. И. Сходство и различие у биотипов пшеницы.-Вестник с. -х. науки Казахстана, 1985,3,38-40.

7. Перуанский Ю, В. .Надиров Б. Т., Абугалиева А. И.Духнов С. а , Савин Е Н. Методические указания по идентификации сортов пшеницы и ячменя на основе составляюцих их проламиновых биотипов. - Алма-Ата, 1985, 14 с.

8. Абугалиева А. II Сходство и различие глиадиновых биотипов пшеницы. - Тезисы докладов республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов в г. Коч-четав (18-20 июля 1985г). Алма-Ата, 1985, с. 124-125.

9. Перуанский Е Е , Абугалиева A. И/ Сходстео глиадиновых биотипов внутри сорта пшеницы. - Доклады ВАСХЯИЛ, 1985,9,7-9.

10. Абугалиева А. Л Глиадин- биохимический показатель для выделения и изучения биотипов пшеницы. - В сб.: Повышение эффективности и устойчивости земледелия - основа интенсификации растениеводства, Алма-Ата, 1985, с. 273-289.

11. перуанский Ю. Е , Абугалиева А. И. Множественность глиадиновых биотипов у сорта пшеницы. - Селекция и семеноводство, 1985, 3, с. 23-24.

12. Перуанский JO. Е , Талибаева Т. Л. , Абугалиева А. Я Изо-

4Г

' пероксидааы проростков глиадиновых биотипов пшеницы Богарная 66. -Вестник АН КазССР, 1985,4, с. 72-75.

13. Перуанский Ю. а , Абугалиева А. И., Булатова К.М., Бз-хорошева Л. У. Глиздин-глет ениновые биотипы пшеницы. -Доклады ВАСХНИЛ, 1986,6, 6-8. , ,

' 14: Перуанский)! Е , Абугалиева А. И. Разнокачествевность глиадиновых биотипов пшеницы. -Селекция'и,семеноводство, 1986 , 2, С. 30-31.

16. Перуанский XI Е , Абугалиева А. И. ' Глиадин- одив из специфических критериев родства биотипов пшеницы. -Тезисы : Всесоюзного биохимического съезда в т. Киев, 1986. Шсква, Наука, 1986, т. 3, с. 222.

16. Перуанский НЕ," Абугалиева А. И., Тажибаева Т. Л Способ определения устойчивости генотипов к стрессовым факторам среды.- Авторское свидетельство СССР N 12ВВ292, 1980г.

17.' Абугалиева А. И. Хозяйственно ценные признаки сортов пшеницы в связи с их биотийным составом. -В сб.: Биохимические показатели в селекции зерновых культур,Ал-ма-Ата, 1986, с. 23-32.

18. Абугалиева А.Й., Надиров Б. Т., Перуанский НЕ Сходство и различие биотипов пшеницы по содержания дисульфидных связей в глиадине.-Изв. АН КазССР,Серия биологическая,1987,3, с. 35-37.

• 19. Утепбергенов Я Т., Абугалиева А. И., Еижанов А. £ Система автоматизированного проектирования технологии возделывания сельскохозяйственных культур для условий юго-востока Казахстана. - В сб. материалов Всесоюзной конференции "Измерительная и вычислительная техника в управлении производственными процессами в АПК". Ленинград, 1988, т. 2, с. 369-370.

20. Утепбергенов Л Т., Абугалиева А. Л , Кал'угулова Р. Е. Информационное обеспечение исследований в растениеводстве. -В сб.: "Принципы и методы математического моделирования в защите растений*:; Алма-Ата, 1989, с. И3-121.

21. Утепбергенов Я Т. .Турешев 0. Т. .Абугалиева А. Я , Бида-нов А. Б. .Гасанова Г. А. .Калугулова Р. Е. Выбор технологии возделывания озимой пшеницы. - А. с. N 5080001040 ЕНГКцантр,1989

22. Утепбергенов И. Т., Каличкин И. А., Абугалиева А. И., Сулеймеиова и. Ш., Турешев 0. Т. Прогнозирование сроков наступления фенофаз/ развития озимой пшеницы. - А. с. N 508900)1221,1990 Г.

23. Абугалиега а. К. Использование базы данных по генети-

мс

чэским маркерам в селекции. - В сб.: Проблемы теоретической и прикладной генетики а Казахстане. 1990, Алма-Ата, с. 6-8.

24. Калугулова Р. Е., Абугалиева А. Я , Савин В. Е , Токсан-баева Е С., Бижанов А. Е ¡прикладные программы для ИЗБЫ в селекции и биотехнологии. - В сб.: Проблемы теоретической и прикладной генетике в Казахстане. Алма-Ата, Гоша, 1990,105-108.

25. Абугалиева А. II Полиморфизм запасных и каталитических белков - основа базы данных для идентификации генотипов- пшеницы в селекции и биотехнологии. -Вестник с. -х. науки Казахстана, 1991, 3, с. 20-25.

26. Абугалиева А. И. .Абугалиева С. И. Генетический паспорт сортов пшеницы.-Новости науки Казахстана, 1991, 2, с. 52-53.

- 27. Абугалиева Л Я Моделирование структуры сорта на основе генетических маркеров. 1. Биохимические и морфологические маркеры в идентификации линий,. биотипов, сортов.' -Рук.' цеп. КазНИЭНКИ, N 3501 от 02.03.1991 г. , 82с.

28. Абугалиева А. И., Духнов С. Н., Цусия Е К., Савин Е Е , "адибаева Т. Л. Полиморфизм запасных и каталитических белков ! его использование в селекции.- Алма-Ата, 1990, 98 с.

29. Абугалиева А. М., Токсанбаева Е С. , Калугулова Р. Е., Жарова Р. Многомерные статистические методы в оценке гено-ип-средовых взаимодействий урожая зерна и его качества. -! сб.: Состояние и пути решения задач с использованием ЭВМ по овышению эффективности аграрной науки,Алмалыбак,1991,с. 13-14

30. Абугалиева А. И. , Бижанов А. Е , Калугулова Р. Е. "Номпь-герное обеспечение в программировании урожая с/х культур. -

сб.: Состояние и пути решения задач с использованием ЭЕМ э повышению аграрной науки. Алмалыбак, 1991, с. 11-12.

31. Абугалиева А. И. .Булатова К М. Моделирование качества зе-1а озимой пшеницы сухостенного агроэкотипа на основе генети->ских маркеров.-Вестник с.-х. науки Казахстана,1091,11,с. 17-21

32. Абугалиева А. Л Мэтодические указания по использованию юработанных, адаптированных и реализованных в мяоговариант-м исполнен!«!' программных средств для работы на персокаль-к компьютерах. - Алма-Ата,1991.-31 с.

33. Омарова Р., Абугалиева А. И., Сариев Б. С. Кластерный ализ в оценке генотип-средовых взаимодействий коллекцион-го и селекционного материала ячменя. - Вестник с. -х. науки захстана,'1992, 3, 17-21.

34. Абугалиева А. И. , Ваймаганова Г. Ш. Метод инфракрасной эктроскопии в определении содержания белка, крахмала я

клейковины в зерне пшеницы.-Вестник с.-х.науки Казахстана,

1992, 4, С. 15-18.

35. Абугалиева А. И, , Калугулова Р. Е., Токсанбазва Н. С. Использование пакета программ в селекции пшеницы. - В сб.: Селекция и генетика пшеницы. Алма-Ата, КазАСХН,1992, с. 181-192.

: 36. Абугалиева А. Я , Булатова К. LL Моделирование качества верна пшеницы на основе белковцх маркеров. - В сб.: Пути увеличения производства и улучшения качества сельскохозяйственной продукции в Казахстана, март 1992, Актюбинск, с. 60-61.

37. Абугалиева А. Я , СулеЯыенова м. Ш. , Лаиг и. Б. Разработка моделей автоматизированного проектирования технологии возделывания полевых культур. - Б сб.: Пути увеличения производства и улучшения качества сельскохозяйственной продукции в Казахстане, март, 1992. Актюбинск, с. 34-35.

38. Абугалиева А. И. Состояние и перспективы БИК-спектрос-копии в оценке качества с/х продукции в Казахстане. - Жаргш,

1993, 5-6, с. 11-12.

39. Абугалиева А. И. Качество верна пшеницы и клейковиннь® белки в его оценке.-. В сб.: Удобрение, урожай, качество. Ал-маты, 1993. с. 150-163.

40. Абугалиева А Я Использование инфракрасной спектроскопии для контроля качества'зерна - Б сб.: Удобрение, урожай, качество. Алнаты, 1993, с. 163-170.

41. Абугалиева А. И. , Аткешев Ж. С., Изотова X. 3. Информационно -техническая Саза НИУ.- Вестник с.-х. науки Казахстана, 1993.11-12, с. 17-22.

42. Абугалиева A. И, , Шруанский Ю. Е , Булатова К. U. , Ново-хатин Е В. Зависимость между компонента),«! глиадина, суйъеди-ницами глюгенина и качеством зерна гсвеницц.- Доклады РАСХЯ, 1993, 4, с. 9-14.

43. Абугалиева А. Я Маркеры генетических систем пшеницы. -: В сб.: 2ая Шжд. конференция "Биология культивируемых клеток

растений и Биотехнология". 1993, с. ЕбЗ.

44. Перуанский а В. , Абугалиева А. И. Полиморфизм пшннцы Зернокормовая 50 и качество еэ зерна. - Вестник; с. -х. науки

'■ Казахстана, 1923, 9-10, с. 31-34.

РЕЗЮМЕ

Эбугеслиева Айгул ¡э^леукизы

. . "Бидай ДЭН1Н1Ч сапасын с^рыптаудагы глиадин компоненттерх жэне глытениннЬ} супьединициялари"

Диссертяцилда о'идайдиц жаца сорт'гарии ■ ¡штору уиан паЯда-ланатын 1«нотиптердг аны^гзу жэне оларды белг!лг Охр тэртхпте белгглеу мацс&тымэн белоктардьщ жалпы жэне ерекшэ цасиеттерх зврттелдх.

Белоктыц эр класСтарыньщ эртурлх гвнвтикалыц материал- ; дарга пайдаланганда бхрдей нэтияе бэрмэЯтхндххх аныцталды.

Осы эдгст4 пайдалана отырип бмдайдыц сорттарын, биотип-тергн, будандарьш компьшгордьщ комэ1-1>«ен анык;тал^ан'биохимия-лыц корсетк1шгар1на /■, Х'л падин, глцтенин, дэнн:хц фермент ¿к ЖУЙелэрх/, морфологи ялик; ^згешелхктерхне к;араа отырып аЯыру, аниктау жумыстяры ретгел1ген. ]лиадинн1ц электрофорездхк спекторларыкыц номеиклатурасы оныц тхркэу эдхстерх аныцтал-ган. Бул эдхстер бидаЛдыц Богарнал-С6 с о рты бойынша 100 ба-дамга багалан^ан 6 компонент оэп арцьда компснелттердх янш< 09Л1И квриетуд1 цамгамагыз втед1. Литилган едхсгердх басца дэндх дакылдарга да пайдялаиуга болады. Даж^н Оолоктарш эврттеу ар^ылц, оладцыц глиадин жэне тлытенин керзеткытер1н негхзгв ала..отырып бидаЯдщ сорттарын био'гипке белгён, олир-дын биохийиялып к^сиеттер!, внгмдхлхгх мен технологиялык кэр-сетк1штерхнхч едшемдер!' керсетглген.

иырть^ жагдайлардкц эеерхне байлонысты олардьщ азгергш-тхНнхц генетшсалыц'ерекшлхктерхне баЯланысты еквН1 керсеттл-д1. Бцотиптерд1ц клейковина белоктарш, аминокиелоталарын, дэн ьйн /шшц квптеген техноцогмшяьщ керавткгитерШ аДырудьщ, .ашктаудыц экспрэсу едхсх жасалы'п, маркерЛхк; корсаткхи'.терх ,ашн;талды. Жогары енхмдх, сяпаяи генбтаптердтсц градациксы жа-• ■ салады. Глиадин .жэне »-лютеций баотиптергнхн злектрофорззди кзрсеткхштерх, сорттардыц бяотиптхк форму ласы аныцталды, клас-'етерлгк эдгопей биотиптермен сор'ппрдиц из ара /киа^ть.гын, аХырмагш аДыру- эдхсг корсетЬда. В^г -¿оргтрФ' коС--з.1ту» <жш еоIру протестершде оолидги .«»еркц".?-;^ ели.'.'«!!! «л';..ц/га ы*м-

кхнш&ик.. беюедт,-. ЭСиЗ^отда-хн еришелхктер^ , оми жана сорт

. шыгару. уш1н паЛдалпнр.чнда цлндиЛ нпцми иэтяуе кутуге Со лады,

КаЯсысын калай пайдалануга болатын жодцар аныкталды. Дтап • айтканда:

- Оорттьщ кейбхр аэ енхмд!, сапасы нашар, ыссы-суыкк&» турлt зиянкестерх« теэ1мс13 биогиптер1н онын курамшан шгарып тастду, текцала жаксы биотиптердх тацдап аду арцыда жана сорт жасау. ¡. ■

", - Мол вн1мд1, сапалы биогиптерд^ донор рет!ндв пайдалану.

' I- ' • > •

. — Сурыптау жумисыиьщ.барисинда, адресе будандастиру жолыман ••:,'■*- алынган материалдардащ бгркелкШпн жэнв квлес4 урпацтар-дц бузылмай сацталуын ба^ылау, аныктау.

- Сорттардыц тукым шруашылык жуиыстарын журИэу барысында оларды биотим^к кур&ЧДарыниц ез!врмеу1н ба^илау, Тагила бас^а сорттыц ез1не тан калиотгерШц Оуэылмауын -банулау.

Диссвртацияныц ыатериалдары боЯынюа 30 макала, онщ 10 жеке взхнщ азторлыг^ыан 2'мэтодикалиц н/скаулар Сасылып шыкты, I авторлык'кэл1к алындц У Р 12Ш2Э2 /, 6 программалык ыэлхметтероДц алгоритм, I рациоиалиэаторлш; шеш!м / ес1м-д1ктв11 бе локти, клейковинами, фосфоры, калид!. аныктау ? вдхстер^ жвт1лд1ру /. ;;

Аатордин катиоуымон шгарилган кУэдхк бидайдын жацд . сорта республикамиздыц сорттарцы сшайтин ызмлекеттхк инспвК' ' циясына тапсырылды, Ц сорг конкурст1к, экологиялык сына^тан етудэ.• 1

Abugalieva Ai gui Jztelauovnft

Qliadin coirponents and glutenln subumts - in wheat breeding at the quelity grain.

With the .aim of identification and registration of economical Valuable wheay genotypes during the process of new varieties development there have been studied the properties heterogenety and specificity of wheat grain protein systems, The effect of concrete .protein classes application is not synonymous for various genetic material. Their simultaneous usage gives cumulative effect at the material initial, biochemical screening. There have been generated the way of identification and passport system introduction of varieties, biotypes and wheat hybrids including parallel usage of biochemical (glladln.glutenin and grain enzyme systems) and morfological markers in the computer regime on the markers data created base. A National registration system and gliadin electrophoretio spectrum nomenclature combining the standard spectrum clearness and the component . localization precision by OEM referring to component alfà-6 taken for 100 units of the Rfzakhstan selected variety - standard Bogarnaya 66 have been worked out, The method allowing capacity covers alJ the stages of the selection! process. There have been narked out wheat varieties gliadin-glutenin biotypes as a result of population latent variability reserve according to protein characters the selection,¿y which was not. available 'to the , selectioner. Their quality difference has been discovered by the grain biochemical properties, technological parametrs, productivity and crop capacity indices conditioning their selective and collection significance. The gluten protein components content and correlation and their variability are the index of the genotype reaction degree to thé complex of envtroment factors ( Aut. sertificate USSR 1269292).

The. analytical system of ttie express definition of protein gluten complex, aminoaoids and number of gram arid flour technological indices content have been created. There iave been' revealed the. presence of the protein narkers of some individual grain quality indices m the technological ;breadmaking) .and ■ ; feeding :; • (folder) -, , resoect. . the iffectivenoss of which is defined by the nwtenal genetic nedjum. in which connection ' there ".hav«' grounded'Mv necessity.of regulat ion or" protein marker.?- principl» u> ■he concrete/5«]action: pvograjmr«-. Acc.ontinB to the ivmil* ? >f grain ; aual ity'" intefcral ' '«:-t.uhat ion ir» f I

' nulti-measured system ther& have been suggested a system of genotypes ranking. . A system or genotypes gradation cotrtointg high quality and crop capacity to the optimum has bssn worked' out. There has been revealed the degree of biotyt>ei and wheat varieties likeness - difference by the method ol cluster analysis of the gliadm and glutenin electrophoresis data Lists of protein (glladin, glutenin and enzyms formulas of the varieties have been made up on the basis of thoir forming biotypes.

Among of the varieties of the Kazakhstan selection well a3 the varieties having the perspective of being . irsproved on the basis of the concrete blotype selection application there have been revealed polymorphous and monomorphous varieties. Thre have been defined the basic ecological level of the varieties and their constitutor blotyp'es by a nuirber of economically valuable characters, the decreasa of t vhjch is considered inadmissible whjlf variety testing on theis originallity. Whlie defining the outhenticity aiid purity of whsat varieties there has t»sn grounded the necessity of blotype oonpositlon biochemical control. Some concrete real ways of biotypes usage by the stages og the .selection process having sxperinantal and • practical confirmation have bean suggested: 1) tlv> improvement of varieties bynwans of elimination out of the population biotypes with undersirablo properties ore use of marked out biotypos as donors of some concrete traits arwl , properties after the example of isogenic lines; 2) th* selection of homozygons and constant forms out of hybrid cowbinations both at usual and suggested by us biotypir selection of . tested coherently inherited oonponents or all the spectrum as, a whole? 3) the biochemical control of tha variety biotypic composition as a enter urn* of it:> authenticity, purity and uniformity, correspondence to Unoriginal sawple during testing and production; 4) thn grounding of ttv- seed growing schemes application, the basi> of which contains the concrete protein content types and correlation as one of the variety - population charaet«i stability qyarantess and the control of the variety biotypi' composition conservation during the process of seedgrowlng The work done resulted in publishing 2 Methodic?' Instructions, e Algontme, Rational Suggestions, Autor' Certificate, 2 developed \artettes taken for state testmy

Информация о работе

Абугалиева, Айгуль Изтелеуовна
доктора биологических наук
Алмалыбак, 1994
ВАК 06.01.05

Автореферат

Похожие работы