Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ СОРТОВ ПШЕНИЦЫ АВСТРАЛИИ В УСЛОВИЯХ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ БОГАРЫ УЗБЕКИСТАНА

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "СРАВНИТЕЛЬНОЕ ХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ СОРТОВ ПШЕНИЦЫ АВСТРАЛИИ В УСЛОВИЯХ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ БОГАРЫ УЗБЕКИСТАНА"

Всесоюзная ордена Ленина академия сельскохозяйственных наук имени В. И. Ленина

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РАСТЕНИЕВОДСТВА имени Н. И. ВАВИЛОВА

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ СОРТОВ ПШЕНИЦЫ АВСТРАЛИИ В УСЛОВИЯХ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ БОГАРЫ УЗБЕКИСТАНА

(03.00.04 — Биохимия растений) -

На правах рукописи

РУСТАМОВА Мухаррам

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ЛЕНИНГРАД 1978

Экспериментальная работа выполнена в лабораториях биохимии (зав. проф. А. И. Ермаков), белка и нуклеиновых кислот (зав. хайд. бнол. наук И, П. Гаврилюк), отдела молекулярной биологии, биохимии и качества (зав. чл.-корр, ВАСХНИЛ, проф. В. Г. Конарев) Всесоюзного ордена Ленина н ордена Дружбы народов НИИ растениеводства имени Н. И. Вавилова в 1973—1976 гг. ;.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственныхнаук Н. Ф. Покровская.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор М. И. Княгнннчев, кандидат биологических наук Э. В. Таврнн.

Ведущее учреждение — Самаркандский сельскохозяйственный институт. • -Защита состоится Ф*^^1978 г. в № час. на заседании специализированного совета (Д 020.18.02) по защите диссертации на соискание ученой степени доктора наук при Всесоюзном ордена Лекнна н ордена Дружбы народов научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова по адресу: 190000, г. Ленинград, ул. Герцена, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке, института.

Автореферат разослан « » О.КА &^'-Ь- 197$ р.

Ученый секретарь специализнронянного совета, доктор <5 пол. наук

Л. И. Орел

Актуальность исследований. Директивами ХХУ съезда КПСС предусматривается обеспечить среднегодовой валовый сбор зерна по Советское Союзу, за пятилетие (1975-1980 гг.) в количестве 235 млн.тонн. Среди зерновых культур ведущее место принадлежит ига-тлю - основной продовольственной культуре, в связи с этим на пленумах ЦК Узбекской ССР были пряняты решения о значительном увеличения производства зерна (3,5 млн.тонн).

Исходя из поставленных задач« повышение валетах сборов вы-сококачествеиного зераав республике будет осуществляться за? счет некоторого расширения посевных площадей на богарных землях, я, главным образш, в результате увеличения урожайности, содер-жанвд белка в зерне и улучшения его пищевой ценности.

Основные посев» гапешщы в Узбекской ССР размещены в зоне предгорной богары. К этой зоне относится Джнзакокая область Гая-ляаральского района* занимающего одно из первых ыест по производству зерновых культур в республике, причем ня долго пшеницы приходятся 75Í,

. Перед селекционерам» Узбекистана выдвинута ответственная задача создания новых более перспективные сортов шяегащч, сочетающих леяяые признаки: урожайность, высокое содержание белка в зерне, сбалансированного по аминокислотному составу, так как районированные в республике сорта Кзыл-Шарк и Сурхгк 5668 в пол-вой, мере яе обладают такими свойствами, Для проведения селекционной работы необходим исходный материал, сосредоточенный в коллекции ВИР. - ■ * .

Дель и задачи исследования. Природно-климатические условия' пшеничного пояса Австралии близки к зоне ггредгораой богары Уз — бекской ССР. Исходя из этого цель нашэй работа состояла в сравнительном изучении химического состава сортов коллекция мягкой пшеницы Австралии.

* В задачу проведенного нами сравнительного исследования входило: I. Изучить и выделить из коллекции форма пшеницы Ь'высокий содержанием белка в клейковины, а такие лизина и триптофана шш крахмала, которые могут служить в качестве исходного материала для селекции на улучшенный химический состав зерна. 2. Злектро-форетическое изучение белков и ферментов зерна сортов о высоким качеством зерна. 3. Исследование особенностей наследования качественного соотава белков и ферментов у высокоурожайных гибридов к гас родительских фора*.

l^L-.J 'Л $46%}.

Основные результаты исследований и ух ноаизнат Вяервае для условий предгорной эояы Узбекской ССР ра богаре изучен набор 376 образцов мягкой тле раны Австралии. Л оказана возможность получения в этой зоне зерна пшеницы с высоким содержанием белка, сбалансированного по аминокислотному.составу. Изучена.гено-типическая и фенотипическая изменчивость количества белка, его аминокислотного состава, клейковины, крахмала при осенних и весенних сроках посева пгаеиицы. Бвделены сорта с высоким соисканием запасных питательных веществ. На основания электрофоретиче-ехого анализа глпадинов составлены -"белковые форму.«" для высококачественных сортов. Электрофоретическиыи исследованиями установлено и подтверждено присутствие в зерне сортов пшеницы множественных форм ферментов амилазы и дероксшшзы. Показано, что в зерне гибридов как правило представлена компоненты альбуминов, глобулинов, амилазы и пероксидазы родительских форм, что моягт' быть использовано г селекшш при подборе исходных сортов. Установлены различные корреляционные связи между химическими признаками я продуктивностью на основании чего можно уточнить направление селекции и наметить пути отбора.

. А пообашя,работ ы,. Результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-производственных совещаниях лаборатории биохимии ВИР (1973-1977 гг.) и в Институте зерна Узбекской ССР в 1977 г., на яаучпо-тееретической конференции аспирантов в молодых научных сотрудников ВИР в 1976 г. (Ленинград).

Объем и, структура диссертации, Диссертация изложена ка 126 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, заключений х ним, выводов, практических рекомендаций, приложения, содержат 29 таблиц, 18 рисунков и фотографий. Список использованное литературы вклшает 271 наименование, в том числе 89 иностранных. -

Материал, условия а мэтога исследований Выращивание сортов коллекции проводили в равнинно-холмкетой местности Галляараль-ского района Дкиэакской области Узбекской ССР на полях Института зерна. Коллекционный набор мягкой швешцы Австралии, представленный 376 образцами, был подобрав в отделе пшеницы ВИР иод руководством доктора сельскохозяйственных наук Р.А.Уцачпна.

Посев проводили вручную на делянках 1-2 гг в оптимальные сроки весноа и осень» по хорошо обработанному пару. Стандартом служили районированные сорта Кзыл-Ч^рк н Сурхах 5688, которые вы-2

севали через каждые 9 делянок. Агротехника была общепринятой в Институте зерна Узбекской ССР. Помимо коллекционных образцов наьш изучались гибриды первого поколения и их родительские формы. Скрещивание лучших австралийских образцов проводили с гест-вым районированным сортом Сурках 5688, который использовали в качестве отцовской формы. Гибриды первого поколения высевали по схеме: материнская, гибрид, отцовская Форш.

Посев коллектив, скрещивания, фенологические чаблшшния, -хозяйственко-биологкческую оценку выполнял научный сотруда и» опорного цурлгга ВИР Института зерна кандидат сельскохоэяаствеа-яых наук Х.А.Игоанкулов (1975).

Анализ химического состава зерна пшеницы проводили в лаборатории биохимии ВИР (Ленинград). В зерне всех образцов коллекции определяли содержание белка, а в выделенных (75) высокобелковых образцах, полученных при двухлетиях весенних и осенних посевах, определяли, кроме того, содержание сырой и сухой клейковины, незаменимых аминокислот (лизина и триптофана) и крахмала.

Оценку содержания химических вешств проводили не только в сравнимых условиях выраашвзния, но и с етом величины отклонений от стандартных сортов. Определение содержания азота выполняли по Кьельдалю ( с пересчетом на сырой белок - н х 5,7), крахмала, клейковины (сирой, сухой), лизина, триптофана со принятым в лаборатории биохимии ВИР методам (А.И.Ермаков и др. 1972).

Выделение- и разделение на полиакриламидном геле (ПЛАТ) запасных белков зерна отдельных сортов и гибридов ппенипы проводили с использованием методов В,И.Сафовова, М.П.Сафоновой (1972).

Электро$оретическое разделение и идентификацию сортов по глиадииам выполняла по прописям И.П.Гаврилш, Н.К.Губаревой (1973), Н.К.Губаревой и др.(1975) в лаборатории белка и нуклеиновых кислот Ори консультации Н.К.Губаревой.

Статистическая обработка результатов анализа и опытов проведена при консультации кандидата сельскохозяйственных наук -М.Л.Аристарховой. Вычисление средних арифметических, корреляции между признаками выполнено по Б.А.Длснехову (1973) о использованием ЭВМ "МИР" во программе разработанной отделом математики ВИР.

■ Сравнительное изучение химического состава зерна пшеницы'Австралии

Наиболее благоприятныют для формирования высокобелкового

3

зерна озимой и 'яровой пшеница являются оптимальные со от ношеная температуру о вгажяости воздуха, а тага© влтоозадаоов почвы в период от колошения до воскобой спелости (И.Т.Левенко, 1970; Е.А .Дороганевская, 1972-1975; В.В.Буткевич (I9S9); Т.Н. Шибаева (1972). Работами В.Н.Ремесло с сотрудниками (1972, 1975) показано, что при посеве до черному пару по сравнена» с непаровыми предшественниками увеличивается содержание белка в зерне долее 1,2-35, стекловидвооти на 3,2-9?, сырой клейковины на ЗД-6,3?, В зависимости от зоны выращивания,.приемов агротехники различия ме«иг сортами во содержании белка в зерне могут достигать 5-6? (И.И,Самсонов, 1973; М.М.Якубцинер, Н.Ф.Покровская, 1969).

Изменчивость химического составя рйррп г^ринрго ппгет>я

Содержание белка з зерне 376 образцов мягких пшениц Австралии, выраженных в условиях предгорной зоны колебалось от 9,9 до 21,3?. При 9том с 9,1 - II,OfS белка в зерне было 3,2? образцов, с 13,1 - 16? белка - 30,6? сорте©,, Стандартные сорта (Кэыя-Щарк, Суржак 5688) содержали 14,7 - 16? белка в среднем 15?. В качестве высокобелковых образцов мы считали те, которые превышали стандарт на 2?. В изученной нами коллекции таких оказалось 91 образец, что составляет 24,3?, в том числе 25 сортов.содержали больше 19? белка в суком зерне, -

По данным V.Mq Clelland (1970), Z.Heev«s (1974), В Эвр-ве пшениц, возделываемых в Австралия на богаре, соцерл-дние белка не превышает 7-10?. При выращивании на поливе о внесением азотных удобрений содержание белка увеличивается до 14-15?.

Приведенные данные показывает, что-в условиях Узбекистана -по сравнению с зонами выращивания Австралии содержание белка в зерне мягких пшениц значительно выше.

Из коллекции была отобраны 75 высокобелковых образцов с уро-хайностью, крупностью зерна близкой или пре вшитое и районированные стандартные сорта. Эти образцы выращивали при осеннем (1973-74 гг.) И весеннем (1972-73 гг.) посевах в течение двух лет. Содержание белка при осеннем посеве по годам вырашивания и по средним данным за два года препставлено в табл.1.

Содержание белка в зерне высокобелковых сортов при выращивании в 1973 г. колебалось от 15,0 до 21,3, в 1974 г. от 15,7 до 21,3?, а по средним за два года составляло 16,0-21,0Í. Таким образом большая часть изучаемых образцов (98?) превзошла стандарт-4.

"вые сорта, т.е. имела более 17$ белка.

Таблица I

Распределение высокобелковых сортов {в -75) по содержанию белка в зерне при осенней посеве

Год Число и Группы по содержанию белка. »

урожая процент 15,1-17,0 .17,1-19,0 19,1-21,0

1973х> число 13 40 21

процент 17,3 53,3 28,0

1974 число 6 19 50

процент 6,0 25,3 66,7

Среднее за 19731974 число . процент 5 7,0 39 52,0 31 410 >

х)В 1973 г. I сорт содержал меньше 15$ Оелка

, Исследования К.И.Фляксбергера (1935), Р.А.Уаачига (1959); С.Г.Тараканова, Р.А.Удачина (1965, 1968); Н.Ф.Покровской, В.В. Дроздова (1973) также показали, что при осенних посевах без полива л с поливом, в сочетании о удобрениями в условиях Средней Азии (под Ташкентом) содержание белка г зерне мягкой пшешщы различного происхождения составляло 17-20?, При выращивании районированных сортов мягкой пшеницы в зоне Голодной степи Узбекистана, по данным Е.И.Лавронова (1956), содержание белка, в среднем, на поливе было 16$, а на богаре - 18$.

В результате двухлетнего изучения химического состава зерна высокобелковых сортов австралийский пшениц нами выявлена изменчивость по содержании лизина (1,87-1,69$), триптофана (0,530,69$), клейковины скрой (11,4-13,1$), сухой (4,3-6,6$), массы 1000 зерен (14 г) и продуктивности (167 г/иг),■

Приведенные дангле свидетельствует о широком диапазоне изменчивости химических показателей'-у австралийских сортов мягкой паеницы в условиях богары. Из изученного набора были выделены образда, превзошедшие стандартные сорта по содержанию белка в зерне (или лизина и триптофана), или о высокой продуктивность».

Рекомендуются для осеннего посева на богаре Уабекситака о продуктивностью(142-180 г/м2), о массой 1000 зерен (30-38 г), содержанием белка (17,8-21,0$), клейковины (34,3-37,5$), лизина

5

"""<402-575 мг/lOO'г зерна.и 2,70-3,I2í белка), триптофана (219-276 мгДОО г зерна и 1,11-1,45? белка) следующие сорта: Cluiva,

Stewart, Üpioa,GL//5PKA/6*552, Koala, 2Ш1-6766, Sturt, Sunset, «itahell, Pueple Stro», ülApler 48*

Заслуживают внимания образцы о высоким содержавшем в зерне белка (20-213?) а клейковины (36-37Í), но о низкой продуктивностью: Minister, c«iii«, silver Bart. Донные для селекции также сорта с высоким совершением белка (18,2-20,Sí) г лизина в зерне (501-605 иг/100 г); Cadla, sil* er Б art, Hopp я Guraenr*, Виктория Dra, Kabawn, Botin Sointtur. Высокобелковимя оказались одиннадцать образцов: Stewart, Kinga White, Haid Federation, Dirk Gonward, Koala, Stoolcade, Ризеаэ, ?ПА 6615, Silver Bart, Pu'elu,Lawrence,

Результаты, полученные учеными ВИР, показывают, что коллекционные сорта пшеницы различно реагируют на условия выраоивания: опии - практически мало изменяет химический состав при выращива-пии ь разных зонах, под влиянием года я способа выращивания; другие же - значительно. Поэтому представляет определенный интерес сравнение результатов содержания белка в зерне и его крупностл у австралийских сортов, изученных нами и асследоьанных ранее (19641965 гг.) в лаборатории биохимии при внращиваяии на поливе в условиях JDare ста некой опытной станции ВНР. Анализ этих паннах показал следующее. В зерне ряда сортов ( Molra, Stelnwedel,Clarendon, . John. Brown, Festival, Bap1er 68 ) содержание белка (18-19?) в зависимости от места выращивания и разной степени влажности почвы практически не меняется. Наряду с этим имеются сорта (Ferbank, Hard Federation, Silver Bort, Eftrly, Grostred, Runset Vendilla, King, Hnbawa, SSI, Oamenya, Cande ), в зерне которых содержание белка изменяется на 5,6-3,4!?. Кроме того, проявляется различная реакция сортов на условия вырашиванхя и по массе 1000 зерен. Больная часть сортов ори выращивании в Галляарале и на Дагестанской опытно!! станции имела в зерне высокий процент 0елка (17-2СЙ).

Исследования корреляционных связей между Химическими и хозяйственными показателями выявили следующее. Обнаружена слабовы-раженвая отрицательная связь (-0,271) в оба года изучения между содержанием белка и ляэина в нем, белка и триптофана (-0,3540,599), количеством клейковины (сырой, сухой) и триптофана в белке (-0,372, -0,510),- Установлена слабая 4енотялическая сопряженность: положительная между содержанием крахмала к урожаем (0,338) в отрицательная между уровнем крахмала к белка (-0,233). Тесная - 6 . i

связь вдаголева между содержанием сырой я сухой клейковины {0,769 и 0,919). Таким образом, взаимосвязи между важнейшими химическими, питательными и хозяйственными показателями зерна пшеницы имеет сложный характер, изменяются по годам выралге анля и поэтому не следует при отборе отдавать предпочтение какому-то одному признаку.

Химический состав„зерна весеннего посева

Высокобелковые образцы мягких пшениц Австралии (75) изучались и в весенняя посевах в Талдяараде. Распределениз содержания белка в зерне - по годам выращивания в по средним за два года представлено в табл.2.

Таблица 2

распределение сортов (»-75) по содержанию белка в . зерне при весеннем посеве

Гоц Число и Группы со оодеряаниа белка, в■, % урожая -------

1972х'1

1373хх)

Среднее за 1972-1973

процент 15,1-17,0 17,1-19,0 19,1-51,0

число Б 44 24

процент. 6,7 58,7 32,0

число 25 29 Iff

процент 33,3 38,7 24,0

число ■ 11 47 17'

процент 15 Р2..7' - • 22,3

*>В 1972 г. 2 сорта содержали I5S белка,

1973 г. 3 сорта содержали меньше 15Я белка.

При выращивании пшеницы в 1972 г, евшие 11% белка в зерне было у 913 всех образцов, в 1973 г, - у 63?. Из приведённых данных: видно* что наиболее высокое количество белка имело зерно урожая 1972 г., и это было обусловлено высокой температурой й низкой относительной влажность» воздуха в период вегетации растений и особенно созревания зерна. При этш колебание в содержании белка в зерне сортов в 1972 г. составляло 15-20,2?, в 1973 г, - 14,7-21,6? и со оредним ведячивам за 2 года выращивания - 16,2-20,4?, а /рш&ж. - 55-134 гДг. Таким образом, высказывания Г.А.Лаврояова (1969) о высокой содержании белка в зерне пшениц при весенних посевах на богаре Узбекистана подтвердив-

ются г нашими данными аа сортах пшеняпк Австралии.

Среди изученных шли образцов выделены высокобелковые (17,7-19,9?), урожайные (128-172 г/м2) и крупнозерные (34-37 г): Rao—662, So Imitar» Lawrence, Gamut,Кар1эг 48, 1ЙНОГИв сорта, превысившие стандарты so белковости зерна, обладали низкой продуктивностью (58-89 r/u2) ñ массой 1000 зерен (25-32 г).

В результате двухлетнего изучения выделены 12 образцов, превысившие стандартные сорта по содержанию лизина как в зерне (401-495 мг/100 г), так и в белке (2,16-2,76), Эта*® сортами являются: iawrenoe, Flo х Col 4303,-F&loon, Late -glynas,Mlnlster Flrfeanfc, N (2), Kings Ksrly, Federation 45, Tttrk 48, С arrabio, Tío ve rings s?hit«. Большая часть приведении* сортов имеет высокое (свыше 18?) содержание белка в зерне. Однако по урожаю зереа эти сорта значительно уступают стандартам, лишь три аз них -Kinds White, Federation 45 4 Dirk 48 приближаются ДО урожайности ' (100-106 т/я) к стандартным сортам (91-102 г/ьг). Кроме того селекционный интерес представляют образцы пшеницы с повышенным содержанием триптофана в зерне и белке;Minister, Lawrence, Kinga Early, Kings i/hite^ Novo, Stewart, Kapler, CI er end on, Purple Straw, CorraMn, KUH 6766. Содержание триптофана в иг зерне колебалось от 220 до 266 иг/100 г, в белке от 1,27 до 1,44%,а белка от 17,5 до 20,Среди них Ropier 48, EUR в 6766, Kine» White обладают и повышенной продуктивностью- (100-106 г/и ) •

Сорта о высоким содержанием крахмала тагае представляют ценность для использования в кондитерской промышленности (для изготовления кексов). Среди изученных оказалась сорта с повышенным количеством крахмала (67-6Sí) по "сравнению со стандартами (61?), К которым откосятся: Blanchetto, Cadla, Seaspray,. 8 PRA 6627, Sp/EWt 6582, Haren,

При весеннем посеве в первую очередь рекомендуется использовать Слевдтсцие сорта: Хлчгтепое, Federation 45, Rspler 48, Purple straw, Flo x Coi 4303, Вас «а поскольку в их зерне сочетается повышенное содержание белка (до 19,9í), клейковины (34Ä), лизкяа (495 мг/100 г зерна и 2,75? к белку) и триптофана (262 игДОО г зерна и 1,44? к белку) с продуктивностью выше, чем у стандартных сортов (100-120 г/»г).

Расчеты корреляции между химическими и хозяйственными показателями свидетельствуют о тесной связи (по обоим годам выращивания) между содержанием белка и сырой клейковины (0,8008, .

0,812), белка и сухой клейковины (0,814—0,900), а также между сырой и сухой клейковиной 0,901-0,933). Обнаружена отрицательная связь (-0,553) мезщу количеством белка и триптофана в нем. Остальные признаки между собой ке коррелируют. Сходдые результаты по связи между химическими я хозяйственными показателями у этих (75) сортов бвди палучвян и при осенних посевах.

Рекомендуются сорта для осеннего и весеннего посевов с высоким содержанием белка, сырой клейковини, лизина и триптофана -(табл.3). -

ИЗУЧЕНИЕ БЕЛКОВ И ФЕРМЕНТОВ СОРТОВ ПШЕНИЦЫ С .ВЫСОКИМ КАЧЕСТВОМ

В настоящее время самый перспективным является меток сортовой идентификация по составу электрофоретических компонентов запасных белков и ферменте®. Особенно устойчивым признаком сорта 'является состав эдектрофоретичесгая компонентов преобладающего белка эндосперма пшеницы - глладкна. Электрофорез ералашна и регистрация белковыми формулами могут быть использованы для создания рациональной системы регистрации генетических ресур-. сов злаков, при оортоиспытании в целях установления оригинальности сорта и определения его чистоты, обнаружения примеси или ' засоренности семян другими видайи. Запись сортов биотипов в виде белковых формул удобна для хранения информации и обработки ее на ЭВМ.

Исходя из вывеизложенного, нами проведено изучение электрофоре тичееккх спектров глиадина и ферментов амилазы и пероксидазы в зе. новках выделенных из коллекции 23-28 перспективных образцов мягкой пшеницы Австралии в сопоставлении с двумя. районированными сортами.

Электрофоретическое изучение Ферментов амилазы показало, чт<"> ови представлены в зерне пшеницы в,виде множественных форм (от 9 до II) изозимов, различавшихся по электрофоретичеокой подвижности (рис.1). В изученных сортах многие изозимы (7) совпадают ио электрофоретичесвой подвижности. Характерно распределение изеферментов в зонах о медленной подвижностью (0,05; 0,11; 0,16; 0,20; 0,23) и быстроподвижных (0,52 и 0,70). В средней часта геля имеются специфические для сортов взоамялазы о относительной алектрсфоретическоЙ подвижность» (ОЭП) 0,28; 0,32;'0,38; 0,42, а также-специфическими быстроподвижными являются компоненты о ООП - 9

Таблица 3

Химическая характеристика высокобелковых образцов иягкоЭ пшеяицц Австралии (Шляарал,

богара, 1972-1974 гг.)

* ка- Весенний посев_:_Осенний посев_

талога Сорт белок клейко- лизвв трипто-крах- белок хлейко-лнзкн трипто- крах-

СГ1Г . (/4x5,7) вина, % к фан % к ил, (Мх5,7) вияа, % к фая % мал»

% белку белку % % белку к белку %

Кэнл-Яйрк 1949" Местный 13256 Рлгнап* 33968 ВеШал 29201 13260

295550 И« 662 3691 х1п?в еаг1у Щптег СТпгепдлп Ри»а л пега эгог шгк 4а БаЬге

13232 13255 33963 44488 44599 286065

44603 Бе1ш11аг беяенуа 51е»гаг1 ИазЮ

С1«1те

.44556 44606 45384 44611 46332

15,4 20 8 20 4 .20,3 20,2 20,1 19,9 19 8 19 8 19,4 19,3 19,2 19 I 19 0 18 8 18,7 18,7 18 3 18 2 18,1

29

32 35

33

32 06

34

33

34

35 34

33

34 31 Э1

36

31 33

32

30

2,05 I 66 2;34 2,00 2,19 I 71

1 512 25

2 47 2,00

1 72

2 16 1,91 2 05 I 95 I 53 I 781,86 1,94 2,03

1,37 1,10 I И

00

1Д0

1 07 1,12 1,30 I 31 1,29 I 08 1,19 1,17 1,15 Г, 01 I 12 I 32 1,25

1»19 I 21

61,3

61.3

62.4 62 0

56.3

62.4 -62,4 65,9 61,3 64 8 60,9 66 4 64 6 62 2' 60 9 62,0 62,0 60,9 64,3 63 I

15,0

16 5 19,8 18,8 17,8 18 8

17 9

18 6 19 7 16,7

18 9

19 2 19 2 18 6 18 2 19 8 19,4 19 3

19 5

20 5

28

31

35 34

32

33

33 32

36

32

34

35 35

34

33 32

35 35 35

37

2,07

2 90 2 15 •2 32 2 51 ' 2 62 2 59 2,48

1 98

2 49 2 37 2 68 3^17

• 3,00 2,96 2128 ¿34 2,04

1,25 I 53 1,33 I 26 1,42 I 27 I 43

1,35 I 49

I 25 I 38 I 55 I 16 I 35 I 21 I 22

I 17 1,40 I 35

62,0

65.2 60.2

б£|з

59.3 63,9

61.7

62.4

60.8 65,8

63.5 63 5

61.3

58.4 59,0 61,7 57,0 60 9

'М-

Рис.! Электрофореграммы фермента иегоигццяан пшеницы:

Сорта: I. Cypxak 5688; 2. Кзыя-Шарк; Э. Kenorat 4.Pus»«i 3. Sherpa; fi. Rapier 401 7. Purple Strow; 8. Solnltar; 9. Bobini 10. Виктория Юто : 11. Mitohelli 12. S«»spray! 13. Suneet; 14. sturt; 15. Habaw»; 16. Gaeenjr»; 17. Stemwede!; ie. Hoppe; 19. QL ft Ш/ А 6532f 20. Koala; 21. Sllver Bart; 22. Cttdi«; 23. Spie«; 24. Stewart; 27. OlalTa; 26. Minister; 27. Puora; 28. 2SP/BUR-6766,

цм™

IM

' w» vi

uu__

+ i

3R VtL^i _

3 .T" 5

j).

¿шва

.... .. ,., .„. :г л? ¡4 ¡s ^ ,, Электрофореграммы фермента амилови шеншщ

Сорта: I, Сурхак 5688; 2. Кзыл-Шарк; 3. Kenora; 4.Pueeaa; 5» Sharp«; 6. Rapier 40; 7. Purple Strowj a. Solmltar! 9, Bobin; 10. Виктория KITS ; 11. Uitohell; U.Seaepr«; 13. Eimeet! 14. Stuft] '15. Natawa; 16, Сапе пул; 17.3teim>ed»lf 18, Hoppe; 19. GL /3 ТОА/ А 6332! 20. Koala; 21; Sllver Bart! 22. Caaiaf 23. Sploa; 24. Stewart; 2?. eiaiva; 26. Hiniste*} 27. Fuora) 20. 2SP/EVH - 676ö. '

0,50 и 0,52. Сортовые отличия заключаются кроне того и в различной интенсивности окраски спектров. В зерновках присутствуют et и Ь амилазы. В покоящихся семенах основная активность принадлежит J> амилазам. Множестве нность шшиз семян мягкой пшеницы шкет свидетельствовать о большой приспособляемости ферментного аппарата сешш к изменяющийся условия» внешней среды. .Мягкие шгеницы различных сортов Австралии имеют как общие, так и специфические белковые компоненты, обладавшие аиилазной ак-, ТИВНОСТЬЮ. ' '

Электроферетический анализ пероксидазы зерна сортов мягкой пшеницы Австралии представлен на рис.2. Ори электрофоретячеоком разделении у разных сортов обнаружено от ZX до 13- компонентов. В спектрах пероксидазы у 16 сортов выявлен сходный набор из тринадцати из оферте тов. На э ле ктрофорс тичес ких спектрах видны раз-'личия в интенсивности окраски гон отдельных компонентов перо-ксидазы, В зерне 22 сортов проявляется одна широкая зона с ОЭП--0,65» у сортов Кеаога, Ризе аз я Sherpa имеется тэшга широкая зона, но с 0311-0,70. Слабо выражены зоны с (Ш-0,03; 0,25; 0,48 у всех сортов, где присутствуют эти компоненты, а также о ОЭП 0,70 - у 14 сортов. Сортовые различия проявляется в выпадании двух изозимов с 0ЭП-0,25 и 6,65. В зерне сортов Cadia, Spi-' «a, Glaiva отсутствует один компонент с 0ЭП-0,25 и по два компонента (0,25 и 0,65) - у 9 сортов.

Идентификация сортов по эяектройоретичесхому дпектру, глодана пшеницы. Рациональная способ регистрации сортов поэлек-трофоретическим спектрам гляадина бил разработан в ВЛР'е под руководством В.Г.Кокарева. В основу положена принятая биохимиками номенклатура фракций глиздяна«*,/,*» « поВоЯчику. Нумерация компонентов г пределах фракция осуоествляетс ч по обоб-цеиноку спектру-эталону. На основании изучения всего видового разнообразия пшеницы и ее диких сородичей был"составлен эталонный спектр гшадина, включающий 30 компонентов, занумерованных по направление к,старту. По эталону номера позиций, занятых алсктрофоретическимя компонентах» может быть записан глиадян любого, сорта в виде сортовое формулы. Точность формулы гшадина проверяется методом белковых смесей. "Белковую формулу" анализируемого сорта можно записать путем сопоставления его спектра со спектром сорта-анализатора* оортовая фермуля которого сопоставлена по эталонному^ спектру.

Таблиго 4

Белковые формулы некоторых сортов австралийских пшениц

Сортовая Формула глиадина

по катал. ВИР Сорт CÔ P f

I группа

38355 Сурхак 5688 ^ — **

(стандарт) 567 234 §4 24еаэ.

295377 Виктория Юте , 5£7 2345 234 2 689

445^4 ■ На-рз 567 2345 ¿34 24689

25545 ВоЪ1п £567 23j45 23j45 234 . 4689

286068 Cl ÎÎÎPRA/4532 557 %4 ' Î4g789

35687 Fuora' 567 23j45 534 2i£789

46337 Puasaa 567 23^45 234 246789 fû

39G20 Кзыл-шаш (стан- 557

дарт) 23j45 I S4 46789

46332 0laiva 567 23 15 Ï3* ' . 246789

25645 ' Sunset 557 iSj45 134 3 6789

25558 Si'- /er Bart 567 23^45 I 34 36 89

П ipyxma 2 4689

13245 Steaweflol 24 £7 Ш45 34

44607 S pl с a 24 67 123x45 I 34 2 4È6789 10

44595 Rapier US 24 & Ш 234 24 6 89

13232 Wlntster 24 S? 234 234 24 ¿789

33972 SepSprRy y 24 fi? ,2345 234 24 £739

25524 CMia 24 67 2245 234 3 6 89

27042 tWbawa 24 £7 23j45 2345 2 4&T89

44609 Stoo'fcade % £7 Й345 234 346789

44571 Kenote a? 2345 234 . 456j789

4460Q Selmlt&r 24 g7 12345 23? I?678S

44574 Koala 24 ê? 23j45 I 34 34 789

44610 •Stwrt 24 £7 'SPt« 13 5 2 4567§9Ï0>

44582 Hltohell S7 3345 I 34 2 4 ¿78910

44569 Gond* 24 0 .2345 23 S Z 89

черта над'цифрой - слабый, под цифрой - интенсивный. две точки над цифрой - двойной компонент. Индекс X у номера позиции обозначает соответственно первый оубкомпоаеят в оторояу . старта. „

Запись сортовых формул австралийских мягких пшениц приведена в табл.4. По обцецу типу спектра изученные образцы бью разделен» на дне группы. Б первую группу входит II сортов, для которых характерно присутствие^ 5,5,7 компонентов. Во вторую групду входит 14 сортов, содержащих Ц 2,4,6,7 компоненты. Глиаданм зерна, изученных наыи сортов, состоят из 13-21 кошшшштаг к различаются по элоктрофоратичеокоя подвижности. Наибольшее число компонентов содержит спектр глиадина сорта Spioa , а обедненный сор-тоы оказался Сурхак 5688. Большинство сортов содержит в зонах гдиади!1ов:о - плть-шесть компонентов, в у - три, в jï — четире, в - три-четыре коипонентов.

Общш и дря г л ио дл на изученных сортов являются в «С зеке компоненты А 6,7, bJH зоне -JJ 2,3,4. Компонент Ji 5 встречается почти у всех сортов, кроме Сурхак 5688, Rapier 4S и Kinie-' ter. В V зоне для всех сортов характерно наличие компонентов У 3,4. Только у сортов Sturt И Gande компонент /4 отсутствует. В 6) зоне обцими являются 0) 6,8,9 коипоненты. Последние присущи всем сортам мягкой пшеницы и являются маркерами генома Л. Оценка получениях сор'товых формул свидетельствует о то», что каждая из изученных сортов имеет свои специфический спектр гяиадина. Специфичность проявляется по всем зонаи спектра, з также и по отдельный его компонентам. Формулы глиадина сортов пшеницы заключают в себе богатую биохимическую, филогенетическую и генетическую информацию и могут бить использованы при составлении единого каталога.

КОЛИЧЕСТВО И КАЧЕСТВО БЕЛКОВ SEP!¡А ГИБРИДОВ И ИХ РОДИТЗЛЪНШ vOPM Окончательное представление о ценности образцов мгкой пгоо-пица Австралии в качестве исходного материала для селекции можно получить при изучении комбинаций скрещивания. Полученные результаты показали, что при использовании в качестве материнских растений продуктивных или высокобелковых сортов австралийских паеяиц в зерне гибридов первого поколения содержание белка превышало или приближалось к высокобелковому родителю. Содержание лизина и триптофана у большее.части гибридов превышало родителей с повы-псянын их содержанием или носило промежуточный характер.Наследование массы 1000 зерен проходило по промежуточному типу, приближаясь к мелкозерним родительский формам.

Элсктрофоретическое. изучение гетерогенности состава белков и ферментов различных сортов и гибридов пшеницы показал?, что альбумины, разделенные на кислом геле, по числу компонентов (1317) превышают альбумины - на щелочных гелях (12-13). Наблюдается

"различия между гибридами и родительскими формами как по содер-"" жанию компонентов, так и по величине их относительной электрофоре! ичес кой подвижности. По числу анодных компонентов альбумины гибридных семян (15-17) превосходят родительские формы (13-15). и могут наследовать признаки обоих родителей. Как показывают полученные нами даннне большая часть компонентов альбуминов в гибридном зерне наследуется по материнской линии. В гибридной комбинации Кргщгах Сурхак 5688, облацаюгаей высокой комбинационной ценностью, в альбуминах (на кислом геле) выявлен компонент, с-гсугствуший у родительских форм.

Глобулины на кислом геле родительских и гибридных форм представлены 16 компонентами. Различий по компонентному составу между родительскими и гибридными формами яе выявлено. В щелочных гелях глобулины разделяется на 12-14 компонентов. Выявлены сортовые различия в компонентном составе. В гибридной комбинации Риогв х Сурслк 5688 наблюдается выпадение компонента, присутствующего у обоих родителей, и появление компонента, отсутствующего у родительских форм. Возможно, что наличие этого компонента имеет связь с проявлением гетерозиса у вышеуказанной комбинации ' (превышает контроль по продуктивности на 35?), Установлено большее число электрофоретичес компонентов глобулинов при разде-. лекии их на кислом геле (16) по сравнению с иелочными (14). . Амилазы зерна родительских форм и гибридов представлены множественными формами (9-11), различающимися по электрофорети-ческсй подвижности, вЬшлены с сотовые различия в составе изози-I. нов..ГпбР.шу 1 ое зерно включает изоамидазы обоих^ родительских форм. В зерне изученных сортов и гибридных комбинаций выявлено от II до 13 изозпмов верокешщзы. Установлены сортовые различия в изопероксадаэных спектрах. В зерне некоторых гибридов отмечено выпадение компонентов, присутствующих в родительских формах. Полученные данные могут быть использованы в селекции при подборе исходных сортов, '

ВЫВОДЫ

В результате сравнительного изучения образцов мягкой пшеницы Австралии (1972-1974 гг.) в условиях предгорной зоны Узбекистана на богаре выявлено следующее:

I. Содержание белка в зерне 376 образцов колебалось от 10 до 21,3? и превышало стандартные-сорта по атому показателю у 16 ..-

44,5? всех образцов.

2. Вывдлеш 2в наиболее высокобелковых (17,4-20,4?) образцов мягкой пшешшы для использования как при осеняем, так в весеннем посевах.

3. Установлены различные степени взаимосвязи между урожаем, крупностью зерна и его химическими свойствам (белком,

, сырой и сухой клейковиной, лизином, триптофаном и крахмалом!. Показано, что повышенное содержание белка в зерне, как правило, коррелирует с сырой ( г .=0,769-0, Р39) и сухой ( г»=0,711-0,900) клейковиной. Обнаружена слабо выраженная отрицательная связь мезау содержанием белка и лизина в йен ( г =-0,271), более выраженная между белком и триптофаном в белке ( г »-0,354 и -0,599). Выявлена слабая фзнотаеттческая сопряженность между содержанием крахмала и урожаем ( г=0,338), отрицательная между количеством крахмала а белка в зерне ( г»-0,233 и -0,334). Полученные результаты могут быть использованы в селекции орд целенаправленном отборе на улучшенный химический состав. Изменчивость выявленных связей обусловлена генетическими свойствами сортов, а также условиями выраиивания.

4. В зерне сортов мягких пшениц присутствует множественные формы ферментов амилазы (9-11) и пероксидазн (11-13), различавшиеся по относительной электрофоре тиче с кой подвижности (ОЗП) и интенсивности окраски изоферкентньэс спектре®,"В зерне ряда сортов многие нэоамялазы и изоперонендазы совпадают по ОЗП.

5. На основании электрофоретического анализа глиадинав составлены "белковые" формулы для,23 высококачественных сортов мягкой гшешща Австралия. Сортовые различия проявляются в позициях компонентов омега, гамма, бета и альфа-гдиац"нов, а также в варьировании их интенсивности.

6. При использовании в скрещиваниях в качестве материнских растений продуктивных млн высокобелковых сортов австралийских пшениц содержание белка в гибридном зерне превышало или приближалось к высокобелковому родители. Содержание лизина к триптофана в зерне гибридов превышало обоих родителей, а наследование массы 1б00 зерен проходило по промежуточному типу, приближаясь х келкозерным родительским формам,

7. Изучение гетерогенности состава белков и ферментов зерна различных сортов и гибридов пшеницы показало: а) ольбу-

мины семян, разделенные на кислом геле, различались по числу компонентов (от. 13 до 17). В альбуминах семян Sj сорта Kemora * х Сурхак 5688 выявлен компонент, отсутствующий у родительских форм; б) глобулины семян, разделенные на кислом геле .представлены;

15-17 .компонентами,а на ирлочних 12-14., В гибридной комбина-' ции' Риогя х Сурхак 5688, проявившей гетерозис по продуктивности (более 35$ к контролю), об;пружен в глобулинах (на щелочном геле)комаонент, отсутствующий у обоих родителей; в) в спектрах альбуминов, глобулинов, амилазы и перо:хидазы зерна гибридов представленг компоненты обеих родительских форм.

ПРАНШЕСИИБ РЕйОШЩЩЩ

В качестве исходного материала для селекции мягкой пшеницы в предгорной зоне Узбекистана перспективными являются австралий-" окне пшеница:

а) для осеннего посева о высокой продуктивностью (140-180 г/иг), содержанием белка (17,8-21,0$), клейковины (34-37$), лизина (402-575 мг/IOQ Г зерна и 2,04-3,12$ к белку), триптофана (219-276 мг, -00 г зерна и 1,11-1,45 к белку) следующие сорта: Glttiva, Stewart, Spien, «1/,Г,Гт/£.$552, Koala, BOR 766, Stürt, Sunset, Mitchell, Purple, Strew, Rapier 48.

Ценны для селекции таксе сорта о высоким содержанием белка (18,2-20,3$) и лизина в зерне (501-605 мг/ЮО г): Cadi*,Silver Burt, Норрз, Ошвепуп, Виктория Юта, МаЪа«я,ВаЪ1п,Зо1ГО11а.г,

б) при.весеннем посеве с повышенным содержанием белка (19-20$),.клейковины (свыше 34$), лизина (более 495 кг/100 г зерна и 2,75$ к белку), триптофана (свыше 262 мг/100 г зерна и 1,44$ к белку) И о повышенной продуктивностью (102-150 г/м2) сорта: Lawrence, Federation 45,Пр.т>1ст AS, Sur pie, Stгa*,Flo x Col

03, Raa C62. Источником высокого содержания крахмала в зерне (67-68$) обладают сорта; Beano he tt о, Seaap*ey, SPP А, SP/БОТ 658Ё, RaVeti, Q1 al va , OL//SFRA/AÖ532. '

в) гибриды Kenora х Сурхая 5668 обладают высокой комбинационной Ценность», ü puseaa X Сурхак 5688 и Ptiora х

х Сурхак 5688 наиболее продуктивные,

Высокобелковые образцы мягких пшениц Австралии с хорошими питательными к хозяйственно-биологическими показателями включены в селекционную работу Среднеазиатского селекционного шнтра и в КамзшлнскиЯ, Клттакургопский, БахмальскиЯ, Д«изах<5кяй ооор-1ше пункты Узбекистана.

18

Спиоок опубликоваавш работ по теме диссертации:

1. Биохимический состав зерна пшениц из Австралии, выращенных г предгорной зоне Узбекистана. Тр.КИИБЗ, в П. Тали кевт, 1976, о.15-19 (совместно с Н.Ф.Покровской и Х.А.Ишавку-ловым).

2, Каталог мировой коллекции ВИР. Образцы мягкой шсеншш Австралии в головнях богары Узбекской ОСР, в.174, Л,, 1976,

23 с. (совместно о Н.Ф.Покровской, Р.А.Удачияым, Х.А.Иианкудо-вым), * .*

3* Химическая характеристика зерна мягкой шюниш Австралии, ррк осеннем посеве в Узбекистане. Вил,ВИР, в.60, 1976, с.Э-10» . '■ •

4. Цоточники высокого содержания в качества белка среди пшениц Австралии. Вестник с.х.дауки. К 5, 1977, о.152-156* ' 5, Сравнительное изучение белков зерна гибридов пшеницы . перэого поколения. Бпл.ВИР, в.70. 1977, 0.1&-17. .