Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Усовершенствование системы методов изучения качества зерна озимой мягкой пшеницы в процессе селекции

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Усовершенствование системы методов изучения качества зерна озимой мягкой пшеницы в процессе селекции"

СЕЛЕКЦІЙНО-ГЕНЕТИЧНИЙ ІНСТИТУТ -НАЦІОНАЛЬНИЙ ЦЕНТР НАСІННЄЗНАВСТВА ТА СОРТОВИВЧЕННЯ УААН

ЧЕРВОНІС МИХАЙЛО ВОЛОДИМИРОВИЧ

УДК 631.527:664.64.016

УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМИ МЕТОДІВ ВИЗНАЧЕННЯ ЯКОСТІ ЗЕРНА ОЗИМОЇ М’ЯКОЇ ПШЕНИЦІ В ПРОЦЕСІ СЕЛЕКЦІЇ

06.01.05 - селекція рослин

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Одеса - 2004

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Селекційно-генетичному інституті - Національному центрі насіннєзнавства та сортовивчення УААН .

Науковий керівник: кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник ІПопереля Федір Олександровичі . Селекційно-генетичний інститут-

Національний центр насіннєзнавства і сортовивчення УААН, завідувач відділу генетичних основ селекції

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Орлюк Анатолій Павлович,

Інститут землеробства Південного регіону УААН, завідувач відділу селекції

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Панченко Іван Архипович,

Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва, завідувач лабораторії якості зерна

Провідна установа: Миронівський інститут селекції пшениці ім. В.М.Ремесла УААН

Захист дисертації відбудеться «_/$» £^Л#?#^2004 р. о/Р" годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.363/01. в Селекційно-генетичному інституті - Національному центрі насіннєзнавства та сортовивчення УААН (65036, м. Одеса, Овідіопольська дорога, 3).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Селекційно-генетичного інституту - Національному центрі насіннєзнавства та сортовивчення УААН (65036, м. Одеса, Овідіопольська дорога, 3).

Автореферат розісланий « ЇІ». ТрйІИ -/2004 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

з

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Питання якості зерна завжди актуальне на будь-якому етапі розвитку суспільства. Україна, як велика зернова держава, знаходиться на переломному етапі, який розпочався, коли ми вийшли на світовий ринок і зрозуміли, що наше зерно за якістю мало конкурентоспроможне. Саме тепер проблема якості зерна, як ніколи, стала домінуючою. Від якості зерна залежить його ціна на світовому ринку і рентабельність виробництва пшениці. Звичайно ж, якість пшеничного зерна має велике значення і для внутрішнього його споживання в Україні. .

Велику роль у вирішенні проблеми якості зерна відіграє селекція. Створення сортів з самою високою генетично детермінованою якістю можливо лише при широкому використанні теоретичних розробок з питань визначення генетичної природи якості зерна й методичних розробок щодо системи Ті оцінки.

Селекція на даному етапі розвитку вимагає принципово нових методів визначення якості зерна і борошна, які б на фоні фенотипової мінливості своєчасно та об’єктивно віддзеркалювали генетично обумовлений рівень якості на всіх етапах селекції. Особливо гостра потреба у методах, які б дозволяли провести добір високоякісних форм на самих ранніх етапах селекційного процесу, при наявності невеликої кількості зерна. СГІ зараз є селекційною установою, яка за результатами оцінки седиментації, отриманими в період від жнив до посіву, вибраковує до ВО - 85 % генотипів.

Досить перспективним на ранніх етапах селекції є використання принципу оцінки якості зерна за генетичними формулами 14 контрольованих локусів, спроможних дати при гібридизації трансгресивні за якістю зерна генотипи. Саме такий підхід дозволив отримати генотипи пшениці, які за якістю зерна відповідають поняттю надсильної пшениці.

Вирішення важливої і складної проблеми, якою є якість зерна, вимагає продовження проведення теоретичних досліджень з цілої низки питань, починаючи від засвоєння існуючих в світі і розробки принципово нових методів та методик досліджень і закінчуючи з’ясуванням генетичної природи такої полі-генної ознаки, як якість зерна.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась в рамках державної науково-технічної програми УААН “ Теоретичні основи селекції та насінництва сільськогосподарських культур” (№03.04,-МВ/:322-97, зареєстрована у Міністерстві України у справах науки і технології від 22.06.97) та науково-дослідної роботи “Розробити генетичні та фізіолого-біохімічні основи підвищення продуктивності с.-г. культур та їх стійкості до хвороб, екстремальних факторів навколишнього середовища” (№> держ. реєстрації 01.01 ,Ш01462, від 21.03.01).

Мета і завдання дослідження. Метою даної роботи було удосконалення системи методів визначення якості зерна озимої м’якої пшениці в процесі селекції.

Для досягненій поставленої мети вирішували такі завдання:

1. Порівняння стандартних методів визначення якості зерна озимої м’якої пшениці шляхом оцінки показника седиментації та встановлення його зв’язку з основними показниками якості зерна і борошна.

2. Розробка принципово нового методу оцінки седиментації з урахуванням ав~ толітичної активності борошна для непрямого визначення величини “сили” борошна.

3. Встановлення ролі та селекційної цінності нових та поширених алелів гліа-

дин- і глютенінкодуючих локусів у визначенні генетично обумовленого рівня якості зерна та борошна. .

4. Встановлення ефективності застосування на різних етапах селекційного процесу методики седиментації з автолізом борошна та метода електрофорезу клейковинних білків у поліакріламідному гелі (ПААГ) - як принципово

. нових методів визначення генетично обумовленого рівня якості селекційного матеріалу.

Об'єкт досліджень - селекційні та товарні зразки зерна озимої м’якої пшениці.

Предмет дослідження - генетично обумовлений рівень якості зерна та борошна.

Методи дослідження - стандарти ІБО, ІСС визначення вмісту білка, величини “сили” борошна (XV), тесту Зелені, методики визначення БОБ - седиментації в борошні і шроті, методика СГІ випічки хліба, а також методики, розроблені у відділі генетичних основ селекції: метод седиментації до та після автолізу борошна та електрофорез клейковинних білків у поліакріламідному гелі (ПААГ).

Наукова новизна одержаних результатів. Проведено порівняння існуючих методів седиментації та показана їх недосконалість для визначення якості зерна озимої пшениці, зокрема їх суттєвий зв’язок з вмістом білка та його відсутність з комплексним показником якості - “силою” борошна. Запропонований та впроваджений в селекційну практику принципово новий метод седиментації з попереднім автолізом борошна терміном 120 хвилин, який дозволяє чітко диференціювати зразки зерна за “силою” борошна, тобто, за генетично обумовленим рівнем якості.

Встановлена роль нових та поширених алельних варіантів гліадин- і глютенінкодуючих локусів у визначенні генетично обумовленого рівня якості зерна та борошна. Запропоновано використання алелів вісі 1А 10, Сїісі 1В 15 і ви 1В 5 (класифікація по системі |ф.О. ПопереліІ) для селекції сильних і надсильних генотипів пшениці.

Обгрунтовано використання методу електрофорезу клейковинних білків та седиментації з попереднім автолізом борошна в системі методів визначення якості зерна та борошна в селекційному матеріалі озимої м’якої пшениці для ідентифікації надсильних генотипів. .

Практичне значення одержаних результатів полягає у розробці та впровадженні в селекційний процес принципово нового методу визначення генетично обумовленого рівня якості зерна з урахуванням ступеня стійкості клейковинного комплексу до протеолітичних ферментів борошна. Розроблений

метод визначення показника седиментації з застосуванням автолізу пропонується для розробки Національного стандарту щодо визначення якості пшеничного борошна.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційну роботу було виконано під керівництвом кандидата сільськогосподарських наук [Поперелі Ф.О] Здобува-чем проаналізовано дані наукової літератури за темою дисертаційної роботи, проведено порівняння методів седиментації та встановлено їх зв'язок з основними показниками якості зерна та борошна, розроблено метод визначення генетично обумовленого рівня якості за ступенем автолітичної дезагрегації клейковинного комплексу борошна пшениці та показано доцільність його використання в селекційному процесі для ідентифікації селекційних форм високої якості, у тому числі надсильних генотипів. Вивчена інформативність методу електрофорезу клейковинних білків у поліакріламідному гелі в процесі селекції і показана роль нових та поширених алельних варіантів гліадин- і глютенінкодуючих ло-кусів у визначенні генетично обумовленого рівня якості зерна пшениці.

Запропоновано нову систему методів визначення якості селекційного матеріалу зерна озимої м’якої пшениці на різних етапах селекційного процесу.

Здобувач висловлює подяку за ідеї та творчу участь науковому керівникові ІПопсрслі Ф.О.[ та співробітникам відділу генетичних основ селекції.

Обговорення, аналіз, інтерпретацію отриманих експериментальних даних, а також підготовку публікацій до друку проводили разом із науковим керівником (кГсТгГна^

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень були представлені на Міжнародній конференції молодих вчених з селекції та генетики (Харків, 2001); на конференції для студентів, аспірантів та молодих вчених і спеціалістів “Досягнення і перспективи агробіотехнології в Україні” (Київ, 2002); на конференції “Біологічні науки і проблеми рослинництва” в Уманському державному аграрному університеті (Умань, 2003).

Публікації. Результати дисертаційної роботи опубліковані у шести статтях фахових видань, затверджених ВАК України та в Ітезах доповідей.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, матеріалів і методів, експериментальної частини, аналізу та обговорення результатів дослідження, висновків, практичних рекомендацій.

Роботу викладено на 175 сторінках машинописного тексту. Дисертацію проілюстровано 9 рисунками і 37 таблицями. Список використаної літератури охоплює 168 джерел, в тому числі 86 неукраїнською та неросійською мовами.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ МАТЕРІАЛ, УМОВИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Матеріалом для досліджень використано зразки попередніх та конкурсних сортовипробувань відділу селекції озимої пшениці і лабораторії селекції інтенсивних сортів пшениці. Це були, в основному, лінії та сорти чотирьох різновидностей м’якої пшениці: ерітроспермум, лютесценс, ферругінеум та цезі-

ум. Крім того, також були використані зразки товарної пшениці з різних регіонів України.

Селекційний матеріал був вирощений в польовій сівозміні Селекційно-генетичного інституту та дослідного господарства “Дачна”. Землі, на яких вирощували матеріал, розташовані в типових грунтово-кліматичних умовах Степової зони Півдня України.

Вегетаційний період 1999/2000 років був не сприятливим для росту та розвитку озимої пшениці. Дефіцит вологи у грунті на час оптимальних строків сівби став причиною посіву не в оптимальні строки. У результаті були отримані неповноцінні сходи. У подальшому це спричинило погане загартування рослин до екстремальних умов зимівлі, а також значне пошкодження шкідниками та ураження хворобами вірусного і бактеріального характеру. І, як результат, це призвело до низьких продуктивності та якості зерна озимої пшениці.

Погодні умови вегетаційного періоду 2000/2001 років були значно сприятливіші для росту й розвитку рослин озимої м’якої пшениці, що дало можливість отримати високий врожай озимої пшениці з добрими технологічними властивостями.

•Погодні умови 2001/2002 років виявились теж сприятливими для формування високого врожаю озимої пшениці. Опади, які спостерігались в період наливу зерна, стали причиною формування зерна з дещо нижчими технологічними властивостями зерна пшениці в порівнянні з попереднім роком.

Визначення основних показників якості зерна і борошна в селекційному матеріалі здійснювали за міжнародними стандартами: вміст білка - стандарт 180 1871, величина “сили” борошна - ІБО 5530-4, тест Зелені - ІБО 5529. -

седиментацію у борошні і шроті провадили за Ахіогсі еі а1.(1979), випічку хліба за методикою СГІ. Крім того були використані методики, розроблені нами у відділі генетичних основ селекції - метод оцінки седиментації до та після автолізу борошна за методикою (Поперац і Червоніса (2002) та електрофорез гліа-дину і глютеніну в поліакріламідному гелі за методикою [Погіерелі Ф.Д (1996).

Особливістю запропонованої нами методики седиментації є створення сприятливих умов для протікання ферментативних процесів у суспензії борошна та наближення умов седиментації до таких, які відбуваються при ферментації тіста у термостаті альвеографа, що протікає при 25°С. Досягнення подібного ефекту передбачає наш метод седиментації СІ20, коли отримана у центрифуж-ній пробірці закрита корком водна суспензія борошна витримується на водяній бані при 30°С на протязі 120 хвилин.

Для математичної обробки отриманих даних були використані такі статистичні методи: групування матеріалу, складання варіаційного ряду, обчислення основних статистичних показників сукупностей, кореляції та регресії, а також дисперсійний аналіз (Рокицький,1973).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

1. Застосування методу седиментації у 2,% розчині оцтової кислоти в селекційному процесі і його зв’язок з основними показниками якості зерна і борошна. У результаті аналізу селекційного матеріалу врожаю 1999 - 2001 років встановлено, що величина стандартної седиментації у 2 % розчині оцтової кислоти в значній мірі залежить від вмісту білка в зерні. Кореляція між згаданими величинами протягом трьох років досліджень була статистично достовірна при найвищому рівні значущості. Водночас, зв’язок показника седиментації з найбільш інтегральним показником якості - “силою” борошна (V/) -був нестабільним (табл. 1). •

Таблиця 1

Кореляція величини седиментації у 2% розчині оцтової кислоти з основними показниками якості зерна і борошна в матеріалі конкурсного сортовипробуван-

ня відділу селекції пшениці

Показники якості Рік врожаю

1999 2000 2001

№ 49) (N47) (N39)

Вміст білка, % 0,65±0,11*** 0,71 ±0,10*** 0,59 ±0,14***

“Сила” борошна (\У), о.а. 0,18 ±0,14 0,41 ±0,13** 0,60 ±0,13***

Пружність тіста, ми -0,18 ±0,14 0,12 ±0,15 0,25 ±0,16

Коефіцієнт конфігурації альвеограми (Р/Ь) -0,17 ±0,14 -0,11+0,15 -0,01 ±0,16

Об’єм хліба, см3 0,16 + 0,14 0,14+0,15 0,24 ±0,16

* ** *** . достовірно на 5 %-, 1%- та 0,1-вому % рівнях значущості.

Нестабільність зв’язку між показником седиментації та “силою” борошна можна пояснити неоднаковими гіогодніми умовами вирощування матеріалу в роки проведення досліджень. У посушливі роки, коли складаються сприятливі умови для формування зерна високої якості, показник стандартної седиментації виявляється мало ефективним, оскільки величина об’єму осаду борошна у генотипів з посередньою якістю навіть більш висока, ніж у генотипів сильної чи надсильної пшениці. У останніх це викликається високим ступенем агрегації білків клейковини. У такі роки існує загроза помилок ідентифікації найкращих за цією ознакою, а також за “силою” борошна генотипів. Крім того, рН середовища при седиментації у 2 % оцтовій кислоті знаходиться біля 3,1. За цих умов інактивуються як власні так і привнесені в зерно шкідливою черепашкою протеолітичні ферменти борошна.

2. Розробка методу оцінки якості зразків озимої пшениці за ступенем автолітичної дезагрегації клейковинного комплексу борошна. Зважаючи на вказані недоліки стандартного методу оцінки седиментації, ми розробили новий метод, який придатний для експресного і дешевого визначення “сили” борошна.

На модельному досліді було встановлено, що величина 'седиментації з урахуванням протеолітичної активності “здорового” борошна дозволяє значно збільшити диференціацію між генотипами з різним генетично обумовленим рівнем якості. Різниця в об’ємі осаду до автолізу борошна між надсильним сортом Панна і селекційною формою з низьким генетично обумовленим рівнем якості становила 25 мл, а вже після ЗО, 60, 90 і 120 хвилин автолізу ця різниця зростала до 37, 43, 52 та 54 мл відповідно (табл. 2).

Таблиця 2

Вплив автолізу “здорового” борошна* терміном 0, 30, 60, 90 і 120 хвилин

на показник седиментації

Сорт, лінія Показник седиментації залежно від терміну автолізу борошна, мл С0-С120

С0 СЗО С60 С 90 С 120

Панна 77 78 77 77 76 1

Альбатрос одеський 70 67 65 62 60 10

Одеська 132 60 53 48 45 40 20

Ерітроспермум 239/96 52 41 34 25 22 30

Середнє значення 65 60 56 52 50 15

НСР,,(,5=7,85 НСР()ОІ=11,01 НСР(щ,і=15,55

*- борошно, отримане із неушкодженого клопом-черепашкою зерна

Використання модифікованого методу дозволило з високою ймовірністю ідентифікувати надсильні генотипи з підвищеним ступенем агрегації клейковини і, навпаки, бракувати ті, які характеризуються надзвичайно низькою якістю, обумовленою як високою протеолітичною активністю борошна, так і слабкою стійкістю білків клейковини до дії ферментів протеолізу.

Процес дезагрегації клейковинного комплексу відбувається більш інтенсивно в зерні, пошкодженому клопом - шкідливою черепашкою. Розпад клейковини під дією ферментів шкідника відбувається з різною інтенсивністю у генотипів з різним рівнем якості зерна. При замішуванні наважки борошна з водою і наступним відстоюванні при температурі 30°С створюються оптимальні умови для дії ферментного комплексу борошна, у тому числі і ферментів клопа-чєрепашки. Ці зміни відзеркалює і величина седиментації після 30, 60, 90 і 120 хвилин автолізу. Надсильний сорт Панна відрізняється більш високою стійкістю клейковинного комплексу до протеолізу як власними ферментами, так і ферментами шкідливої черепашки.

Використання стандартного методу седиментації не дозволяє враховувати ступінь ушкодження зерна клопом. Крім того, не враховується в даному варіанті і активність власних протеолітичних ферментів. А, оскільки якість борошна в значній мірі обумовлюється і активністю ферментів протеолізу, то проведення

добору зразків, особливо на початкових етапах селекційного процесу, без урахування цієї ознаки відзначається низькою ефективністю. -

3. Порівняння вітчизняних та міжнародних методів седиментації. При порівнянні показників седиментації в модельному досліді, ми прийшли до висновку, що тест Зелені, значення БОБ - седиментації та седиментації у 2 % розчині оцтової кислоти (далі С 0) дозволяють чітко диференціювати сорти за показником седиментації (табл. 3).

Таблиця З

Порівнянім показників седиментації на фоні різного рівня ушкодження

зерна шкідливою черепашкою

Сорт Об’єм осаду залежно від відсотка ушкодження зерна шкідливою черепашкою, мл В серед- ньому ± до сорту Панна НСР по сортам на рівні

0 І 2 | 4 | 6 | 8 | 10

Тест Зелені

Панна 76 75 75 74 73 73 74 - 0,05-1,3 0,01-1,9 0,001-2,7

Альбатрос од. 71 70 68 66 65 65 68 -6

Одеська 132 60 60 60 59 58 58 59 -15

В середньому 69 68 68 66 65 65

НСР по варіантах на рівні 0,05-1,2 0,01-1,7 0,001 - 2,5

505 седиментація

Панна 92 93 94 96 95 98 95 - 0,05-5,3 0,01-7,5 0,001-10,9

Альбатрос од. 89 88 84 78 79 80 83 -12

Одеська 132 70 73 70 74 76 68 72 -23

В середньому 84 85 83 83 83 82

НСР по варіантах на рівні 0,05 - 5,2 0,01 -7,4 0,001 - 10,8

Седиментація до автолізу борошна (СО)

Панна 90 90 92 92 92 89 91 - 0,05-2,5 0,01-3,6 0,001-5,2

Альбатрос од. 85 87 82 83 82 85 84 -7

Одеська 132 75 73 77 74 76 75 75 -16

В середньому 83 83 84 83 83 83

НСР по варіантах на рівні 0,05-2,5 0,01-3,5 0,001 - 5,1

Седиментація з попереднім автолізом борошна терміном 120 хвилин (С120)

Панна 80 77 70 66 64 62 70 - 0,05-9,4 0,01-13,3 0,001-19,3

Альбатрос од. 66 64 58 40 36 20 47 -23

Одеська 132 42 32 28 22 19 10 26 -44

В середньому 63 58 52 43 40 31

НСР по варіантах на рівні 0,05 - 7,9 0,01 -11,4 0,001 - 16,4

За всіма трьома методами найвищий показник седиментації у сорта Панна. При цьому абсолютні значення показника седиментації найменші за методом Зелені. Обумовлено це тим, що за даним методом об’єм робочого розчину молочної кислоти становить 75 мл і до того ж він містить ізопропиловий спирт, який дещо зменшує набухання борошна. При двох останніх методах об’єм робочого розчину досягає 100 мл. Але вказані три методи седиментації - тест

Зелені, БОБ - седиментація та седиментація у 2 % розчині оцтової кислоти, при використанні яких наважка борошна зразу попадає у кисле середовище робочого розчину, не дозволяють проявитися потенційній власній чи привнесеній шкідливою черепашкою протеолітичній активності борошна. Таким чином, ці методи не віддзеркалюють фактичну його якість. Її можна визначити тільки при використанні методу седиментації з попереднім автолізом борошна (табл. 4).

Таблиця 4

Зв’язок показників седиментації з “силою” борошна (\У) у селекційному матеріалі конкурсного сортовипробування лабораторії селекції інтенсивних сортів пшениці

врожаю 2000 року

Класи за показником седиментації, мл Кіль- кість зразків, шт. Вміст білка, % Показник седиментації в залежності від методу, мл “Сила” борошна, о.а.

Тест Зелені 5Б5- шрот 505- боро- шно СО С 120 в середньому мінімум -максимум

Рангування зразків за показником С 0

66-70 7 11,9 58 72 85 69 56 277 239-310

71-75 15 12,2 60 76 86 73 52 287 209-355

76-80 33 12,4 61 77 88 78 53 311 187-376

81-85 2 13,0 64 83 90 82 62 296 225-368

86-90 2 13,2 67 87 92 88 63 375 322-428

Рангування зразків за показником С 120

26-30 2 13,0 56 64 88 80 28 189 187-191

31-35 - - - - - - - - -

36-40 1 12,4 59 84 84 75 39 257 -

41-45 5 12,3 58 76 87 75 42 261 252-277

46-50 7 12,2 60 77 85 76 48 273 259-280

51-55 16 12,3 59 77 89 76 54 308 292-346

56-60 20 12,3 62 77 88 76 58 331 295-368

61-65 6 12,2 63 76 86 76 63 333 289-376

66-70 2 12,6 67 84 90 83 68 367 396-428

Розподіл зразків за показником С 120 значно підвищує диференціацію зразків за величиною \У, а в межах одного класу седиментації С 120 виявляє помітно менші відмінності за “силою” борошна. '

На відміну від стандартних методів седиментації (тест Зелені, С 0, БОЗ в шроті і борошні, які головним чином віддзеркалюють вміст білка в зерні) залежність показника седиментації після автолізу С 120 із вмістом білка відсутня. Це свідчить про те, що не вміст білку і клейковини відіграє вирішальну роль у визначенні показника седиментації після автолізу борошна. Очевидно, що таким фактором є активність ферментів протеолізу, яка в неушкодженому клопом зерні характеризує належність генотипу до надсильної, сильної, цінної чи кормової пшениці -відповідно класи зерна за якістю 5 А, А і В, С, Е (табл. 5).

Максимальна різниця між генотипами з різним генетично обумовленим рівнем якості спостерігається при застосуванні седимеїггації після автолізу борошна протягом 120 хвилин.

Таблиця 5

Різниця середніх значень показників седиментації між класами зерна за гене__________________тично обумовленим рівнем якості (2000 р.)____________________

Методи седиментації Різниця середніх значень між класами, мл

БА ± А вА ± В БА ± С БА ± Е

Тест Зелені +4 +3 +3 +8*

СО 0 +3 +4 +5*

С 120 +4* +Ю*** +22***

БОЗ (шрот) +4 +7* +и** +11**

вОБ (борошно) +2 + 1 +і +5*

*, **, *** - достовірно на 5 %-, 1 0,1 %-вому рівнях значущості

Отже, добір селекційних форм з високим генетично обумовленим рівнем якості зерна буде максимально ефективним при використанні показника седиментації С 120 у порівнянні з загальноприйнятими в світі методами Зелені та 505-седиментацією.

4. Зв’язок седиментації до та після 120 хвилин автолізу борошна з основними показниками якості. Фізичні властивості зерна в значній мірі обумовлюються стійкістю клейковинного комплексу до дії протеолітичних ферментів борошна, про що свідчить тісний зв’язок показника седиментації з попереднім автолізом із “силою” борошна (табл. 6).

Таблиця 6

Кореляційний зв’язок показника седиментації до (С0) і після автолізу (С120) з основними показниками якості зерна і борошна в селекційному матеріалі лабо-

раторії селекції інтенсивних сортів пшениці (2000-2001 рр.)

Рік уро- жаю Седи- мен- тація Вміст білка, % “Сила” борошна, о.а. Пружність тіста, мм Р/Ь Об’єм хліба, см3

Попередні сортовипробування

2000 (п=78) СО 0,41±0,П«* 0,23±0,11 0,07±0,11 0,09±0,11 0,07±0,11

С120 0,03±0,12 0,70+0,08*** 0,35+0,11** 0,21 ±0,11 0,43±0,10***

2001 (п=54) СО 0,75±0,09*** 0,65±0,11*** 0,33±0,13* 0,10±0,14 0,43±0,13***

С120 0,36±0,11* 0,87±0,07*** 0,59±0,11*** 0,09±0,14 0,47±0,12***

Перше конкурсне сортовипробування

2000 (п=38) С0 0,68+0,12*** 0,43±0,14** 0,36±0,16* 0,10±0,17 0,30±0,16

С120 0,32±0,16 0,87±0,08*** 0,59±0,14*** 0,27±0,16 0,52±0,14***

2001 (п=43) СО 0,69±0,12*** 0,57±0,14*** 0,10±0,17 0,52±0,15*** 0,64 ±0,13***

С120 0,40±0,16* 0,92±0,06*Ч 0,46±0,15** 0,53+0,14*** 0,78±0,11***

Друге конкурсне сортовипробування

2000 (п=36) СО 0,54±0,14*** 0,14±0,17 0,21±0,17 0,24±0,17 0,49±0,15**

С120 0,41 ±0,16* 0,73+0,11**» 0,66±0,13*** 0,54±0,14*** 0,42±0,16**

2001 (п=38) С0 0,41±0,16** 0,47+0,15** 0,30±0,16 -0,06±0,17 0,29±0,16

С120 -0,21±0,16 0,86+0,08*** 0,58+0,14*** 0,04±0,17 0,54±0,14***

*,**,*„* _ достовірно на 5 %-,1%- та 0,1 % рівнях значущості.

При вирощуванні зерна в різні за погодніми умовами роки зв’язок величини і показника С 120 був стабільно високий.

На селекційному матеріалі врожаю 2000 та 2001 років, вирощеному на полях інституту і господарства “Дачна”, встановлено кореляційну та регресійну залежність між показником седиментації С 120 і “силою” борошна (\У). Виявлено, що дана залежність у два різні за врожайністю і за загальним рівнем якості зерна роки проведення досліджень, має однаковий характер (рис. 1).

Рис. 1. Теоретичні лінії регресії у по х: у - величина “сили” борошна (о.а.), х - показник седиментації (мл) до автолізу - А, після 120 хвилин автолізу - В.

Це дало нам підстави отримати середнє значення формули регресійної залежності: у = 4,69х + 43,81. У результаті порівняння фактичних і розрахованих за формулою значень “сили” борошна, було встановлено, що істотної різниці між ними немає, тобто різниця між фактичними і розрахованими значеннями “сили” борошна не достовірна на жодному із рівнів значущості (рис. 2).

С 120, мл

Рис.2. Емпірична (1) і теоретична (2) лінії регресії між величинами С 120 і V/

Отже, знаючи величини показника седиментації С 120, можна за регресійним рівнянням у = 4,69х + 43,81 отримати розраховане значення “сили” борошна, відповідність якого фактичній величині XV буде високою (г =0,90).

Важливим є те, що для визначення показників седиментації до та після автолізу можна використовувати борошно, вихід якого становить як 70, так і 30%. При цьому характер зв’язку седиментації С0 і С 120 із вмістом білка, показником ВДК і величиною практично не залежить від виходу борошна (табл. 7).

Таблиця 7

Кореляційний зв’язок показників седиментації до та після автолізу борошна 30 і 70 % виходу з основними показниками якості у товарних зразках пшениці вро-

жаю 2002 року, n=51

Седиментація Вихід борошна, % Вміст білка, % ВДК, од. приладу ВДК “Сила” борошна (W), о.а.

С0 30 0,87*** 0,16 0,45*

70 0,85*** 0,20 0,41*

С 120 30 0,37* -0,60*** 090***

70 0,33* -0,65*** 0,93***

*, **, *** - достовірно на 5 %-, 1 0,1 %-вому рівнях значущості

Можливість використання борошна 30 % виходу для визначення показників седиментації С 0 і С 120, має вийнятково важливе значення на ранніх етапах селекційного процесу при наявності невеликої кількості зерна.

5. Інформативність методів прогнозу генетично обумовленого рівня якості зерна за специфічністю електрофореграм запасних білків у процесі селекції. Кожен з гліадин- та глютенінкодуючих локусів у селекційному матеріалі інституту має серію алелів, серед різноманіття яких використовується обмежена їх кількість. Вони характерні для поширених у південній зоні сортів, проте, провідну роль відіграють всього 2-3 апеля. Для півдня України такими алелями локусів клейковинних білків гліадину і глютеніну являються Gld 1А4 і Gld 1А2, Gld 1В1, Gld 1D4 і Gld 1D5, Gld 6A 3 і Gld 6A4, Gld 6B1, Gld 6B2 і Gld 6B3, Gld 6D1, Gld 6D2, Gld 6D3 і Gld 6D4, Gld 2-1A1 і Gld 2-1A3, Git 1A1 і Git 1A2, Git 1B1 і Git 1B2.

Заслуговує на увагу наявність у селекційному матеріалі нових для зони селекції алелей гліадин- і глютенінкодуючих локусів. Це алелі - Gld 1А10, Gld IB 15, Gld 6B4. Проте, найбільшої уваги заслуговує алель Git 1В5.

Алельний стан кожного гліадин- і глютенінкодуючого локусів безпосередньо впливає на генетично обумовлений рівень фізичних властивостей клейковини та тіста. Цей ефект неоднаковий як на рівні локусів, так і на рівні алелів кожного окремого локусу. Найбільша різниця за основними показниками якості спостерігається між генотипами з алелями трьох гліадинкодуючих локусах - Gld 1А, Gld IB, Gld ID та за локусом, що кодує синтез високомолекулярних глютенінів - Git 1В (табл. 8).

Таблиця 8

Вплив алелів гліадин- і глютенінкодуючих локусів на якість зерна і борошна озимої м’якої пшениці в селекційному матеріалі відділу селекції та насінництва ________________________ пшениці (2000 - 2001 рр.).___________________

± до порівнюваного алеля

Маса Вміст білка, Показник се- “Сила” Пруж- Об’єм

Ло- куси Порівнювані 1000 зерен, диментації, мл боро- шна, ність тіста, хліба, см3

г СО С 120 0 а. мм

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Gld 1А1 - Gld 1А4 н II н н

Gld 31d 1A2 - Gld 1A4 + + н II и н - - її - н її н

1А 31d 1 A3 - Gld 1A4 - II н н н н - н - н - н - н

|Gld 1А10 - GldlA4 - - н н її II + 11 + 11 + 11 н н

Gld 1B2 - Gld 1B1 н + н н її и її II н II н її її н

VJ1U 31d IB 3-Gld 1B1 н н н н . - - - - - - н - -

lb г 31d IB 15 - Gld 1B1 - н н н + + + + н н + + +

_ bid ID 1 - Gld 1D4 н н н н н н - - - н - - н

'JIU 31d ID 2-Gld 1D4 - 11 - - 11 - - - - II - - -

31d ID7-Gld 1D4 н II н н н - н - н н н . II -

Gld aid 6A 1 - Gld 6A4 н н н н н н - н н н н н - н

6A 31d 6A 3 - Gld 6A4 її II н її II II - її н II н н н н

31d 6B 1 - Gld 6B2 її II н н н н - н II II н II II н

6B 31d 6B 3 - Gld 6B2 11 II II н II + н 4- н н н н н +

3Id 6B 4 - Gld 6B2 н - н н н + н + + + н + н н

31d 6D 1 - Gld 6D3 н н н н н + н н + н н н н

1 31d 6D 2 - Gld 6D3 н II н н 11 н 11 + н II н II 11 н

(Gld 6D 4 - Gld 6D3 - 11 - 11 н - - 11 - - II н

Gld2- 1A 31d 2-1A1- Gld 2-1 A3 н + н - II н

GltlA 31t 1A 1 — Git 1A2 II II 11 II II н - - - н - II н

Git 31tlB 1 - Git 1B2 - II н - 11 н . н . II - - 11 _

IB 31t IB 5 - Git 1B2 - - -ь н + н + + + + + + + н

Примітки: + - достовірна різниця в 2000 і 2001 роках, н - різниця між порівнюваними алелями не достовірна.

Наявність алелей Gld 1А1, Gld 1ВЗ у генотипі селекційних зразків сприяє значному зниженню основних показників якості зерна і борошна. І навпаки, присутність в складі генотипів алельних варіантів Gld 1В15, Gld 6В4, Gld 6D1 та Git 1В5, у порівнянні з типовими та поширеними алелями, зумовлює значне покращання якості зерна.

Слід зазначити, що в ряді випадків достовірна різниця між порівнюваними алельними варіантами гліадин- та глютенінкодуючих локусів спостерігалась лише при використанні показника седиментації борошна з попереднім його автолізом, що свідчить про вищу інформативність даного методу. Тобто, викори-

стання розробленого методу, який враховує автолітичну активність борошна, крім вище згаданих алелів з негативним впливом, дозволяє також селекціонеру провести добір з урахуванням негативної дії наступних алелів гліадии- і глюте-нінкодуючих локусів: Gld 1А2, Gld 1D1 та Gld 1D2, Gld 6D4, Gld 2-1A1, Git 1A1. Отже, показник седиментації C 120 значно об’єктивніше віддзеркалює генетично обумовлений рівень якості борошна і його використання значно підвищить ефективність селекції генотипів з високою якістю зерна.

Обробка даних свідчить, що протягом двох років спостерігались статистично достовірні різниці за основними показниками якості зерна між генотипами класу SA з максимальною концентрацією алелів з позитивним впливом на якість зерна і борошна, та між зразками, що належать до класів А, В, С і Е, в яких присутні алельні варіанти з негативним впливом на цю ознаку (табл.9).

Таблиця 9

Різниця середніх значень основних показників якості зерна і борошна озимої

м'якої пшениці між класами за генетично обумовленим рівнем якості

Показники якості Роки Різниця середніх значень між класами

SA-A A-B B-C C-E

Маса 1000 зерен, г 2000 -1,37* -0,85* -0,70 +0,80

2001 -1,23* -0,22 -1,50** +0,70

dx -1,30* -0,53 -1,10 +0,80

Вміст білка, % 2000 +0,26 +0,21* +0,23 -0,01

2001 +0,22 -0,01 +0,20 -0,33*

d< +0,24 +0,10 +0,22 -0,18

Показник седиментації, мл CO 2000 +1 +4*** 0 +6

2001 +5* -2 +4*** +17***

•dx +3 +1 +2 +11*

С120 2000 _^7*** +3 +10***

2001 +17***

dx +g*** +4** +4* +14***

“Сила” борошна, о.а. 2000 +31** +40*** +8 +37***

2001 +58*** -1 +28*** +54**

dx ■f45^ +20* +18* +46**

Пружність тіста, мм 2000 +6** 0 +9**

2001 +14*** -1 +10** -6

dx +3 +5 +2

Об’єм хліба, см5 2000 +56* +67*** +4 +116*

2001 +43** -11 +11 +445***

dx +50* +28 +8 +282**

*, **, *** - достовірно на 0,05, 0,01 і 0,001 рівнях значущості.

Таким чином єдиним надійним методом ідентифікації надсильних та сильних генотипів (клас 8А і А) може бути величина V/, а також запропонований нами метод седиментації С 120. -

Підтвердженням високої ефективності цих методів у визначенні генетично обумовленого рівня якості зерна є достовірна різниця середніх значень між класами БА і А. Вона складає відповідно 8 і 45, а для порівнюваних класів А і В

- 4 і 20, В і С-4 та 18, С і Е- 14 мл та 46 о.а.

Наявніть статистично достовірної різниці за показниками якості між селекційними зразками пшениці, віднесеними до різних класів за генетичними формулами запасних білків, може бути доказом того, що електрофорез клейко-винних білків гліадину і глютеліну є принципово новим методом визначення рівня якості зерна за генотипом, тобто, за станом локусів, що контролюють цю складну полігенну ознаку.

Проте, використання методу електрофорезу в селекційному процесі має ряд недоліків: роль не всіх алелів визначена; крім запасних білків існують і інші фактори, від яких залежить якість зерна, у тому числі й інші системи — амілолі-тична активність, час замісу, білки крохмалю і т.і. Тому, обов’язковим має бути використання, поруч з методом електрофорезу, і класичних методів визначення якості зерна та борошна. Таким методом може бути запропонована нами седиментація з попереднім автолізом борошна, використання якої на ранніх і заключних етапах селекційного процесу, дозволить з високою ймовірністю провести добір генотипів, які відзначаються стійкістю до дії протеолітичних ферментів, тобто зразки з високим генетично обумовленим рівнем якості зерна та борошна.

6. Застосування методів визначення якості зерна і борошна озимої м’якої пшениці на різних етапах селекційного процесу. Велика кількість методик і методів з багатьма показниками обумовлюється складністю та багатосторонністю ознаки якості зерна озимої м’якої пшениці. Залежно від напряму та зони селекції застосовується певна система методів визначення якості зерна та борошна селекційного матеріалу. У СГІ використовується запропонована нами система методів, метою якої є комплексна оцінка селекційного матеріалу (табл. 10).

Таблиця 10

Система методів визначення якості зерна і борошна селекційного мате-

Етап селекції Показники

1. Вивчення вихідного матеріалу (батьківські форми для гібридизації) Специфіка електрофореграм гліадину і глютеніну, седиментація з автолізом борошна

2. Розсадники гібридів (Рі - Р2) Перевірка гібридності за електрофо-_реграмок>

3. Селекційний розсадник (Р3-Р4) Седиментація, електрофорез, фізичні властивості зерна

4. Контрольний розсадник (Р5) Білок, твердозерність, седиментація з попереднім автолізом борошна, фізичні властивості зерна

5. Попереднє та конкурсні сортовипробування (Б6 і наступні покоління) Білок, фізичні властивості зерна, амі-лолітична активність борошна, седиментація з автолізом борошна, “сила” борошна, реологічні властивості тіста, об’єм хліба і загальна оцінка хліба

Вибір методу в даній системі залежить від кількості зерна досліджуваного зразка і від обсягу селекційного матеріалу, тобто, від етапу па якому планується здійснювати оцінку селекційних форм. На найбільш важких етапах селекції, якими є вивчення вихідних форм для гібридизації, добір рослин із гібридної популяції, а також ліній в селекційному розсаднику, пропонується використовувати принципово нові методи визначення рівня якості - генетична формула за станом 14 локусів запасних білків та показник седиментації з попереднім автолізом борошна.

Це дасть змогу на ранніх етапах обирати батьківські форми з цінними алелями локусів білків клейковини, здатних дати трансгресивні форми за якістю зерна, а затим проводити добір серед гібридних поколінь. Оскільки застосування лише одного методу електрофорезу є недостатнім для отримання повної інформації, то пропонується паралельно з ним визначати і седиментацію з автолізом борошна.

На заключних етапах селекційного процесу, а саме на рівні попереднього та конкурсних сортовипробувань, здійснюється повна технологічна оцінка селекційного матеріалу, що дозволить об’єктивно провести добір генотипів з високим генетично обумовленим рівнем якості зерна та борошна.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Показники стандартної седиментації у 2 % розчині оцтової кислоти та міжнародні методи (тест Зелені, 508 седиментація в шроті і у борошні) в значній мірі залежать від вмісту білка в зерні. Кореляція між вмістом білка і показниками седиментації, визначеними за трьома вказаними методами, статистично достовірна на трьох рівнях значущості, натомість зв’язок з інтегральним показником якості “силою” борошна слабкий.

2. У посушливі роки показник стандартної седиментації виявляється мало ефективним, так як об’єм осаду борошна у зразків з посередньою якістю більш високий, ніж у генотипів сильної чи надсильної пшениці (у останніх це викликається високим ступенем агрегації білків клейковини); у такі роки існує загроза втрати найкращих за якістю генотипів.

3. Розроблено принципово новий метод седиментації в оцтовій кислоті з попереднім автолізом борошна. У зразків зерна надсильних і сильних генотипів з дуже високою якістю зерна величина осаду після автолізу не змінюється, а в окремих випадках збільшується, порівняно із вихідною седиментацісю, а у випадках низької якості, обумовленої особливостями сорту, або при ушкодженні зерна шкідливою черепашкою вона різко зменшується.

4. Залежність показника седиментації після 120 хвилин автолізу із вмістом білка в зерні відсутня, проте, різко підвищується кореляційний зв’язок з “силою” борошна (г=0.70-0.92). Це означає, що вирішальну роль у визначенні величини осаду С 120 відіграє не вміст білка, а протеолітична активність борошна, яка в здоровому зерні обумовлюється в першу чергу належністю генотипу до надсильної, сильної, цінної пшениці чи філера.

5.Кореляційна і регресійна залежність між показником седиментації С 120 і величиною “сили” борошна (V/) у різні за загальним рівнем якості зерна роки,

має однаковий характер. Різниця між фактичними і розрахованими за рівнянням регресії значеннями “сили” борошна не достовірна.

6. Крім найбільш поширених серед сортів озимої пшениці української селекції алелів гліадин- і глютенінкодуючих локусів досліджено нові малопоширені алелі: Gld 1А10, Gld IB 15, а також найбільш важливий алель високомолеку-лярних глютенінів - Gld 1В5, які доцільно використовувати при створенні сортів сильної та надсильної пшениці.

7. В розробленій новій системі оцінок технологічних якостей зерна на різних етапах селекції пропонується визначати показники: специфіка електрофоре-грам гліадину і глютеніну, седиментація з автолізом борошна (етап вивчення вихідного матеріалу); перевірка гібридності за електрофореграмою (гібридні розсадники); фізичні властивості зерна, седиментація, електрофорез (селекційний розсадник); фізичні властивості зерна, вміст білка, твердозерність, седиментація з попереднім автолізом борошна (контрольний розсадник); фізичні властивості зерна, вміст білка, амілолітична активність борошна, седиментація з автолізом борошна, реологічні властивості тіста, об’єм та загальна оцінка хліба (усі види сортовипробувань); визначення генетичної чистоти сорту або його окремих складових біотипів (попереднє розмноження та первинне насінництво сортів).

ПРОПОЗИЦІЇ ДЛЯ ПРАКТИЧНОГО ВИКОРИСТАННЯ В СЕЛЕКЦІЇ

1. Для непрямого визначення “сили” борошна на ранніх етапах селекційного процесу доцільно застосовувати визначення седиментації з попереднім автолізом борошна. Це дасть змогу здійснювати ідентифікацію генотипів з високим ступенем агрегації клейковинних білків, тобто, виділити селекційні форми з високим генетично обумовленим рівнем якості зерна і борошна.

2. Поруч із розробленим методом седиментації з попереднім автолізом борошна в первинних ланках селекційного процесу необхідно використовувати і метод електрофорезу запасних білків пшениці.

3. На заключних етапах селекційного процесу для найбільш повної і об’єктивної оцінки селекційних ліній з якості зерна необхідно використовувати комплекс показників.

4. Розроблений метод визначення показника седиментації з застосуванням автолізу борошна пропонується для розробки Національного стандарту для визначенім якості пшеничного борошна.

ПЕРЕЛІК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Червоніс М.В. Порівняння седиментаційних методів набухання білків клейковини для визначення якості зерна озимої пшениці // Збірник матеріалів Міжнар. Конференції молодих вчених “Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции растений”. - Харків, 2001. - С. 281 -282.

2. Попереля Ф.О., Червоніс М.В. Про непрямий метод визначення “сили” товарної пшениці // Хранение и переработка зерна. - 2002. - № 5 (35). - С. 38 - 41.

Особистий внесок дисертанта: показано основні недоліки і переваги методів седиментації без та з попереднім автолізом борошна; встановлено зв’язок даних методів з «силою» борошна (W), з вмістом білка та клейковини в зерні, з якістю клейковини; показано високу інформативність методу седиментації з автолізом борошна.

3. Попереля Ф.О., Топораш І.Г., Хейфець А.М., Парфентьев М.Г., Лифенко Л.С., Червоніс М.В., Небеленчук В.Ф. Переваги і недоліки різних методів відмивання клейковини // Хранение и переработка зерна. - 2002. - № 8 (38). - С. 40 -43.

Особистий внесок дисертанта: проведено статистичігу обробку отриманих даних в результаті яких зроблено висновки про переваги і недоліки різних методів відмивання клейковини.

4. Попереля Ф.О., Топораш І.Г., Червоніс М.В., Парфентьев М.Г., ЛифенкоЛ.С., Небеленчук В.Ф. Температура води і якість відмитої клейковини // Хранение и переработка зерна. - 2002. - № 11 (41). - С. 31 - 34.

Особистий внесок дисертанта: здійснено статистичну обробку даних, проведено кореляційний зв’язок між показниками якості клейковини різної температури відмивання з основними показниками якості зерна та борошна.

5. Попереля Ф.О., Соколов В.М., Литвиненко М.А., Червоніс М.В., ТопорашІ.Г. Стратегія вирощування і визначення якості зерна пшениці в умовах України // Хранение и переработка зерна. - 2003. - № 5 (47). - С. 8 - 11.

Особистий внесок дисертанта: приймав участь у обговоренні отриманих результатів та в інтерпретацій' деяких основних положень публікації.

6. Ф.О. Попереля, М.В.Червоніс, М.А. Литвиненко, В.М. Соколов, В.Волкодав, О.Гончар. Стратегія вирощування української пшениці у ринкових умовах // Збірник наукових праць Уманського державного аграрного університету,. Випуск “Біологічні науки і проблеми рослинництва”. - Умань, 2003. С.

Особистий внесок дисертанта: у досліджуваного матеріалу визначено величину об’єму осаду з урахуванням активності протеолітичних ферментів борошна та зроблено статистичну обробку отриманих результатів.

7.Ф.О. Попереля, М.В.Червоніс. Седиментація з попереднім автолізом борошна як непрямий метод визначення “сили” пшениці // Хранение и переработка зерна. - 2003. - № 12 (54). - С. 38 - 42.

Особистий внесок дисертанта: визначено регресійний і кореляційний зв’язок методів седиментації з величиною “сили” борошна.

АНОТАЦІЯ

Червоніс М.В. Удосконалення системи методів визначення якості зерна озимої м’якої пшениці в процесі селекції. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05 - селекція рослин. - Селекційно-генетичний інститут - Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення УААН, Одеса, 2004.

Показано, що добір селекційних форм з високим генетично обумовленим рівнем якості зерна буде значно ефективнішимим при використанні розробленого автором показника седиментації С 120, який враховує протеолітичну активність борошна. Використання цього методу, в порівнянні з загальноприйнятими у світі методами Зелені, SDS, значно збільшує диференціацію між зразками з різним генетичним потенціалом. Отримане середнє значення кореляційної залежності седиментації після автолізу борошна (С 120) і величини W покладено в основу способу прогнозу “сили” борошна, надійність якого дуже висока (г = 0.90).

Показана можливість селекційного створення надсильних генотипів пшениці з високими фізичними властивостями алелів гліадинкодуючих локусів

- Gld 1А 10, Gld 1В 15 та особливо апеля глютенілкодуючого локуса Git 1В 5.

Запропоновано систему методів оцінки селекційного матеріалу, де на ранніх етапах селекційного процесу рекомендується використовувати поруч з електрофорезом клейковинних білків седиментацію з попереднім автолізом борошна, що значно полегшить добір високоякісних форм, у тому числі і надсильних генотипів озимої м’якої пшениці. На заключних етапах селекції та в первинному насінництві доцільно застосовувати комплексну оцінку технологічних якостей зерна.

Ключові слова: якість, седиментація, протеолітична активність, електрофорез (ПААГ), селекція пшениці, “сила” борошна (W).

АННОТАЦИЯ

Червонис М.В. Усовершенствование системы методов определения качества зерна озимой мягкой пшеницы в процессе селекции. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельськохозяйст-венных наук по специальности 06.01.05 - селекция растений. - Селекционногенетический институт - Национальный центр семеноведения и сортоизучеиия УААН, Одесса, 2004.

Показано несовершенство стандартных методов седиментации для определения качества зерна пшеницы селекционного материала. В частности, в отдельные годы, когда клейковинный комплекс зерна формируется чрезвычайно крепким, седиментация в 2 % растворе уксусной кислоты оказывается мало эффективна, поскольку пятиминутное отстаивание муки является недостаточным для ее полного набухания. В такие годы существует реальная угроза потери образцов сильной и сверхсильной пшеницы (с высокой степенью агрегации белков). Кроме того, общепринятые в мире методы тест Зелени, SDS седиментация

и седиментация в 2 % растворе уксусной кислоты в значительной степени зависят от содержания белка в зерне, а связь с наиболее интегральным показателем качества «силой» (W) муки характеризуется нестабильностью.

Нами разработан метод седиментации для экспрессного и дешевого определения «силы» пшеничной муки. В его основе лежит широко известное понятие автолиза муки под влиянием собственных или привнесенных протеолити-ческих ферментов. Одним из преимуществ данного метода является то, что весь процесс определения показателя осуществляется при температуре 30.°С. Это создает оптимальные условия для прохождения протеолитических процессов в суспензии муки и приближения условий седиментации и ферментации теста в термостате альвеографа. При этом корреляция нового метода с комплексным показателем качества W значительно возрастает. При использовании показателя седиментации С 120, который учитывает протеолитическую активность муки, отбор селекционных форм с высоким генетически обусловленным качеством зерна будет значительно эффективнее. Установлено, что зависимость показателей W и С 120 в годы с разными погодными условиями характеризируется высокой стабильностью и имеет одинаковый характер. Полученое среднее значение формулы корреляционной зависимости седиментации после 120 минут автолиза и величины W поставлено в основу способа прогнозирования «силы» муки, надежность которого очень высока (г = 0.90).

Анализ селекционного материала показал, что каждый из глиадин- и глю-теникодирующих локусов имеет серию аллелей, среди разнообразия которых используется их ограниченное количество, характерных для распространенных в южной зоне сортов. Однако, основную роль играют всего 2-3 аллеля. Аллельный стан каждого локуса непосредственно влияет на генетическо обусловленный уровень физических свойств клейковины и теста. Это влияние разное как на уровне локусов, так и на уровне аллелей каждого отдельного локуса. Наибольшая разница за основными показателями качества наблюдается межу генотипами с аллелями по трьом глиадинкодирующим локусам -Gld 1А, Gld 1В и по локусу, который кодирует синтез высокомолекулярных глютенинов - Git 1В. Показана возможность использования для селекции генотипов с высокими физическими свойствами аллелей - Gld 1А10, Gld 1В15 и особенно Git 1В5.

Предложена система методов оценки селекционного материала, в которой на ранних этапах селекции рекомендуется использовать рядом с электрофорезом клейковинных белков седиментацию с предварительным автолизом муки, что значительно облегчит отбор высококачественных форм, в том числе и сверхсильных генотипов озимой мягкой пшеницы.

Ключевые слова: качество, седиментация, протеолитическая активность, электрофорез (ПААГ), селекция пшеницы, “сила” муки. .

22

ANNOTATION

Chervonis M.V. Improvement of laboratory procedures for winter wheat quality evaluation in breeding. - Manuscript.

A thesis on competition for the scientific degree of the Candidate of agricultural sciences, speciality 06.01.05 - breeding. Plant Breeding and Genetics Institute -National Center of Seed and Cultivar investiqation, UAAS, Odesa, 2004.

It was shown, that the selection of breeding forms with high genetically conditioned level of grain quality would be more effective by using of newly elaborated sedimentation index S120, which took into consideration the auto-proteolitic activity of wheat flour. In comparisson to generally accepted protocols (Zeleny, SDS), the utilisation of that method showed considerably improved discrimitation of breeding samples with various backgrounds. The close correlation between SI20 test (after autolysis of flour) and dough strength index W (r=0.90) showed the reability of flour “strength” prediction by applying SI20.

The possibility to create the extra-strong wheat genotypes was shown on the base of high physical properties of flour in the carriers of Gld 1A 10, Gld IB 15 and especially Git 1B5 alleles.

The system of laboratory test for quality evaluation of wheat breeding material was proposed for use in breeding programs at the different breeding nurseries. The system includes the use of PAGE in combination with C 120 protocol on early stages of breeding for maximum incorease of breeding population with high quality genotypes variation.

At the final stages of breeding also in primery seed production nurseries it is reasonable to apply a complex test for the end use quality.

Key words: quality, sedimentation, auto-proteolitic activity, electroforesis (PAGE), wheat breeding, gluten strength (W).