Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ УРОВНЕЙ АЗОТНОГО ПИТАНИЯ И УСЛОВИЙ ВОДООБЕСПЕЧЕННОСТИ НА СОСТАВ И СВОЙСТВА ЗАПАСНЫХ БЕЛКОВ ЗЕРНА МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ УРОВНЕЙ АЗОТНОГО ПИТАНИЯ И УСЛОВИЙ ВОДООБЕСПЕЧЕННОСТИ НА СОСТАВ И СВОЙСТВА ЗАПАСНЫХ БЕЛКОВ ЗЕРНА МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ"

Ь-305^4

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ им. К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи САРЫЧ ЕВА Алла Александровна

• УДК 631.811.1 : 581.134.4

ВЛИЯНИЕ УРОВНЕЙ АЗОТНОГО ПИТАНИЯ И УСЛОВИИ ВОДООБЕСПЕЧЕННОСТИ НА СОСТАВ И СВОЙСТВА ЗАПАСНЫХ БЕЛКОВ ЗЕРНА МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

Специальность 03.00.12 —физиология растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1992

л . дг .х ,нн» апг.»-

Диссертационная работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте удобрений и агропочвоведе-ния им Д Н. Прянишникова

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор А. Н. Павлов.

'Официальные оппоненты- доктор биологических наук, профессор С. Ф. Измайлов; кандидат биологических наук, доцент Т. И. Шатилова.

Ведущее предприятие — Московский государственный университет им М. В Ломоносова, биологический факультет

Защита состоится « 6 » . .....1992 г. в

часов на заседании специализированного совета Д 120 35 07 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « .... 1992 г.

Ученый секрета^

специализированного

Лосева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

' • - Актуальность проблемы. Работа посвящена изучению процессов .'. накопления белка в зерне яровой пшеницы и формирования технологи' ческих'(хлебопекарных) свойств зерна в зависимости от уровня азот, ного литания и условий водообеспеченности. .. „

- Многочисленными исследованиями.показано.что под-влиянием ус- . < ловий минерального питания,водообеспеченности,температуры воздуха •. во время налива, изменяется количество запасных белков в зерне -глиадинов•и глютенинов.Однако очень трудно выявить связь между ин-■ дивидуальньми белковыми'компонентами и свойствами клейковины,по-V, скольку, ее технологические характеристики определяются состоянием и свойствами всего' комплекса запасных белков зерна.Изучение особенностей строения.клейковины,изменения ее.свойств под воздействием . факторов внешней среды может дать более ясное представление о влиянии условий внешней среды на качественные показатели зерна.

■ В качестве такого показателя изменений свойств комплекса запасных белков .под воздействием условий,внешней среды были выбраны '-.' агрегационные характеристики запасных белков зерна.Агрегирующая

способность кислоторастворимой клейковины &Ь., 1975,1977

- Бунтина,1961) и¡свойства гель-протеина и остатка - компонентов муки, нерастворимых в уксусной кислоте ((зо^ом, РгЛ^, 1966,19Ы) во многом определяет свойства клейковинного комплекса.ка примере из-1 .менения соотношения массы гель-протеина и остатка под воздействием факторов внешней среды нами было показано,что'влияние условий азотного питания<(а.в некоторых.случаях и фосфорного) и водообеспе-: ченности является определяющим для формирования.структуры клейковины с хорошими хлебопекарными показателями. 1 .. -,..-:-'•.

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. сольпкохоз ачдом»«! им. К. А. Ти^^-д--..

Инг,

- г -

Цель и задачи исследования. Основной целы) исследовании было изучение особенностей накопления белка в зерне мягкой пшеницы а зависимости от условий азотного питания и водообеспеченности растений, а также изучение влияния этих факторов на свойства запасных белков,определявших хлебопекарные показатели зерна.В задачу иссле дований входили следующие вопросы:

- изучить физиологические показатели,определяющие освоенности накопления общего белка в зерне в различных условиях азотного и фосфорного питания,а также водообеспеченности растении пшеницы;

- исследовать качественные показатели зерна.муки и теста в зависимости от этих факторов внешней среды;

- выяснить влияние условий азотного питания и водообеспеченности на агрегационные свойства запасных белков зерна и выявить и их связь с уровнем белковости зерна и его качеством;

- исследовать процесс формирования агрегационных свойств запасных белков в период созревания зерна в зависимости от условий азотного питания и водообеспеченности;

- изучить влияние продолжительности периода созревания зерна на свойства запасных белков.

Научная новизна. На качество клейковины, ^висящее от физико-химических свойств запасных белков,большое влияние оказывают условия азотного питания и водообеспечонности.Показано,что несмотря на одинаковые физиологические причины,определяющие высокий уроверь накопления белка в зерне в условиях недостаточной и избыточной водообеспеченности,хлебопекарные показатели в условиях избытка воды ухудшались не только по сравнению с условиями дефицита воды,но и нормального водообеспечения.Причинои этого явления следует считать изменение агрегационных свойств запасных белков.

доказано,что агрегационные свойства запасных белков зерна ме-

няются в зависимости от условий азотного и фосфорного питания и уровня водообеспеченности растений пшеницы.Соотношение количества гель-протеина и остатка является критерием агрегационных свойств запасных белков и может служить,критерием хлебопекарного качества зерна,а также критерием влияния факторов внешней среды на состояние запасных белков в-эндосперме. .

Установлено,что условия водообеспеченности растений является определявшими для формирования качества зерна:влияя на продолжите- льность периода налива зерна,они изменяют динамику процесса формирования гель-протеина и остатка,что-сказывается на качестве зерна. Укорачивая период созревания с помощью этиленпродуцента гидрела, можно увеличить массу гель-протеина и тем самым улучшить - хлебопекарные свойства пшеницы в оптимальных условиях водообеспеченности.

Практическая ценность. Оценка хлебопекарного качества зерна по количеству гель-протеина и остатка дает возможность использовать этот'показатель в качестве критерия влияния факторов внешней среды на качества зерна.Полученные экспериментальные данные по изменению соотношения масс гель-протеина и остатка,агрегирующей способности клейковинных белков могут быть использованы для разработки методов оценки хлебопекарных свойств пшеницы и рекомендаций по -созданию,оптимальных условий выращивания растений для получения . : высокого урожая с хорошим качеством зерна.

•■•"-,, :Апробация работы.Результаты исследований были доложены на , конференциях;молодых ученых и специалистовВИУА;в 19о5,19о6,19а7 . . :в-Иосквв^на Всесоюзном совещании по физиологическим аспектам

' формирования качества зерна в условиях*интенсивных технологий в

19Ь6г.вСаратове,на симпозиуме "Физиология семян" з 1Эоог. в Душанбе. \ ■ ^ }.-.ч-*,.■'.■ . "

Публикации. |1о материалам диссертации опубликовано 7 работ. Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения,обзора литературы,методической части,6 глав,в которых представлен экспериментальный материал,а также общего заключения, выводов »списка процитированной литературы.Работа изложена на 179 страницах машинописного текста,включает 25 таблиц,1 рисунок. Список цитируемой литературы содержит 137 наименований работ отечественных и 70 иностранных авторов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ Объектом исследований послужил сорт яровой мягкой пшеницы Московской ¿5,которую выращивали в вегетационных опытах в сосудах Митчерлиха на почвенно-песчаной смеси (соотношение почва:песок -1:1).Почва - дерново-подзолистая,тяжелосуглинистая,взятая из пахотного слоя ЦОС ЬИУА Шос.Барыбино Московской области).Почву известковали углекислым кальцием по полной гидролитической кислотности. Фосфор и калий вносили в почву при закладке опыта & виде раствора КС1 и двойного.гранулированного суперфосфата из расчета 1г д.в. на сосуд.При исследовании влияния уровня фосфорного питания на качество зерна в сосуд вносили 0,5 и 1,5 г ^¿О^ на сосуд.Нокор-невыо фосфорные подкормки в период вегетации растений проводили водной вытяжкой суперфосфата,нейтрализованной КОН.

для изучения влияния условий азотного питания создавали недостаточный «оптимальный .избыточный уровень азотного питания:соответственно 0,5 ,1,5 , >,0 г азота на сосуд.Выбор этих доз основывался на анализе урожайности пшеницы.Азот в виде раствора Л/Н^И/О^ вносили в почву дробно,что обеспечивало постоянную разницу в количестве азота в вариантах опыта.

«ля создания различных уровней водообеспеченности, растения, начиная с фазы трубкования,поливали по весу дважды в день.доводя

уровень водообеспеченности до 40,Ь0£-наивысшей влагоемкости поч-вы(НВП).Уровень избыточной водообеспеченности (КЩ НВП) создавали в период конец цветения - полная спелость.'

Исследуя поступление и распределение меченого в белках зерна,в начале молочной спелости проводили подкормку азотом,содержащим меченый азот.Метку вносили в виде (^/VH^SO^ или ^/УН^О

; Б. конце молочной - начале восковой спелости при влажности зерна 4Qr-h5% проводили обработку растений этиленпродуцентом гид редок в количестве 40-50; мг д.в. на сосуд.для выяснения влияния длины периода:созревания на процесс формирования качества зерна.Данные Л. Д.ПрусаковойС1985) свидетельствуют,что гид рол,ускоряя созревание на 3-5 дней,не вменял массу 1000 зерен,белковость зерна и величину урожая^Для укорачивания периода созревания использовали также раствор десикатора хлората магния в концентрации 0,66% и количестве 25 мл на сосуд (Гродзйнский,197Э).

";Исследования структуры урожая и его качества проводили общепринятыми методами(Авдусь,Сапожникова,1976,Перуанский 1969,Ларионова, 1976). .' 'У-.■ :.: \ V

.. Содержание белка в'зерне.белковых фракций определяли по методу Кьельдаля,используя коэффициент 5,7(Г1лешков^ 1976), и по методу Несслера(Чмелева,Тетерев,1974).Меченый азот определяли на масс-спе ктрометре и рассчитывали по методике"Коренькова Д.A.(19S0).

' Выделение белковых фракций проводили,используя модифицированную методику-Coates^.Н. and Simmound \b.tf. (1961).Белки извлекали из муки'последовательной экстракцией Е М раствором И/aCI на 0.I.M фосфатном буфере рН 7,0,затем 0,05н уксусной кислотой.. . • '; • 'Агрегацйонные характеристики кислоторастворкмой клейковины оп редёляли.используя методики JoflCi;ft.Vi'. tt а?,, (1959); Лгакаиа Т., Wbwa^. U975, х976,1977). ' . ' . л'-

- о -

Гель-протеин выделяли по методике ГпйгпГпс £ £ (1^ь7).Навеску муки заливали и,01н уксусной кислотой в соотношении 1:49,взбалты-вали,давали отстояться осадку 1 час,затем жидкость над осадком сливали, повторяй даннус процедуру ь раз.Осадок центрифугировали при ¿О^ии об./мин. в течение 10 минут. 1ю окончании центрифугирования на дне пробирки сьерху находился гелеобразный слои,который называли гель-протеином.Под ним - клековинообразный осадок,который наэ вали остатком.Определяли сырой и сухой вес этих фракций,степень их гидратации,содержание в них беяка.

Все данные обработаны статистически (Плохинский,1970).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние уровней азотного питания в условиях различной водообеспеченности на показатели урожая пшеницы. Результаты наших исследований показали,что в условиях оптимального водообоспечения (ь0$ НВП) при повышении уровня азотного питания от недостаточного до оптимального урожай зерна возрастал.При увеличении дозы азота до сверхоптимальной урожай зерна либо снижался,либо оставался на уровне оптимального по азоту варианта.В условиях недостаточной во-дообеспечанности урожай зерна был на всех уровнях азотного питания в 2-} раза ниже,чем при оптимальном водообеспечении и практически не менялся в зависимости от уровня азотного питания(табл.1).Ё условиях избытка воды (100$ НВИ) урожай зерна был ниже по сравнении с вариантом оптимальной водообеспеченности,но выше,чем в варианте недостатка воды.Урожай зерна изменялся в основном за счет уменьшения массы 1000 зерен.Наименьшая масса 1000 зерен была на избыточном уровне азотного питания в условиях недостатка и избытка воды. Условия азотного питаниг и водообеспеченности влияли на реутилизацию азота в репродуктивный период:этот процесс тормозился на высоком фоне азота при избыточной и недостаточной водообеспеченности

Таблица I

Влияние условий азотного питания и водообеспеченностн на элементы урожая яровой пшеницы и качество зерна.

Показатели

Водообеспеченность.£ НВП

80%

403'

100%

0,5 1.5 3,0

Доза азота,г/сосуд

0,5 1.5 3,0

0,5 1.5 3,0

Масса зерна,г/20раст. Белок в зерне,% . Азот в вег.органах,

■ в фазу цветения

■ ■'«-*■ полн. спелости П03И/ в фазу;.

■ цветения V . . полн.спелости

Кхоз - . \ /

Реутилизация,#.

Масса. ЮООзерен.г .

Седиментация муки,мл

Деформация клейковины,

■ - ед.ИДК-1 -Л-.''-

19,0 26,1 20,6 10,8 14;5 17,4

1,14 1,95 2,26 ",72 1.7о 2,04

16,2 23,2 30,9 28,0.44,9 58,7 0,45 0,47 0,40 44.4 16,0 9,0 43 46 39 29 30 - 25

63 70 ■ 70

о, 6 о,7 7,2 16,4 18,4 22,0

1,53 2,33 1,94 0,55 1,20 1,00

36,0 67,3 57,7 39,4 68,5 85,7 0,34 0,25 0,37 70^6 46,1 18,1 36 41 34 33' оЗ ь7

16,1 23^ 14,6 8.5:14.1 20 4

0,33 0,59 2,05

19,9 31,8 79,0 0,40 0,45 0,32 74,1 73,1 0»9 35 40 27 ¿0 -20 . 30

65 75 75 80 80 73

. С увеличениемуровняааотного питания повышалсяпоказатель ' обеспеченности зерна азотом-(Пл„/У - количество азота в растении, приходящееся на единицу массы-зерна).Это обеспечивало более высо- ■ кий уровень белковости зернаСтабл.1)".В условиях избытка и недостатка воды белковость зерна была,выше,чем при оптимальном водообес-;печении вследствие торможения-накопления крахмала.

- о -

Показатели качества (седиментация муки,деформация клейковины на приборе ИДК-1) зависели как от условий азотного питания,так и от условий водообеспеченности.При избыточном водообеспечении наблюдалось резкое ухудшение показателей качества муки и клейковины, несмотря на то,что уровень белковости зерна был также высок,как и в условиях недостаточного водообеспечения.Это свидетельствует об изменениях состояния запасных белков в зависимости от условий водообеспечении.

Таблица 2

Агрегационные характеристики кислоторастворимой клейковины в зависимости от уровня азотного питания и водообеспеченности

Доза азота г /I/ на сос. $ Шя1 К ЧО4 ^ - 10 мин V ^ *С -белок в растворе,%

0,5 00 7,6 7^,17

•1.5 оо У.4 о.уи

<30 ' 12,3 о, уз 62, о4

и.5 0,73

1.5 40 ¿о, а 0,70 46,05

.».0 НО 17,3 0,75

Исследования агрегирующих свойств кислоторастворимой клейковины показали,что условия азотного питания и водообеспеченности влияют на интенсивность агрегации,выраженнуо величиной скорости реакции агрегации на ранних этапах (Д '10 ) и конечной величиной агр&гяции С^р/ С).Показано,что с увеличением уровня азотного питания скорость агрегации в условиях оптимальной водообеспеченности возрастала.При недостатке воды наблюдались противоположные из-

менения этой величины:при минимуме азота константа скорости была максимальной и снижалась по мере увеличения уровня азотного питания (табл.2).Поскольку показатель агрегациив условиях засухи был выше,чем в условиях оптимального водообеспеченкя.то в данном случае эти изменения нельзя считать ухудшением качества клейковины. Конечная величина агрегации С^о/ С) показывает.что условия водообеспеченности влияет на характер агрегации запасных белков:в условиях недостаточной водообеспеченности проявляются тенденции к ■ снижении их агрегирующей способности. .

.Действие условий азотного питания на фракционный состав запасных белков проявлялось следующим образом:с увеличением дозы азота увеличивалось содержание кислоторастворимых белков,уменьшалось количество солерастворимых.а содержание цёлочерастворимых белков оставалось почти без изменений.Условия водообеспеченности не окаэ зывали на этот процесс влияния.Изменения свойств запасных белков -под влиянием условий водообеспечения происходили в основном среди нерастворимых в уксусной кислоте белков.Это выражалось в изменении соотношения количества высокогидратированных (гель-протеин) и низ-когидратированных (остаток) белков,разделяемых при высокоскоростном центрифугирований.:

Исследованиями Конарева В.Г.(1960),Бунтиной М.В.,Чмелевой З.В. (1981)V бос)оп . Рортеаи 3. (1981) показано,что количество гель- . протеина отражает различия хлебопекарных свойств разных сортов пшеницы.Установлено,что лучшие по качеству сорта пшеницы образуют большее количество гель-протеина.Результаты,полученные нами.показа-ли.что изменения количества гель-протеина при воздействии на рас- : тения пюеницы факторов ввевней среды коррелируют с изменениями .технологических показателей"муки и теста;При повышении уровня

азотного питания увеличивалась масса гель-протеина и количество в нем белка.При этом наблвдалось уменьшение массы остатка и содержания в нем белка.Это особенно проявлялось при избыточном уровне азотного питания и в условиях недостаточной водообеспеченности. В условиях избыточной и оптимальной водообеспеченности при повышении уровня азотного питания увеличение массы гель-протеина было не столь значительным к.табл.3).

Таблица 3

Влияние уровня азотного питания и водообеспеченности на

гель-протеин и остаток и кислотонерастворимые белки муки

доза азота, г/сосуд сз а ЪЧ пъч а Ф о зк "Ч о. ф о ш со Гель-протеин,г/1г муки ■ о « о&з. с • М 1 <и о л ¡и ччя ««« ич с, н Остаток муки,г/1г муки А ф И м я о оГзл. ч н ф о 14 О Белок в I ель-протеине и остатке, % общ.бел-I ка в зерне ■ о ю о. с О 1 щ ли з; ззчх в (г « а> « о н ОЛ1 се ^ о -.-Я о

0.5 оО ю,а и, 29 6,3 1,34 55,6 49

1.5 си 14.5 0,31 ю, а 1,3а 9.1 51.0 ь9 41

е>и 17,4 1,00 12, о 1,24 б,а 31,4 У2 5 У

0.5 10 16,4 0,57 12,4 1,22 5,3 49,3 73 5и

1,5 40 10,4 1,27 20,5 1.08 7,2 40,3 92 50

3,0 чи 22,0 3,66 ¿4,5 0,96 Ь,2 44,1 94 54

0,5 100 «.5 0,35 3,0 1,36 2,8 29,6 54 48

1.5 1Ы 1М 0,33 7.2 ' 1.39 М 26,7 50 42

3.0 20.4 0,65 0.7 1,41 4,0 19,7 (X/ 46

Расчеты показали,что суммарное количество белка в гель-протеине и остатхе уменьшается при увеличении уровня азотного питания в условиях оптимального и избыточного водообеспечения,причем при избытке воды количество этого белка вдвое меньше.о отличие от этих вариантов при недостаточном водообеспечении количество белка в гель-протеине и «¡татке почти не меняется в зависимости от уров-

ня азотного питания. .

; . Таблица 4

Влияние уровней азотного, и фосфорного питания на урожай и качество зерна яровой мягкой пшеницы

Вариант: Р- Урожай Белок Седи- Сила Урожай Белок Седи- Сила

/У.Р2О5 под- зерна, .. в мента- муки зерна. в . мента- муки '

удобре- кор- г/сос. зерне. ция, ед. г/сос. зерне, ция. ед.

ния, мка мл алв. % мл алв.

г/сосуд

40%НВП . 80* НВЛ

^,5Р0.5 12,4 10, ь 34. 20,5 10,5' 31

+ 12,3 10,1 33 ; - ' 20,6 7.9 28 -

^.5Р0.5 12,5 16,5 70. ггг 47,8 13.7 44 203

^.5Р0;5 • + 13.1 . 16,8 61 144 ,37,2 11,3 45 271

Л*.5Р1.5 10,7 16,9 ■ 45 172 32,2 11.1 36. 239 "

. + ' 10,4 16,4 32 167 32,5 10.7 48 182

^.5Р0.5 10,1 23.7 56 - 19,7. 16,2 58

^.5Р0,5 + / : II,2 19,8 4». . 22.7 14,7 49 -

Нами также установлено,что повышение уровня фосфорного питания приводило к уменьшении количества гель-протеина:это являлось причиной ухудшения хлебопекарных показателей муки.Однако на урока« и белковость зерна влияние оказывали только азотные удобрения (табл.4).Более значительно действие фосфора проявилось в условиях недостаточной водообеспеченности.При'оптимальном водообеспечении неблагоприятное действие фосфора на качество зерна проявлялось на сверхоптимальной дозе азота ири высоком содержании белка в зерне. На недостаточном и оптимальном уровне азотного питания в условиях оптимального водообеспечения. повыиение уровня фосфорного питания приводило к снижению белковости'зерна и при этом не было найдено четких закономерностей влияния фрсфора на качественные показатели..

По-видимому,влияние повышенных доз .росфора на качество зерна зависит от уровня белковости зерна и проявляется при содержании белка в зерне выше 14$.

Таблица 5

влияние уровней азотного и фосфорного питания на свойства гель-протеина и остатка в различных условиях водообеспеченности

Вариант Р- Сырой % Н.0 Белок Содерж. Сухой Белок Содерж.

N. р205 под- гель- в гель в гель белка остаток в белка

удобрв- кор- проте- проте- проте- в гель г/1 г остатке в ос-

ния,г/ мка ин, г/ ине ине, % проте- муки татке ,

сосуд 1г муки ине, мг/ 1г муки мг/1 г муки

Уровень водообеспеченности - 40 % НШ1

Л$,5Ри,5 - 0.10 69 5,4 ¿.9 0.76 6.3 47,0

Л$,5ро,:> + 0.17 72 0.1 2,9 0,73 6.4 45,7

^.Л.5 - 4,ч9 95 19,1 44,4 0,49 5,0 24,3

^,5Р0,5 + 3,15 95 £9.7 33,В 0.57 4,7 26,7

3,55 _ 95 19,9 33,5 0,5о 5,0 33,4

4,5*1,5 + 2,4и 94 22,3 33,5 0,50 0,2 35,9

А5.5Р0,5 ~ 95 23.4 5У,9 0,45 0.7 3",1

* УЬ 24,4 40.9 0,40 7,3 35.2

Уровень водообеспеченности - оо % Нш1

16,5Р0.5 " О,.>2 52 М 6.5 С.5Ь 6.7 38,9

^,5Р0,5 + 0,31 5о 4,о ь.з 0,60 6.2 37;б

0,40 Ь7 7.9 IO.ii 0.54 4о,5 -

4.5*0. 5 + 0,46 5Ь 7.5 15,1 0,47 0,4 ^,0

5 ~ 5о Ко 0.49 ь.7 43,1

5 * о^ /,» 14, Ь 0.54 6.9 л,г

5 ~ ¿,87 18.9 0,50 4.3 21,5

+ 5 2,1-3 92 1ч, о о, 52 5.1 2о.ь

- и -

Причиной,определяющей негативное влияние повышенного ,,ровш фосфорного питания на хлеоопека^нье полалатели .(«¡.яа сг ни-

тать перераспределение белка во фракции ук.суснонерастаоримлг ч ша-сных белков:уменьшению содержания белка в Г(.ль-протеинэ ооотвот т вовало его увеличение в остатке.Суммарное количество б-*лка в гель -протеине и остатка при атом почти не менялось.Снижение содор»чнля белка в гель-протеине происходило за счет уьоны, нип кэчлчест^а гель-протеина,а не изменения концентрации в нем белка.Проиектно содержание белка в этой фракции под действием ^ос^ора «шло дичиваться,но уменьшение массы гель-протеина было столь аначить^» ным.чтоопределяло уменьшение содержания высокогидратировапьих О^л-ков в муке (табл.5).

Увеличение ьодержаьия белка в остатке определялось как увеличением концентрации белка в нем,так и увеличением маосы остатки.

манные,полученные при изученли влияния условии азотного и фосфорного питания на хлебопекарные характеристики зерна,свойств запасных белков,свидетельствует о том,что условия минерального литания могут влиять не только на уровень накопления белка в зерне, но и на физико-химические свойства запасных беллов,олределяь,дих структуру клейковины.

Свойства запасных белков зерна в период созревания в различных условиях азотного питания и водообеспеченносги.Лрадолжитель-ность периода созревания зерна определяет особенности процесса формирования белкового надмолекулярного комплекса эндссперма.что обусловливает проявление определенных показателей качества в период полной спелости.

Известно,что в условиях недостаточной водообеспеченности процесс налива и созревания зерна происходит быстрее,чем в оптимальных условиях водного режима.Сокращение периода созревания на I -1,5

недели способствует формированию зерна с хорошими хлебопекарными показателями.В наших опытах разница в наступлении полной спелости в зависимости от уровня водообеспечения составляла 5-6 дней. В результате сокращения периода созревания на этот срок в уело- ' виях недостаточного водообеспечения изменялись свойства запасных белков,что выражалось изменениями количества гель-протеина и остатка и содержания белка в этих фракциях (рис.1) .Динамика измене-: ний массы гель-протеина и остатка в период созревания зависела только- от условий водообеспеченности условия азотного питания изменяли лишь абсолютное количество гель-протеина и остатка,поскольку при повышении дозы азота увеличивалось содержание общего белка в зерне.• . . - " - '

• " . - Рисунок I .. -

Влияние условий азотного питания и водообеопечениост* на содержание гель-протеина в муке, в период созревания зерна ■ . (г сырого веса/ I г муки)

■ > '_JL-_;_ t • ' -- ."

hbc cbc kbc по

.Начало восковой спелости -нве,середина-восковой спелости - свс^ конец восковой спелости - кве,полная спелость - пс; варианты . 1 ~ /^1,5»80* НВИ?2 - А/3>0,Ь0% НВИ;3 _ ШП;'» - Л/у'о\}'.

чо$ ны! . , .

При недостаточной водообеспеченности в период рач-ла восковой спелости в зерне содержалось достаточное количество гель-протеина, которое увеличивалось на протяжении всей восковой спелости Срло.^ В период послеуборочного дозревания масса гель-протеина несколько уменьшалась в этом варианте.При оптимально« водообеспеченности содержание гель-протеина в начале восковой спелости было максимальным^ затем снижалось до конца восковой спелости.Период послеуборочного дозревания характерен тем,что в это время масса гель-протеина возрастала,но не до уровня в период начала восковой спелости.

Противоположные тенденции изменения массы галь-прогеина в период созревания в разных условиях ыодообеспеченности показали,что в условиях оптимальной водообеспеченности невозможно получить зерно такого же качества,что и в условиях засухи при одинаковом содержании общего белка в зерне.Ч^о связано не с процессом накопления белка в зерне,а с особенностями формирования белковой структуры эндосперма в период созревания зерна.

Изменение массы гель-протеина в период созревания было сопряжено с изменениями концентрации белка в этой фракции,а также и в остатке.Срис.2).

При недостаточной водообеспеченности содержание белка в гель-протеине в период от начала до середины восковой спелости увеличивалось очень значительно.В период от начала до середины восковой спелости до ее конца концентрация белка в гель-протеине несколько уменьшалась.В период послеуборочного дозречания содержание белка в этой фракции вновь возрастаю до уровня,который был в середине восковой спелости.В условиях оптимального водообеспечения измене ния концентрации белка в гель-протеине были противоположны тем,что наблюдались при недостаточном вод ©обеспечении (.рис.2).

- 16 - . Рисунок 2

Влияние уровня азотного питания и условий водообеспеченности на концентрации белка в гель-протеине и остатке.в период созревания зерна,% белка во фракциях

% 20

10

нвс с вс квс . .ПС-.- . : нвс ' свс' квс по -Начало восковой спелости - нвс,середина восковой спелости - свс, (.конец восковой спелости - квс,полная спелость - пс;варианты: I - 5Ы^НВЯ;2 -'Л'з^убСвенВИр

Сравнение'динамики изменений концентрации белка, в гель-протеине и в остатке показывает,что одновременно с увеличением белка в " гель-протеине 'уменьшается количество белка в остатке и наоборот.; По-видимому,эти изменения является отражением процесса формировав ния структуры эндосперма1в период созревания зерна в различных условиях внешней среды.Противоположные тенденции изменения количества гель-протеина и остатха и концентрации в них белка в период:созревания в зависимости от условий водообеспеченности указывает,что/ . этот фактор внешней;среды является определяющим для формирования . физико-химических свойств запасных бзлков,от которых зависит хле- ! ■ . бопекарное достоинство зерна. • ' . . ... . , . <

Рисунок 3

.о

Включение меченого /V азота в Оелки м>ки,гель-протбиьа, остатка в период сэзрееания знрна в зависимости от /ровня азотного питания и водообы-печеннооги, « включения ^ }/V

Начало восковой спелости - нвс,середина восковой сполости - свс, конец восковой спелости - квс,полная спелость - пс;варианты: 1 - Д/^о- /V оо^м-И; } _ /у ч^ЫЯ!;* ~ Л/^^«НВП Сравнение результатов исследования включения меченого азота в белки муки,гель-протеина и остатка с изменениями массы отих фракций в процессе созревания,а также концентрации в них белка,похаяло,что процесс синтеза запасных белков,отражением которого является содержание меченого азота в белках,прямо не связан с процессом формирования белкового матрикоа эндосперма,особенности которого

выражаются количественным соотношением гель-протеина и остатка.

15

На это указывают различия межлу динамикой включения /V в белки зерна и динамикой изменения количества белка в гель-протеине и остатке в этот период (рис.2,3).

Результаты изучения динамики изменений количества гель-г1роте-ина и остатка в период созревания зерна в зависимости от условий

- 1ь - л

азотного питания и водообеспеченности позволяют лучше понять,почему в условиях оптимальной водообеспеченности обычно не получают зерно такого же качества,что и в условиях недостатка воды.Основной ' ; причиной этого является неодинаковая продолжительность периода со- ■ зревания зерна,которая определяет особенности агрегационного поведения запасных белков зерна.Уменьшая длительность периода созрева- < ния при применении приема сеникации возможно в оптимальных услови- . ях водообеспеченности получить зерно с улучшенными хлебопекарными показателями (табл.5). ; - ,

.Таблица 5

Влияние обработки этиленпродуцентом гидрелом и сеникатором хлоратом магния на урожай и показатели.качества зерна в условиях ' оптимального азотного питания и водообеспеченности (/|Л с 80# КВП)

|1оказатели Варианты обработки растений

Контроль,без обработки . Обработка гидрелом вегетативных органов Обработка гидрелом вегетативных органов и колоса Обработка Сеникатором . Mg(CI04)2 всего растения

Урожай верна,г/сос . ' 25,8 V .. 26,1 : 26,5 " . 26,6

Масса 1000.зерен,г 46,2 ' 46,9; * . 46,0 47,3 \

Белок в зерне,% 14,6 16,3 • . 15.5 ' 15,4

'Седиментация муки,Ш1 ; : 30 ч 52 " .' 40 "■"■■:'. IV 43.v,;^;

Сила"муки,ед.алв. - '211 :' ' 322.; \ 365. • 206 ?-■'/'/■

Масса сырого галь- ' ' » ' " '

протекна,г/1г муки : 1,77 ¿ль 2,33/ : '2,00

Показано,что обработка растений пшелкцы в' начале;восковой спе- -';:: лости этиленпродуцентом гидрелом и.сеникатором хлоратом'магния ' .. улучаила некоторые хлебопекарные показатели зерна,выращенного-в;.. -

- 4.У -

оптимальных условиях азотного питания и водоооьспечения.Увеличение показателей седиментации,силы муки свидетельствуй! о бдлго.гринтнан влиянии этого приема на чачестЕО зерни,причем в результата талой обработки увеличивалось содержание белка, в злрне.а ^олий зернл на уменьшался по сравнений с контроль« Стабл.5).

Причиной,объясняющей улучшение пока^телеи седиментации и <-и-лы муки под действием обработки гидрелом и хлоратом магния можно считать увеличение массы гель-протеина.под действием ооработок >ти-ленпродуцентом и сеникатором период созре ания зерна не^олько сокращался чна 5-е> дней) по сравнению с контролем,что по-видимому являлось причиной изменении процесса формирования белковой структуры эндосперма,это отразилось на лоличеотве гель-протеина.

ВЫВОДЫ

I. С повышением уровня азотного питания возрастает концеиарация азота в растении пшеницы,что приводит к >величению показателе обеспеченности зерна азотом чП03/1/) и повышенно содержания бечка в зерне.При этом уменьшается относительная величина реутилизации аао-та из вегетативных органов в колос.При избыточном уровче азотного питания реутилизация может полностью прекратиться.Условия недостаточного и избыточного водообеспечения усиливают процессы реутила -эации вследствие торможения поглощения азота из почвы.

Наиболее благоприятными для получения зерна с хорошим качеством клейковины являются условия недостаточного водоооеспрчения. Несмотря на схожесть процессов накопления белка в зерне при недостаточном и избыточном водообеспечении хлебопекарные показатели в условиях избытка воды значитьльно хуже не только по сравнение с засушливыми условиями,но и с условиями оптимального водообеспечения.

• - го - - :

3. Фракции запасных белков зерна,разделенные по растворимости, при увеличении уровня азотного питания вне зависимости от условий ; Д водообеспеченности изменяются одинаково:уменьшается количество со- ! лерастворимых белков,увеличивается количество кислоторастворимых,а '! нерастворимые в уксусной кислоте белки остаются без изменений. . ч Изменения соотношения массы гель-протеина и остатка - нераст- | воримых;в уксусной кислоте фракций муки - обусловливают изменения " [ технологических показателей зерна.В условиях оптимального.и избыточного водообсспечения при повышении уровня азотного питания мае- " са гель-протеина и содержание в нем белка увеличивается незначите-. льно.что объясняет невысокое качество зерна в этих условиях.Засуш- ; ливне условия способствуют формированию большого количества гель~Д. . ■ протеина, увеличению содержания в нем белка: и уменьшению массы се.-'-татка,что является основой хорошего качества зерна. * • .' '

5. Некорневые фосфорные подкормки и увеличение уровня содержания фосфора в почве уменьшают массу гель-протеина.Это ухудшает техно-.г- ;; логические показатели муки и теста даже при высоком содержании бел--ка в зерне.Действие фосфора в.засушливых условиях»способствует бо- Я лее'значительному уменьшению массы гель-протёина.В условиях опти- Д мального водообеспечения отрицательное действие фосфора на хлебопекарные свойства зерна проявляется на избыточном уровне азотного- Д питания. .. .'■••"."•. ДД.- Д

6.. Условия водообеспеченности влияют на: агрегирующую ■ способность -* кислоторастворимой клейковины:в оптимальных-условия* водообеспече^ Д кия способность к агрегации увеличивается при возрастании уровня Дт Д азотного питания,в условиях недостаточного водообеспечения- уме— Л,_ ньшается.Однако в засушливых условиях.показатель агрегации выше, чем при оптимальном водообеспечении.поэтому уменьшение агрегирую--• щей способности в атом случае нельзя считать ухудшением качества' клейковины. • .'.■ ■ • ■ Д.■ Д:Д " / Д

7. Условия водообеспеченнэсти определяет характер количественных изменений гель-протеина з период соэрзЕания зерна.В условиях оптимального водообеспечения мас^а гель-протеина в период с коыча молочной до конца восковой спелости уменьшается.а условиях недостаточного водообеспечения - увеличивается. .Это приводит к формирование зерна с различными хлебопекарными показателями.

1 6

И. Сопоставление включения меченого А/ азота в запасные белки зерна и изменений массы гель-протеина и остатка и концентрации в этих фракциях белка в период созревания показало,что процессы синтеза запасных белков прямо не связаны с процессами формирования белковой структуры эндосперма.«инамика этих процессов определяется независимыми друг от друга причинами.

9. Уменьшение продолжительности периода созревания зерна под влиянием этиленпродуцента гидрела в оптимальных условиях азотного питания и водообеспеченности способствует увеличению массы гель-протеина,что улучшает хлебопекарные характеристики зерна мягкой пшеница.

СПИСОК РАБОТ,ОПУБЛИКОЬАНЬЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Х.Кирнос C.B.,Сарычева А.А.,Буракаева Ь.Х.Лоступление ^/V в чешуи и отдельные части зерновки пшеницы при разной интенсивности потока азота в колос.//доклады ВАОХНИ1.~ио2.-)Ё6.-СД7-1ы.

¿.Лысенко В.Ф..Сарычева А.А.,Павлов А.Н.Качество зерна яровой пшеницы в зависимости от уровня азотного питания при различной влажности почвы.//Труды ВИУА"Влияние удобрений на качество урожая основных сельскохозяйственных культур.-M., I9M.-С.65-75.

3.Сарычева А.А.Влияние азотього питания и условий водообеспеченности на агрегационное поведение белков зерна в период созревания. //Бюллетень ВЙУА » 65.-М.,15оо.-С.67-69

- 22 - '

4.Сарычева А.А.Влияние условий азотного питания и водообеспеченности на агрегирующую способность клейковинных белков мягкой лиеницы.//Всесоюзная научно-техническая конференция "Проблемы повышения плодородия почв в условиях интенсивного земледелия"тезисы докладов.М.,19ЬЬ.-С.1Ь2

5.Сарнчева А.А.Влияние обработки этиленпродуцентом на содержа?-ние и качество запасных белков зерна мягкой пшеницы сорта Московская 35.//Бюллетень ВИУА К 9г.-М.,19а8._С.61-64

6.Сарычева А.А.Влияние азотных и фосфорных удобрений при различной водообеспеченности на свойства запасных белков зерна,определяющих показатели седиментации и силы муки.//Труды ВИУА"Физиоло-гические основы действия удобрений на урожай зерна и его качество" -М.,1990.-С.51-60

7.Лысенко В.Ф..Сарычева А.А.Аействие азотных удобрений при различной водообеспеченности на качество зерна яровой пшеницы.//"Фи- . зиология секян:формирование,прорастание,прикладные аспектыСпо материалам Всесоюзного симпозиуна"Физиология семян",10-14 октября 19о8г.,г.Дуганбе)".-Душанбе,1990.-С.61-65. \\

Объем l'/a п. л

Заказ 1182

Тираж 100

Типография Московской с -х академии им К А Тимирязева 127550, Москва И 550, Тимирязевская ул, д. 44

Бесплатно