Генетика, 2020, T. 56, № 12, стр. 1399-1409

Показатели качества зерна озимой мягкой пшеницы и роль в этом наследственных факторов, связанных с углеводным комплексом эндосперма

В. П. Нецветаев 1*, Я. О. Козелец 1, А. П. Ащеулова 1, О. Е. Нерубенко 1, О. В. Акиншина 1

1 Белгородский федеральный аграрный научный центр Российской академии наук
308001 Белгород, Россия

* E-mail: v.netsvetaev@yandex.ru

Поступила в редакцию 30.01.2020
После доработки 13.04.2020
Принята к публикации 29.06.2020

Аннотация

Исследовали особенности показателей качества зерна мягкой озимой пшеницы под действием генов ha/Ha (hard vs. Soft), обусловливающих твердозерность vs. мягкозерность, а также генотипов по генам Wx-A1, Wx-B1, Wx-D1, формирующих амилозный или амилопектиновый тип крахмала эндосперма. Установлено влияние внешних условий среды в период созревания зерна на формирование этих показателей у разных генотипов пшеницы. Показано, что мягкозерность в сравнении с твердозерностью и амилопектиновыми формами приводит к значительному уменьшению водопоглотительной способности зерна (ВПС). Среда сказывается на вариации этого признака у амилозных генотипов, но не оказывает влияния на ВПС у амилопектиновых форм. Различия по твердозерности влияли на показатель “глютен”, но продемонстрировали отсутствие реакции на внешнюю среду. Не обнаружено наследственного воздействия на этот индекс генотипов, отличающихся генами Wx. На формирование данного индекса обнаружено действие внешней среды. Вязкость и ретроградация имеют существенно более низкие показатели у амилопектиновых форм по сравнению с амилозными в годы благоприятные для созревания зерна пшеницы. При повышенной влажности в этот период различия между данными группами генотипов нивелируются и имеют очень низкие индексы вязкости и ретроградации. Различия в твердозерности не сказывались на данных показателях качества, в отличие от факторов среды. Индекс “амилаза” у амилопектиновых форм был стабильным по годам и не варьировал в этой группе генотипов, а также не отличался от амилозных генотипов. Группы сортов амилозного типа по этому показателю реагировали на условия среды. Для идентификации амилопектиновых генотипов можно использовать индекс “вязкость” в годы, когда период созревания зерна озимой пшеницы по погодным условиям благоприятен.

Ключевые слова: озимая мягкая пшеница, твердозерность, амилопектиновый крахмал, амилозный крахмал, качество зерна, реологические свойства теста, влияние среды.

DOI: 10.31857/S0016675820120115

Список литературы

  1. Chao S., Sharp P.J., Worland A.J. et al. RFLP-based genetic maps of wheat homoeologous group 7 chromosomes // Theor. and Applied Genet. 1989. V. 78. Issue 4. P. 495–504.

  2. Nakamura T., Yamamori M., Hirano H. et al. Identification of three Wx proteins in wheat (Triticum aestivum L.) // Biochem. Genet. 1993. V. 31. Issue 1–2. P. 75–86.

  3. Yamamori M., Nakamura T., Endo T.R. et al. Waxy protein and chromosomal location of coding genes in common wheat // Theor. and Applied Genet. 1994. V. 89. Issue 2–3. P. 179–184. https://doi.org/10.1007/BF00225138

  4. Hayakawa H., Tanaka M., Nakamura K. et al. Quality characteristics of waxy hexaploid wheat (Triticum aestivum L.): Properties of starch gelatinization and retrogradation // Cereal Chem. 1997. V. 74. P. 576–580.

  5. Clark J.R., Robertson M., Ainsworth C.C. Nucleotide sequence of a wheat (Triticum aestivum L.) cDNA encoding the waxy protein // Plant Mol. Biol. 1991. V. 16. P.  1099–1101.

  6. Murai J., Taira T., Ohta D. Isolation and characterization of the three Waxy genes encoding the granule-bound starch synthase in hexaploid wheat // Gene. 1999. V. 234. Issue 1. № 24. P. 71–79. https://doi.org/10.1016/S0378-1119(99)00178-X

  7. Vrinten P.L., Nakamura T. Wheat granule-bound starch synthase I and II are encoded by separate genes that are expressed in different tissues // Plant Physiol. 2000. V. 122. P. 255–263. https://doi.org/10.1104/pp.122.1.255

  8. Guzmán C., Ortega R., Yamamori M. et al. Molecular characterization of two novelnullwaxy alleles in Mexican bread wheat landraces // J. Cereal Sci. 2015. V. 62. P. 8–14. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2014.11.003

  9. Рыжкова Т.А., Третьяков М.Ю., Моторина И.П. и др. Влияние генов wx на хлебопекарные качества мягкой пшеницы // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 4. С. 21–23.

  10. Law C.N., Young C.F., Brown J.W.S. et al. The study of grain protein control in wheat using whole chromosome substitution lines // Seed Protein Improvement by Nuclear Techniques. Vienna, Austria: I.A.E.A., 1978. P. 483–502.

  11. Bhave M., Morris C.F. Molecular genetics of puroindolines and related genes:allelic diversity in wheat and other grasses // Plant Mol. Biol. 2008. V. 66. P. 205–219. https://doi.org/10.1007/s11103-007-9263-7

  12. Giroux M.J., Morris C.F. A glycine to serine change in puroindoline b is associated with wheat grain hardness and low levels of starch-surface friabilin // Theor. and Applied Genet. 1997. V. 95. P. 857–864.

  13. Morris C.F. Puroindolines: the molecular genetic basis of wheat grain hardness // Plant Mol. Biol. 2002. V. 48. P. 633–647. https://doi.org/10.1023/A:1014837431178

  14. Lillemo M., Morris C.F. Aleucine to proline mutation in puorindoline b is frequently present in hard wheats from Northern Europe // Theor. and Applied Genet. 2000. V. 100. P. 1100–1107. https://doi.org/10.1007/s001220051392

  15. Morris C.F., Lillemo M., Simeone M.C. et al. Prevalence of puroindoline grain hardness genotypes among historically significant North American spring and winter wheats // Crop Sci. 2001. V. 41. P. 218–228. https://doi.org/10.2135/cropsci2001.411218x

  16. Хакимова А.Г., Митрофанова О.П. Пуроиндолины в связи с перспективами селекции мягкой пшеницы нв качество и устойчивость (обзор иностранной литературы) // С.-х. биология. 2009. № 1. С. 3–15.

  17. Campbell K.G., Bergman C.J., Gualberto D.G. et al. Quantitative trait loci associated with kernel traits in a soft 3 hard wheat cross // Crop Sci. 1999. V. 39. P. 1184–1195.

  18. Нецветаев В.П., Рыжкова Т.А., Третьяков М.Ю. Качество мягкой пшеницы: генетика и селекция / Монография. Белгород: Отчий край, 2015. 160 с.

  19. Нецветаев В.П., Лютенко О.В., Пащенко Л.С. др. Оценка качества зерна мягкой пшеницы SDS-седиментацией // С.-х. биолия. 2010. № 3. С. 63–70.

  20. Доспехов Б.А. Методика опытного дела. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

  21. Тупицын Н.В., Тупицын В.Н. Волжские сорта озимой пшеницы и ячменя // Аграрная наука. 2012. № 7. С. 18–20.

  22. Державний реϵстр сортiв рослин. придатних для поширення в Украïнi на 2016 рiк. Киïв, 2016. 17 с.

  23. Нецветаев В.П., Третьяков М.Ю., Козелец Я.О. и др. Реологические свойства зерна в потомстве озимой мягкой пшеницы от гибридизации с амилопектиновым сортом // Науч. ведом. БелГУ. Серия естеств. науки. Белгород: БГУ, 2018. Т. 42. № 1. С. 30–37. https://doi.org/10.18413/2075-4671-2018-42-1-30-37

Дополнительные материалы отсутствуют.