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

ПОПЕРЕЛЯ Федір Олександрович

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 “ 18 ” червня 2004 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.363.01. в Селекційно-генетично-му 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 “ 18 ” травня 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Січкар В.І.

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 її 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 80 – 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 полігенної 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.U001462, 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 досягнення поставленої мети вирішували такі завдання:

1.

2.

3.

4.

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

Предмет дослідження – генетично обумовлений рівень якості зерна та борошна.

Методи дослідження – стандарти ISO, ICC визначення вмісту білка, величини “сили” борошна (W), тесту Зелені, методики визначення SDS – 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 Gld 1A 10, Gld 1B 15 i Glt 1B 5 (класифікація по системі Ф.О. Поперелі) 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. Здобувачем 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 локусів 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 Поперелі 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 к. с.-г. наук Поперелею Ф.О.

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 1тезах 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 цезіум. 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 ISO 1871, величина “сили” борошна (W) – ISO 5530-4, тест Зелені – ISO 5529. SDS – седиментацію у борошні і шроті провадили за Axford et al.(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 Поперелі і Червоніса (2002) та електрофорез гліадину і глютеніну в поліакріламідному гелі за методикою Поперелі Ф.А. (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 С120, коли отримана у центрифужній 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 (W) - був нестабільним (табл. 1).

Таблиця 1

Кореляція величини седиментації у 2% розчині оцтової кислоти з основними показниками якості зерна і борошна в матеріалі конкурсного сортовипробування відділу селекції пшениці

Показники якості | Рік врожаю | 1999 2000 2001

(N 49) | (N47) | (N 39) | Вміст білка, % | 0,65 ± 0,11*** | 0,71 ± 0,10*** | 0,59 ± 0,14*** | “Сила” борошна (W), о.а. | 0,18 ± 0,14 | 0,41 ± 0,13** | 0,60 ± 0,13*** | Пружність тіста, мм | -0,18 ± 0,14 | 0,12 ± 0,15 | 0,25 ± 0,16 | Коефіцієнт конфігурації альвеограми (P/L) | -0,17 ± 0,14 | -0,11 ± 0,15 | -0,01 ± 0,16 | Об’єм хліба, см?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 погодніми 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 30, 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

С 0 | С 30 | С 60 | 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

НСР0.05=7,85 НСР0.01=11,01 НСР0.001=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-черепашки. 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 SDS - седиментації та седиментації у 2 % розчині оцтової кислоти (далі С 0) дозволяють чітко диференціювати сорти за показником седиментації (табл. 3).

Таблиця 3

Порівняння 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 | 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

SDS 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 (С0)

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, SDS - 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 (W) у селекційному матеріалі конкурсного сортовипробування лабораторії селекції інтенсивних сортів пшениці врожаю 2000 року

Класи за показни-ком се-димента-ції, мл | Кіль-кість зразків,

шт. | Вміст білка, % | Показник седиментації в залежності від методу, мл | “Сила” борошна, о.а.

Тест

Зелені | SDS – шрот | SDS - боро-шно |

С 0 |

С 120 | в серед-ньому | мінімум – макси-

мум

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 W, 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, SDS 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 SA, A i B, C, E (табл. 5).

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

Таблиця 5

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

Методи седиментації | Різниця середніх значень між класами, мл

SA ± A | SA ± B | SA ± C | SA ± E

Тест Зелені | +4 | +3 | +3 | +8*

С 0 | 0 | +3 | +4 | +5*

С 120 | +4* | +10*** | +19*** | +22***

SDS (шрот) | +4 | +7* | +11** | +11**

SDS (борошно) | +2 | +1 | +1 | +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 SDS-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 лабораторії селекції інтенсивних сортів пшениці (2000-2001 рр.)

Рік

уро-жаю | Седи-мен-тація | Вміст білка,

% | “Сила” борошна, о.а. | Пружність тіста,

мм |

P/L | Об’єм хліба,

см?Попередні сортовипробування | 2000

(n=78) | С0 | 0,41±0,11***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

(n=54) С0 | 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

(n=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

(n=43) | С0 | 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***0,46±0,15**0,53±0,14***0,78±0,11***Друге конкурсне сортовипробування | 2000

(n=36) | С0 | 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

(n=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 W 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 (W). 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).

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

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 W буде високою (r 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 W 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 врожаю 2002 року, n=51

Седиментація | Вихід борошна,

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

С 0 | 30 | 0,87*** | 0,16 | 0,45*

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

С 120 | 30 | 0,37* | -0,60*** | 0,90***

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 алеля. Для півдня України такими алелями локусів клейковинних білків гліадину і глютеніну являються Gld 1A4 i Gld 1A2, Gld 1B1, Gld 1D4 i Gld 1D5, Gld 6A 3 i Gld 6A4, Gld 6B1, Gld 6B2 i Gld 6B3, Gld 6D1, Gld 6D2, Gld 6D3 i Gld 6D4, Gld 2-1A1 i Gld 2-1A3, Glt 1A1 i Glt 1A2, Glt 1B1 i Glt 1B2.

Заслуговує на увагу наявність у селекційному матеріалі нових для зони селекції алелей гліадин- і глютенінкодуючих локусів. Це алелі - Gld 1A10, Gld 1B15, Gld 6B4. Проте, найбільшої уваги заслуговує алель Glt 1B5.

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 1A, Gld 1B, Gld 1D та за локусом, що кодує синтез високомолекулярних глютенінів – Glt 1B (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.).

Ло-

куси |

Порівнювані

алелі | ± до порівнюваного алеля

Маса 1000 зерен,

г | Вміст білка,

% | Показник седиментації, мл | Сила”

боро-шна,

о.а. | Пруж-ність тіста, мм | Об’єм хліба, см?

С 0 | С 120

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

Gld

1A | Gld 1A1 - Gld 1A4 | н н | н н | - - | - - | - - | - н | - -

Gld 1A2 - Gld 1A4 | + + | н н | н н | - - | - н | - н | н н

Gld 1A3 - Gld 1A4 | - н | н н | н н | - н | - н | - н | - н

Gld 1A10 - Gld1A4 | - - | н н | н н | + н | + н | + н | н н

Gld 1B | Gld 1B2 - Gld 1B1 | н + | н н | н н | н н | н н | н н | н н

Gld 1B 3 - Gld 1B1 н н | н н | - - | - - | - - | - н | - -

Gld 1B 15 - Gld 1B1 - - | н н | н + | + + | + н | н + | + +

Gld 1D | Gld 1D 1 - Gld 1D4 | н н | н н | н н | - - | - - | н - | - н

Gld 1D 2 - Gld 1D4 | - н | - - | н - | - - | - - | н - | - -

Gld 1D 7 - Gld 1D4 | н н | н н | н - | н - | н н | н - | н -

Gld 6A | Gld 6A 1 – Gld 6A4 | н н | н н | н н | - н | н н | н н | - н

Gld 6A 3 – Gld 6A4н н | н н | н н | - н | н н | н н | н н

Gld 6B | Gld 6B 1 – Gld 6B2 | н н | н н | н н | - н | н н | н н | н н

Gld 6B 3 – Gld 6B2н н | н н | н + | н + | н н | н н | н +

Gld 6B 4 – Gld 6B2н - | н н | н + | н + | + + | н + | н н

Gld

6D | Gld 6D 1 – Gld 6D3 | н н | н н | н + | н + | н + | н н | н н

Gld 6D 2 – Gld 6D3н н | н н | н н | н + | н н | н н | н н

Gld 6D 4 – Gld 6D3- н | - - | н н | - - | - н | - - | н н

Gld2-1A | Gld 2-1A1-

Gld 2-1A3 | н + | - - | н - | - - | - - | - - | н н

Glt1А | Glt 1A 1 – Glt 1A2 | н н | н н | н н | - - | - - | н - | н н

Glt 1B | Glt 1B 1 – Glt 1B2 | - н | н - | н н | - н | - н | - - | н -

Glt 1B 5 – Glt 1B2 | - - | + н | + н | + + | + + | + + | + н

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

Наявність алелей Gld 1A1, Gld 1В3 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 Glt 1B5, 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, використання 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 гліадин- і глютенінкодуючих локусів: Gld 1A2, Gld 1D1 та Gld 1D2, Gld 6D4, Gld 2-1A1, Glt 1A1. Отже, показник седиментації С 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 | В-C | С-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*

dx | +0,24 | +0,10 | +0,22 | -0,18

Показник седиментації, мл | С 0 | 2000 | +1 | +4*** | 0 | +6

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

dx | +3 | +1 | +2 | +11*

С120 | 2000 | +7***