Идентификация по SDS тесту генотипов твердой пшеницы стабильно формирующих высококачественную клейковину

Варочные свойства макаронных изделий зависят от содержания белка, клейковины и ее качества [1]. Качество клейковины, определяемое ее реологическими свойствами, имеет более тесную связь с варочными свойствами макарон, чем другие компоненты этой триады [2]. В свою очередь реологические свойства, тестируемые показателями SDS седиментации, миксографа, фаринографа, индексом глютена, тесно взаимосвязаны с компонентами спектра глиадинов [3], свойствами глютениновой фракции белка [4], соотношением глиадины/глютенины [5], аллельным составом глиадиновых и глютениновых локусов [6]. Глиадины и глютенины кодируются комплексными локусами Cli–1, Cli–2 (глиадины), Clu-1 (высокомолекулярные глютенины — HMW-GS) и Clu -3 (низкомолекулярные глютенины LMW-GS) тесно сцепленного с локусом Cli-1. [6]. Сорта твердой пшеницы по аллеломорфному составу локусов (Cli-B1 / CluB3) обычно распределяются на два типа. Первый тип объединяет γ — глиадин 42 (γ-42), ассоциированный с низкомолекулярным глютенином первого типа (LMW — 1). Второй тип γ — глиадин 45 (γ-45) ассоциирован с низкомолекулярным глютенином второго типа (LMW -2). Функционально качество клейковины в этих ассоциациях связано с глютениновыми компонентами, маркирующие свойства глиадиновых компонентов объясняются сцеплением с ними. Кроме того, в последнее десятилетие установлено положительное влияние субъединиц высокомолекулярных глютенинов (HMW-GS) при сочетании аллеломорфных состояний (по номенклатуреNieto-Taladrzetal, 1997) 6+8, 7+8 локуса Clu-B1 и aлокуса Clu-A3 [6].

Таким образом, высокое качество клейковины формируется на широкой генетической основе. Помимо генетических факторов формирование свойств клейковины в значительной степени зависит от условий среды [7]. Очевидно, что генотипы с максимальной концентрацией положительно влияющих на качество клейковины аллелей глютениновых локусов и широким отношением глютениновой фракции белков к глиадиновой, будут стабильнее на фенотипическом уровне в разных условиях среды. Поиск таких генотипов и фонов для их идентификации — цель исследований, результаты которых представлены в данной публикации.

Материал иметоды исследований. Объектами исследований были сорта, представлявшие разные этапы селекции в России и селекционные линии нескольких лабораторий. Всего изучено 26 генотипов. Исследования выполнены в эколого — географическом эксперименте в пунктах — Безенчук (Самарский НИИСХ), Курган (ЗАО «Кургансемена»), Барнаул (Алтайский НИИСХ) в течение 2-х лет — 2014, 2015гг. Для оценки реологических свойств теста использовали наиболее простой и производительный метод SDSседиментации. Определение показателей SDS проводили стандартным методом [8]. Кроме того, реологические свойства сортов, выращенных в условиях Самарского НИИСХ, оценивались по параметрам фаринографа в соответствии с международными стандартами.

Результаты иобсуждение. Изученные в течение 2-х лет в 3-х пунктах сорта по уровню SDS седиментации можно распределить на 4-е группы: 1)с уровнем SDS от 52,6 мл до 50,2 мл (Д2098, 98с-08, Безенчукская 209, Луч 25, Золотая), 2) с уровнем SDSот 40,0мл до 44,3 мл (Безенчукская нива, Саратовская золотистая, Салют Алтая, Безенчукская золотистая, Памяти Янченко, Безенчукская степная, Безенчукская 210, Краснокутка 13), 3) с уровнем SDS седиментации от 35,8 мл до 39,4 мл (Безенчукская 205, Жемчужина Сибири, 1477д-4, Безенчукская крепость, Алтайская нива, Харьковская 46, 1368д-18, Безенчукская 182, Безенчукская 139), 4) с уровнем SDSседиментации от 29,5 мл до 32,8мл (Омский изумруд, Донская элегия, Гордеиформе 677) (табл.1). При этом наиболее ценным селекционным материалом следует считать генотипы из первой группы с высоким индексом устойчивости формирования высококачественной клейковины по SDS тесту. Такими генотипами являются: Безенчукская 209, Золотая, Д2098. Они же, по параметрам фаринограммы,- стойкость, разжижение, валориметр, были лучшими. Разница между крайними вариантами по величине SDS седиментации составила 23,1 мл или 78,3 %. Столь значительные различия предполагают существенный вклад в дисперсию признака генетических систем, контролирующих качество клейковины. Двухфакторный дисперсионный анализ комплекса «генотип — пункт» выявил значимые эффекты сортов и пунктов и отсутствие таковых при взаимодействии этих компонентов дисперсии (табл.2). Превалирование эффектов генотипа (40,1 %) в общей дисперсии подтверждает предположение о значительной роли генетических особенностей сорта (доминирования генотипа над средой) в формировании исследуемого признака в данном наборе сред.

Таблица 1

Показатели SDS седиментации изученных сортов, полученных в экологических пунктах «Безенчук», «Курган», «Барнаул» в 2014–2015гг.

Сокращения: Xij — среднее значение SDS седиментации рассчитанной для сортов по годам и пунктам;

CV — коэффициент вариации; Xij/CV — индекс устойчивости формирования качества клейковины (поSDS)

Таблица 2

Значительная доля влияния пункта (33,5 %) ставит определенные задачи поиска наиболее благоприятных условий сред(ы) — пунктов(а) для отбора генотипов стабильно продуцирующих высококачественную клейковину. Идеальная среда для отбора должна удовлетворять следующим требованиям: максимальное развитие и высокая внутрипопуляционная изменчивость признака (дифференцирующая способность среды), типичность и предсказуемость отборов (оценок). По этим параметрам заметно выделяется пункт «Курган» (табл.3).

Таблица 3

Среднепопуляционное значения SDS седиментации, изменчивость (коэффициент вариации), типичность и предсказуемость условий среды, формируемых пунктами «Безенчук», «Курган», «Барнаул», в среднем за 2014,2015гг.

Обозначения: CV-коэффициент вариации; t_{k-типичность среды;} Pk –предсказуемость среды, латинские буквы a,b,c,сопровождающие средние значения характеризуют различия по критерию Дункана.

Тем не менее, наиболее тесные коэффициенты корреляции между варьированием статистических рядов стабильности признака и его значений у сортов по пунктам и годам отмечены в пункте «Безенчук» (табл.4).

Таблица 4

Матрица коэффициентов корреляции между значениями SDS по сортам, годам, пунктам, индексом стабильности и параметрами фаринографа.

Сокращения:Б-Безенчук;К-Курган;Ба-Барнаул;1–2014г.;2–2015г.;С-стойкость;Р-разжижение;В-Валориметр.

Также в Безенчуке и ещё в Барнауле более тесными были корреляции SDS значений с наиболее информативными параметрами фаринографа — стойкостью и валориметром.

Таким образом, сорта Безенчукская 209, Золотая и Д2098 в изученных средах формируют клейковину высокого качества (SDS тест, параметры фаринографа), отличаясь при этом стабильностью показателей её характеризующих. Отборы по максимальному значению SDS целесообразно проводить в пункте «Курган». Пункт «Безенчук» можно использовать в качестве дополнительного «сита» для отбора стабильных генотипов с высоким потенциалом признака.

1. Matsuo, R. R. Relationship between some durum wheat physical characteristics and semolina milling properties / R. R. Matsuo, J. I. Dexter // Canad.J.Plant. Sci., 1980. Vol.60. № 1. pp.117–120.
2. Sisson, M. Role of Durum Wheat Composition on the Quality of Pasta and Bred / M. Sisson // Food 2 (2). Global Science Books. – 2008. pp.75–90.
3. Bushuck, W. Wheat breeding for end product use / W.Bushuck, H. J. Braun, F.Altay, W. E. Kronstad, S. P. S.Beniwal, A.McNab // Wheat: Prospect for Global Improvement/ Proceeding of the 5th Intern. Wheat Conference. Ankara. Turkey,1996. pp.203–211
4. Matweef, M. X. Influence du gluten des blees durs sur la vaeur des pates alimentaires / M. X. Matweef // Bull. Anc Eleves EcFrMeun, 1966. Vol.213. pp.116–133
5. Walsh, D. E. The influence of protein composition on spaghetti quality / D. E. Walsh, K. E. Gillies // Cereal Chem., 1971. Vol.48. pp.544
6. Porceddu E. Evolution of durum wheat breeding in Italy / E.Proceddu, A.Blanco // Proceedings of the International Symposium on Genetics and breeding of durum wheat.- A No. 110, 2014.pp.157–173.
7. Мальчиков, П. Н. Селекция яровой твердой пшеницы в Среднем Поволжье / П. Н. Мальчиков // Диссертация на соискание уч.степ. докт. с/х наук. — Кинель.-2009.-402с
8. Vassiljevic, S. Quality testing methods for durum wheat and its products/ S.Vassiljevic, O. J. Banasik. Fagro (USA), 1980. 134p.