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.

Сорт	SDS седиментация, мл				Критерий Дункана	Индекс устойчивости Xij/CV
	Безенчук	Курган	Барнаул	Xij
Харьковская 46	34,5	43,5	33,3	37,1	b-f	2,37
Безенчукская 139	36,5	37,0	34,0	35,8	a-e	3,05
Безенчукская 182	33,0	41,5	33,8	36,1	a-e	1,90
Саратовская золотистая	35,5	58,5	38,0	44,0	f-h	1,40
Безенчукская степная	36,5	48,5	40,5	41,8	e-g	2,07
Жемчужина Сибири	33,5	47,5	36,5	39,2	c-g	2,04
Безенчукская 205	32,5	49,5	36,3	39,4	c-g	1,59
Краснокутка 13	30,5	46,0	43,5	40,0	d-g	2,01
Донская элегия	29,5	34,5	29,0	31,0	ab	3,49
Безенчукская Нива	36,5	52,5	44,0	44,3	gh	2,26
Безенчукская 209	47,0	59,5	50,0	52,2	j-l	4,32
Безенчукская 210	31,0	49,8	39,3	40,0	d-g	1,65
Безенчукская золотистая	36,3	51,0	40,5	42,6	e-g	1,80
Луч 25	42,0	67,3	47,0	52,1	i-l	1,93
Д2098	41,0	63,0	53,8	52,6	l	2,69
98с-08	39,8	67,8	49,5	52,3	kl	2,07
Омский изумруд	33,0	36,5	29,0	32,8	a-e	1,74
Гордеиф. 677	25,5	32,0	31,0	29,5	a	1,93
Безенчук. Крепость	31,0	45,5	39,0	38,5	c-g	1,75
1389ДА-1	43,5	56,0	51,0	50,2	h-l	3,77
1368Д-18	27,3	45,0	36,5	36,3	b-e	1,40
1477Д-4	33,5	46,5	35,5	38,5	c-g	2,10
Салют Алтая	35,0	48,5	45,0	42,8	e-g	2,64
Солнечная 573	27,3	44,0	32,0	34,4	a-d	1,45
Памяти Янченко	31,5	51,0	45,0	42,5	b-g	1,79
Алтайская Нива	34,0	45,5	33,0	37,5	b-g	2,02

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

Эффекты (SS), их значимость (F_кр) и доля (%) влияния генотипа, среды (пункты) и их взаимодействия на признак «SDSседиментация» в системе экологических испытаний в пунктах «Безенчук», «Курган», «Барнаул», 2014–2015 годы.

Факторы дисперсии	SS	Fкр	Доля в изменчивости, %
Генотип (А)	6519	10,1*	40,1
Пункт (В)	5451	105,1*	33,5
Взаимодействие (А*В)	1503	1,16	9,2
Ошибка (Z)	2797		17,2

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.

Пункт	Параметры SDS седиментации
	Среднее значение	СV	tk	Pk
Безенчук	34,5a	15,6	0,79	0,018
Курган	48,9c	19,7	0,91	0,022
Барнаул	39,5b	18,4	0,89	0,019
НСР0,05	2,0

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.

	Значения SDS						Xij/ CV	Параметры фаринографа
	2014г.			2015г.				С	Р	В
	Б1	К1	Ба1	Б2	К2	Ба2
Б1	1
К1	0,63	1
Ба1	0,69	0,72	1
Б2	0,69	0,52	0,55	1
К2	0,73	0,79	0,86	0,61	1
Ба2	0,80	0,64	0,81	0,53	0,83	1
Хij/Cv	0,57	-0,13	0,30	0,56	0,33	0,39	1
С	0,70	0,29	0,50	0,68	0,62	0,67	0,64	1
Р	-0,33	-0,30	-0,40	-0,23	-0,48	-0,50	-0,05	-0,52	1
В	0,66	0,37	0,57	0,61	0,65	0,70	0,46	0,95	-0,69	1

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.

Литература:

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.