СОДЕРЖАНИЕ И СОСТАВ БЕЛКОВ В ЗЕРНЕ ПШЕНИЧНО-ПЫРЕИНЫХ ГИБРИДОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ АЗОТНОГО ПИТАНИЯ Тамара, Федоровна Миляева

Введение к работе

Актуальность проблемы. Важнейшим источником растительного белка-являются,зерновые культуры, среди которых наибольший удельный вес в нашей стране занимает пшеница. Она дает свыше 70% общего количества белка, получаемого от всех зерновых культура-Количество и качество белка в зерне пшеницы определяется, с одной стороны, генетическими особенностями растений, а с другой—условиями выращивания, и прежде всего применением удобрений, Как показывают опыты, среди.всех элементов питания, оказывающих влияние на белковость зерна, ведущее место принадлежит азоту (Прянишников Д. Н„ 1945; Плешков Б. П., 1964; Павлов А. Н., 1967, 1979; Дарканбаев Т. Б. и др.,.1974; Вакар А: Б„ 1975; Минеев В, Г.. и др., 1975; Созинов А. А., 1975; Коданев И. М„ 1976; Vallega V., 1977; Johnson V.,et al., 1979).

Особое значение имеет повышение качества урожая пшеницы путем селекции высокобелковых форм с улучшенным аминокислотным составом белков. Отдельные белковые фракции зерна; выделяемые экстракцией или хроматографк-ческими методами, значительно различаются по содержанию незаменимых аминокислот (Перуанский Ю. В., 1974, 1975; Созинов.А. А„. Попереля Ф- А., 1975; Конарев В. Г. и др., 1976, 1977; Конарев В- Г., 1980; Новиков Н. Н. и Плешков Б. П., 1978;.Плешков Б. П. и др., 1978; Shepherd К. W., 1968; 1975; Barer R. J., Bushuk W., 1978).

Большинство сортов мягкой пшеницы имеет невысокое содержание белков в зерне, которые ік тому же плохо сбалансированы по содержанию незаменимых аминокислот, особен* но по содержанию лиаинан триптофана. Высокой белковостью зерна отличаются-многие сородичи пшеницы, и, в частности, пырей сизый. Вовлечение этого вида пырея в скрещивания с пшеницей позволило расширить предел биологических возможностей последней (Цицин Н. В., 1937, 1978;, Ва-кар Б, А, 1935, 1937;. 1948; Шибаев П. Н., 1936, 1971; Крето-вич В.:Л„ 1937; Лапчеико Г, Д., 1971). В литературе отсутствуют сведения о влиянии условий, питания на содержание и состав.азотистых и.других веществ в зерне пшенично-пырей-ных гибридов разного геномного состава. Изучение этих во-

просов имеет важное значение для дальнейшего использования-новых образцов пшенично-пырейных гибридов в сельскохозяйственном проиваодстве.-

Цель исследований. Исследования- были выполнены с целью изучения влияния условий азотного литания на содержание и состав белков в зерне лшенично*пырейных гибридов разного геномного состава в процессе их созревания.

Программой: исследований предусматривалось два основных вопроса:

1. Изучение накопления белка в зерне пшенично-пырей» ных гибридов разного геномного состава в полевых и вегетационных опытах при различных условиях азотного питания.

2. Исследование количественных н -качественных измене* ний белкового комплекса зерна пшенично-пырейных гибридов под влиянием азотных удобрений и в процессе созревания..

Научная новизна работы. Впервые дается подробная био* химическая характеристика белкового комплекса зерна пше-нично-лырейных гибридов разного геномного состава при различных условиях азотного питания* и в процессе созревания. У гибридов разного геномного состава. выявлен целый- ряд особенностей по. реакции на азотные удобрения.. Получены новые сведения о составе белков и содержании незаменимых аминокислот в отдельных белковых фракциях зерна пшенично-пырейных гибридов промежуточного и пшеничного типа. С использованием ^l5N впервые получены сведения о характере изменений в составе суммарных и легкорастворимых белков зерна пшенично-пырейных гибридов разного геномного состава в процессе созревания.

Практическая ценность. Полученные результаты могут быть использованы при разработке рекомендаций по приме* нению удобрений для сельскохозяйственных предприятияй, направленных на увеличение урожая и повышение его качества, так как в программу исследований были включены возделываемые сорта озимой пшеницы н перспективные образцы пшенично-пырейных гибридов, находящиеся в сортоиспытании.

Апробация работы. Результаты исследований были дважды доложены на научной конференции молодых ученых ТСХА в.1978 г..и в 1979 г. и опубликованы в трех научных* статьях.

Объем работы,-Диссертация изложена на 191 странице-машинописного текста, включая 7 рисунков и 31 таблицу. Вспомогательный материал диссертации представлен в 12 приложениях. Список использованной литературы включает 371 наименование, в том числе 123 иностранных.

Объекты и методы исследований. Исследования проводили с пшенично-лырейнымн- гибридами, различающимися по 2

геномному составу и морфобнологическим признакам и свойствам. Промежуточные пшенично-пырейные гвбриды (2п-56) — ПППГ 163, ПППГ 19 и ПППГ 79.

Пшенично-пырейные гибриды пшеничного типа (2п-42) — ППГ 186, ППГ 347, ППГ 75 и ППГ 113. Для сравнения в качестве образца обычной озимой мягкой пшеницы был взят сорт Мироновская 808. Для изучения влияния условий азотного питания на содержание и состав белков в зерне пшенич-но-пырейных гибридов в 1977—1979 гг. .были заложены полевые и вегетационные опыты. Мелкоделяиочные полевые опыты были заложены на Опытной станции полеводства и льновод* водства Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева по следующей схеме: 1-й вариант — РэоКэо; 2-й вариант—NgoPaoKgo; 3-й вариант—ЫноРвоКэо; 4-й вариант— МноРэоКэо+поздняя внекорневая подкормка N₃». Почва на опытном участке . дерново-подзолистая среднесуглнннстая, рН _КС1 — 5,8; Нг — 5,0, S— 11,5 мгэкв на 100 г почвы; содержание Рг0₅ и КгО в вытяжке по Кирсанову — соответственно 5 и 8 мг на 100 г почвы; содержание гумуса—2,1%. Фосфорные и калийные удобрения в виде суперфосфата и хлористо-. го калия вносили осенью из расчета 90 кг/га PjOs и КгО, азотные удобрения,— в виде аммиачной селитры: 40 кг/га азота осенью и весной в подкормку в варианте N|PK — 50 кг/га азота и в варианте NjPK— 100 кг/га. Площадь делянки— 1м², учетная площадь — 0,2 м², повторность опыта для учета урожайных данных 4-кратная. . Вегетационные опыты проводились в сосудах іЧитчерли-ха. Почва дерново-подзолистая среднесуглинистая: рН ксі — 5.0; Нг — 7,6, S— 11,5 мгэкв. на 100 г лочвы; содержание Рг0₅ и KsO в вытяжке по Кирсанову — соответственно 4,2 и 5,4 *мг на 100 г почвы; содержание гумуса — 2,8%. Все типы гибридов выращивали на пяти уровнях питания: 1-й вариант— контроль; 2-й вариант—РК; 3-й вариант—NjPK;4-ft вариант— NaPK; 5-й вариант—NjPK+поздняя внекорневая азотная подкормка. Фосфор и калий вносили осенью в виде одно- и двух-замещенных фосфатов калия из расчета 0,6 г PjO_s и КгО на сосуд. В качестве азотного удобрения использовали аммиачную селитру, которую вноаїли дробно: 0,3 г N на сосуд осенью и весной а виде подкормки в варианте NjPK — 0,5 г и в варианте NaPK— l_f0 г азота на сосуд. Внекорневую азотную подкормку проводили в фазе начала формирования зерна 3%-ным раствором мочевины из расчета 0,3 г азота на сосуд. Повторность опыта для учета урожайных данных 4-кратная.

Погодные условия в годы проведения опытов были различными. Осенне-зимний период 1977—1978 гг. характеризовался по сравнению со средними многолетними данными понн-

женными температурами и меньшим количеством выпавшие осадков. В летний период 1978 года выпало осадков больше нормы. Вегетационный период 1979 года был сухим и жарким,

В процессе созревания семян были отобраны пробы в фазах формирования зерна, молочной и молочно-восковой спелости. Отобранный для анализов- 'Материал фиксировали жидким азотом и лиофяльно высушивали. Для-изучения количественных и качественных изменений в составе легкорастворимых, и суммарных белков зерна растения обрабатывали мочевиной, меченной ^ISN,

В зерне определяли содержание сырой золы, фосфора, ка-лия, крахмала, общего, белкового и небелкового азота, фракционный и аминокислотный состав белков, а также были проведены электрофоретические исследования легкорастворимых белков.

Фосфор и калий определяли по Гинзбург, крахмал — по Эверсу, общий азот — мнкрометодом Кьельдаля, белковый и небелковый азот — по Барнштейну. Фракционный состав белков определяли по Осборну (1935) с некоторыми модификациями (Плешков Б. П., 1976). Для изучения состава легкорастворимых белков зерна их разделяли электрофорезом^ в полнаїкриламидном геле и гель-хроматографией на: сефадек^ ce-G-100. Легкорастворимые белки экстрагировали 0,005 М фосфатным буфером (рН 7,4). Электрофоретическое разделение белков проводили в щелочной буферной системе. (Плешков Б.. I"L, 1976). Разделение белков гель-хроматографией на сефадексе G-100 п|аДводили в холодной комнате при температуре 2—4С, используя колонки размером 4ХІ00 см. Скорость элюции составляла 8—10 мл/ч. Изотопный анализ азота выполняли на масс-спектрометре МИ-1305. Статистическую обработку проводили дисперсионным методом, коэффициенты корреляции^-рассчитывали по формуле Бравэ (Рокиц-кий П. Ф., 1973).