Качество зерна тетраплоидной пшеницы Triticum timopheevii (Zhuk.) Zhuk.
DOI:
https://doi.org/10.30835/2413-7510.2018.152144Ключевые слова:
Triticum timopheevii, качество зерна, содержание белка, каротиноидные пигменты, общая антиоксидантная активность, цинк, железо, медь, стекловидность, твердость зернаАннотация
Цель исследований. Определение содержания белка и каротиноидных пигментов, общей антиоксидантной активности, уровня микроэлементов в зерне T. timopheevii и производительности и технологических показателей зерна T. timopheevii.
Материалы и методы. Образцы T. timopheevii для исследований были получены из коллекции Национального центра генетических ресурсов растений Украины. Почва - типичный чернозем. Сорта, которые были использованы для сравнения, выращивались на одном поле с T. timopheevii с применением одинаковых агротехнологий. Для изучения было использовано зерно, собранное в 2015, 2016 и 2017 (годы с различными погодными условиями). Содержание белка определяли по методу Кьельдаля. Уровень каротиноидных пигментов оценивали в экстрагированных ацетоном фракциях методом спектрофотометрии. Общую антиоксидантную активность исследовали с помощью анализа с использованием стабильного свободного радикала DPPH. Содержание железа, цинка и меди определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Натура и стекловидность оценивались в соответствии с утвержденными методиками. Твердость зерна определялась на твердомере YPD-300 (измеряет силу, которую необходимо приложить для разрушения зерновки, в Ньютонах) методом, разработанным А.В. Ярошем и др.
Результаты и обсуждение. Содержание белка в зерне T. timopheevii составил 18,2–16,5 %, в зависимости от года, что является достаточно высоким, поскольку качественное зерно твердой пшеницы содержит 15–18 % белка. Зерно T. timopheevii накапливало 18,2 % белка, когда сумма осадков была 26 и 39 мм в период развития зеленой массы и налива зерна соответственно. Повышение суммы осадков было связано со снижением содержания белка, хотя этот вид предпочитает влажные условия. Это можно объяснить недостаточным дренированием почвы, поскольку почва в месте выращивания умеренно глинистая со средним дренированием, а T. timopheevii хорошо чувствует себя на хорошо дренированных почвах. Общая антиоксидантная активность в зерне T. timopheevii составляла 618,2 экв. хлорогеновой кислоты в 2017 г., снижаясь в другие годы исследования, что выше, чем в зерне сорта пшеницы твердой Спадщина, созданном в Институте растениеводства им. В.Я. Юрьева НААН (525,4±38,9 экв. хлорогеновой кислоты / г семян). Максимальное содержание каротиноидов в годы с минимальной суммой осадков во время развития пшеницы может быть обусловлено усилением неспецифической защиты от стресса. Содержание каротиноидных пигментов в зерне T. timopheevii был средним: 2,72–3,54мг/кг. Поскольку считается, что высококачественные макароны ярко-желтого цвета можно изготавливать из зерна, содержащего не менее 5,5 мг/кг каротиноидов, этот вид нельзя считать висококаротиноидним. Зерно исследуемых образцов T. timopheevii содержит 39,27–55,90 мг/кг железа, что значительно превышает уровень железа в коммерческих сортах твердой пшеницы и сравнимо с содержанием железа в зерне польской полбы (49 мг/кг) и примерно в зерне сорта Голиковська, созданном в Институте растениеводства им. В.Я. Юрьева НААН (40 мг/кг). В целом содержание железа меняется параллельно с содержанием белка, что было ожидаемо, поскольку данные литературы свидетельствуют о том, что ген grainproteincontent (GPC-B1) также контролирует накопление Fe и Zn в зерне. Зерно T. timopheevii содержит 36,33–41,04 мг / кг цинка, что можно сравнить с коммерческой твердой пшеницей и нашим сортом полбы Голиковська (около 31,0 мг/кг) и несколько ниже, чем в зерне полбы в других работах. Вариации в уровнях белка, железа и цинка могут быть обусловлены изменениями в погодных условиях во время ключевых периодов развития растений. Связь содержания цинка с погодными условиями была подобной ситуации с содержанием белка и железа и погодными условиями. Зерно T. timopheevii содержит 1,86–4,46 мг / кг меди в разные годы. Такой уровень, с одной стороны, может удовлетворить потребность организма человека, а с другой стороны, значительно ниже предельно допустимой концентрации. Содержание меди было максимальным в годы, когда средняя температура воздуха на этапах развития зеленой массы и налива зерна была относительно низкой: 16,3 и 20,3 С соответственно. Повышение температуры до 19,1–19,6 С и к 22,6–923,1 С соответственно, было связано с меньшим содержанием меди. В отличие от содержания железа и цинка, мы не наблюдали взаимосвязи между содержанием меди и количеством осадков.
Мы также изучали элементы производительности и технологические параметры Т. timopheevii. Масса 1000 зерен составила 34,29 г, что означает, что T. timopheevii имеет зерно среднего размера. Натура составляла 846 г/л, что является достаточно высоким показателем, поскольку зерно I класса имеет натуру ≥750 г/л. Стекловидность была высокой – 100 %, что является ценным признаком для более качественного помола зерна. Твердость зерна T. timopheevii составляла 286 N. Мы можем считать, что 286 N, определенная на твердомере YPD-300, соответствует примерно HI 68. Это означает, что T. timopheevii, вероятно, относится к твердым пшеницам в соответствии с классификацией Haraszi и др.
Выводы. Наши результаты показали, что 1) T. Timopheevii имеет зерно среднего размера; 2) T. timopheevii характеризуется высокой антиоксидантной активностью, достаточным содержанием железа и цинка, сбалансированным содержанием меди, а также исключительно высокой стекловидностью и высокой твердостью зерна; 3) T. timopheevii нельзя отнести к высококаротиноидным видам.
Библиографические ссылки
Жуковский П.М. Культурные растения и их сородичи. Л.: Колос, 1971. C. 27.
Plants for future Triticum timopheevii Zhuk. Plants for a Future (1995–2010). URL: www.pfaf.org/user/Plant.aspx? LatinName=Triticum+timopheevii.
Пшеницы мира / под ред. Дорофеева В.Ф.; сост. Удачин Р.А. Ленинград ВО Агропромиздат. 1987. С. 413.
Chen T., Xiao J., Xu J., Wan W., Qin B., Cao A., Chen W., Xing L., Du Ch., Gao X., Zhang Sh., Zhang R., Shen W., Wang H., Wang X. Two members of TaRLK family confer powdery mildew resistance in common wheat. BMC Plant Biol. 2016. № 16. Р. 27.
Australian Agriculture: Its History and Challenges Ed. by Henzell T. Csiro Publishing 2007. P. 30.
Laikova L.I., Belan I.A., Badaeva E.D., Posseeva L.P., Shepelev S.S., Shumny V.K., Pershina L.A. Development and study of spring bread wheat variety Pamyati Maystrenko with introgression of genetic material from synthetic hexaploid Triticum timopheevii zhuk. x Aegilops tauschii Coss. Genetika. 2013. № 49(1). Р. 103–12.
Timonova E.M., Leonova I.N., Belan I.A., Rosseeva L.P., Salina E.A. The influence of particular chromosome regions of Triticum timopheevii on the formation of resistance to diseases and quantitative traits in common wheat. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2012. № 2(4). Р. 330–343.
Brown-Guedira G.L., Singh S., Fritz A.K. Performance and mapping of leaf rust resistance transferred to wheat from Triticum timopheevii subsp. armeniacum. Phytopathology. 2003. № 93(7). Р. 784–789.
Singh A.K., Sharma J.B., Vinod, Singh P.K., Singh A., Mallick N. Genetics and mapping of a new leaf rust resistance gene in Triticum aestivum L. × Triticum timopheevii Zhuk. derivative 'Selection G12'. J Genet. 2017. № 96(2). Р. 291–297.
Zhang D., Bowden R.L., Yu J., Carver B.F., Bai G. Association analysis of stem rust resistance in U.S. winter wheat. PLoS One. 2014. № 9(7). e103747.
Andreev Y.A., Korostyleva T.V., Slavokhotova A.A., Rogozhin E.A., Utkina L.L., Vassilevski A.A., Grishin E.V., Egorov T.A., Odintsova T.I. Genes encoding hevein-like defense peptides in wheat: distribution, and role in stress response. Biochimie. 2012. № 94(4). Р. 1009–1016.
Garg M., Sharma N., Sharma S., Kapoor P., Kumar A., Chunduri V., Arora P. Biofortified crops generated by breeding, agronomy, and transgenic approaches are improving lives of millions of people around the world. J. Front Nutr. 2018. № 5. Р. 12.
Welch R.M., Graham R.D. Breeding for micronutrients in staple food crops from a human nutrition perspective. Journal of Experimental Botany. 2004. № 55. Р. 353–364.
Bouis H.E. The potential of genetically modified food crops to improve human nutrition in developing countries. Journal of Developmental Studies. 2007. № 43. Р. 79–96.
Cakmak I. Enrichment of cereal grains with zinc: agronomic or genetic biofortification? Plant and Soil. 2008. № 302. Р. 1–17.
Peleg Z., Cakmak I., Ozturk L. et al. Quantitative trait loci conferring grain mineral nutrient concentrations in durum wheat В wild emmer wheat RIL population. Theoretical and Applied Genetics. 2009. № 119. Р. 353–369.
Kjeldahl J. Neue Methode zur Bestimmung des Stickstoffs in organischen Körpern (New method for the determination of nitrogen in organic substances). Zeitschrift für analytische Chemie. 1983. № 22(1). Р. 366–383.
Ермаков А.И., Арасимович В.В., Смирнова-Иконникова М.И., Ярош Н.П., Луковникова Г.А. Методы биохимического исследования растений. Л.: Колос, 1972. 45 с.
Мурри И.К. Биохимия проса. / В кн.: Биохимия культ, растений, т. 1. Изд. 2, М.-Л.: Сельхозгиз, 1958. С. 512–588.
Arabshahi S., Urooj A. Antioxidant properties of various solvent extracts of mulberry Morus indica L. Leaves. Food Chem. 2007. № 102. Р. 1233–1240.
Крупский Н.К., Александрова A.M. К вопросу об определении подвижных форм микроэлементов // В сб.: Микроэлементы в жизни растений, животных и человека. Киев: Наукова Думка, 1964. С. 29–30.
Оценка качества зерна / Сост.: Василенко И.И., Комаров В.И. М.: Агропромиздат, 1987. 208 с.
Ярош А.В., Рябчун В.К., Леонов О.Ю., Діденко С.Ю., Копитіна Л.П., Сахно Т.В., Шелякіна Т.А. Методологія оцінки твердості зерна у пшениці м’якої озимої. Генетичні ресурси рослин. 2014. № 15. С. 120–131.
ДСТУ 3768:2010 Національний стандарт України. Пшениця. Технічні умови Пшеница. Технические условия. WHEAT Specifications. Чинний від 2010-04-01.
Gregorio G.B. Progress in breeding for trace minerals in staple crops. The Journal of Nutrition. 2002. № 132(3). Р. 500–502.
FAOSTAT. 2008. [cited 2018 Aug 18]. URL: www.fao.org/faostat/en/#home.
Васильчук Н.С. Селекция яровой твердой пшеницы. Саратов, 2001. 123 с.
Lakshmi S.U., Krishna M.S.R., Deepthi R.S., Prasad G.S., Kasim D.P. Seed antioxidants interplay with drought stress tolerance indices in chilli (Capsicum annuum L) seedlings. BioMed Research International. 2018. № 14. URL: doi: 10.1155/2018/1605096.
Food Standards Agency. Eat well, be well – Iron deficiency. Food Standards Agency: London, 2012. URL: www. Eatwell.food.gov.uk.
Magallanes-López A.M., Hernandez-Espinosa N., Velu G., Posadas-Romano G., Ordoñez-Villegas V.M.G., Crossa J., Ammar K., Guzmán C. Variability in iron, zinc and phytic acid content in a worldwide collection of commercial durum wheat cultivars and the effect of reduced irrigation on these traits. Food Chem. 2017. № 237. Р. 499–505.
Suchowilska E., Wiwart M., Kandler W., Krska R. A comparison of macro- and microelement concentrations in the whole grain of four Triticum species. Plant Soil Environ. 2012. № 58(3). Р. 141–147.
Cakmak I., Torun A., Özkan H., Millet E., Feldman M., Fahima T., Korol A.B., Nevo E., Braun H.J. Triticum dicoccoides: an important genetic resource for increasing zinc and iron concentration in modern cultivated wheat. Soil Sci Plant Nut. 2004. № 50. Р. 1047–1054.
Distelfeld A., Cakmak ., Peleg Z., Ozturk L., Yazici A.M., Budak H., Saranga Y., Fahima T. Multiple QTL-effects of wheat Gpc-B1 locus on grain protein and micronutrient concentrations. Physiol. Plantarum. 2006. № 129. Р. 635–643.
Ensminger A.H., Konlande J.E. Foods & Nutrition Encyclopedia (2nd ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press. 1993. Р. 2368–2369.
Rosado J.L. Zinc and copper: proposed fortification levels and recommended zinc compounds. Journal of Nutrition. 2003. № 133(9). Р. 2985–2989.
Conti M.E., Cubadda F., Carcea M. Trace metals in soft and durum wheat from Italy. Food Addit Contam. 2000. № 17(1). Р. 45–53.
Фещенко В.П. Экологическое состояние зерновых культур Новосибирской области по содержанию тяжёлых металлов. Современные проблемы науки и образования. 2014. № 5. URL: www.science-education. Ru/ ru/article/view?id=15088.
Peleg Z., Saranga Y., Yazici A., Fahima T., Ozturk L., Cakmak I. Grain zinc, iron and protein concentrations and zinc-efficiency in wild emmer wheat under contrasting irrigation regimes. Plant Soil. 2008. № 306. Р. 57–67.
Chatzav M., Peleg Z., Ozturk L., Yazici A., Fahima T., Cakmak I., Saranga Y. Genetic diversity for grain nutrients in wild emmer wheat: potential for wheat improvement. Annals of Botany. 2010. № 105(7). Р. 1211–1220.
Gregorio G.B. Progress in breeding for trace minerals in staple crops. J Nutr. 2002. № 132(3). Р. 500–502.
Micco C., Onori R., Miraglia M., Gambelli L., Brera C. Evaluation of lead, cadmium, chromium, copper and zinc by atomic absorption spectroscopy in durum wheat milling products in relation to the percentage of extraction. Food Addit Contam. 1987. № 4(4). Р. 429–435.
Пугаев В. Содержание тяжелых металлов в зерне озимой и яровой пшеницы, произрастающей в разных экологических условиях. Вестник Мордовского университета. 2013. № 3–4. С. 89–93.
Symes K. Classification of Australian wheat varieties based on the granularity of their wholemeal. Australian Journal of Experimental Agriculture and Animal husbandry. 1961. № 1. Р. 18–23.
Hoseney R.C. Wheat hardness. Cereal Foods World. 1987. № 32. Р. 320–322.
Pomeranz Y., Williams P.C. Wheat hardness: its genetic, structure and biochemical background, measurement and significance. In: Advances in Cereal Science and Technology (edited by Y. Pomeranz). St Paul, MN: AACC. 1990. Р. 471–557.
Федотов В.А. Факторы формирования потребительских свойств зерномучных товаров. ВЕСТНИК ОГУ. 2011; 4 (123). URL: cyberleninka.ru/article/v/faktory-formirovaniya-potrebitelskih-svoystv-zernomuchnyh-tovarov.
Медведев П.В., Федотов В.А., Бочкарева И.А. Комплексная оценка потребительских свойств зерна и продуктов его переработки. Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 7-1(38). С. 77–78.
Veha A., Szabó P.B., Gyimes E. Different method to determine the kernel hardness of Hungarian winter wheat varieties, 7th International Conference Integrated Systems for Agri-Food Production, Sipa. Nyíregyháza, Hungary. 2011. Р. 10–12.
Szabó B.P., Véha A., Gyimes E. Measuring the wheat kernel hardness. Review of Faculty of Engineering, Analecta Technica Szegedinensia. 2007. № 1. Р. 97–100.
Haraszi R., Sissons M., Juhasz A., Kadkol G., Tamas L., Anderssen R.S. Using rheological phenotype phases to predict rheological features of wheat hardness and milling potential of durum wheat. Cereal Chemistry. 2016. № 93(4). Р. 369–376.
Haraszi R., Juhasz A., Sissons M., Rakszegi M., Tamas L., Anderssen R.S. Rheological hardness index for assessing hardness of hexaploids and durums. J. Cereal Chemistry. 2013. № 90(5). Р. 430–438.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2018 L. I. Relina
![Лицензия Creative Commons](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
При размещении текстов статей в электронных ресурсах авторские права сохраняются за автором печатной публикации.
Автор может не соглашаться с правками рецензентов и редакции, мотивируя при этом свою точку зрения.
Автор может требовать от редакции разъяснений или изменений в случае обнаружения существенных ошибок в его статье.
Автор может использовать материалы, опубликованные в журнале «Селекция и семеноводство» в своих работах, обязательно ссылаясь на наш журнал.