Пшеница

28.10.2014

Исследования показали, что наиболее подходящим белком-маркером для пшеницы является глиадин, который легче других белков поддается выделению в чистом виде и дальнейшему фракционированию методом электрофореза. Сопоставлением электрофоретических спектров глиадина сортов мягкой пшеницы (Triticum aestivum), диких ее видов и некоторых видов эгилопсов (Aegilops), из которых, по предположению, путем спонтанной гибридизации произошла мягкая пшеница, был получен эталонный спектр глиадина, включающий все возможные позиции глиадиновых компонентов. При этом было учтено также и наличие в глиадине четырех фракций: α-, β-, γ- и ω-, выделенных при гельфильтрации на Сефадекс Г-100.
Наиболее многокомпонентной и специфичной оказалась фракция ω-глиадинов, которая содержит до 12 компонентов; в α-глиадинах, в зависимости от сорта, содержится два — семь компонентов β- и γ-глиадины состоят из двух, трех и четырех компонентов,
Спектры глиадина некоторых видов пшениц и ее диких сородичей представлены на рисунке 21 и характеризуют родовую и видовую специфичность этих белков. Особый интерес для зерноперерабатывающей промышленности представляет сортовая специфичность глиадина. На рисунке 22 показаны электрофоретические спектры суммарного глиадина сильной пшеницы сорта Безостая 1 и его составляющих, а также спектры глиадина различных сортов мягкой и твердой пшеницы. Как видно из рисунка 22, глиадин мягких пшениц при данных условиях электрофореза (крахмальный гель, алюминиево-лактатный буфер pH 3,1) делится на 18—28 фракций, а твердых — на 12—21 фракцию,

В глиадине же твердой пшеницы отсутствуют наименее подвижные фракции.
Сопоставление спектров с технологическими свойствами пшениц позволило сделать вывод, что сорта пшениц с высоким хлебопекарным качеством, например Безостая 1, имеют повышенное содержание четко выраженных фракций, быстро передвигающихся при данных условиях электрофореза. Сорта, имеющие фракции промежуточной подвижности, обычно характеризуются низкими показателями качества теста (по величине его удельной деформации).

При гибридизации сортов происходит потеря или, наоборот, появление отдельных фракций глиадина или целых групп. Отсюда следует, что, изучив закономерности в наследовании спектра глиадина, можно вести работу по созданию форм пшеницы с заданным электрофоретическим спектром глиадина, а следовательно, и с заданными технологическими свойствами.
Дальнейшие исследования показали, что электрофоретические спектры глиадина определяются только генотипом пшеницы и не зависят от условий внешней среды.
Для идентификации специфичности сортов пшениц Франции применяют следующую схему электрофоретического спектра глиадина (рис. 23).

Следует отметить, что в настоящее время методика проведения электрофореза глиадина пшеницы разработана очень обстоятельно. Для осуществления этого анализа достаточно одного зерна пшеницы или даже его половины. Один лаборант за рабочий день может провести 100 анализов.
При изучении белковых веществ мягкой и твердой пшеницы была выявлена видовая специфичность также и альбуминов. Уже отмечалось, что из водных растворов было осаждено два альбумина: А-13 и А-14, присутствующих только в мягкой пшенице и характеризующихся определенной электрофоретической подвижностью.
На основе этих данных был разработан новый метод определения количества муки из мягкой пшеницы, добавляемой в муку и крупки из твердой пшеницы, применяемой для получения макаронных изделий. Принцип данного метода заключается в экстрагировании измельченного продукта (макарон, вермишели, крупок) трис-буфером pH 8,6 и электрофорезе в полиакриламидном геле полученного раствора, содержащего как альбумины, так и другие белки. На полученных денситограммах электрофоретических диаграмм экстрактов мягкой пшеницы ясно выделяется пик А, соответствующий альбумину, характерному для мягкой пшеницы. Этот пик отсутствует на электрофореграммах экстрактов твердой пшеницы, для которых типичен пик В. Экстракты продуктов, полученных из смеси твердой и мягкой пшеницы, обнаруживают присутствие как пика A, так и пика В, высота которых меняется в зависимости от содержания муки обоих видов пшеницы в смеси. Идентификация белков A и B осуществляется по их относительной скорости передвижения при сопоставлении ее с тем же показателем белка С, присутствующим как в мягкой, так и в твердой пшенице (рис. 24). Количество примеси мягкой пшеницы к твердой рассчитывают по соотношению R=100 А/В в сопоставлении с калибровочной кривой на рисунке 25. Специфичным для мягкой пшеницы является наличие одного из компонентов своеобразного белка, растворяющегося в смеси метанола и хлороформа (в соотношении 1:2). Электрофорез белка показывает наличие в нем пика А; в вытяжках муки из твердой пшеницы пик А совсем отсутствует или еле заметен (рис. 26).

Второй ясно выраженный пик — пнк В обнаруживается в экстрактах муки из обоих видов пшениц. Исследование целого ряда сортов мягкой и твердой пшениц показало, что величина отношения высот пиков А и В различна для каждого вида пшеницы.

Это отношение в процентах колеблется в пределах 100—60 у мягкой пшеницы и в пределах 18—0 у твердой, как видно из следующих данных.

Приведенные данные были использованы также для обнаружения примеси муки из мягкой пшеницы в муке из твердой пшеницы. Для этого были составлены смеси с различным содержанием муки обоих видов пшеницы и в них определено отношение А:В. Зависимость его от содержания примеси мягкой пшеницы может быть определена графически (рис. 27). Таким образом, при исследовании неизвестных смесей можно рассчитать максимальное и минимальное возможное содержание примеси мягкой пшеницы. В последующей работе эти белки (CM-1 и СМ-2) были получены.

Обстоятельное изучение белков, растворимых в смеси метанола и хлороформа, позволило разделить их на три фракции: СМ-1, СМ-2 и СМ-3, определить их молекулярную массу, аминокислотный состав и С-концевые группы (табл. 27). Белки CM-1 и СМ-2 построены из одной полипептидной цепочки, имеют молекулярную массу 13 000 и, как концевую С-группу, изолейцин. Белок СМ-3 значительно отличается от предыдущих последовательностью чередования аминокислот в полипептидной цепочке, имеет молекулярную массу 15 000 и, как концевую С-группу, лейцин. Белок СМ-3 после восстановления дисульфидных связей теряет способность растворяться в воде, так как восстановленные пептидные цепи агрегируются вторичными связями.
По электрофоретической подвижности белки СМ-2 и СМ-3 близки к альбуминам 13-А и 13-В, описанным выше, и возникает вопрос об их подобии,
Недавно в зародышах пшеницы были обнаружены специфические для этих сортов альбумины.

Электрофорез в полиакриламидном геле показал присутствие в белках китайской яровой пшеницы 22 компонентов, отличающих данный сорт от сортов европейских и пакистанских. Сопоставление спектров этих белков с технологическими свойствами пшеницы, вероятно, может дать ценные сведения для селекционеров.
Надо отметить, что далеко не все белки пшеницы обладают сортовой специфичностью. Так, сопоставление электрофореграмм гистонов зародыша шести сортов французской пшеницы показало их полную идентичность.
Сортовая специфичность электрофоретических спектров глобулинов, глиадинов и низкомолекулярных глютенинов была продемонстрирована для короткостебельных сортов пшеницы, сопоставляемых с обычной пшеницей сорта Саратовская 29.
Большой интерес представляет вопрос о том, в какой степени условия выращивания злаков влияют на состав белковых веществ в количественном и качественном отношении, Исследования глиадина и низкомолекулярного глютенина зерна пшеницы сорта Кооператорка, выращенной в горах, предгорьях и сухостепной зоне, показали, что условия выращивания оказывают определенное влияние на количественные соотношения медленных и некоторых быстрых компонентов глиадина и низкомолекулярного глютенина. Сортовая специфичность, характеризуемая числом компонентов, получаемых при электрофорезе, сохраняется несмотря на резкие различия в условиях созревания зерна. Аналогичная закономерность, т. е. изменение в количественных соотношениях отдельных компонентов запасных белков ячменя (гордеина и горденина), выращиваемого в предгорьях и в условиях жесткой богары, была установлена недавно.