Изменение содержания белковых фракций в зерне пшеницы под влиянием азотных удобрений

10.05.2015

Суммарный белок зерна пшеницы, как уже отмечалось, представлен в основном глиадином, глютенином и в меньшей степени — альбумином и глобулином. Азотные удобрения, повышая содержание суммарного белка в зерне, неодинаково увеличивают содержание отдельных белковых фракций.
Поскольку на содержание белка в зерне больше всего влияет позднее внесение азотных удобрений, то и влияние азота на накопление различных белков изучалось обычно в опытах с поздними азотными подкормками.
В табл. 37 приведены результаты нашего вегетационного опыта с яровой пшеницей сорта Краснозерная, в котором азот вносили в фазе цветения — начале формирования зерна.

Изменение содержания белковых фракций в зерне пшеницы под влиянием азотных удобрений

Содержание белка под влиянием азотной подкормки повысилось с 11,74 до 16,67%; содержание белковых фракций при этом увеличилось не в одинаковой мере. Больше всего повысилось содержание спирторастворимого белка — глиадина (на 68%) и значительно меньше — глютенина, глобулина и альбумина. В результате такого неодинакового влияния азота на накопление различных белков в зерне относительное содержание альбуминов и глобулинов (в % от общего содержания белков зерне) несколько снизилось, а содержание глиадина повысилось. В абсолютных величинах (в мг на 1000 зерен) больше всего увеличилось количество глиадина, меньше — глютенина и еще меньше — альбуминов и глобулинов. Количество глиадина увеличилось почти настолько же, насколько увеличилось количество всех остальных белковых фракций, вместе взятых.
В отличие от наших данных, в опытах Эвальда под влиянием азотных подкормок содержание альбумина и глобулина (в % к сухому весу) почти не изменилось, а в опытах Михаэля и Фауста наблюдалось более значительное увеличение количества глютенина.
На основании всех имеющихся данных можно заключить, что с увеличением содержания общего белка в зерне под влиянием азотных удобрений, в особенности при их позднем внесении, увеличивается больше всего количество глиадина, меньше — глютенина и еще меньше — альбумина и глобулина.
Имеются указания на то, что содержание альбуминов и глобулинов меньше подвержено влиянию условий выращивания, но на содержании этих белков отчетливо проявляются сортовые различия.
Поскольку глютенин и особенно глиадин сосредоточены в основном в эндосперме, то под влиянием азотных удобрении содержание, белка повышается относительно больше во внутренних частях зерна (эндосперме), дающих белую муку, чем в периферийных частях, дающих отруби. Так, по данным Берга, у растений, получивших азотные подкормки, содержание белка в зерне составляло 153%, в муке (60%-ной) — 165%, а в отрубях— 132% по сравнению с контролем.
Изменение содержания белковых фракций в зерне пшеницы под влиянием азотных удобрений

Для того чтобы выяснить, действительно ли азот поздней подкормки откладывается в форме глиадина и глютенина, Михаэль и Фауст провели опыт с внесением меченого азота N15 в почву через пять дней после цветения. По содержанию N15 различные белковые фракции сравнительно мало отличались друг от друга: наибольшее обогащение имел глиадин, несколько меньше — глютенин и еще меньше — глобулин и альбумин, но вследствие больших различий по содержанию самих фракций в зерне распределение поступающего в зерно N15 между фракциями было очень неравномерным (рис. 25).
В начале налива зерна наибольшее количество N15 было во фракции небелкового азота и совсем незначительное — в глиадине; в середине налива — больше всего в глютенине, а к концу налива — в глиадине. Такие различия в использовании N15 на синтез отдельных белкой в зерне отражают неравномерность образования этих белков в ходе развития зерна — более раннее накопление альбумина, глобулина и глютепина по сравнению с глиадином.
В литературе почти нет данных о влиянии других удобрений (Р, К) и о влиянии соотношения этих удобрений на накопление различных белков в зерне. Имеются указания на то, что содержание общего азота в зерне с увеличением доз фосфора снижалось на фоне основного азотного удобрения и не изменялось при азотной подкормке. При этом с увеличением доз фосфора как на фоне нормального, так и повышенного азотного питания повышалось содержание альбуминов и глобулинов, но снижалось содержание проламина и глютенина. Возможно, что это было связано с уменьшением количества общего белка в зерне под влиянием фосфора.
Влияние соотношения N:P:К на накопление различных белков в зерне пшеницы, выращенной в вегетационных сосудах, изучали И.В. Мосолов и Л.П. Воллейдт, но в их опытах были получены совершенно неожиданные результаты: в частности, при увеличении дозы азота повышалось содержание глютенина (более чем в два раза), альбуминов и глобулинов но снижалось содержание глиадина.
Белковые фракции, как известно, не являются индивидуальными белками, они состоят из целого ряда компонентов. В литературе пет сведений о том, изменяется ли под влиянием азотных удобрений соотношение компонентов внутри белковых фракций. Имеются лишь данные Вальдшмидта-Лейтца и Клооса о влиянии азотных удобрений и места выращивания на соотношение электрофоретических компонентов (α-, β-, γ- и δ+ε) спирторастворимого белка ячменя — гордеина. Было отмечено, что изменение соотношения этих компонентов гордеина происходило только при определенных климатических условиях, определяемых местом выращивания или годом урожая. При этом под влиянием азотных удобрений возрастало содержание δ+ε-компонентов, богатых пролином и глютаминовой кислотой.
Изменение содержания белковых фракций в зерне пшеницы под влиянием азотных удобрений

Нами совместпо с Т.И. Колесник и В.И. Сафоновым изучалось при помощи вертикального электрофореза на полиакриламидном геле влияние азотных удобрений па состав глиадина зерна пшеницы. Зерно растений, получивших поздние азотные подкормки (в фазе цветения), имело повышенное содержание белка: контроль — 11,74, некорневые подкормки — 14,93, корневые — 16,47%. Данные об изменении содержания белковых фракций под влиянием азотных подкормок приведены в табл. 37 и 60.
Глиадин из размолотого зерна извлекали 70%-ным этиловым спиртом после экстракции 6%-ным NaCl. Навески муки для получения глиадина выравнивали по его количеству. Извлеченный глиадин дуализировали против 0,1 н. уксусной кислоты. Разделение глиадина проводили в полиакриламидном геле, содержащем 2 М мочевину и 0,5% тритона, при pH 2,9.
Электрофореграммы показали (рис. 26), что по числу электрофоретических компонентов и по их соотношению различий между вариантами не было. На электрофореграммах четко видны 6 компонентов; кроме того обозначились в виде очень слабых тонких полосок 3 медленно двигающихся компонента, которые не видны на фотографии.
Азотные удобрения не оказывали влияния также и на число электрофоретических компонентов в глобулине зерна овса, где глобулин является основным запасным белком.
Итак, изменения качества суммарного белка зерна под влиянием азотных удобрений являются результатом изменения количества отдельных белковых фракций. Качественный же состав этих фракций; в частности глиадина пшеницы, судя по результатам электрофоретического анализа, под влиянием азотных удобрений не изменяется.