Введение к работе
Актуальность темы. Проблема производства белка относится к числу крупнейших проблем в области растениеводства и касается обеспечения населения высококачественными продуктами питания и улучшения сбалансированности кормовых рационов в животноводстве.
.--Кукуруза /является ведущей кормовой культурой. По -данным ФАО, за счет нее потребляется 20 млн. т белка в год, в том числе 2,0—2,2 млн. т в нашей стране. Удельный вес кукурузы среди фуражных культур составляет 28%, но из-за низкого содержания белка в ее. зерне (9—11%) и несбалансированности аминокислотного состава питательная ценность кукурузы недостаточно высока.
Наиболее значительные успехи в повышении содержания белка в зерне -кукурузы достигнуты селекционным путем. Вместе с-тем-новые-формы отличаются неудовлетворительной сбалансированностью белковых фракций и аминокислот, низкой продуктивностью.
Важным стимулом в развитии селекции на качество белка явилось открытие мутантного гена опейк-2, влияющего на белковый комплекс зерна кукурузы... Однако особенности воздействия^ гена с учетом доз в эндосперме, динамики развития зерна, состава фракций, субфракций и других -компонентов белка изучены недостаточно. В связи с этим значительный интерес для практической селекции по созданию высоколизиновых форм кукурузы" лредставляет изучение особенностей белкового обмена в динамике формирования и созревания зерна кукурузы, качественной и
- количественной характеристики белков под действием ре-
. цессива опейк-2. '
Цель и задачи исследований. Работа посвящена изуче-
- нию особенностей изменения белкового комплекса и его
отдельных фракций в процессе созревания зерновок в за
висимости от наличия одной, двух и трех доз гена опейк-2
в связи с дознанием теоретических основ и разработкой
практических рекомендаций по селекции кукурузы на каче
ство белка.
НАУЧНАЯ Б:.5Л,10ТЕКА
Моск.евЛьс„сх«.а»{ЯДо„„и
В основные задачи работы входило:
-
Определить специфику накопления сухого вещества и общего белка в созревающей зерновке и влияние на эти параметры одной, двух и трех доз гена опейк-2. >
-
Изучить особенности формирования белкового комплекса — альбуминов, глобулинов, зеинов, истинных глюте-линов, зеино- и тлютелиноподобных белков эндосперма зерна кукурузы в процессе его развития под действием различных доз мутантного гена.
-
Исследовать характер изменения _ аминокислотного, компонентного и субкомпонентного составов" фракций белков гетеро- и гомозиготного по гену опейк-2 эндоспермов"* зерна при созревании.
-
Дать характеристику влияния доз гена опейк-2 на фракционный состав белка и содержание лизина в эндосперме зрелого зерна кукурузы различных генотипов.
Научная новизна. Впервые удалось дать характеристику
физиолого-биохимических процессов, происходящих в эндо
сперме созревающего зерна в зависимости от .доз хмутантг
ного гена: проведено детальное изучение изменения белко
вого комплекса, его фракционного .состава, аминокислотно
го, компонентного и субкомпонентного составов отдельных
фракций'белка. " 1_. .: ..:;__" ".
Установлено, что накопле'нйё" сухого вещества и общего белка в" 'зерне'не носит стабильного характера и определяется как дозой гена опейк-2, так и генотипом исходной линии.
(Показано, что соотношение некоторых белковых фрак
ций эндосперма' зерна находится" в'прямой^зависимости от
"доз'мутантного гена. С увеличением" дозы гена_опейк-2
происходит возрастание количества истинных глютелинов,
альбуминов и снижение зешювой фракции. Содержание
глобулинов, зеино-' и тлютелиноподобных белков остается
на уровне оригинальных линий. Изменение аминограмдш
незеиновых белков происходит только при гомозиготном; со
стоянии гена опейк-2 в эндосперме. : _. ,
Установлено, что введение гена опейк-2 в генотип эндосперма обычной кукурузы только в трех дозах обусловливает редукцию биосинтеза отдельных субкомпонентов 'ЗЄИ-на в* нейтральной области рН (рН 7,25—7,89), 'сокращает концентрацию пептидов в зоне рН 6,63—7,12 уже на ранних фазах развития зерновки. В процессе созревания гетерогенность зеинов возрастает за счет появления субъединиц с .pi 6,73 (линия R168) и с pi 7,80; 7,41; 7,97 '(линия Wf9).
Практическая ценность. Физиолого-биохимическое изуче-ниеТбелков эндосперма кукурузы с различными .. по; гену опейк-2 генотипами позволило выявить основные ;законо-
мерности' формирования качественных показателей урожая: белковых фракций и их аминокислотного состава, которые могут быть использованы при дальнейшей разработке основ целенаправленной селекции при создании высоколизи-
НОВОЙ Кукурузы, : . . :
Предложены методы оценки и отбора мутантных форм кукурузы .на качество белка по физиолого-биохимнческим параметрам си физико-химическим свойствам белков. Зерно мутантов в стадии восковой спелости рекомендовано для консервирования в виде зерно-стержневой смеси и широкого использования в животноводстве.
Апробация, работы. Результаты работы доложены и по
ложительно, оценены на III съезде Всесоюзного общества
генетиков и селекционеров им. Н. И. Вавилова (Ленинград,
1977 г.), II и III Всесоюзных научно-технических конфе
ренциях молодых. ученых по проблемам кукурузы (Днеп
ропетровск,:: 1978, 1981 гг.), итоговых .научных конферен
циях ДГ'У '(Днепропетровск, 1978, 1979 гг.), V Всесоюзном
симпозиуме «Молекулярные механизмы генетических про
цессов» (Москва, 1983 г.), II Всесоюзном координационном
совещании по физиологии и биохимии кукурузы (Днепро
петровск, 1984 г.), на научных семинарах НИИ биологии
ДГУ, на объединенном заседании отдела молекулярной
биологии и Совета НИИ биологии ДГУ, на объединенном
заседании кафедры физиологии растений и кафедры гене
тики, селекции и.; семеноводства -- полевых культур ТСХА
(Москва, 1986 г.) -.. . - > - ' ~ —---
Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 233 стр. машинописного текста, состоит из введения, обзора лнтературы.лглавыпо материалу и методам исследований, шести глав с анализом экспериментальных материалов, заключения,-выводов, практических рекомендаций и приложения. В работе 17 таблиц и 15 рисунков, 37 таблиц в приложении. Список использованной литературы включа-. ет 256 наименований, в том числе 138 на иностранном языке.