Биохимические особенности видов и сортов овса

20-03-2014, 22:36
Для решения вопросов идентификации видов наряду с ботаническими признаками все чаще используют биохимические, в частности свойства белков (антигенный состав, электрофоретические).
И. С. Салмина провела иммунохимический анализ водо- и солерастворимых белков культурных видов овса с целью идентификации последних по спектрам запасных белков. В исследованиях был применен метод двойной иммунодиффузии с использованием антигенной сыворотки на водо- и солерастворимые белки вида A. sativa. Этот вид был представлен шестью образцами пленчатого овса, относящимися к разновидностям aurea, aristata, mutica. По данным автора, водо- и солеизвлекаемые белки указанных разновидностей очень близки по своему антигенному составу. Это подтверждает правомерность объединения их в один культурный вид. На иммунофореграмме голозерного подвида A. sativa subsp. nudisativa выявляется обособленный компонент, который не дает сплошной линии преципитации с пленчатыми формами этого вида, что свидетельствует о специфичности голозерного подвида.
Вид A. byzantina включает видоспецифический компонент, не имеющий общей линии преципитации с диплоидным видом A. strigosa а гексаплоидным A. sativa subsp, nudisativa. Однако при сочетании с пленчатыми формами A. sativa он образует сплошную линию преципитации. Следовательно, между пленчатыми формами A. sativa и A. byzantina существует генетическое сходство, при этом отмечено значительное отличие гибридной формы A. sativa-byzantina от вышеназванных гексаплоидных видов.
У тетраплоидкого вида A. abyssinica в спектре преципитации водо-, и солеизвлекаемых белков отсутствует компонент (1-й), присущий видам A. sativa, A. strigosa и A. byzantina, но просматривается одна (2-я) линия преципитации, характерная для голозерного подвида A. sativa (subsp. nudisativa).
Диплоидный вид A. strigosa дает одну (2-ю) линию преципитации, общую с пленчатыми формами вида A. sativa; subsp. brevis вида A. strigosa выделяется среди других видов наибольшим числом четких линий преципитации.
Культурные виды овса, включающие большое разнообразие сортов по величине, форме, окраске и структуре зерна, характеризуются также значительным разнообразием по количеству и качеству химических веществ.
Белок, полисахариды и липиды - основные компоненты, от которых зависят питательная ценность и технологические свойства зерна овса. По нашим данным, у представителей различных видов, выращенных в Западной Сибири, содержание белка в зерне варьирует от 10,4 до 20,0%. Наибольшая (в среднем 18,6%) концентрация белка характерна для голозерных сортов овса вида A. sativa, а самая низкая (10,9 %) - для вида A. strigosa. Пленчатые сорта вида A. sativa имеют в среднем 12,7 % белка. При сравнении двух гексаплоидных видов - A. byzantina и A. sativa (пленчатые формы) видно преимущество первого, хотя и небольшое (13,1 %), по белковости зерна. Однако крайние величины указывают на то, что в пределах видов имеются сорта не только с низким, но и с высоким содержанием белка (табл. 13).
Биохимические особенности видов и сортов овса

Большинство районированных на территории России сортов овса A. sativa относится к низкобелковым. Содержание белка у них, по многолетним данным ВИР, в условиях Северо-Западной зоны России составляет 9-12 %, а в Подмосковье -12-13 %. У высокопродуктивных в последней зоне сортов Немчиновский 2, Gambo, Leanda белка содержится 12,7-13,8%. В благоприятные для накопления белка годы в Подмосковье на хорошем агрофоне высокопродуктивные сорта (например, Геркулес, Astor, Gambo) могут накапливать до 15 % белка в зерне, но средняя многолетняя для лучших сортов обычно не превышает 13,0—13,5 %.
У высокопродуктивных сортов Хадмерслебенер А. Г., Astor, Borrus при выращивании в условиях Северо-Запада Нечерноземной зоны России содержание белка в зерне составляет 11-12%. Однако среди пленчатых сортов A. sativa, A. sativa х A. byzantina имеются высокобелковые, уровень белковости зерна которых достигает 16-17 % и устойчиво сохраняется при выращивании их в различных регионах европейской части России и в Западной Сибири. Особый интерес в этом отношении представляют образцы из США: Dal, Laycee, Andrew, Wright, Multiline Ei 74, Nemaha, Garland, Clintland-64, Clintiand-60 и ряд других, а также сорт норвежской селекции - Tempo.
Многие голозерные формы A. sativa subsp. nudisativa можно рассматривать как источники высокой белковости. По данным Г. К. Низовой и Н. А. Родионовой, у голозерных образцов с повышенной продуктивностью на северо-западе России (г. Пушкин) белковость зерна, как правило, ниже (16,2-19,9%, среднее 18%) по сравнению с низкопродуктивными (18,7-21,7 %, среднее 19,5 %).
Как показали результаты нашего исследования большого числа пленчатых и голозерных образцов A. sativa, отрицательная корреляция между белковостью зерна и продуктивностью сортов невелика: у пленчатых r = -0,55, у голозерных r = -0,62. Еще ниже корреляция между белковостью и массой семян (r = -0,44 у пленчатых сортов).
Некоторые дикие виды отличаются от культурных более высокой концентрацией белка в зерне без оболочки (табл. 14). Наиболее высокое содержание белка в зерне без пленки имеют A. magna (26,8%), A. sterilis (22,8%), A, ludoviciana (24,0%), A. barbata (24,2%). Большая вариабельность (17,7-25,7 %) содержания белка наблюдалась в пределах вида A. fatua у образцов, выращенных на Кубанской опытной станции ВИР. Следует отметить, что в отдельные годы у некоторых форм овсюга обыкновенного наблюдалось захождение этого признака в сторону более низких концентраций, свойственных культурным видам. По литературным данным, у отдельных форм A. sterilis содержание белка в зерне без пленки достигает 30 %.
Биохимические особенности видов и сортов овса

Известно, что питательная ценность сортов определяется не только содержанием белка, но и сбалансированным составом незаменимых аминокислот, концентрация которых в суммарном белке зависит от его фракционного состава.
У 7 проанализированных сортов овса степной экологической группы, выращенных в Подмосковье, при наличии четких сортовых различий не наблюдалось резких отклонений в содержании аминокислот (%): лизина - 4,04-4,76, аргинина - 6,29-7,96, аспарагиновой кислоты - 7,89-8,72, треонина - 3,55-4,14, серина - 4,92-6,13, глутаминовой кислоты - 22,57- 24,95, пролина - 3,22-5,47, глицина -4,72-5,55, аланина - 4,42-4,92, валина - 4,68-6,05, изолейцина -3,29- 3,68, лейцина - 6,63-7,66, тирозина - 3,67-4,01, фенилаланина -4,38-5,33.
Как показали наши исследования, у трех широко распространенных в посевах сортов овса (Победа, Орел, Геркулес) содержание аминокислот в белке не имеет существенных различий (%): лизина -3,57-4,17, гистидина - 1,83-2,01, аргинина - 4,08-6,42, аспарагиновой кислоты - 7,49-7,60, треонина - 3,36-3,60, серина - 4,13-4,68, глутаминовой кислоты - 22,0-22,7, пропина - 4,05-5,13, глицина - 4,49-4,79, аланина - 4,33-4,44, валина - 4,49-5,0, изолейцина - 2,90—3,09, лейцина - 6,16-6,69, тирозина - 3,13-3,23, фенилаланина - 4,41-4,80, триптофана - 1,30-1,38. Важно отметить, что содержание лизина у них по отношению к уровню лизина идеального белка, принятого ФАО, составляет: у сорта Победа - 72 %, Орел - 71, Геркулес - 62 %.
У овса по сравнению с другими культурами белок наиболее сбалансирован по содержанию аминокислот, но его питательную ценность лимитирует лизин. По данным Н. П. Ярош, И. С. Салминой, у исследованных 30 сортов - представителей вида A. sativa, A. sativa-byzantina, A. byzantina, A. strigosa и A. strigosa subsp. brevis - при амплитуде изменчивости содержания белка в зерне от 10,8 до 16,6% концентрация лизина в зерне колебалась от 446 до 680 мг на 100 г зерна, а другой незаменимой аминокислоты триптофана - от 140 до 240 мг на 100 г зерна. Содержание аминокислот в белке изменялось в следующих пределах: лизина - 3,52-4,78 %, триптофана - 0,82-1,32 %. Сорта с высоким (4,35-4,78%) содержанием лизина в белке имели низкий процент (10,8-11,6) белка в зерне. К ним относятся сорта A. sativa: Победа (Швеция), Sorbo (Швеция), Phoenix (Германия), к-11581 (Финляндия) и образцы вида A. strigosa subsp. brevis: к-5231, к-5260 (Португалия).
Как видно из данных табл. 15, группа высокобелковых сортов (15,7 % белка) отличается от низкобелковых (11,8%) более низким содержанием лизина и триптофана в белке (3,87 и 0,97 % против 4,27 и 1,16 % у низкобелковых), но более высокой концентрацией этих аминокислот в зерне (598 и 186 мг на 100 г зерна против 504 и 165 мг на 100 г зерна). Аналогичная закономерность проявлялась при выращивании сортов на фоне повышенных доз азотно-фосфорных удобрений.
Изучение 30 сортов овса одной репродукции позволило И. С. Салминой установить обратную корреляцию между содержанием белка в зерне и лизина в белке (r = -0,79), а также между процентом белка в зерне и триптофана в белке (r = -0,72). Следует отметить, что отрицательная связь обнаружена не только между содержанием белка и этими аминокислотами, но и другими: аргинином, гистидином, тирозином, метионином и цистином.
Биохимические особенности видов и сортов овса

Необходимо подчеркнуть, что существует высокая положительная корреляция между концентрацией белка и количеством аминокислот в 100 г зерна (для лизина r = 0,85, для триптофана r = 0,63). Это свидетельствует о повышении лизина и триптофана в зерне с увеличением доли белка в зерне.
Генотипические различия по содержанию аминокислот в белке объясняются неодинаковым фракционным составом белка у высоко- и низкобелковых сортов. Как показали результаты изучения белковых фракций, у представителей пяти культурных видов амплитуда их содержания по видам укладывается в амплитуду колебаний в пределах вида A. sativa, представленного высоко- и низкобелковыми сортами (табл. 16). Так, у низкобелковых (12,3-12,7% белка) сортов Mapua и Tiger и вида A. sativa содержание водо- и солерастворимых белков (альбуминов, глобулинов) составляло 48,6-51,5 %, спирторастворимых (проламинов) - 14,3-14,5 %, щелочерастворимых (глобулинов) - 34-36%, а у высокобелковых (16,2-16,6% белка) содержание фракций (% от извлеченного белка) было соответственно 45-48; 12,6-13,4; 37,7-41,7.
При сравнительном исследовании белкового комплекса семян культурных видов A. sativa, A. strigosa и диких гексаплоидных видов A. fatua, A. sterilis, A. ludoviciana установлено, что доля водо- и солерастворимых белков у диких видов в 1,5-2,5 раза ниже, чем у культурных, и, напротив, у них выше процент щелочерастворимых белков (глютелинов), т. е. питательная ценность суммарного белка у диких видов ниже, чем у культурных.
Содержание белка в зерне положительно коррелирует с фракцией щелочерастворимых белков (r = 0,40) и отрицательно (r = -0,39) с содержанием водо- и солерастворимых белков. Таким образом, с увеличением концентрации белка возрастает фракция глютелинов, менее богатая незаменимыми аминокислотами, в частности лизином, по сравнению с альбуминами и глобулинами. Определенной зависимости между содержанием белка и спирторастворимой фракцией нами не обнаружено. По данным К. Фрея, с увеличением содержания белка в зерне у сортов овса с 9,4 до 15,6 % спирторастворимая часть белка сохраняется почти на постоянном уровне.
Углеводный комплекс зерна овса, как было отмечено выше, имеет свои особенности. Наблюдается большая вариабельность содержания крахмала, его составных частей и водорастворимых полисахаридов в зависимости от генотипа. Из табл. 17 видно, что максимальное (55,7 %) содержание крахмала в зерне голозерного овса A. sativa subsp. nudisativa, а минимальное (36,5 %) - в зерне тетраплоидного вида A. abyssinica. Наибольший (35,3-52,3 %) диапазон изменчивости содержания крахмала в зависимости от сорта наблюдается у вида A. sativa. У другого гексаплоидного вида A. byzantina разница между сортами по концентрации крахмала также довольно велика (около 28 % по отношению к минимальному).
Биохимические особенности видов и сортов овса

О сортовых особенностях качества крахмала можно судить по содержанию в нем амилозы и амилопектика. Соотношение между ними определяет консистенцию каш, их разваримость (повышенное содержание амилозы придает рассыпчатость, а амилопектина - вязкость). У разнообразных по свойствам сортов A. sativa (высоко- и низкобелковых, низкопленчатых, крупнозерных) содержание амилозы варьировало от 19,0 до 23,1 %, амилопектина - от 76,9 до 81,0 %. Максимальное содержание амилозы в крахмале имели образцы вида A. byzantina (к-5402 из Турции - 24,7 %, к-1974 из США - 25,9 %). У представителей других видов содержание амилозы (20,8-21,8 %) близко к виду A. sativa. Примерно такое же количество амилозы в крахмале (19,6-22,8 %) имеют представители диких гексаплоидных видов A. fatua, A. sterilis, A. ludoviciana. Эти данные свидетельствуют о близости состава крахмала культурных видов овса и овсюга. Установлена небольшая отрицательная корреляция (r = -0,53 и r = -0,49) между содержанием крахмала и амилозы в крахмале в разные годы.
Содержание водорастворимых слизеобразующих полисахаридов у вида A. sativa в зависимости от сортовых особенностей колеблется от 2,58 до 3,52 %. У других видов содержание полисахаридов укладывается в эту амплитуду. Повышенную концентрацию (3,48-3,52%) водорастворимых полисахаридов имеют высокобелковые пленчатые сорта: Tempo из Норвегии (к-11164), Clintland-64 из США (к-11396), № 5994 из Португалии (к-5260) и голозерный сорт Успех из России (к-11278). He установлено достоверной связи между содержанием слизеобразующих полисахаридов и крахмалом, а с содержанием белка наблюдается положительная корреляционная (r = 0,60) связь, обусловленная генотипом. Можно отметить параллельную изменчивость содержания водорастворимых полисахаридов и белка под влиянием внешних факторов. Условия вегетации в сухой год по сравнению с влажным способствуют накоплению слизеобразующих полисахаридов в зерне, так же как и белка.
Важный признак, определяющий питательную ценность зерна овса, - содержание в нем липидов. Наиболее эффективный путь повышения калорийности зерна - это увеличение содержания в нем масла путем селекции. У изученных образцов из Европы и США мировой коллекции ВИР в условиях Подмосковья содержание масла в целом зерне колебалось от 3,5 до 6,2 % (у стандартных образцов 4,3-4,5 %). Повышенное содержание масла имели известные высокобелковые американские сорта Dal (6,14%) и Wright (5,56%), а также к-13188 из Канады (5,23 %).
В тех же условиях выращивания при сравнительном изучении 69 сортов из Португалии и Испании, относящихся к двум видам A. sativa и A. byzantina, было показано, что последний вид обладает большей масличностью (среднее для 40 сортов 5,64 %), чем первый (среднее для 29 сортов 4,78 %). Диапазон вариабельности признака для A. sativa несколько уже (3,67-6,0 %), чем для A. byzantina (3,80-6,92 %). Причем среди византийского вида было больше высокомасличных сортов (6,3-6,9 % масла).
У коллекционных образцов (r = 82), выращенных на северо-западе России (г. Пушкин), в сухие годы (1983-1984) диапазон сортовых различий по масличности семян достигал почти двукратных величин: у A. sativa пленчатого - 2,9-5,4%, голозерного - 4,8-9,0%, у византийского - 2,8-4,6%. Среди пленчатых сортов A. sativa повышенную масличность семян имел образец из Эквадора (к-12026), а среди голозерных высокое содержание масла имели к-1927 (Китай), Liberty (Канада), Hos Nact, Manu (Германия), Nahy (бывш. Чехо-Словакия).
По нашим данным (см. табл. 14), в обрушенных зерновках диких видов содержится на 1-3 %, или в 1,5 раза, больше масла, чем у культурных видов. Особенно высокий процент масла (9,7-10,2) имели некоторые образцы A. fatua (к-63 из Болгарии, к-97 из бывш. Чехо-Словакии), A. sterilis (к-13 из Японии).
Биохимические особенности видов и сортов овса

В табл. 18 представлен жирнокислотный состав масла образцов с повышенной и низкой масличностью семян видов A. sativa и A. byzantina. Главными жирными кислотами масла семян посевного овса (A. sativa) являются олеиновая кислота (С18:1) - 36,6-43,8 % и линолевая (С18:2) - 37,7-42,9 %; второе место занимает пальмитиновая кислота (C16:0) - 15,8-17,6 %. Из ненасыщенных жирных кислот помимо олеиновой и линолевой присутствует в небольших (0,7-2,1 %) концентрациях линоленовая кислота. Группа сортов с повышенной масличностью семян отличается и более высокой концентрацией в масле олеиновой кислоты (среднее 41,4 %) по сравнению с низкомасличной группой (38,9 %).
При сопоставлении средних данных жирнокислотного состава пленчатых сортов A. sativa с голозерными можно отметить, что первые содержат больше пальмитиновой (16,8 %) и меньше олеиновой (40,7 %) и линолевой кислот (39,9 %), чем голозерные (соответственно 15,0; 42,2; 40,7 %). Доля насыщенных кислот у пленчатых сортов на 2 % выше, чем у голозерных. Аналогично пленчатым группа голозерных сортов с повышенной масличностью отличается и повышенным содержанием олеиновой кислоты в масле по сравнению с группой низкомасличных сортов (44,2 и 40,2 %). У сортов A. byzantina содержание жирных кислот в масле близко к таковому у пленчатых сортов A. sativa.
Содержание масла положительно коррелирует с количеством олеиновой кислоты: коэффициенты корреляции по годам у вида A. sativa пленчатых форм 0,70 и 0,65, голозерных форм - 0,78 и 0,68, у вида A. byzantina - 0,96 и 0,92. Это свидетельствует о том, что с увеличением процента масла в семенах в процессе селекции в его составе будет возрастать концентрация олеиновой кислоты, а не полинена-сыщенных кислот (С18:2 и С18:3), которые легче подвергаются окислению при хранении семян (круп и др.). С другой стороны, поскольку линолевая кислота биологически активна и относится к витамину F, то представляют интерес сорта с повышенной масличностью, у которых отношение линолевой кислоты к олеиновой близко к единице. Такие образцы имеются в пределах A. sativa: пленчатые - Carvache (Франция), Borrus (Германия), Hankkija 72801 (Финляндия), голозерные - Hos Nackt (Германия), Nahy (бывш. Чехо-Словакия),
Масло семян диких видов (A. fatua, A. sterilis, A. ludoviciana) практически не отличается от культурных: в его составе главные кислоты также олеиновая и линолевая, причем количество последней либо несколько уступает олеиновой, либо превышает ее. Сумма полиненасыщенных кислот (линолевой и линоленовой) диких видов колеблется в пределах 41,4-43,7 %. Количество линоленовой кислоты укладывается в амплитуду 2,0-2,2%. Таким образом, дикие виды отличаются от культурных в большей степени по содержанию масла, чем по соотношению в нем жирных кислот.
Питательные и диетические свойства зерна зависят также от содержания витаминов и благоприятного сочетания их с другими веществами. В табл. 19 представлены данные Г. К. Низовой и др., характеризующие сортовое разнообразие овса по содержанию некоторых витаминов группы В. Высокопродуктивные в Ленинградской области пленчатые сорта Скороспелый, Геркулес, Хадмерслебенер А. Г., Astor являются низкобелковыми и содержат меньше витаминов, чем низкопродуктивные в этой же области, но высокобелковые сорта Garland, Laycel, Dal, Miltiline Ei 74. Такая же закономерность характерна и для голозерных сортов, различающихся по продуктивности.
Статистическая обработка данных свидетельствует о том, что продуктивность пленчатых и голозерных сортов находится в отрицательной взаимосвязи с количеством тиамина (r = -0,41), рибофлавина (r = - 0,59), никотиновой кислоты (r = -0,73), холина (r = - 0,61).
Широкая межвидовая и внутривидовая изменчивость биохимических признаков у овса свидетельствует о возможности успешного создания сортов кормового и пищевого направления с улучшенными показателями качества.
Биохимические особенности видов и сортов овса

  • Химический состав зерна овса
  • Биохимические признаки овса
  • Биологические признаки овса
  • Потенциальная изменчивость овса
  • Анатомические особенности культурного и сорно-полевого овса
  • Центры происхождения овса
  • Признаки видов овса
  • Овес Людовика (A. ludoviciana)
  • История изучения овса пустого, овсюга (A. fatua)
  • История изучения овса посевного (A. sativa)

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка Фаворит Агромир Техноорь

    Системы точного земледелия Автопартнер





    Акцент

     

    • Рейтинг@Mail.ru
    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования