Идентификация и молекулярная характеристика гранулированно-связанной синтазы крахмала, извлечённой из гречихи

7. Yamane, K. Speciation of Fagopyrum tataricum inferred from molecular data [Text]/ Yamane K., K. Tsuji and O. Ohnishi // Proc. 9th Intl. Symp. Buckwheat at Prague. - 2004. - P. 317-322.

8. Лазарева, T. H. Изменчивость гречихи татарской Fagopyrum tataricum Gaertn. по белкам семян, выявляемая электрофорезом в ПААГ [Текст]/ Т.Н. Лазарева, И.Н. Фесенко, H.E. Павловская // Известия ТСХА. - 2007. - Вып. 3. - С.93-97.

9. Идентификация сортов и регистрация генофонда культурных растений по белкам семян [Текст]/ В.Г. Конарев [и др.]; под ред. В.Г. Конарева. - СПб. : ВИР, 2000. - 186 с.

10. International Rules for Seeds Testing. Rules 1996. Verification of species and cultivar. Seed Sci. & Technol., 1996, 24 (Supplement). - 1996. -Vol. 34. - P. 253-270.

11. Yasui, Y. Evolutionary processes of Fagopyrum inferred from the molecular phylogenetic analyses [Text]/ Y. Yasui, O. Ohsako, O. Ohnishi // Proc. 7th Intl. Symp. Buckwheat. - 1998. - Part 6. - P. 50-60.

12. Fesenko, I. N. Flower homostyly of Fagopyrum tataricum Gaertn. is determined by minus-alleles of polymeric genes which related to the loci of heterostyly b ackground in F . cymosum Meisn. [Text]/ I.N. Fesenko // Fagopyrum. - 2005. - Vol. 22. - P. 7-12.

УДК 633.12: 581.19

Н.К. Хрунгу, Набенита Деватасан

Отделение Ботаники, Н.И.Х.И. Шилонг - 793022, Индия Иван Крефт, Мария Лисен

Факультет биотехнологии, Университет Любляны, Словения

ИДЕНТИФИКАЦИЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГРАНУЛИРОВАННО-СВЯЗАННОЙ СИНТАЗЫ КРАХМАЛА, ИЗВЛЕЧЁННОЙ ИЗ ГРЕЧИХИ

Обнаружены маркированные изменения в форме и размере зерен крахмала, извлеченных из разных образцов культурных сортов гречихи. Зерна отличались по форме (от круглых до полигональных) и по размеру (от 4 до 10 цш). Если зерна сорта VL-7 и IC-13145 имели четкую многогранную форму, то зерна сортов IC-133669, KBB-3, OC-2 SIVA и Дарья имели и крурую и полигональную форму. Среди образцов/

культурных сортов, исследуемых в данной работе, самыми крупными по размеру были зерна крахмала из VL-7 и KBB-3. Профили SDS-PAGE гранулировано-связанных белков, выделенных из зерен крахмала эндоспермальных тканей, обнаружили наличие зоны 59^a, чья аминокислотная последовательность показывает >90% соответствия с белком GBSS-I, выделенным из Hardeum vulgaris, Triticum sp., Phaseolus vulgaris и Oryza sativa и 79-88% соответствия с последовательностью N-концевой аминокислоты GBSS-I у Antirrhium majus и Arabidopsis thaliana. Анализ белка GBSS-I гречихи обыкновенной (F.esculentum Moench) выявил четкое разделение на однодольные и двудольные группы. Сканирующая электронная микроскопия частично переваренных зерен крахмала обнаружила четкие модели концентрических колец с центральной сердцевиной, отражающих слоистую структуру зерен крахмала. GBSS-I был распределен в виде радиальных массивов в пределах чешуйчатой структуры зерен.

Ключевые слова: GBSS-I (ГССК-гранулировано-связанная синтаза крахмала), восковой, SDS-PAGE (ПАГЭ-электрофорез в полиакриламидном геле), CLSM (КСЛМ — конфокальная сканирующая лазерная микроскопия).

Введение

Крахмал является главным накапливаемым компонентом в семенах и других органах растения. До сих пор мы еще не конца поняли, как он синтезируется. Для того чтобы мы могли управлять процессом синтеза крахмала в зерновых культурах для получения больше крахмала или крахмалов с необходимыми свойствами, прежде всего мы

Marked variations were observed in the shape and size of starch grains from different accessions/cultivars of buckwheat. The grains ranged in shape from round to polygonal ranging in size from 4 ¡j.m to 10 ¡j.m .While the grains from VL-7 and IC- 13145 showed distinct polygonal shape, those from IC-133669. KBB-3, OC-2, SIVA and Daria were round to polygonal in shape. Amongst the accessions/cultivars investigated in the present study, the starch grains from VL-7 and KBB-3 were the largest in size. SDS-PAGE profiles of granule bound proteins isolated from the starch grains of endosperm tissues revealed the presence of 59 kDa band whose amino acid sequence showed >90% homology with GBSS-I protein isolated from Hordeum vulgaris, Triticum sp. , Phaseolus vulgaris and Oryza sativa and between 79-88% homology with the N-terminal amino acid sequence of GBSS-I from Antirrhium majus and Arabidopsis thaliana. Blastp analysis of GBSS-I protein of common buckwheat (F.esculentum Moench.) revealed a clear diversification into monocotyledonous and dicotyledonous groups. Scanning electron microscopy of partially digested starch grains revealed a clear pattern of concentric rings with a central core revealing the lamellar structure of starch grains. GBSS-I was organized as radial arrays within the lamellar structure of the grains.

Key words: GBSS-I (granule bound starch synthase), waxy, SDS-PAGE (Polyacrylamide gel electrophoresis, SEM (Scanning electron microscopy), CLSM (Confocal laser scanning microscopy).

должны понять процесс синтеза крахмала, и как он контролируется. Одной из наиболее важных задач в понимании того, как производится крахмал, является объяснение того, как два разных полимера, составляющих крахмал, амилоза и амилопектин синтезируются в одном месте и в одно время. Тем не менее, это увеличивает сложность процесса и усложняет процесс интерпретации, а

также расширяется круг возможностей для биоинженерии. Программируя специфические формы энзима (таких как GBSS), можно осуществит контрол за типами производимых молекул.

Амилоза - это в бол шинстве случаев линейный а-1, 4-связаный глюкан, в то время как

амилопектин - это разветвленный полимер а-1, 4-связанные цепочки с разветвлениями а-1, 6-

соединения. Амилоза и амилопектин синтезируются деятел ност ю сложных энзимов, включающие глюкозные фосфорилазы ADP, синтазы крахмала (SSs), энзимы, разветвляющие крахмал (SBEs), энзимы, расщепляющие крахмал (Slattery et al., 2000; Myers et al, 2000; Smith., 2001; Nakamura., 2002; Ball and Morell., 2003). Сложные SS изозимы были обнаружены в различных видах растений и классифицированы на пят классов

(GBSSI,SSI,SSII,SSIII и SSIV), основанных на их первичных последовател ностях (Ball and Morell., 2003; and Smith, A.M., 1999). Оказывается, каждый изозим имеет отличител ные свойства и играют особую роль в биосинтезе крахмала (Smith et al., 1997; and Kossmann et al., 2000).

Гречиха обыкновенная (Fagopyrum esculentum Moench), которая считается малоиспол зуемой кул турой из-за недостаточных капиталовложений в исследование ее потенциала, имеет важное экономическое значение в некоторых странах мира.

Мука из гречихи используется народами, живущими в предгор ях индийских Гималаев, так же как и в других странах мира, в том числе в Японии, Корее, Польше, Китае, СССР, Словении для приготовления лапши, макарон, хлеба и блинов.

Эта культура так же является большим источником белков, углеводов, глюкозидов, включая рутин. Тем не менее, из-за неблагоприятного соотношения амилозы / амилопектина тесто из гречневой муки имеет низкие пекарские качества. По мнению Inoue et al (2004), содержание амилозы, белка и других химических составляющих, которые имеют отношение к клейкости муки, показали богатые вариации в пределах генотипа. Так как соотношение амилозы и амилопектина влияет на текстуру и качество муки, определение локуса гена, вовлеченного в регулирование синтеза крахмала и его осаждения, окажет влияние на разработку эффективных программ племенной работы, направленных на улучшение качества крахмала. Эти локусы могут быт испол зованы как маркеры для определения генотипов с низким содержанием амилозы крахмала в зерновых. Хотя такие белки были изолированы, и их гены клонированы из традиционных зерновых кул тур, ни один из гранулировано-связанных белков в гречихе был

определен, и ни один из его генов не был клонирован.

Материалы

Сертифицированные образцы гречихи (Fagopyrum esculentum Moench) были взяты из генетического банка плазмы гречихи Национального Бюро Генетических Ресурсов Растений, Шимла, Северо-Восточной региональной станции NBPGR, лаборатории Шилонг и Вивикананда для горного земледелия, Альмора. Европейские образцы/культурные сорта пшеницы были взяты из коллекции генетической плазмы университета Любляна, Словения, Европа.

Выделение крахмала из зерна было произведено в соответствии с описанием Nakamura et al.(1999). Содержание амилозы и амилопектина в крахмале было определенно как per Oda et al. (1992). Профиль (внешний вид) SDS PAGE гранулировано связанных белков был определен в соответствии с Nakamura et al. (1993). Имуноблотинг белков из гранул крахмала и растворимых фракций были выполнены с помощью кроличьей сыворотки anti-GBSS после SDS PAGE. SEM гранул крахмала была произведена в соответствии с David et al. 2006.

Результаты1 и обсуждение

Гранулы крахмала, выделенные из эндоспермальных тканей различных Европейских и Индийских образцов/культурных сортов гречихи, были проанализированы по видам, формам, размерам и другим морфологическим характеристикам с использование Сканирующей электронной микроскопии. Форма зерен была разнообразна: от круглых до полигональных.

В то время как зерна VL-7 и IC-13145 имели четкую полигональную форму, зерна IC-188669, KBB-3,OC-2. Сива и Дарья были круглыми и сферическими по форме. Зерна отличались по размеру от 4 ^m до 10 ^m. Зерна крахмала европейских сортов Сива и Дарья были значител но мен ше по размеру в сравнении с индийскими сортами (рис. 1). Зерна крахмала, выделенные из сортов гречихи, доставленных из Индии и Словении, отличались по размеру от 4-10 мм и по форме: от круглой до полигонал ной.

Сканирующая электронная микроскопия зерен крахмала (рис. 1) четко показывает наличие

белкового слоя, покрывающего зерна крахмала гречихи. Эта мембрана может быть включена в поддержание структурной целостности зерна. Сканирующая электронная микроскопия частично переваренных зерен крахмала показывает четкую модел концентричных колец, указывающих на чешуйчатую структуру зерен крахмала (рис. 1.). Такие слоистые структуры были предложены, чтобы представит чередование

полукристаллической и аморфной зоны в пределах матрицы.

Рисунок 1 - Сканирующая электронная микроскопия зерен крахмала, выделенных из различных образцов/куль турных сортов Европейской и Индийской гречихи. (I)IC-188669, (II) KKB-3, (III) VL-7, (IV) IC-13145, (V) OC-2, (VI) IC-324244 (VII) IC-363973 (VIII) SIVA, RANGUS, (IX) DARIA, (X) четко показывает зерна крахмала, укрытые протеиновой мембраной и (XI) (XII) - картина крахмала зрелого зерна, выделенного акустически и инкубированного с 3u/ml аль фа-амилазой в течение

15 мин при комнатной температуре

Анализ 8БС-РАвЕ гранулировано-связанных белков разных образцов/культурных сортов гречихи из Словении обнаружил наличие дуплекса, соответствующего молекулярной массе 59 и 56 кБа (рис. 2(А)). С другой стороны, образцы/культурные сорта из Индийских Гималаев показали наличие тол ко одной зоны (полосы), относящейся молекулярной массе 59 кБа (рис. 2(Б)).

Иммуноблоттинг выделенных 8Б8-РАОЕ белков с антителами по сравнению с гранулировано-связанными белками гречихи показал сил ную перекрестную реактивность с белком 59 кБа (рис. 3(А, Б)). Это показывает, что белок 59 кБа, идентифицированный на профилях 8Б8-РАОЕ гранулировано-связанных зерен белка, может быт ОБ88-1. Белок 56 кБа, присутствующий в зернах крахмала Европейских сортов, не показал никакой перекрестной реактивности с антителами по сравнению с гранулировано-связанным белком (рис. 2). 8Б8-РАОЕ

профил гранулировано-связанного белка крахмала, выделенного из зрелых лист ев гречихи, показал наличие единственной зоны, соответствующей молекулярной массе белка 53 kDa (рис. 2(Б)). Тем не менее, гранулировано-связанный белок антисера, который не смог распознать белок 53 kDa (рис. 2(Б)), указывая на то, что белок 53 kDa не обладает сходством с гранулировано-связанным белком, выделенным из зерен крахмала эндоспермы гречихи. SDS PAGE профил образцов/кул турных сортов гречихи как из Индийских Гималаев, так и из Словении не показал наличия высоко молекулярных белков, которые присутствуют в других растениях, таких как горох и пшеница. Это может имет отношение к процедуре экстрагирования, которая ведет к полной потере всех белков, имеющихся в периферийных частях зерна. Так как GBSSI локализуется в центре зерен крахмала, он задерживается в процессе экстракции.

м 1

2 3 4

М 1

3 4

97 kDa • 66 kDa .

43 kDa . 29 kDa

97 kDa < 66 kDa

43 kDa

4

М

-t'59 kDa 56 kDa

III

Рисунок 2 (A) - Профиль SDS PAGE гранулированно-связанного белка, выделенный из зерен гречихи европейского

происхождения.

2 [I]: -(M) = Маркер молекулярной массы белков, 1=Bf06x12, 2=Gor0619Siva Min Selo, 3=41 Min Gor05, 4=Siva Kontrola Rangus PR03, 5=53 Gor Siva Min 05, 6=Gor 0620 Siva Min Selo. 2 [II]: -(M) Маркер молекулярной массы белков, 1= Gor 1304BF0611, 2=63Min Gor Siva 05, 3=Gor0628 Siva Min Selo, 4=Gor 0413BF0618, 5= Gor 0413BF0618. 2 [Ш]: -(M) = Маркер молекулярной массы белков, 1=Gor 11 2004 3 CRTE, 2= Gor 2 2004 3 CRTE, 3=Gor 4 2004 3 CRTE, 4= Gor 10 20043 CRTE, 5=191 2X rumena 3 CRTE. 2 [IV]: -(M) = Маркер молекулярной массы белков, 1=Gor 93 CRTE,

2=7Roza CRTE, 3=10RDECA 3 CRTE

М

2

1

2

*- -

97 kDa -66 kDa -43 kDa ^

29 kDa

Рисунок 2 (Б) - Профиль SDS PAGE гранулированно-связанного белка, выделенный из зерен крахмала листь ев и семян сорта гречихи, полученного в Индии. М= маркер, 1= связанный белок, выделенный из зерен крахмала лист ев, 2= связанный белок, выделенный из зерен крахмала семян

Рисунок 3 (Б) - Иммуноблоттинг связанного белка, выделенного из листь ев и семян, сорта, полученного в Индии, протестированный с помощь ю 56 kDa антисеры для выявления связанного белка гречихи. Перекрестнореактивные белки были обнаружены с помощь ю антитела белка 56 kDa и с помощь ю кроличь ей HRP и козь ей IgG сыворотки

1 2 3 4 5

Рисунок 3(А) - Иммуноблоттинг гранулировано-связанного белка, выделенного из зерен крахмала сорта гречихи, выращенной в Европе с помощь ю антисеры белка kDa для выявления связанного белка гречихи из Индии. Перекрестнореактивные белки были обнаружены с помощ ю антитела белка 56 kDa и с помощ ю кролич ей HRP и коз ей IgG

сыворотки

5

6

2

5

5

1

2

3

4

Гранулы крахмала, выделенные из созревшего эндосперма, были окрашены йодидом калия и раствором йода (0,2% К1, 0,4% I ’^у) и рассмотрены под оптическим микроскопом (рис. 4). Молекулы йода, как известно, образуют комплекс с крахмалом, обладая ббльшим сродством с амилозой, по сравнению с аминопектином. Ядро гранул крахмала состояло из концентрических колец с видимым централ ным ядрышком, окрашенным с помощ ю йодида калия и раствора йода в синий цвет, таким образом, показывая высокое содержание амилозы.

Конфокальная лазерная сканирующая

микроскопия четко показала наличие

Рисунок 4 - Изображения, полученные в резуль тате световой микроскопии гранул крахмала, полученных из зрелой эндоспермы, окрашенной раствором иодида калия и йода

N-концевая аминокислотная последовательность для 25 радикалов 59 kDa гранулированного связанного протеина формулируется следующим образом:

GMLNVFVGAEVAPWSKTGGLGDVLA

Последовательность была помещена на хранение в SWISS-PROT банке данных белков с доступом / P 84633. BLASTp анализ аминокислоты определил белок как GBSS-I. Отличительной чертой

последовател ности является наличие

консервативной области, имеющей

последовательность KTGGL, которая является ADP-Glc связывающим участком для фермента. N-концевая аминокислотная последовател ност 25 радикалов для протеина показала гомологию с

известными GBSS последовател ностями другого хлебного злака (рис. 6). Используя линейную форму, что позволило получит максимал ную гомологию, обыкновенная гречиха (Fagopyrum esculentum

Moench.) показала наивысшую гомологию (94%) с белком GBSS-I, выделенным из Hordeum vulgaris, Triticum sp. и Phaseolus vulgaris. Однако гомология колебалас в процентном отношении между 94% и

гранулированной связанной синтазы крахмала (ОБ88-1.) в ядре зерен крахмала (рис. 5). Белок оказался расположенным в форме радиальных массов, выходящих из ядра зерен. Изображения гранул крахмала, окрашенных йодидом калия и раствором йода, полученными конфокал ной лазерной сканирующей микроскопией и оптическим микроскопом, аналогичны, это доказывает, что синтез амилозы происходит в ядре гранул крахмала, отмеченных ярким гелием, окруженным толстыми кольцами роста (рис. 4).

Рисунок 5 - Изображения конфокаль ной лазерной сканирующей микроскопии гранул крахмала. Физиохимическая локализация GBSS-I на зернах крахмала была проведена с помощь ю иммунодетекции с флуоресцентным маркированным вторичным антителом

88% с GBSS из других хлебных злаков. Филогенетический анализ аминокислотных последовательностей белка GBSS из обыкновенной гречихи, описанной здесь, обнаруживает четкое деление на односемядол ную и двусемядол ную группы (рис. 7). Односемядольные растения делятся в свою очередь на две подгруппы: одна подгруппа - с исключительным доминированием риса (Oryza sativa), а другая - с доминированием пшеницы (Triticum aestivium) и ячменя (Hordeum vulgare). У риса (Oryza sativa) 4-ый и 11-ый аминокислотные радикалы ГССК были V (валин) и M (метионин) вместо L (лейцин) и V (валин), как в аминокислотных последовател ностях обыкновенной гречихи, описанной здесь. В то же время, у пшеницы (Triticum aestivium) и ячменя (Hordeum vulgare) 11-ая

аминокислота - M (метионин), в отличие от обыкновенной гречихи (Fagopyrum esculentum Moench.), у которой присутствует V (валин). Возможно, это одна из главных причин деления односемядол ных растений на две подгруппы в результате филогенетического анализа.

<Л-Ш IV FV G AJS V AP WS КТ GG LGt> VL.

«kftHLIFV(iAEVftPWSKTliiiLcüri14L (Pliaseolus inilgnris ) <DICOTS >

GMSVIFIGREV6PW3KT«;L<i»VL

Gfcllll. VFVGCE VGPWc KTGGLGDVI,

Gl-J VFVLAJEVGPWSKTGGLGPVL.

11V V FTfliAEUaPWSKTGGLftDVL <>1-UIV V FV (ifttMA^WSKT V±j

GblHLVFVGAEHAPWSKTGGLGnVL : llLVF^GAEMAPWSKTGGLGr>VL I Л-ttIX, V FV l.AEMÄPW S KT ÖSLt^n VL 1ILVFVGM3UAPW:;1CT GOLGDVL bllJlV V FV GAJKl-lAJf WS KT I^LGM VL «ibJHL V FV GAEHAPW S KT GGLl, [ i VL GblHLVFVGAEHAPWSKTGGLGriVL

Рисунок 6 - М-концевая аминокислотная последователь ность обыкновенной гречихи и расположение ее по одной линии с М-концевыми аминокислотными последователь ностями сходных белков, находящихся в наличии в банке данных протеинов

£

гС

Ч

гс:

р 6t2*2lS ibj BMW’1.1 fi Ш4МЗ ibj 6Х4ШГ 0 I fi №4H ibj BMttSM. I fi 4760SI4 ihf BMVSSi t fi jb ЛЛГЗ*>М, f

r ibj OMirsat.t

fi *iet6to ibj m?f3S9.1 j- fi г'ft 7 w }b лнптз. I L И ZW743S tb AJJT40Si. I fi Я6в7*31 ¡b AAli?40Sl.\ ft HWW tb АЛП4049 I fi um*3* (Ь jUM'*3S0 i fi tmvw ¡t> A/Mr*t)*3.i tmim ¿tjBJueuoe t fi Si&llOO jb АЛ1*4Я1 1 — r< 71 WSJ I i6 AACmrS Z

-----fi H7*21 mb CM4i4fl t

fi 910Ш7 jh АЛГ7Ш) I fi 448tetSI

fi 4«S6tS/ it) BJU>ltO*3 I r< iietStB5 it) BAWZQXI (l Ш1б1в: Щ ¡UC*i20i I

fi intern dij вжгда» r

t< 4t7teoeг ibj шгжэ t fi 4ir>e«t> ib} ÜXM1BU r fi II017S36 ibAACt7t!4.l

fi м*до ibj вмштг I

и mttm *тга ucmsi t fi J4*12*1 ibj йШ2Ш I j— fi I ¡77в I St it; ВАШН5> L fi *¿«¿7079 вишне I

Jrlticum sps.

> Horde urn sps.

>Oiyza sps.

c

* Horde urn sps.

GB5S seq. from buckwheat ------*Fiuirn sativum

$ i)0 * iJfus

Pkaseoha wkwis

Рисунок 7 - Филогенетическое древо, основанное на линейной матрице N-концевой аминокислотной последователь ности 59 кДа связанного белка, выделенного из гречихи с N-концевыми аминокислотными последователь ностями

GBSS-I протеина из различных хлебных злаков

С

Благодарность

Авторы благодарят Департамент Науки и Технологии, правительство Индии, Нью Дели и Министерство выгсшего

образования, правительство Словении за финансовую поддержку в рамках программы! кооперации Индо-Словенской науки и технологии.

Литература

1. Ball, S. G., and Morell, M. K. (2003). From bacterial glycogen to starch: understanding the biogenesis of the plant starch granule. Annu. Rev. Plant Biol., 54: 207-233.

2. David, G. S.; Russel, K. D.; Jay-lin, J.; George, E.

I.(2006) Structures and functional properties of starch from seeds of three soyabean (Glycine max (L.) Merr.) varieties. Starch/Starke. ,58: 509-519.

3. Inoue N., Kaori, F.., Zhongfa, Y., Masakazu, K., Shu-hei, U., Motoyuki, H. and Ujihara, A. (2004). Effects of environmental factors on the chemical characteristics of common buckwheat in relation to flour texture (Variation in amylose and crude protein content of seeds collected at various sites in Japan). Fagopyrum 21: 65-69

4. Kossmann, J., and Lloyd, J., (2000) .Understanding and influencing starch biochemistry. Crit. Rev. Plant Sci., 19: 171-226.

5. Myers, A. M., Morell, M. K., James, M. J., and Ball, S. G., (2000). Recent progress towards understanding of the amylopectin crystal. Plant Physiol. 122: 989-997.

6. Nakamura, T., Virnten.P., Hayakawa, K.and Ikeda, J. (1998). Characterization of a granule bound starch synthase isoform found in the pericarp of wheat. Plant Physiol., 118: 125-132.

7. Nakamura, T., Yamamori, M., Hirano, H. and Hidaka, S. (1993). Identification of the three waxy protein in wheat (Triticum aestivium L.). Biochem. Genet., 248: 253-259.

8. Nakamura, Y., (2002). Towards a better understanding of the metabolic system for amylopectin biosynthesis in plants : rice endosperm as a model tissue. Plant Cell Physiol., 43: 718-725.

9. Oda, S., Kiribuchi, C., and Seko, H. (1992). A bread wheat mutant with low amylose content induced by ethyl methanesulphonate. Jap. J. Breed., 42: 151-154.

10. Slattery, C. J., Kavakli, I. H., and Okita, T. W., (2000). Engineering starch for increased quantity and quality.Trends Plant Sci., 5: 291-298.

11. Smith, A. M., (1999). Making starch. Curr. Opin. Plant Biol., 2: 223-229.

12. Smith, A. M., (2001) .The biosynthesis of starch granules. Biomacromolecules 2: 335-341.

13. Smith, A. M., Denyer, K., and Martin, C., (1997). The synthesis of the starch granule. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 48: 67-87.

Перевод статьи на русский язык:

Л.Н. Жилина, ст. преподаватель, Т.А. Кудинова, к. филол. н.

УДК 633.12:631.12

O.A. Шипулин, кандидат сельскохозяйственных наук А.Н. Фесенко, доктор биологических наук В.И. Мазалов, кандидат сельскохозяйственных наук Г.Е. Мартыненко, кандидат сельскохозяйственных наук ГНУ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур

O РЕЗУЛЬТАТАХ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОРТОИСПЫТАНИЯ ГРЕЧИХИ И ПРИЗНАКАХ,

ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ УРОЖАЙ ЗЕРНА

Представлены результаты экологического

сортоиспытания 7 сортов гречихи. Выявлена взаимосвязь элементов метамерийной архитектоники вегетативной системы сортов с урожаем зерна экологического сортоиспытания.

Ключевые сорта: гречиха, экологическое сортоиспытание, метамерийная архитектоника.

Гречиха - одна из важнейших крупяных культур России, занимающая площади более 1 млн. га. Уровень её урожайности существенно ниже, чем у других зерновых культур.

Продуктивность гречихи не стабильна, что связано с низкой устойчивостью возделываемых сортов к неблагоприятным факторам окружающей среды, плохой приспособленностью к почвенно-климатическим условиям данной местности.

Для всесторонней и быстрой оценки новых и наиболее ценных сортов гречихи в отделе селекции и семеноводства ГНУ Шатиловской СХОС и лаборатории селекции крупяных культур ГНУ ВНИИ ЗБК проводились опыты по экологическому сортоиспытанию. Кроме того, в лаборатории селекции крупяных культур ГНУ ВНИИ ЗБК изучалась метамерийная архитектоника вегетативной системы данных сортов.

Материалы и методика исследований

Целью опытов является выявление экологически пластичных с высокой продуктивностью новых и перспективных сортов гречихи и установления взаимосвязи метамерийной архитектоники сорта (растения) с урожаем зерна гречихи.

В задачу исследований входило определение адаптивности изучаемых сортов гречихи к местным условиям и изучение влияния элементов архитектоники вегетативной системы на продукционные свойства данных сортов.

Results of ecological testing of 7 buckwheat varieties are presented. Correlation of elements of metameric architecture of the varieties' vegetative system with grain yield in the ecological varieties' testing has been revealed.

Key words: buckwheat, ecological varieties' testing, metameric architecture.

Опыты проводились в севообороте отдела селекции и семеноводства ГНУ Шатиловской СХОС, почва опытного участка - выщелоченный чернозем с тяжелосуглинистой структурой, и лаборатории селекции крупяных культур ГНУ ВНИИ ЗБК, почва - темно-серая лесная, среднесуглинистая. Предшественник - пар.

Агротехника - общепринятая для Орловской области.

Повторность - четырехкратная. Расположение делянок - рендомизированное. Учетная площадь - 50 м2. Посев проводился сеялкой СН-16. Уборка - комбайном «Сампо-130».

Учет урожая поделяночно с пересчетом на 100% чистоту и стандартную влажность.

Морфологический анализ растений проводили в условиях широкорядного посева (30 х 10 см) в соответствии с принятой методикой [1]: на стебле и ветвях выделяли зону ветвления (включающую вегетативные узлы) и зону плодообразования (включающую генеративные узлы).

Для характеристики архитектоники вегетативной системы сортов определяли число вегетативных узлов на стебле, ветвях первого порядка В1, В2 и т.д. (соответственно, первой, второй и т.д. ветвях; счет ветвей сверху вниз).

Характеристика исследуемых сортов:

Батыр - тип роста индетерминантный. Верхушечное соцветие - щиток. Бутоны и цветки бело-розовые. Среднеспелый. Вегетационный период 72-105 дней. Устойчив к полеганию и засухе. Масса 1000 зерен 28-35 г.

Вестник Орел Г Ay

август

№4

2010

Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году

Учредитель и издатель: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»_____________________________________________

Редакционный совет: Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.

Белкин Б.Л.

Блажнов А.А.

Брыкля О.А.

Буяров В.С.

Гуляева Т.И.

Гурин А.Г.

Гущина Т.В.

Дегтярев М.Г.

Зотиков В.И.

Иващук О.А.

Козлов А.С.

Кузнецов Ю.А.

Лобков В.Т.

Лысенко Н.Н.

Ляшук Р.Н.

Мамаев А.В.

Масалов В.Н.

Новикова Н.Е.

Павловская Н.Е.

Попова О.В.

Прока Н.И.

Савкин В.И.

Степанова Л.П.

Хромов В.Н.

Шендаков А.И.

Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Телефон: (4862)454037 Факс:(4862)454064 E-mail: nichоgau@yandex.ru E-mail: nich4@orelsau.ru

Свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-21514 от 11.07. 2005 г.

Технический редактор Мосина А.И. Сдано в набор 21.07.2010 Подписано в печать 28.07.2010 Формат 60х84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Объём 11 усл. печ. л.

Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР№021325 от 23.02.1999 г.

Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций

Содержание номера

Актуальные вопросы выращивания и переработки гречихи

Романенко Г.А. 30 лет Международной ассоциации исследователей гречихи

(IBRA) - вехи и тенденции...................................................... 2

Парахин Н.В. Гречиха: биологические возможности и пути их реализации........... 4

Инг Ванг, Дзя Чен, Ибаили Фенг. Состояние процесса производства и разработка

стратегий в отношении продуктов из гречихи в Китае........................... 9

Крефт Иван, Икеда Кийоказу, Икеда Саеко, Вомбергар Бланка. Разработка функционально новых продуктов питания на основе гречихи обыкновенной и

татарской.......................... ........................................... 15

Зотиков В.И., Наумкина Т.С., Сидоренко В.С. Современное состояние и

перспективы развития производства гречихи в России............................. 18

Брунори А., Бавиелло Г., Колонна М., Рисси М., Иззи Г., Тотх М., Вегвари Г. Современное понимание перспектив возделывания и использования гречихи в

Центральной и Южной Италии..................................................... 23

Пак Чеол Хо, Хонг Сун Кван, Лим Ионг Суп, Ли Мун Хеон, Британия Ксоксион. Применимость различных сортов гречихи в провинции Луангпрабанг

республики Лаос................................................................ 30

Новиков В.М., Глазова З.И. Оптимизация технологических адаптеров

возделывания гречихи........................................................... 34

Басов Ю.В., Басов А.Ю. Особенности аккумуляции тяжёлых металлов гречихой в

условиях техногенеза........................................................... 39

Степанова Л.П., Хрипкова Н.А., Степанова Е.И., Шамараева В.С.

Закономерности синергического взаимодействия ионизирующего излучения, гумата калия и цеолита на растениях гречихи..........................................43

Актуальные вопросы селекции гречихи

Фесенко Н.В., Фесенко А.Н., Романова О.И. Морфологическая структура популяций как основной элемент функциональной системы экологической

адаптации гречихи обыкновенной Fagopyrum esculentum moench.....................47

Ониши Оми. Детализированная картина географического распространения дикорастущих прототипов гречихи обыкновенной, Fagopurum esculentum ssp.

ancestral...................................................................... 53

Мартыненко Г.Е., Фесенко Н.В., Фесенко А.Н., Шипулин О.А. Биологические

принципы и методы селекции мутантных сортов гречихи............................ 57

Ли П., Лин Р., Ванг З. Выявление и анализ различного усеченного фрагмента

аллергического белка TBb в гречихе татарской...................................64

Лазарева Т.Н., Фесенко И.Н. Сравнительный анализ электрофоретических

спектров белков семян Fagopyrum cymosum meisn. и F. tataricum gaertn........... 67

Хрунгу Н.К., Деватасан Набенита, Крефт Иван, Лисен Мария. Идентификация и молекулярная характеристика гранулированно-связанной синтазы крахмала,

извлечённой из гречихи......................................................... 70

Шипулин О.А., Фесенко А.Н., Мазалов В.И., Мартышенко Г.Е. О результатах экологического сортоиспытания гречихи и признаках, характеризующих урожай

зерна.............................. ...........................................76

Фесенко И.Н., Фесенко Н.Н. Новая видовая форма гречихи - Fagopyrum hybridum 78 Гуринович И.А., Фесенко А.Н., Фесенко И.Н. Мутантная форма гречихи с

блокированным ветвлением: наследование и продукционные особенности............. 82

Мартышенко Г.Е., Фесенко Н.В., Фесенко А.Н., Гуринович И.А. Создание холодостойкого детерминантного сорта гречихи Девятка......................... 85

© ФГОУ ВПО Орел ГАУ, 2010