Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Biokhimia_s_-kh_rasteniy_7.doc
Скачиваний:
68
Добавлен:
14.01.2020
Размер:
3.75 Mб
Скачать

5. Биохимические основы формирования качества

растительной продукции

Способность растений к синтезу и накоплению определённых химичес-ких веществ обусловлена у них специфическим типом обмена веществ, кото-рый зависит от особенностей генотипа. Значительные сдвиги процессов син-теза веществ в растительных организмах вызывают факторы генетической изменчивости (мутации, гибридизация, перенос генов), которые приводят к возникновению высокопродуктивных генотипов с улучшенным химическим составом вегетативных и репродуктивных органов. Эти факторы используют-ся в селекции растений для создания новых генотипов с направленным изменением их метаболизма в сторону большего накопления ценных хими-ческих веществ, повышающих качество урожая. И поэтому основной путь улучшения химического состава растений – это создание высокоурожайных сортов и гибридов с наследственно закреплёнными интенсивными системами синтеза веществ, определяющих качество растительной продукции.

Но вместе с тем установлено, что для реализации потенциальных воз-можностей растительного организма, заложенных в генотипе, необходим подбор оптимальных сочетаний и последовательности действия факторов внешней среды, обеспечивающих его рост и развитие в соответствии с характерной для данного вида растений генетической программой. К таким факторам относятся интенсивность и качество света, температура окружа-ющей среды, обеспеченность влагой и питательными веществами, режим аэрации, состав фитоценоза и почвенной микрофлоры, предшествующая культура, различные агротехнические приёмы и др.

Выяснение действия факторов внешней среды на количественную и качественную изменчивость химического состава растений, а также изучение закономерностей синтеза и накопления в них различных химических веществ позволяет установить оптимальное сочетание внешних условий для полу-чения высоких урожаев сельскохозяйственных культур с наибольшим выхо-дом ценных химических веществ.

5.1. Формирование качества зерна злаковых культур

Основную часть зерна злаковых растений по массе составляет эндо-сперм – это внутренняя часть зерновки, содержащая питательные вещества для питания зародыша. Периферический слой клеток эндосперма, непосред-ственно прилегающий к семенной оболочке, называют алейроновым слоем. Его клетки имеют крупные размеры, утолщённые стенки, они содержат мно-го белков (особенно глобулинов), зольных веществ, жира и витаминов. Внут-ренняя часть эндосперма включает крупные тонкостенные клетки, содержа-щие крахмальные зёрна, пространство между которыми заполнено запасны-ми белками (проламины и глютелины). В эндосперме находится весь крах-мал, запасные белки, но понижено содержание клетчатки, липидов, мине-ральных веществ. Эндосперм составляет 75–85 % от массы зерновок, заро-дыш – 1,5–4 %, плодовые и семенные оболочки – 5–15 %, алейроновый слой – 5–10 %.

5.1.1. Накопление в зерне белков

Поскольку зерновые культуры являются важными источниками пище-вого и кормового белка, при их выращивании первостепенное значение уде-ляется созданию необходимых условий для накопления в зерне белков, содержание и состав которых в первую очередь определяют качественные показатели зерна.

Наиболее высокобелковой злаковой культурой является пшеница, в её зерновках содержание белков колеблется в пределах 9–18 %, в зерне других злаковых культур – 8–16 %. В зерне ржи концентрация белков составляет 9–15 % , в ячмене –10–14 %, овсе – 8–13 %, просе – 9–13 %, кукурузе – 8–11 %, рисе – 6–9 %, сорго – 9–14 %, в зерне тритикале – 10–16 %. Однако очень часто в полевых условиях содержание белков в зерновках злаковых растений находится на низком уровне (8–12 %) и для того, чтобы повысить их накоп-ление хотя бы на 1–2 %, применяют специальные приёмы и технологии выращивания зерновых культур.

Использование для кормления сельскохозяйственных животных низко-белковистого зерна влечёт за собой повышенный расход кормов на создание единицы животноводческой продукции: по нормам кормления в расчёте на каждую кормовую единицу должно содержаться не менее 100 г перевари-мого белка, или 8–15 г полноценного белка в расчёте на 1 МДж обменной энергии. Учитывая, что переваримость белков зерна в среднем составляет 70–90 %, для устранения дефицита кормового белка в зерне должно содер-жаться 14–15 % белковых веществ. Ценность продовольственного зерна также зависит от содержания в нём белков.

Состав и биологическая ценность белков. Белковый комплекс зерна злаковых растений включает разные по растворимости фракции белков – альбумины, глобулины, проламины и глютелины. Запасные белки – пролами-ны (спирторастворимые) и глютелины (щелочерастворимые) – откладывают-ся в эндосперме в виде белковых гранул, имеющих форму глобул разного диаметра – 1–15 мкм. В мучнистом эндосперме белковые гранулы обычно мельче, чем в субалейроновом слое. В зрелом зерне пшеницы белковые гра-нулы образуют сплошной слой запасного белка, заполняющего пространство между крахмальными зернами.

Основная часть белков альбумино-глобулинового типа, содержащихся в зерне, локализована в зародыше, щитке зародыша и алейроновом слое. Ткани зародыша и щитка зародыша богаты альбуминами (до 40 % сухой массы), которые в этих тканях не образуют упорядоченных структур. В клет-ках алейронового слоя преимущественно откладываются белки глобулино-вого типа в виде алейроновых зерен размерами 0,1–25 мкм, представляющих собой структуры, окружённые липопротеиновой мембраной. Кроме белков, в них также содержится небольшое количество углеводов и липидов, кото-рые образуют комплексы с белками. Из белков алейроновых зерен в процессе прорастания зерна образуются ферменты, участвующие в гидролизе запас-ных веществ эндосперма.

Концентрация альбуминов в зерне большинства злаковых культур обычно составляет 8–15 % от общего количества белков, а у ржи может достигать 25–30 % (табл. 5.1). У пшеницы, кукурузы, ячменя, риса и проса в составе белкового комплекса зерна содержится 10–15 % глобулинов, а у ржи и овса – 15–25 %. Значительную долю в составе белков зерна составляют проламины: у ржи – 15–20 %, овса – 20–30 %, пшеницы – 25–35 %, ячменя – 30–40 %, кукурузы и проса – 35–55 %. Однако в зерновках риса этих белков накапливается значительно меньше – 5–10 % от общего количества белковых веществ зерна.

В зерне пшеницы, ячменя, овса и ржи на долю глютелинов приходится 25–35 % от общего количества белковых веществ, в зерновках кукурузы и проса – 10–20 %. Особенно много этих белков накапливается в зерновках риса – 60–70 % от общего количества белков зерна. Кроме альбуминов, гло-булинов, проламинов и глютелинов в зерновках злаковых культур содер-жатся структурные белки, которые не экстрагируются указанными выше растворителями, их количество обычно составляет 8–15 % от общей массы белков зерна.

Соседние файлы в предмете Биохимия