Биохимия растений
.pdfстых веществ — аминокислот и белков, в результате чего их˝ концентрация в тканях растений повышается. С другой стороны,˝ преобладание красного света активирует синтез и накопление˝ в растениях углеводов.
Подобные сдвиги в обмене веществ постоянно происходят и в˝ процессе вегетации злаковых растений, так как спектральн˝ый со-
став поглощаемого ими света заметно изменяется в зависим˝ости от погоды, а также условий данного региона. В ясную погоду и˝
при большей высоте стояния солнца над горизонтом в состав˝е
солнечной радиации увеличивается доля коротковолнового˝ (сине-
го) света, вследствие чего усиливается накопление в зерно˝вках за-
пасных белков.
В связи с тем что увеличение содержания белков в зерне про˝ис-
ходит в основном за счет накопления их запасных форм, обра˝зую-
щих клейковину, количество последней возрастает и улучша˝ются
хлебопекарные и макаронные качества зерна.
Важный фактор формирования качества зерна — обеспечен-˝ ность растений влагой. В условиях относительного дефицит˝а вла-
ги быстрее отмирают листья и сокращается приток углеводо˝в в со-
зревающее зерно, в результате чего в нем снижается накопл˝ение
запасных углеводов, а концентрация белков повышается, кро˝ме
того, в зерновках быстро понижается активность гидролити˝ческих ферментов. При сильном дефиците влаги (засуха, суховеи) бы˝стро
ингибируются все биосинтетические процессы, в результате обра-
зуется щуплое зерно с невыполненным эндоспермом, вследст˝вие
чего уменьшается масса зерновок.
Под действием сильного дефицита влаги в зерновках ингиби˝- руются ферменты азотного, углеводного, липидного обмена и˝ ускоряется созревание зерна, вследствие чего в нем понижает˝ся
концентрация сахаров, небелковых азотистых веществ и кра˝хмала, но увеличивается содержание белков и клейковины. Поэтому˝ главный ущерб от засухи или суховея не ухудшение качества˝ зерна, а снижение урожая и выхода муки при переработке зерна
вследствие недовыполненности эндосперма.
Высокая влажность в период налива зерна затягивает его со˝зревание, в зерновки поступает больше углеводистых веществ, ˝вследствие чего повышается содержание крахмала, а накопление б˝елков снижается.
Очень часто при затяжных дождях, сильных туманах и росах в˝о
время созревания зерновок в них усиливается активность г˝идролитических ферментов, повышающих концентрацию сахаров и˝ небелковых азотистых веществ, в результате чего в зерне у˝величи-
вается осмотическое давление за счет притока воды с повер˝хности
колосковых чешуй и на поверхность колоса инициируется вы˝де-
ление низкомолекулярных органических веществ.
601
За счет потери сухих веществ быстро уменьшается масса зер˝на
èухудшаются его технологические свойства. Такие явления˝ полу- чили название «стекания зерна». Оно может наблюдаться так˝же при неправильном орошении, например, когда дождевание про˝-
водят в начале налива зерновок. Поэтому при орошении очен˝ь важно правильно определять сроки полива зерновых культу˝р.
Если происходит переувлажнение зерна на завершающих эта˝- пах созревания, в нем могут инициироваться процессы скрыт˝ого
прорастания (прорастание на корню), повышается активност˝ь
гидролитических ферментов и особенно α-амилаз, наблюдается
частичная деградация крахмала и клейковинных белков, что˝ при-
водит к ухудшению технологических свойств зерна. Вследст˝вие деградации крахмала и клейковины усиливается газообраз˝ующая
èослабляется газоудерживающая способность теста, повыш˝ается
его растекаемость. В результате уменьшается объем хлеба и˝ ухуд-
шаются его вкусовые свойства (солодовый привкус), мякиш хл˝еба
теряет упругость. Проросшее зерно очень плохо хранится и ˝быстро теряет всхожесть.
Особенно склонна к прорастанию на корню такая злаковая
культура, как рожь, зерно которой имеет очень короткий пер˝иод
покоя. При длительном переувлажнении пшеница также может˝
подвергаться скрытому прорастанию на корню или в валках п˝ри раздельной уборке. При возделывании данных культур в реги˝онах
с повышенным увлажнением необходимо подбирать сорта с ме˝нь-
шей склонностью к прорастанию зерна на корню или такие со˝рта,
у которых созревание зерновок происходит в более благопр˝иятные
по погодным условиям сроки.
Âкачестве критерия влажности в данном регионе используе˝тся такой показатель, как гидротермический коэффициент, выражаю-
щий отношение количества осадков за определенный период˝ вегетации растений к средней температуре воздуха. Если гидрот˝ерми- ческий коэффициент в период массовой уборки зерновых пре˝вышает 4—5, возникает опасность переувлажнения и скрытого пр˝о-
растания зерна.
При выращивании зерновых культур в засушливой зоне приме˝- няют орошение. С помощью поливов регулируется водный режи˝м растений и создаются условия, необходимые для формирован˝ия высоких урожаев. Однако при этом очень часто снижается бе˝лко-
вость зерна. В опытах с разными сортами яровой и озимой пше˝-
ницы показано, что в условиях орошения содержание в зерне˝ белков может снижаться на 2—5 %, примерно на такую же величину увеличивается содержание крахмала.
Одной из причин снижения белковости зерна при поливах яв-˝
ляется повышение влагообеспеченности растений, в связи с˝ чем в
период созревания зерна, как указывалось ранее, складываю˝тся
602
более благоприятные условия для накопления углеводов. Др˝угая возможная причина — недостаток питательных веществ, и п˝режде всего азота, в период налива зерна.
Орошение стимулирует ростовые процессы в первой половин˝е
вегетации растений, в результате из почвы поглощается мно˝го питательных веществ на формирование вегетативной массы, зн˝ачи-
тельная часть азота связывается микрофлорой почвы или те˝ряется из-за вымывания. Таким образом, к началу налива зерна, когда˝
начинается интенсивный синтез запасных белков, почва зна˝чи-
тельно обедняется доступными для растений формами азота˝. По-
этому важной задачей при выращивании зерновых культур в у˝сло-
виях орошения является обеспечение необходимого уровня˝ азотного питания в период налива и созревания зерна. Только в э˝том
случае можно получить высококачественное зерно.
В северных и восточных регионах нашей страны наряду с пе-
реувлажнением созревающее зерно может подвергаться дей˝ствию
низких температур (заморозки ниже –3 °С), при этом в зернов˝ках образуются кристаллики льда, разрушающие их ткани. После ˝от-
таивания наблюдается замедление или полное прекращение˝ био-
синтетических процессов в зерне.
Поэтому морозобойное зерно из-за незавершенности процес˝-
сов синтеза белков и крахмала не достигает своей полной м˝ассы, оно отличается повышенным содержанием сахаров и небелко˝вых
азотистых веществ, высокой активностью гидролитических˝ фер-
ментов, вследствие чего характеризуется низкими техноло˝гичес-
кими свойствами и непригодно для длительного хранения. Од˝на-
ко зерно, достигшее полной спелости, сохраняет свое качес˝тво при длительном действии заморозков.
Значительное ухудшение технологических свойств происхо˝дит
при повреждении зерна клопом-черепашкой. Этот вредитель н˝а- носит укус вблизи зародыша и вводит в зерно гидролитическ˝ие ферменты, вызывающие разложение крахмала и белков. Через укус он всасывает из зерна растворенные вещества, что выз˝ывает
потерю урожая. Введенные в зерно ферменты изменяют в нем х˝од
биохимических процессов, снижая содержание белков и крах˝мала. Остающиеся в зерне протеолитические ферменты насекомых˝ могут способствовать деградации клейковины при хранении з˝ерна и в процессе приготовления хлебопекарного теста.
Биохимические процессы при послеуборочном дозревании и˝ хранении зерна. Полная физиологическая спелость зерна наступает, когда достигаются наивысшая всхожесть и наилучшие техно˝логи- ческие свойства. Это происходит через некоторое время пос˝ле
уборки, которая проводится при наступлении технической с˝пело-
сти зерна. Такой процесс называют послеуборочным дозрева˝нием
зерна. При послеуборочном дозревании в зерне понижается и˝н-
603
тенсивность дыхания, но продолжаются процессы синтеза по˝лисахаридов, белков, липидов и других веществ, укрепляются б˝елки клейковины, что улучшает ее качество. В зерновках понижае˝тся активность гидролитических и окислительно-восстановите˝льных
ферментов.
Для лучшего прохождения послеуборочного дозревания вла˝ж-
ность зерна должна быть ниже критической (14,5—15,5 %), температура не ниже 15 °С. Критическая влажность — это тот уровень
влажности, выше которого появляется свободная (несвязанн˝ая)
вода, которая инициирует ферментативные процессы дыхани˝я и
гидролиза веществ. Снижение влажности зерна достигается˝ суш-
кой на солнце, в сушильных установках. Оптимальная темпер˝атура сушки зерна 45 °С. Особенно заметно ускоряется послеубо˝роч-
ное дозревание зерна при активном вентилировании, когда е˝го
сушка производится путем подачи сухого воздуха. Приток су˝хого
воздуха обеспечивает подвод кислорода и отвод тепла и вла˝ги.
Кислород ускоряет дозревание зерна, а накопление СО2, наоборот, замедляет этот процесс. При недостатке кислорода ˝ини-
циируется анаэробное дыхание, которое ухудшает семенные˝ и тех-
нологические свойства зерна.
Продолжительность послеуборочного дозревания зерна зав˝и-
сит от генотипа культуры (сорта) и составляет у пшеницы 1— 1,5 мес (при правильной сушке можно сократить до 2—3 нед), у
ржи — 10—15 сут, у овса — 20 сут, у ячменя — 6—8 мес. Семена ку-
курузы становятся полноценными сразу после удаления изб˝ытка
влаги. Пониженная температура и высокая влажность во врем˝я со-
зревания замедляют послеуборочное дозревание зерна. Одн˝ако повышенная температура и отсутствие осадков в период фор˝мирования зерновок сокращают продолжительность их послеубо˝роч-
ного дозревания.
При хранении зерна в нем происходит процесс дыхания, в ход˝е которого расходуются органические вещества, в зерновой массе накапливаются СО2 и влага, выделяется тепло. При повышении
влажности интенсивность дыхания в зерне возрастает, а при˝ влаж-
ности ниже критической (14—15 %) процесс дыхания замедляется˝. При нормальных условиях хранения убыль массы зерна обычн˝о составляет 0,02—0,2 % в зависимости от срока хранения, а при повышении температуры и влажности этот показатель может до˝сти-
гать значительных величин, при этом резко ухудшается каче˝ство
зерна.
Зерновая масса обладает плохой теплопроводностью, поэто˝му тепло, выделяемое при дыхании, накапливается, вызывая дал˝ь-
нейшее усиление дыхания, что инициирует процесс самосогр˝ева-
ния зерна. При температуре выше 55 °С начинается денатурац˝ия
белков и гибель зародыша, теряется всхожесть зерна. При ды˝ха-
604
нии также образуется вода, которая усиливает дыхание и ин˝ициирует самосогревание зерна.
При температуре, близкой к 0 °С, дыхание зерна максимально˝
замедляется, и при таких условиях зерно может храниться д˝ольше с минимальными потерями. Легче подвергается порче свежеу˝б- ранное зерно, так как оно более влажное. При неправильном и˝
длительном хранении в зерне накапливается аммиак, которы˝й уг-
нетает зародыш. Интенсивное дыхание, накопление аммиака, ˝денатурация белков, происходящие при неправильном хранени˝и,
обусловливают старение зерна, которое характеризуется п˝отерей
его всхожести и ухудшением технологических свойств.
При влажности, превышающей критическую, в зерновках на-
чинается процесс прорастания. В эндосперме инициируется˝ рас-
пад запасных веществ, а в зародыше — синтез жизненно важн˝ых веществ проростка. В ходе прорастания продукты распада за˝пас-
ных веществ из эндосперма перемещаются в зародыш.
Âпроросшем зерне резко повышается активность гидролити˝- ческих ферментов. Под действием амилаз происходит гидрол˝из
крахмала с образованием глюкозы и мальтозы. Протеазы ката˝ли-
зируют гидролиз белков, который сопровождается увеличен˝ием концентрации пептидов и аминокислот. Возрастает активно˝сть
фермента протеиндисульфидредуктазы, осуществляющего во˝сста-
новление дисульфидных связей в клейковинных белках с обр˝азованием восстановленных тиоловых (—SН) групп.
Âрезультате указанных процессов происходят постепенно˝е ос-
лабление и деградация клейковины. На пятые сутки прораста˝ния клейковина полностью разрушается. Клейковина сильной пш˝ени-
цы по сравнению со слабой в ходе прорастания зерна деградирует медленнее. Клейковина прорастающего зерна малосвязная, к˝рошится, имеет темный цвет. При прорастании зерна усиливает˝ся процесс дыхания, что приводит к увеличению потерь сухих в˝е- ществ. В зерновках уменьшается количество свободных липи˝дов и каротиноидов, увеличивается кислотное число жира.
Мука из проросшего зерна имеет сладковатый вкус, из нее формируется хлеб с липким сладковатым мякишем, имеющим по˝- ниженную эластичность и неравномерную пористость. Тесто˝, полученное из такой муки, расплывается.
Оптимизация питания. Формирование урожая и интенсивность биохимических процессов в созревающем зерне злаковых ку˝льтур
зависят от обеспеченности растений элементами питания. В˝ поч-
ве, как правило, содержится недостаточно питательных веще˝ств в
доступной для растений форме, поэтому для получения высок˝их урожаев зерна с оптимальным химическим составом необход˝имо
вносить минеральные и органические удобрения.
605
В опытах по изучению действия удобрений установлено, что ˝в процессе роста и развития злаковых культур между азотом, ˝с одной стороны, и фосфором и калием — с другой, происходит оп˝ределенное взаимодействие, которое оказывает заметное вли˝яние на
формирование урожая и белковость зерна. В связи с тем что а˝зот используется растениями как на образование их структурн˝ых ком-
понентов, так и на синтез запасных белков, при его недостат˝ке понижаются и урожайность, и накопление в зерне белков, тог˝да
как при дефиците фосфора или калия снижается только урожа˝й, а
концентрация азотистых веществ в растениях может возрас˝тать.
При внесении невысоких доз азота усиливаются ростовые
процессы и увеличивается урожай, однако белковость зерна˝ чаще всего не повышается или даже снижается. Последующее увели˝че-
ние дозы азота повышает как урожайность культур, так и нак˝опле-
ние в зерне белков до такого уровня, при котором фосфор или˝ ка-
лий не окажутся лимитирующими факторами или не будет дост˝иг-
нута потенциальная урожайность, характерная для данного˝ сорта. Дальнейшее увеличение дозы азота на 30—40 кг/га, как правило˝,
не оказывает существенного влияния на урожай, но повышает˝
белковость зерна. Одностороннее усиление фосфорного или˝ ка-
лийного питания повышает урожай до такого уровня, при кот˝о-
ром азот или один из указанных выше элементов становится ˝лимитирующим фактором, но при этом происходит снижение бел-˝
ковости зерна.
Отмеченные нами закономерности по влиянию условий пита-
ния на формирование урожая и белковости зерна злаковых ку˝ль-
тур показаны в одном из наших вегетационных опытов с двум˝я сортами яровой мягкой пшеницы — Московская 35 и Саратовск˝ая 29 (табл. 14.2) и полевом опыте с пшеницей сорта Московская 35
(ðèñ. 14.4).
14.2. Урожайность и белковость зерна яровой мягкой пшеницы в˝ зависимости от условий питания
|
Московская 35 |
Саратовская 29 |
||
Варианты* |
|
|
|
|
урожай зерна, |
содержание |
урожай зерна, |
содержание |
|
|
г/сосуд |
в зерне белков, % |
г/сосуд |
в зерне белков, % |
Без удобрений |
15,0 |
10,8 |
13,9 |
10,5 |
ÐÊ |
17,1 |
10,0 |
16,8 |
10,3 |
N1K |
13,3 |
14,8 |
13,5 |
13,2 |
N1P |
24,8 |
12,9 |
27,9 |
12,5 |
N1PK |
32,5 |
12,3 |
31,8 |
12,2 |
N2PK |
32,7 |
14,0 |
33,4 |
13,2 |
* N1 — 0,7, N2 — 1,5 г/сосуд.
606
Рис. 14.4. Изменение урожайности (1) и белковости зерна пшеницы (2) в зависимости от уровня азотного питания (сорт Московская 35)
Урожайность,т/га |
4 |
|
|
|
|
Содержаниебелков в зерне, % |
|
|
|
1 |
16 |
||
3 |
|
|
2 |
15 |
||
|
|
|
|
14 |
||
2 |
|
|
|
13 |
||
90 |
150 |
180 |
12 |
|||
|
|
Доза азота, кг/га |
|
|
||
Таким образом в ходе исследований выяснено, что ведущую
роль в формировании качества урожая играют азотные удобр˝ения. При увеличении доз азота урожайность зерновых культур по˝вы-
шается до определенного уровня, после достижения которог˝о воз-
растает только концентрация азотистых веществ в зерне, и ˝прежде
всего запасных белков.
Однако чрезмерное увеличение доз азота, вносимого под зер˝- новые культуры, может вызывать понижение урожайности эти˝х
культур, а очень часто и ухудшение качества зерна, хотя при˝ этом
концентрация азотистых веществ в зерне остается очень вы˝сокой.
Это объясняется целым рядом причин. С одной стороны, при до˝-
посевном внесении повышенных доз азота в виде минеральны˝х удобрений создается избыточная концентрация питательны˝х ве-
ществ, которая ингибирует органогенез на стадии развития˝ проро-
стков, что снижает уровень урожайности выращиваемых куль˝тур.
С другой стороны, усиленное азотное питание растений в пе˝рвой
половине вегетации стимулирует образование большой вег˝етативной массы, вызывая тем самым ее полегание и раннее отмиран˝ие
нижних листьев, приводящее к большому недобору зерна. Кро˝ме
того, повышается влажность зерна и затягивается его созре˝вание,
что может инициировать скрытые процессы прорастания сем˝ян на корню и снижение их качества.
Учитывая высокую потребность злаковых культур в азоте в п˝е- риод формирования и налива зерна, разработаны приемы и сп˝осо-
бы его внесения во время вегетации растений. Причем устан˝овле-
но, что чем позднее по фазам развития растений вносятся аз˝отные удобрения, тем в большей степени азот удобрений используе˝тся для биосинтеза запасных белков.
В фазах выхода в трубку и колошения азотные удобрения обы˝ч-
но вносят в виде корневых, а в начале налива зерна — в виде˝ не-
корневых подкормок. Корневые подкормки (30—80 кг азота на
1 га) проводятся путем поверхностного разбрасывания гранулиро-
ванных нитратных и аммиачно-нитратных азотных удобрений˝. Для некорневых подкормок (20—40 кг азота на 1 га) используют мочевину или ее смесь с аммиачной селитрой (2 : 1), которые в˝
607
виде 20—30%-го раствора разбрызгивают над посевом зерновых культур.
Наиболее эффективно проведение поздних некорневых азот˝-
ных подкормок на посевах пшеницы и кукурузы: белковость з˝ерна повышается на 1—3 %, содержание клейковины у мягкой пшеницы — на 2—5 %, улучшается также качество клейковины. Данные˝,
показывающие действие азотных удобрений, внесенных до по˝се-
ва, а также в виде азотных подкормок, на урожайность и качес˝тво зерна, приведены в таблице 14.3.
14.3. Урожайность и качество зерна пшеницы сорта Московская ˝35 в зависимости от дозы и способа внесения азотных удобрений
Вариант |
Урожай- |
Белок, % |
Сырая клей- |
ÈÄK, |
Kатегория качества |
ность, т/га |
ковина, % |
ñò. åä. |
зерна |
||
Ð90K90 |
2,16 |
12,4 |
19,7 |
101 |
Слабая пшеница |
N90Ð90Ê90 |
3,64 |
13,8 |
23,4 |
89 |
Òî æå |
N150Ð90Ê90 |
3,91 |
14,6 |
25,7 |
81 |
Ценная пшеница |
N180Ð90Ê90 |
3,42 |
14,9 |
26,1 |
82 |
Òî æå |
N90Ð90Ê90 + N60 |
4,07 |
14,7 |
26,4 |
73 |
» |
в кущение |
|
|
|
|
|
N150Ð90Ê90 + N40 |
4,07 |
16,2 |
29,7 |
69 |
Сильная пшеница |
в виде некорневой |
|
|
|
|
|
подкормки
П р и м е ч а н и е. Дозы удобрений даны в килограммах действующего вещества на 1 га.
В таблице представлены результаты опытов с яровой мягкой
пшеницей сорта Московская 35, проведенных на дерново-подзо˝-
листой почве в Московской области. Из этих данных следует˝, что в условиях Московской области высококачественное зерно˝ можно получить только при внесении достаточно высоких доз азот˝ных удобрений (150 кг азота на 1 га) в сочетании с поздней некорне˝вой азотной подкормкой.
Повышение белковости зерна при некорневой азотной подко˝рм-
ке объясняется тем, что нанесенная на листья мочевина оче˝нь быстро проникает в их ткани (1—2 сут) и включается в обмен аз˝о- тистых веществ. В тканях листьев мочевина расщепляется с ˝образованием аммиака, который далее включается в реакции восс˝та-
новительного аминирования и используется для синтеза ам˝ино-
кислот.
Расщепление мочевины может происходить гидролитически под действием фермента уреазы или другим путем с участием
АТФ-зависимой ферментной системы. Образующиеся амино-
кислоты вместе с потоком ассимилятов поступают в зерно и
включаются в синтез белков. Кроме того, как было показано р˝а-
нее, возможна ассимиляция мочевины за счет обращения реак˝-
608
ций орнитинового цикла, при этом азот мочевины включается в аминокислоты (аргинин, аргининоянтарную и аспарагиновую˝ кислоты).
Âнаших опытах с применением 15N показано, что растения
мягкой пшеницы используют на синтез белков в зерне 20—30 % азота некорневой подкормки, проведенной в фазе начала фор˝ми-
рования зерна (через 1 нед после цветения). Уже через 5 дней ˝после проведения подкормки раствором мочевины, меченной 15N,
75 % азота подкормки, поступающего в зерно, включается в син˝-
тез белков, а к фазе полной спелости зерна 95 % поступившего˝ в
зерно азота подкормки включается в состав белков. В зрело˝м зер-
не азот подкормки составляет 8—13 % общего азота зерна, а в пе˝- рерасчете на общий азот белков — в среднем 10 %.
Поздние азотные подкормки — необходимый прием в технол˝о-
гиях выращивания сильных пшениц. Однако, учитывая значи-
тельные затраты на их проведение, необходимо прогнозиро˝вать
конечный результат. Если подкормка обеспечивает получен˝ие зерна сильной или ценной пшеницы, то ее проводят, в ином слу˝-
чае она нецелесообразна.
С целью прогнозирования качества зерна пшеницы в фазах вы˝-
хода в трубку — колошения осуществляют диагностику обе˝спечен-
ности растений азотом. Чаще всего для этих целей определя˝ют содержание азотистых веществ в листьях, соке листьев, стебл˝ях рас-
тений и на основе полученных данных устанавливают целесо˝об-
разность проведения поздней некорневой азотной подкорм˝ки. В
результате обобщения большого количества данных в каждо˝м ре-
гионе определены оптимальные градации содержания азоти˝стых веществ, при которых обеспечивается получение зерна с пов˝ы- шенным содержанием белков и клейковины.
Âзависимости от питания и других условий выращивания рас˝- тений изменяется не только уровень накопления в зерне бел˝ков и крахмала, но и их качественный состав. При более влажных ˝условиях и умеренных температурах, способствующих большему н˝а-
коплению крахмала, в нем увеличивается доля амилозы, а в бо˝лее
сухих и жарких условиях повышается относительное содерж˝ание амилопектина.
Значительные изменения происходят и в составе белков. При˝ повышении белковости зерна в результате действия любых ф˝акто-
ров увеличивается накопление запасных белков — пролами˝нов и
глютелинов, а концентрация белков альбуминоглобулиново˝го типа понижается. Поскольку белки проламиновой фракции у˝ всех зерновых культур очень бедны лизином и триптофаном, увели˝че-
ние доли этих белков в общем белковом комплексе зерна сни˝жает биологическую ценность суммарного белка. Это наиболее за˝метно проявляется у пшеницы, кукурузы, ячменя, т. е. у тех культур˝, ко-
609
торые характеризуются высоким содержанием в зерне спирт˝орастворимых белков.
Как было указано ранее, фракции белков — альбумины, глобу-
лины, проламины и глютелины — представлены большим набором индивидуальных белков. Методом электрофореза в полиакриламидном геле было установлено, что при разных уровнях азо˝тного
питания и под влиянием природно-климатических факторов
субъединичный и компонентный состав альбуминов, глобули˝нов, проламинов и глютелинов зерна злаковых культур, зависящи˝й от
набора кодирующих их генов, не подвержен изменениям, всле˝д-
ствие чего аминокислотный состав белковых фракций зерна˝ оста-
ется постоянным.
Таким образом, регулируя влажность, обработку почвы, пита˝- ние растений и другие факторы, можно в значительной степе˝ни
повысить накопление в зерне белков и улучшить технологич˝еские
свойства зерна. Однако аминокислотный состав и биологиче˝ская
ценность белков от действия этих факторов не улучшаются, ˝а у
ряда культур — пшеницы, кукурузы, ячменя — даже ухудшаю˝тся. Объясняется это тем, что изменение аминокислотного соста˝ва
белков зерна возможно только генетическими методами, пут˝ем
изменения наследственных свойств растительных организм˝ов.
Примером может служить создание селекционерами высокол˝и-
зиновых гибридов кукурузы, у которых уровень урожайности˝ примерно такой же, как и у обычных гибридов, однако в их зернов˝ках
содержится больше белков с повышенным содержанием лизин˝а и
триптофана (см. с. 116—117).
Существуют также генно-инженерные проекты улучшения
аминокислотного состава белков зерна, в которых предприн˝има-
ются попытки ввести в генотипы злаков природные или синте˝ти- ческие гены, кодирующие полипептиды, построенные в основн˝ом
из незаменимых аминокислот.
14.2. ЗЕРНОБОБОВЫЕ КУЛЬТУРЫ
Зернобобовые культуры отличаются от зерновых злаков бол˝ее
высоким содержанием азотистых веществ как в вегетативно˝й массе, так и в семенах. Эти их особенности обусловлены тем, что они способны с помощью симбиотических микроорганизмов фикс˝и- ровать молекулярный азот атмосферы и использовать его дл˝я син-
теза аминокислот и белков, в связи с чем бобовые культуры н˝е испытывают дефицита азота даже при выращивании на сравните˝ль-
но бедной почве.
Кроме того, зернобобовые культуры обладают более интенси˝в-
ной системой синтеза запасных белков, в результате чего в˝ их зерне в 2—3 раза больше белков, чем у злаковых растений. Наряду с˝
610
