Пшеничні висівки містять речовину і / або речовини, залежно від концентрації пригнічують активність? -Амілази. Показник числа падіння житнього борошна досить точно характеризує активність цього ферменту. Виявлена ​​позитивна кореляція між висотою стебла пшениці і показником числа падіння житнього борошна.

Анотація наукової статті по промисловим біотехнологій, автор наукової роботи - Шарапов Ебрар Махмутович, Козлов Вадим Авенірович, Апаева Ніна Миколаївна, Свечников Олександр Костянтинович


Область наук:
  • промислові біотехнології
  • Рік видавництва: 2010
    Журнал: Вісник Алтайського державного аграрного університету

    Наукова стаття на тему 'Активність альфа-амілази зерна і Залежність показника числа падіння від висоти рослини ярої пшениці'

    Текст наукової роботи на тему «Активність альфа-амілази зерна і Залежність показника числа падіння від висоти рослини ярої пшениці»

    ?Таблиця

    Вплив норм висіву та способу сівби на насіннєву продуктивність багаторічних бобових трав (середні дані за 2007-2009 рр., Ц / га)

    Спосіб посіву Норма висіву люцерни Норма висіву еспарцету Люцерна Еспарцет

    врожайність прибавка% врожайність прибавка%

    Рядовий (15 см) 4. 8 4 80 0,83 - - 10,5 - -

    Рядовий (15 см) 2 4 2 40 1,12 0,29 34,9 12,3 1,8 17,1

    Черезрядний (30 см) 2 4 2 40 1,40 0,57 68,7 15,1 4,6 43,8

    Черезрядний (30 см) 1 2 1 20 1,72 0,89 107,2 12,4 1,9 18,1

    Широкорядний (60 см) 1 2 1 20 2,14 1,31 157,8 18,2 7,7 73,3

    Широкорядний (60 см) 0,5 1 0,5 10 0,91 0,08 9,6 11,8 1,3 12,4

    Примітка. У чисельнику

    Урожайність еспарцету виявилася вищою при широкорядних способі посіву (60 см) з нормою висіву 1 млн всх. насіння / га, а також при черезрядном способі посіву (30 см) з нормою висіву 2 млн всх. насіння / га, продуктивність склала, відповідно, 15,1 і 18,2 ц / га. Широко застосовуються у виробництві рядові способи посіву по люцерні і еспарцету виявилися менш продуктивні на 20-35%.

    висновок

    Для стабільного виробництва насіння багаторічних трав люцерни і еспарцету необхідно посів проводити черезряд-ним (30 см) і широкорядним способами

    0,67

    - вагова норма висіву, кг / га.

    (60 см) посіву з нормою висіву люцерни 1 млн всх. насіння / га. Норма висіву еспарцету - від 1-2 млн всх. насіння / га.

    бібліографічний список

    1. Системи землеробства в Алтайському краї / ВАСГНІЛ. Сибірське відділення АНІІЗіС. - Новосибірськ, 1981. - 328 с.

    2. Довідник агронома Сибіру / під ред. І.І. Синягина, А.І. Плотникова. - М .: Колос, 1978. - 527 с.

    3. Яшутін Н.В. Технологія енергоресурсозбереження в землеробстві Західного Сибіру / Н.В. Яшутін, А.І. Хоменко. - Барнаул, 1999. - 127 с.

    НСР05 0,06 - млн всх. насіння / га; в знаменнику

    + + +

    УДК 633.11: 632.3

    Е.М. Шарапов, В.А. Козлов, М.М. Апаева, А.К. Свечников

    АКТИВНІСТЬ АЛЬФА-АМІЛАЗИ ЗЕРНА І ЗАЛЕЖНІСТЬ показника ЧИСЛА ПАДІННЯ ВІД ВИСОТИ РОСЛИНИ ЯРОВИЙ ПШЕНИЦІ

    Ключові слова: показник числа падіння, а-амілаза, екстракт пшеничних висівок, газова хроматографія, прилад ППП-3, кореляційні відносини,

    показник числа падіння, висота стеблостою ярої пшениці, оптична щільність розчину.

    Вступ

    Показник числа падіння (ППП) є одним з головних показників якості житнього зерна і житнього борошна, побічно характеризує активність а-амілази, яка визначається за в'язкістю клейстерізованного крохмальної суспензії. ППП знаходиться в зворотній пропорційній залежності з активністю ферментів, що розщеплюють крохмаль. При однаковому ППП двох партій пшеничного борошна температурні максимуми пікових значень активності а-амілази можуть бути різні, тому існує думка, що ставить під сумнів значення ППП як маркера активності а-амілази пшеничного борошна.

    Метою даного дослідження було встановлення взаємозв'язку висоти стебла ярої пшениці та ППП з втратами врожаю зерна від ензімомікозного виснаження, а також зіставлення вимірювання активності а-амілази зерна по ППП з прямим дослідженням ферментативної активності в умовах блокади а-амілази за допомогою інгібітору з екстракту пшеничних висівок, виявленого нами раніше [1-3].

    Об'єкти і методи

    Методика отримання екстракту з пшеничних висівок. Кілограм пшеничних висівок (сход через капроновое сито розміром 0,5 мм) поміщали в марлевий мішок, який опускали в ємність з дистильованою водою об'ємом 5 л. Екстрагували протягом 36 год при температурі 20оС. Отриманий екстракт центрифугували при 3 тис. Оборотах протягом 10 хв. Отриману надосадову рідину використовували для виділення інгібітору. Оскільки екстракти їх різних партій висівок пшениці розрізняються по своїй інгібуючої активності, то нами було прийнято, що 25 мл екстракту при внесенні в опару шроту зерна озимого жита вагою 7 г з відомим ПП повинні збільшувати цей показник на 40 одиниць. Однорідності властивостей екстракту при менших значеннях корекції домагалися шляхом висушування екстракту у вакуумній сушарці. При більш високих значеннях корекції в екстракт додавали дистильовану воду. Достовірність відсутності водорозчинних білкових інгібіторів перевіряли виміром ПП екстракту і знову розчиненого сухої речовини, очищеного від коагулянтів шляхом центрифугування частини екстракту, вису-

    шенного в умовах вентиляції повітря температурою не більше 40 ° С. Різниця значення ПП в серії таких вимірів не перевищувала значення помилки приладу. Всі досліди по БІОТЕСТ проводили екстрактом, що містить 120 мкг діючої речовини в 1 мл екстракту.

    а-амілазу з зерна пшениці отримували відповідно до методики біохімічного дослідження рослин [4].

    Методика вивчення впливу а-амілази на крохмаль борошна в присутності зростаючої кількості інгібітора на приладі ППП-3. Реакцію впливу а-амілази на крохмаль борошна в присутності зростаючої кількості інгібітора досліджували на приладі ППП-3 по ГОСТ 27 676-88, згідно з яким активність а-амілази визначається як показник числа падіння борошна. Прилад одночасно визначає показання в двох паралельних пробірках. ПП одного зразка є середнім значенням ПП кожної пробірки. В обидві пробірки вносяться приблизно 7 г борошна і 25 мл води. Визначаючи активність а-амілази в присутності інгібітора, внесеного в наростаючих концентраціях, можна побудувати кінетичну криву пригнічення а-амілази. При цьому в одній пробірці визначається показання контрольного варіанту, в іншій - показання досвідченого варіанту. Один цикл вимірювань повторювали трикратно. У разі, якщо в двох різних вимірах ППП контрольного варіанту завмер перевищував поріг помилки приладу, то дослід повторювали.

    Для проведення дослідів воду і препарат, що містить розчин інгібітору, змішували в співвідношеннях, представлених в таблиці 1.

    Вивчення впливу ингибирующего комплексу на активність а-амілази ферментативним методом. Сутність ферментативного методу реєстрації кінетики інгібування полягає в вимірі оптичної щільності розчину крохмалю, підфарбованого йодом. Інтенсивність забарвлення, а отже і оптична щільність розчину, обернено пропорційна активності а-амілази. Як і в попередньому досвіді в реакційне середовище, що містить а-амілазу, в зростаючій концентрації вносили інгібітор. Вимірювання оптичної щільності виробляли на фотометрі СФ-103 в наступній послідовності:

    1) в пробірки вносили 3 мл ацетатного буфера (рН 5,5) і 3 мл заздалегідь приготовленого розчинної 2% -ного крохмалю;

    2) потім пробірки керується за допомогою терморегулятора до досягнення температури розчину + 40оС;

    3) після цього в пробірки вносили розчин а-амілази по 0,3 мл;

    4) інгібітор а-амілази в пробірки вносили згідно з даними таблиці 2.

    6) поміщали пробірки в термостат на 30 хв. при температурі 40оС;

    7) в колби об'ємом 50 мл попередньо вносили 30 мл дистильованої води, 1 мл 0,1 н розчину соляної кислоти і 5 крапель розчину йоду;

    8) для приготування розчину йоду 3 г йодистого калію розчиняли в 25 мл води, після цього в розчин додавали 0,3 г йоду, обсяг доводили до 250 мл і використовували для подальшого аналізу;

    9) після закінчення 30 хв. пробірки виймали з термостата і для припинення ферментативної реакції в кожну пробірку додавали по 2 мл 1 н розчину соляної кислоти;

    10) 0,5 мл розчину з кожної пробірки поміщали в колбу з попередньо налитими реактивами, ретельно перемішували і доводили дистильованою водою до мітки 50 мл, отриманий розчин використовували для визначення оптичної щільності на фотометрі СФ-103 при робочій довжині хвилі 595 нм;

    12) отримані показники оптичної щільності є мірою активності ферменту при різній концентрації ингибирующего комплексу. Ці дані

    були досліджені як статистичні величини з розрахунком середньої, помилки середньої та були використані для побудови графіків кінетики інгібірова-ня.

    Визначення висоти стеблостою і втрати врожаю від емісії проводили під час аналізу снопів на польовому досліді на тлі гною (20 т / га) і соломи (3 т / га). Варіанти: 1) контроль (без обприскування); 2) ТУР (4 кг / га); 3) пестициди (у фазі кущіння здійснювали обприскування посівів гербіцидом Гренч - 10 г / га, інсектицидом Кінмікс - 0,2 л / га, фунгіцидом Альто - 0,5 л / га). Загальна площа ділянки - 154 м2, облікова площа - 66 м2, повторність - 3-кратна, розміщення ділянок - Ренді-мізірованное. Агротехніка вирощування ярої пшениці була загальноприйнятою для даної зони. Попередник ярої пшениці - озиме жито. Сорт ярої пшениці Лада. Грунт дерново-підзолистий среднесуглинистая. Агрохімічні показники грунту наступні: рНсол - 6,0%; N (загальний) - 2,5 мг / 100 г грунту; Р2О5 - 20 мг / 100 г грунту; К2О - 15 мг / 100 г грунту.

    Висоту рослин вимірювали методом апробаційних снопів. Отримані дані висоти стеблостою досліджували як статистичні величини з розрахунком середньої, помилки середньої. Рівень відмінностей по висоті стеблостою контрольної та експериментальних ділянок оцінювали за допомогою Місця Стьюдента в середовищі табличного процесора Excell з пакета прикладних програм MsOffice 2003.

    Приготування робочого розчину

    Таблиця 1

    № досвіду Препарат, мл Вода, мл Вміст д.р. в 1 мл розчину, мг

    1 25 0 3,00

    2 21 4 2,52

    3 17 8 2,04

    4 13 12 1,56

    5 10 15 1,20

    6 9 16 1,08

    7 5 20 0,60

    Таблиця 2

    Кількість інгібітора для проведення досвіду

    № вимірювання 1 2 3 4 5 6 7

    Кількість інгібітора, мл 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0

    Результати досліджень та обговорення

    Склад екстракту з пшеничних висівок. В результаті проведеного дослідження складу фракцій отриманого екстракту за допомогою газової хроматографії встановлено, що екстракт містить три види ідентифікованих карбонових кислот: саліцилову (26,34%), Кумарі-ву (0,46%) і мевалоновую кислоти (0,36%), а також різні ізомери карбонових кислот (16,1%). Крім того, екстракт містить фітогормони - абсці-зовую кислоту (АБК 22,3%). Ідентифікацію АБК додатково проводили методом ТКХ на платівці Sorbfil, використовуючи в якості мітчика АБК фірми Acros. Також виявлені три види залишків гексоз, що розрізняються кількістю гідроксог-РУПП в циклі (3,33; 1,7 і 0,66%), 5 (гідроксиметил) фуран-2-карбонова кислота (4,9%), феніловий ефір карба -міновой кислоти (6,6%), 6-міток-сіперідін-2-он (1,13%) і різні смоли (16,1%).

    Порівняння дослідження активності а-амілази з використанням приладу

    ППП-3 і прямого ферментативного способу. В сільськогосподарської літературі зустрічається думка, що ставить під сумнів характеристику ППП як показника активності а-амілази пшеничного борошна. Для доказу припущення, що ППП характеризує активність а-амілази борошна, ми провели серію дослідів в порівнянні кінетики інгібування цього ферменту в залежності від наростання концентрації інгібітора а-амілази з висівок пшениці з використанням приладу ППП-3, з кінетикою інгібування, отриманої в результаті використання прямого ферментативного методу також в присутність наростаючої концентрації інгібітору. Залежно від концентрації робочого розчину інгібітору ППП збільшується тим більше, чим вище концентрація інгібітора (рис. 1).

    При дослідженні активності а-амілази борошна в присутності інгібітора ферментативним методом спостерігалося залежне від дози інгібітору наростання оптичної щільності розчину (рис. 2).

    800 -1 600 400

    200 0

    0,6 1,08 1,2 1,52 2,04 2,52 3

    Вміст діючої речовини, мг / мл

    Мал. 1. Залежність інгібування а-амілази борошна від концентрації інгібітора

    Е

    0,25 п

    6 12 18 24 30 36

    Вміст діючої речовини, мкг / мл

    Мал. 2. Залежність активності а-амілази борошна, виражена в одиницях оптичної щільності (Е),

    від змісту ингибирующего комплексу

    Порівнюючи характер кривих інгібування а-амілаза, отриманих двома різними методами, можна відзначити, що в обох експериментах спостерігається однотипна крива інгібування. На основі однотипності кривих інгібування можна стверджувати, що ППП досить об'єктивно характеризує активність цього ферменту. Однак на інгібування а-амілази борошна (рис. 1) інгібітору витрачається більше, ніж на інгібування а-амілази проростає зерна (рис. 2). Виявлене дозових відмінність задовільно пояснюється наявністю різних ізоформ а-амілази. Визнано, що цей фермент в зерні присутній в двох модифікаціях: а-амілаза «дозрівання» і а-амілаза «проростання» [5]. Різниця результатів по кількості витрачання інгібіторів відбувається внаслідок наступних причин: 1) в двох наведених дослідах визначали активність різних ізоформ а-амілази; 2) в борошні а-амілаза «дозрівання» міститься в значно більшій кількості, ніж в проростках зерна; 3) можливо, а-амілаза «дозрівання» більш стійка до даного інгібітора, ніж а-амілаза «проростання».

    Результати визначення активності a-амілази і висоти рослини. Взаємозв'язок активності а-амілази і висоти рослини виявлена ​​раніше при вивченні ізоензимів а-амілази зерна жита [6]. Найбільша активність а-амілази в одній зоні ізоензімних компонентів характерна для карликів і короткостебельних сортів. На основі значень активності а-амілази таких сортів, як Вятка, Вятка-2, Омка, Камалінская-13. Otello, Bjorn (Швеція), Onni-11, Jo-090, Harman

    (Фінляндія), Petkus (ФРН), сформована шкала еталона якості жита [7]. У цій шкалі краще сорту В'ятка відповідає найбільша висота рослини і, відповідно, найменша активність а-амілази. Однак для інших зернових культур наявність або відсутність такого зв'язку не встановлено. Тому в наших польових дослідах увага була зосереджена на зміні висоти рослини від технологічних прийомів обробітку. На малюнку 3 показані результати вимірювання висоти стеблостою в середньому за три роки в порівнянні з активністю а-амілази, вираженої в ППП.

    Зміна висоти рослини знаходить відгук у значеннях активності ферменту, тому коефіцієнт кореляції між ППП і висотою стеблостою дорівнює 0,88 ^ < 0,01). Між висотою стеблостою і активністю а-амілази спостерігається сильна позитивна достовірна кореляція.

    Втрати врожаю від емісії в залежності від досліджуваних параметрів дослідів представлені в таблиці 3.

    У всі роки технологія обробітку впливає на втрати врожаю від емісії. Різниця втрат врожаю (в%) між контрольним варіантом і варіантами досвіду істотна (НСР05 1,392%). Нами встановлено, що чим менше активність ферменту а-амілази в зерні ярої пшениці, тим менше втрати врожаю від емісії. Необхідно відзначити, що втрати, пов'язані з хворобою емісії, які спостерігалися в досвіді протягом 3 років, на тлі гною нижче, ніж на тлі соломи.

    350 300 250 200 150 100 50 0

    Висота рослин, см

    Активність ферменту, ПП сек

    т-1-1-1-1-1

    контроль ТУР Пестициди Контроль ТУР Пестициди

    гній Солома

    Мал. 3. Активність а-амілази борошна і висота рослини ярої пшениці сорту Лада, 2004-2006 рр.

    Таблиця 3

    Загальні втрати врожаю від різних захворювань і частка втрат врожаю від емісії,%

    Варіанти досвіду Втрати від емісії Загальні втрати

    від врожаю від загальних втрат

    Гній контроль 7,5 52 14,5

    тур 4,5 39 11,5

    пестициди 3,8 36 10,7

    Солома контроль 9,3 66 15,0

    тур 6,1 41 14,4

    пестициди 5,1 42 12,1

    висновки

    1. Екстракт з пшеничних висівок пригнічує активність а-амілази житнього та пшеничного борошна.

    2. Кінетика інгібування а-амілази пшеничного борошна, отримана з використанням приладу ППП-3 і ферментативного способу, має схожий характер.

    3. Показник числа падіння характеризує активність а-амілази борошна.

    4. Виявлена ​​сильна достовірна позитивна кореляція між активністю а-амілази зерна ярої пшениці і довжиною рослини.

    5. Зниження активності а-амілази в зерні ярої пшениці сприяє зменшенню втрат врожаю від емісії.

    бібліографічний список

    1. Вплив емісії на масу і числа зерен в колосі ярої пшениці сорту Лада / Е. М. Шарапов та ін. // Актуальні питання вдосконалення технології виробництва і переробки продукції сільського господарства: матер. регіон. на-уч.- практ. конф. - Йошкар-Ола, 2005. - Вип. VII. - С. 106-108.

    2. Шарапов Е.М. Можливі шляхи вирішення проблеми ензімо-мікозного ис-

    тощенія зернових / Е.М. Шарапов та ін. // Матеріали II Міжнародної наук. шк. «Наука та інновації-2007. ISS, SI-2007 »(5-11 липня, 2007, р Йошкар-Ола). - Йошкар-Ола, 2007. - С. 134-138.

    3. Патент 2336701 Російська Федерація, МПК51 A21D 2/36. Спосіб збільшення показника число падіння борошна і зерна / Е.М. Шарапов та ін .; заявник і власник патенту Е.М. Шарапов, І.І. Попов, ТОВ «Ороль». -№ 2007103374/13 (003636); заявл. 30.01.2007; опубл. 27.10.2008, Бюл. № 30. 3 з.

    4. Методи біохімічного дослідження рослин / під ред. А.І. Єрмакова. - М .: Сельхозгиз, 1952. - 520 с.

    5. Харчова хімія / С.Є. Траубенберг і ін .; під ред. А.П. Нечаєва. - СПб .: Глорд, 2007. - 635 с.

    6. Кобилянський В.Д. Жито / В.Д. Ко-билянскій. - М .; Колос, 1982. - 240 с.

    7. Ракітіна А.Н. Вихідний матеріал для селекції жита на якість в умовах Нечорнозем'я / О.М. Ракітіна, В.І. Комаров // Селекція, насінництво, сортова агротехніка озимого жита і ярих культур. - Кіров, 1978.

    + + +


    Ключові слова: ПОКАЗНИК ЧИСЛА ПАДІННЯ / АЛЬФА-амілази / ЕКСТРАКТ пшеничних висівок / ГАЗОВА ХРОМАТОГРАФІЯ / ПРИЛАД ППП-3 / КОРЕЛЯЦІЙНІ ВІДНОСИНИ / ВИСОТА стеблостою ЯРОВИЙ ПШЕНИЦІ / ОПТИЧНА Щільність розчину / FALLING-NUMBER INDEX / ALPHA-AMYLASE / WHEAT BRAN EXTRACT / GAS CHROMATOGRAPHY / FALLING-NUMBER DETECTION DEVICE / CORRELATION RELATIONS / SPRING WHEAT HAULM STAND HEIGHT / SOLUTION OPTICAL DENSITY

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити