Путем обработки тонкого среза эндосперма этанолом удается растворить белковые гранулы, амилазой – крахмальные зерна, при этом остается неразрушенной хорошо выраженная сетка матричного белка (рис. 27.7).
А
Б
Рисунок 27.7 - Снимок с электронного сканирующего микроскопа. А – Срез клетки эндосперма обычной кукурузы после удаления крахмальных гранул амилазой: хорошо видны зеиновые белковые тела и в виде тяжей слабый глютелиновый матрикс. Б – Срез клетки эндосперма высоколизиновой кукурузы после удаления крахмала амилазой: белковый глютелиновый матрикс более выражен, чем у обычной кукурузы. Увеличение в 1000 раз. (Wall J. S, and JW. Paulis 1975)
В белковых гранулах сорго видна темноокрашенная сердцевина, вокруг которой имеются концентрические кольца, что свидетельствует о пластинчатой структуре белковых гранул (рис. 27.8). При обработке гранул проназой с целью переваривания белка наблюдалась сохраняемость веществ из концентрической и ядерной частей гранул. Предполагают, что это внутригранулярные образования липопротеинового характера.
КГ
БТ
БТ
КГ
КГ
Рисунок 27.8 - Белковые тела (БТ), распложенные между крахмальными гранулами (кг) клетки эндосперма сорго (фото с трансмиссионного электронного микроскопа, увеличение в 10000 раз, Sekinger, Wоlf, 1973)
В зрелом эндосперме обнаруживаются остатки мембран от амилопластов, эндоплазматического ретикулума, вносящих вклад в белковый фонд зерна.
27.6. Влияние сорта, удобрений и условий среды на качество и количество белка в зерне
Количество и качество белка находится под контролем сортовых особенностей злаковых и бобовых культур. Определенное влияние оказывают условия окружающей среды: питание, климат и т.д.
Сорт . Выявление генетических источников, способных изменить соотношение белковых фракций в сторону увеличения наиболее ценных
по аминокислотному составу, является одной из основных задач селекции по созданию высококачественных сортов и гибридов зерновых злаковых культур. Влияние генотипа и условий внешней среды на состав белков изучалось многими исследователями.
У высокобелковых генотипов кукурузы, пшеницы, ячменя и других злаковых культур процентное содержание проламиновой фракции выше, чем у низкобелковых. Уровень же альбуминов и глобулинов ниже. Поэтому содержание лизина понижается, в связи с этим биологическая ценность белка у высокобелковых форм меньше, чем у низкобелковых. Несмотря на это, абсолютное количество лизина в зерне у высокобелковых форм растет. Обратная корреляция между содержанием лизина и белка практически отсутствует у риса, овса и бобовых культур, так как основные фракции этих культур (глютелины и глобулины) имеют высокий процент лизина.
Удобрения. С увеличением содержания белка в зерне пшеницы, ячменя, кукурузы, сорго под действием азотных удобрений повышается доля проламиновой и глютелиновой фракций и снижается количество полноценных белков (альбуминов и глобулинов). Биологическая ценность суммарного белка понижается.
Обращает на себя внимание тот факт, что у сои увеличение уровня белка под влиянием высоких доз азота сопровождается снижением в белке наиболее дефицитной аминокислоты – метионина. Повышение белка в зерне овса после внесения азотных удобрений происходит в результате более или менее равномерного возрастания всех фракций, биологическая ценность белка при этом сохраняется.
Прорастание и созревание. В процессе формирования и созревания зерна соотношение белковых фракций изменяется. В начальной фазе доминируют легкорастворимые белки, к концу созревания процент альбуминов и глобулинов в суммарном белке падает и возрастает доля запасных белков (проламинов и глютелинов). Биологическая ценность суммарного белка к моменту созревания понижается.
По мере прорастания зерна доля запасных белков уменьшается, а содержание альбуминов и глобулинов, а также наиболее дефицитной аминокислоты лизина возрастает. Через 4 дня после прорастания количество лизина в суммарном белке ржи увеличивается на 11%, пшеницы – на 31%, ячменя – на 20%; при этом значительно понижается содержание глютаминовой кислоты и пролина.
Серьезной проблемой является существующая у злаковых культур обратная зависимость между продуктивностью и содержанием белка. Эту особенность объясняют наличием антагонизма между процессами синтеза белка и крахмала. Накопление крахмала положительно коррелирует с урожаем зерна. Закономерность эта проявилась в весьма существенном снижении процента белка у современных сортов и гибри-
