Оказалось, что изменить аминокислотный состав совсем не просто. В 1963 году, анализируя сотни сортов и мутантов кукурузы на аминокислотном анализаторе на кафедре биохимии в университете Пардью (США), студент Л. Бейтс обнаружил природный мутант, в котором содержание лизина было почти в 2 раза выше, чем в зерне нормальных гибридов кукурузы. Кроме лизина также повышено содержание второй лимитирующей аминокислоты триптофана на 40-60%, имелись изменения по содержанию других аминокислот. Этот мутант называется «Опейк-2», в переводе с английского – мучнистный, рыхлый (в русской литературе назван «Опак-2») из-за отсутствия стекловидности, присущей обычной кукурузе.
Оценка питательной ценности показали, что белые крысы на рационе с кукурузой Опак-2 росли в 2-2,5 раза быстрее, чем на рационе с обычной кукурузой. Это вызвало большой бум у ученых, так как появилась надежда, что используя лиз-ген «Опак-2», можно создать товарные гибриды кукурузы с повышенным содержанием лизина и, тем самым, снизить расход полноценного белка в питании людей и животных.
Открытие высоколизинового мутанта кукурузы стимулировало поиски подобных форм среди других культур. Были найдены в мировых коллекциях или получены методом мутагенеза высоколизиновые формы сорго, ячменя, пшеницы и развернута селекционная работа во многих странах по созданию высоколизиновых сортов и гибридов злаковых культур.
Кукуруза (Zea mays L.)
Повышение содержания лизина происходит в результате действия гена «Опак-2» на перераспределение белковых фракций в зерне: увеличивается пропорция богатых лизином альбуминов, глобулинов, глютелинов и резко снижается количество очень бедного лизином белка зеина. Кроме того, в самих фракциях кукурузы «Опак-2» несколько повышается содержание лизина (табл. 27.14).
Таблица 27.14 – Содержание белковых фракций и концентрация в них лизина зерна обычной и высоколизиновой кукурузы.
| Белковые фракции | Белковые фракции, % | Лизин, г/100 г белка | ||
|---|---|---|---|---|
| ОБ-кукуруза | ВЛ-кукуруза | ОБ-кукуруза | ВЛ-кукуруза | |
| Альбумины | 8,9 | 10,6 | 6,2 | 6,9 |
| Глобулины | 4,5 | 14,8 | 4,0 | 5,2 |
| Зеин | 27,8 | 7,9 | 0,17 | 0,15 |
| Глютелины | 37,5 | 44,7 | 3,6 | 4,4 |
| Небелковый азот | 5,9 | 18,9 | 1,0 мг% | 19 мг% |
| Склеропротеины | 14,4 | 7,0 | 3,0 | 4,9 |
Под руководством академика М. И. Хаджинова в Краснодарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства
им. П. П. Лукьяненко созданы первые гибриды ВЛ-кукурузы, которые по урожайности зерна лишь на 3-4% уступали, а некоторые не уступали обычным гибридам кукурузы.
Кормовая ценность высоклизиновой и обычной кукурузы
Между высоколизиновой и обычной кукурузой имеются определенные различия по содержанию питательных веществ (табл. 27.15). Оба вида обеспечивают равное количество обменной энергии, но у высоколизиновой кукурузы несколько выше уровень жира и клетчатки и ниже содержание каротина (Рядчиков, 1973).
Особенно значительны различия по содержанию аминокислот. Количество лизина в белке зерна гибридов новой кукурузы колеблется от 3,8 до 4,6%, у обычной кукурузы – от 2,4 до 2,9% (табл. 27.16). В тонне зерна обычной кукурузы в среднем 2,7 кг лизина, в то время как у высоколизиновой – 4,3 кг. Повышенное содержание триптофана и аргинина при одновременном снижении количества лейцина и фенилаланина обеспечивает более благоприятное соотношение всех незаменимых аминокислот в зерне высоколизиновой кукурузы по сравнению с обычной. К тому же высоколизиновая кукуруза отличается более высоким содержанием фосфора, магния и, особенно, калия, а также различных микроэлементов.
Сравнительные исследования на животных, содержащихся на монодиетных рационах из высоколизиновой или обычной кукурузы, показали, что привесы свиней при кормлении вволю были в 3,2-3,6 раза выше на кукурузе опак-2.
Таблица 27.15 – Состав и питательность зерна высоколизиновой и обычной кукурузы, % на сухое вещество
| Показатели | Высоколизиновая кукуруза | Обычная кукуруза |
|---|---|---|
| Влага общая | 14,2 | 13,3 |
| Сырой болок | 9,5 | 9,81 |
| Жир | 7,12 | 5,68 |
| Клетчатка | 2,01 | 1,44 |
| Безазотистые экстрактивные вещества | 77,7 | 81,4 |
| Крахмал | 69,3 | 71,0 |
| Зола | 1,59 | 1,68 |
| Каротин, мг в 1 кг СВ | 2,10 | 4,30 |
| Обменная энергия, МДж в 1 кг СВ | 15,5 | 15,5 |
| Переваримый сырой белок, г в 1 кг СВ | 82 | 77 |
| Кальций | 0,015 | 0,010 |
| Фосфор | 0,42 | 0,22 |
Различия в питательности этой кукурузы в сравнении с обычной особенно интересно наблюдать в условиях острого недостатка белка, т. е. когда рационы состоят, в основном, из кукурузы с необходимой добавкой витаминов, микро- и макроэлментов. Содержание белка в таких
рационах составляет 9-10% вместо 16-18% по нормам. Приросты поросят на высоколизиновой кукурузе были в 1,5 раза выше, чем на обычной, при этом затраты корма и сырого белка снижались на 25% (табл. 27.17). Обращают на себя внимание достаточно высокие среднесуточные привесы (546 г) на рационах с «Опак-2» при ограниченном уровне белка, который почти в два раза ниже существующих норм.
Таблица 27.16 – Содержание белка и аминокислот в зерне гибридов обычной и высоколизиновой кукурузы, г/100 г белка
| Показатели | Обычная кукуруза | Высоколизиновая кукуруза | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Крас- нодар- ский 436 | Крас- нодар- ский 309 | Крас- нодар- ский ПГЗОЗ | Илли- нойская высо- кобел- ковая | Крас- нодар- ский 81 ВЛ | Крас- нодар- ский 82 ВЛ | Крас- нодар- ский 381 ВЛ | Крас- нодар- ский 436 ВЛ | Крас- нодар- ский ЗОЗ ВЛ | |
| Сырой белок | 10,1 | 10,1 | 10,7 | 25,6 | 10,5 | 10,8 | 10,8 | 11,1 | 10,8 |
| Лизин | 2,9 | 2,9 | 2,5 | 2,1 | 3,8 | 4 | 4 | 4,3 | 3,8 |
| Гистидин | 2 | 2 | 2,2 | 2 | 2,9 | 2,5 | 2,6 | 2,4 | 2,9 |
| Аргинин | 4,6 | 4,6 | 4 | 3,6 | 6,5 | 6 | 5,9 | 5,6 | 5,7 |
| Аспараг. к-та | 6,7 | 6,7 | 6 | 6 | 8,6 | 9 | 7,7 | 8,3 | 8,9 |
| Треонин | 3,6 | 3,6 | 3 | 2,6 | 3,5 | 3,4 | 3 | 3,4 | 3,2 |
| Серин | 4,5 | 4,5 | 3,7 | 3,9 | 3,8 | 3,9 | 4,2 | 4,2 | 3,6 |
| Глютам. к-та | 17,4 | 17,4 | 16,1 | 19,8 | 13,9 | 14,8 | 13,1 | 14,7 | 12,9 |
| Пролин | 9,6 | 9,6 | 9,2 | 8 | 9 | 8,1 | 7,6 | 9,4 | 8,2 |
| Глицин | 3,6 | 3,6 | 3,2 | 2,8 | 4 | 4,1 | 4,2 | 4 | 3,7 |
| Аланин | 7,3 | 7,3 | 6,6 | 8 | 6,6 | 6 | 5,6 | 6,1 | 5,5 |
| Цистин | 2,2 | 2,2 | 2,3 | 2 | 2,3 | 2 | 2,5 | 2,4 | 2,4 |
| Валин | 4,6 | 4,6 | 4,6 | 3,9 | 4,9 | 4,8 | 6,2 | 4,6 | 4,6 |
| Метионин | 1,9 | 1,9 | 1,8 | 2 | 1,6 | 1,7 | 1,4 | 1,4 | 1,6 |
| Изолецин | 2,8 | 2,8 | 2,8 | 3,1 | 2,7 | 2,5 | 2,3 | 2,5 | 2,4 |
| Лейцин | 11,2 | 11,2 | 11 | 14 | 7,2 | 7,9 | 6,8 | 7,9 | 8,8 |
| Тирозин | 3,1 | 3,1 | 2,4 | 3,7 | 2,7 | 2,5 | 2,7 | 2,7 | 2,4 |
| Фенилаланин | 4,3 | 4,3 | 4,1 | 5,9 | 3,6 | 3,5 | 3,3 | 3,8 | 3,2 |
| Триптофан | 0,7 | 0,7 | 0,5 | 0,5 | 1,1 | 1 | 1 | 1,2 | 1 |
Таблица 27.17 – Привесы и оплата корма у свиней на монозерновых рационах с обычной кукурузой и «Опак-2» (Рядчиков В. Г., 1971)
| Состав рациона, % на воз- душно-сухой вес кормо- смесей | Содержание белка, % | Живая масса | Среднесуточный при- рост, г | Затраты корма на 1 кг прироста, кг | Затраты сырого белка на 1 кг привеса, кг | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| В начале опыта | В конце опыта | |||||
| «Опак-2» (высоколизино- вая кукуруза) | 10,1 | 22,7 | 86,1 | 546 | 4,32 | 414 |
| Обычная кукуруза | 10,0 | 22,6 | 63,1 | 364 | 5,76 | 552 |
