SLOVENSKÁ  POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA

V NITRE

FAKULTA BIOTECHNOLÓGIE A POTRAVINÁRSTVA

 

NUTRIČNÁ A TECHNOLOGICKÁ KVALITA FAREBNÝCH GENOTYPOV PŠENICE LETNEJ FORMY OZIMNEJ

Diplomová práca    

 

Štúdijný program: Aplikovaná biológia

Štúdijný odbor: 4.2.1 Biológia

Školiace pracovisko: Katedra biochémie a biotechnológie

Školitel: Ing. Milan Chňapek, Phd.

 

Nitra, 2010 Miroslava Vanková  Bc.

Čestné vyhlásenie

Podpísaná Miroslava Vanková vyhlasujem, že som záverečnú prácu na tému „Nutričná a technologická kvalita farebných genotypov pšenice letenj formy ozimnej“ vypracovala samostatne s použitím uvedenej literatúry.

Som si vedomá zákonných dôsledkov v prípade, ak uvedené údaje nie sú pravdivé.

V Nitre 12. apríla 2010

Miroslava VankováAbstrakt

Potravinárska pšenica je jednou z najdôležitejších obilnín pre výživu ľudí na celom

svete. Cereálie prispievajú z viac než 60% k svetovej produkcii potravín poskytujúcim pre

výživu a zdravie potrebné proteíny, sacharidy, minerálne látky, vitamíny a vlákninu. Zrno

pšenice s nezvyčajnou farbou sa vyznačuje prítomnosťou fenolických látok, ktoré majú

antioxidačné vlastnosti. Hlavným cieľom tejto práce bolo porovnať zásobné bielkoviny

purpurových genotypov pšenice letnej formy ozimnej s tradičnými kultivarmi. Vo výskumnej

práci boli analyzované odordy Koniny – červená, Tr. Epioticum araratica – červená, Tr.

Etiopicum Jakubz, Mnohokvietková, Trojzrnka, Purple feed- čevená a F2 52/09 – Akteur x

červená, ktoré boli porovnávané s tradičnými odrodami Barbara, Bucianska 316,

Bucianska červenoklasá, Šamorínska. Získané výsledky vykazujú, že kvalita

purpurových genotypov pšenice je podobná s tradičnými kultivarmi pšenice letnej formy

ozimnej. To dokazuje aj celkový obsah bilekovín 12,09% a obsah albumínov a globulínov

23,60%. Analýza vysokomolekulových glutenínových podjednotiek (HMW-GS) v SDS-

PAGE ukázala vysokú technologickú kvalitu u 4 zo 7 farebných genotypov pšenice. V jednej

z analyzovaných vzoriek bola detegovaná dvojlíniovosť, kde boli stanovené dve odlišné

podjednotky, čo ukázalo nevyhovujúcu technologickú kvalitu.

Kľúčové slová: cereálie, SDS-PAGE, pšenica letná forma ozimná

Abstract

Bread wheat is one of the most important cereal for human consumption in worldwide.

Cerals contribute from more than 60% to world production of groceries suplementing

proteins, sugars, mineral, vitamins and tassels for diet and healt. Grain of wheat with unusal

colour is characterized by presence of fenolic materials witch have antioxidizing properties.

Main goal of this work was to compare composition of storage proteins of purple genotypes

of bread wheat with taditional types of wheat. There were analyzed genotypes Koniny, Tr.

Epioticum araratica, Tr. Etiopicum Jakubz, Mnohokvietkova, Trojzrnka, Purple feed and F2

52/09 - Akteur x red witch have been compared with traditional genotypes Barbara,

Bucianska 316, Bucianska cervenoklasa, Samorinska. Obtained data shows that quality of

purple genotypes of wheat is similar with traditional types of wheat. This also proves whole

capacity of proteins 12,09% and capacity of albumins and globuins 23,60%. Analysis of high

molecular weight glutein subunits (HMW-GS) in SDS-PAGE showed high technological

quality in 4 from 7 coloured genotypes of wheat. There were detected two lines in one

genotype (Koniny) which provides two different subunits with various technological quality.

Key words: cereals,SDS-PAGE, wheat

ObsahObsah.........................................................................................................................................5

Zoznam použitých skratiek......................................................................................................6

ÚVOD.........................................................................................................................................7

1. PREHĽAD LITERATÚRY.................................................................................................8

1.1. Charakteristika obilnín.....................................................................................................8

1.1.1 Pšenica letná forma ozimná (Triticum aestivum L.)...................................................8

1.1.2. Chemické a nutričné zloženie zrna pšenice letnej...................................................10

1.1.2.1. Charakteristika bielkovín pšeničného zrna.......................................................12

1.1.2.2 Vplyv zasobných bielkovín na technologickú kvalitu zrna pšenice..................13

1.1.2.3 Fenolické látky v cereáliách...............................................................................16

1.2 Bielkoviny ako molekulárne markery.............................................................................20

1.2.1 Vysokomolekulárne glutenínové podjednotky HMW – GS a vplyv na pekárkú kvalitu................................................................................................................................23

1.2.2 Gliadíny a vplyv jednotlivých gliadínov pre pekársku kvalitu.................................27

1.3 Zvyšovanie technologickej kvality pšenice.....................................................................27

1.4 Funkčné potraviny..........................................................................................................28

1.5 Metódy identifikácie genotypov pšenice.........................................................................29

2. CIEĽ PRÁCE......................................................................................................................30

3. MATERIÁL A METÓDY..................................................................................................31

3.1 Biologický materiál.........................................................................................................31

3.2 Extrakcia a elektroforetické delenie glutenínov zrna pšenice.........................................31

3.3 Príprava elektroforetických platní...................................................................................33

3.4 Elektroforetické delenie gliadínov v A-PAGE................................................................34

3.4.1. Podmienky pri elektroforetickom delení.................................................................35

3.5 Farbenie gélu a vizualizácia bielkovín............................................................................35

3.6 Vyhodnocovanie..............................................................................................................35

4. VÝSLEDKY A DISKUSIA................................................................................................36

ZÁVER.....................................................................................................................................43

ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY................................................................................44

PRÍLOHY................................................................................................................................50

Zoznam použitých skratiek

A-PAGE - polyakrylamidová gélová elektroforéza v kyslom prostredíHMW-GS - vysokomolekulová glutenínová podjednotkaLMW-GS - nízkomolekulová glutenínová podjednotkaSDS-PAGE - polyakrylamidová gélová elektroforéza v prostredí SDSTEMED - N,N,N',N'-tetrametyletyléndiamín

ÚVODPšenica patrí na Slovensku, ale aj v celom svete k najdôležitejším obilninám, ktorá

zabezpečuje hlavný zdroj potravy pre ľudskú populáciu. Približne dve tretiny svetovej

produkcie pšenice sa využíva na ľudskú výživu, zvyšok slúži na osivo a krmivo. Spolu

s jačmeňom sú to najstaršie pestované plodiny. V priebehu jej domestikácie a cielenej

selekcie boli vytvorené tisíce nových genotypov a odrôd. Medzi ekonomicky najvýznamnejšie

pšenice patria predovšetkým odrody hexaploidnej pšenice letnej (Triticum aestivum L.) a

tetraploidnej pšenice tvrdej (Triticum durum Desf.) (Hanková 2007).

Pšenica ako surovina sa nekazí, možno ju jednoducho transportovať, skladovať a má

vyhovujúci nutričný profil. Umožňuje prípravu veľkého množstva rozličných výrobkov. Zo

všetkých obilnín má najširšiu paletu druhov a odrôd. Pri pestovaní pšenice a výbere odrôd sa

zohľadňuje najmä výnos, vyrovnaná úrodnosť a pekárska kvalita. Z hľadiska

spracovateľského priemyslu je zase veľmi dôležitá jej technologická akosť.

Charakteristickými znakmi technologickej kvality sú objemová hmotnosť, sklovitosť, podiel

plných zŕn, obsah mokrého lepku a pod. Pšenica obsahuje najviac fosfátov vyživujúcich nervy

spomedzi všetkých obilnín. Jej liečivé účinky sa preto účinne využívajú pri liečení únavy,

depresie, stresu a nervozity. V pšenici sa nachádzajú polysacharidy vo forme škrobu a sú

zastúpené až 76%, taktiež bielkoviny, ktoré tvoria 10 – 15% obsahu zrna pšenice, ktoré sú

považované za ukazovatele kvality, či už nutričnej v potravinách a krmivách, alebo funkčných

vlastností pri spracovaní vo výrobnom procese (Hanková, 2007), ďalej sú to tuky 2%,

vláknina 13% a okrem toho obsahuje minerálálne látky, vitamíny a fenolické zložky.

Fenolické látky sú chemické zlúčeniny obsahujúce benzénový kruh s jednou alebo

viacerými hydroxylovými skupinami. Patria sem fenolové kyseliny, kondenzované taníny,

kumaríny a flavonoidy, ku ktorým zaraďujeme aj antokyány.

Všetky rastliny obsahujú fenolické látky ovplyvňujúce ich vzhľad, chuť, vôňu (Naczk

et al., 2004) a vyznačujúce sa aj antioxidačnými vlastnosťami, ako aj prevenciou voči

civilizačným ochoreniam (Rhodes et al., 1997 a Harborne et al., 2000).

1. PREHĽAD LITERATÚRY

1.1. Charakteristika obilnínCereálie, čiže obilniny sú kultúrne rastliny z čeľade lipnicovitých pestované

predovšetkým pre zrno v miernom pásme všetkých svetadielov, v rôznych nadmorských

výškach. Pestujú sa v prvom rade pre zrno na konzum, na výživu zvierat, na priemyslové

spracovanie a na osivo.

Obilniny v ľudskej výžive zabezpečujú dnes rozhodujúcu časť energetického príjmu z

potravín a nemalý podiel i z celkového príjmu bielkovín. V rozvojových krajinách je denná

energetická potreby krytá zo 60 – 80 % obilninami, vo vyspelých krajinách z 20 – 40 %. Tieto

pomery sa zmenili i v našich trhových podmienkach, kedy pri vysokých cenách živočíšnych

produktov stúpa spotreba obilnín, ktoré sú relatívne lacnejšie.

Kľúčovú skupinu plodín rastlinnej výroby Slovenska tvoria obilniny, ich pestovanie je

dominantné, pretože sa podieľajú 40-timi percentami na energetickej hodnote spotrebovaných

potravín a 35-timi percentami na energetickej hodnote vo výžive zvierat. Takmer 70% sa ich

využíva na kŕmenie, 25% v ľudskej výžive a asi 5% ako surovina pre ďalšie priemyselné

spracovanie (Chňapek, 2008).

1.1.1 Pšenica letná forma ozimná (Triticum aestivum L.)

Pšenica patrí k najstarším kultúrnym rastlinám. Jej domovom je povodie Eufratu

a Tigrisu v niekdajšej Mezopotámii. Vznikla dlhodobým vývojom a šľachtením

z prapôvodných foriem – pšenice jednozrnnej a pšenice dvojzrnnej. Staroveké národy ju

začali pestovať asi 6 000 rokov pred n. l. V dlhej histórii postupne nahradzovala pšenicu

jednozrnnú, dvojzrnnú a špaldu. V 16. storočí bola kolonistami dovezená do Severnej

Ameriky, v 17. storočí do Južnej Afriky a v 18. storočí do Austrálie. Dnes je kráľovnou

obilnín. Z hľadiska veľkosti pestovateľských plôch je v celosvetovom merítku na druhom

mieste hneď za ryžou. V súčasnosti sa pšenica pestuje najviac v Európe a Severnej Amerike.

Pšenica letná forma ozimná je na Slovensku základnou chlebovou obilninou. Z jej

múky sa pečie chlieb a pečivo, čo umožňuje chemické zloženie zrna, najmä zvláštnosti

bielkovín, ktoré vytvárajú lepok majúci pri pečení chleba mimoriadny význam. Mlynsko-

pekárenskú kvalitu pšenice podmieňuje hlavne komponentová skladba gluténových

bielkovín. V prípade, ak pšenica nemá vhodnú kvalitu na výrobu múky, používa sa ako

krmivo pre zvieratá. V priemysle sa využíva ako surovina k výrobe celého radu dôležitých

látok (lepkové bielkoviny, lepidlá, škrob), s následným využitím v papiernickom a textilnom

priemysle, k výrobe alkoholu a plastických látok.

Obr. 1: Pšenica letná forma ozimná (Triticum aestivum L.)

Pšenica letná forma ozimná je našou najrozšírenejšou a najplastickejšou obilninou,

ktorá sa pestuje takmer vo všetkých pôdno – klimatických podmienkach Slovenska a zaberá

90% z celkovej osevnej plochy. Nové možnosti poskytuje i ekologické pestovanie pšenice,

s produkciou ktorej sa v SR začalo od polovice 90. rokov. Do produkčného procesu

pestovania plodín spolu s klimatickými faktormi v podstatnej miere môže zasiahnuť

i agronóm úpravou a modifikáciou pestovateľského prostredia (Klimeková a kol., 2004).

Múka vymletá zo pšenice má ako jediná z obilnín schopnosť formovať cesto. Tieto unikátne

vlastnosti pšeničného zrna závisia od glutén formujúcich zásobných bielkovín v jej

endosperme. Pre túto schopnosť sa pšenica stala najdôležiteším zdrojom bielkovín vo výžive

ľudí.

Pšenica letná (Triticum aestivum L.) je kultúrne nahý, hexaploidný typ pšenice

s počtom chromozómov 2n = 42 (obrázok 1 a 2). Má 40-150 cm dlhé steblá, duté,

tenkostenné, niekedy čiastočne vyplnené stržňom, a aj na kolienkach holé. Listy sú ploché, 6-

16 mm široké, drsné za mlada páperisté. Súkvetie klas je 4-18 cm dlhý (okrem ostí), riedky

alebo hustý, približne 4-hranný a stlačený. Vreteno je nelámavé, pevné a holé. Klásky sú 3-6(-

9)-kveté, stlačené a z nich len 2-4 kvety sú plodné.

Plevy sú 10 mm dlhé, uťaté, vajcovité alebo podlhovasté, len hore ostro hrebeňovito

kýlnaté a páperisté. Plevice plodných kvetov sú vajcovité, 7-9-žilové, bezostilé alebo s osťou

až 16 cm dlhou (Tisová, 1998).

Pšenica letná je polyploidný druh ktorá zahŕňa tri (AABBDD) alebo dva (AABB)

genómy. Technologická kvalita jednotlivých genotypov vyplýva z expresie génov a ich

interakciami s prostredím, preto je veľmi dôležité jej genetické zloženie.

Obr. 2: Zrno pšenice letnej

1.1.2. Chemické a nutričné zloženie zrna pšenice letnej

Chemické zloženie zrna pšenice je podmienené nielen geneticky, ale tiež

ekologickými faktormi ako je podnebie, pôda, orba, fyzikálnymi a chemickými vplyvmi

počas skladovania a spracovania. Základnou a dominantnou komponentou zrna je škrob,ktorý

predstavuje 60-70% hmotnosti zrna. Medzi nutričné zložky zrna ďalej patria proteíny,

sacharidy, tuky a minerálne látky (Gajdošová, Šturdík 2004). Tabuľka 1 nám uvádza základné

zloženie obsahu bielkovín, sacharidov a vlákniny v pšeničnom zrne.

Tab. 1: Obsah bielkovín, sacharidov a vlákniny v pšenici (ŽAJOVÁ a PORUBSKÁ,

1997; BRESSANI, 2003)

Bielkoviny (g/100g) Sacharidy (g/100g) Vláknina (g/100g)

Celé zrno 14,0 69,1 2,3

Šrot 8,0 55,0 1,9

Vločky 4,9 38,2 1,11

Otruby 14,0 26,8 44,1

Klíčky 26,5 76,0 4,0

Skladba jednotlivých vrstiev zrna je znázornená na obrázku 3. Najvrchnejšia vrstva má

za úlohu chrániť zrno pred mechanickým poškodením, krátkodobými účinkami vody a pred

škodlivými látkami. Preto sú tvorené nerozpustnými a obtiažne bobtnajúcimi materiálmi,

predovšetkým celulózou. Ďalšie podpovrchové vrstvy nesú v bunkách farbivá a určujú tak

vonkajší vzhľad zrna. Niektoré vrstvy obsahujú polysacharidové látky, schopné do rôznej

miery bobtnanie a viazanie vody, pričom prispievajú k udržovaniu rovnováhy vlhkosti zrna.

Tieto vrstvy tvoria pevnú, húževnatú vrstvu, ktorá pri mletí zrna prechádza do otrúb.

Na rozhraní medzi obalovými vrstvami a endospermom je mäkkšia jednoduchá vrstva

tvorená veľkými bunkami nazývaná aleurónová vrstva. Bunky aleurónovej vrstvy obsahujú

vysoký podiel bielkovín cca 30%, čo je takmer trojnásobok obsahu v endosperme. Tieto

bunky majú tiež najväčší obsah minerálnych látok zo všetkých buniek zrna (Příhoda et al.,

2004).

Endosperm tvorí viac ako 80% štruktúry zrna. Zásobné bielkoviny v endosperme

vytvárajú bielkovinový komplex, ktorý z hľadiska chemickej skladby, fyzikálnej štruktúry,

biologických vlastností a lokalizácie vrámci zrna tvorí komplex heterogénnych bielkovín

(Michalík, 1998).

Obr. 3 Morfologické zloženie zrna pšenice (Gajdošová, Šturdík 2004)

Nutričné komponenty zrna poskytujú energiu, stavebný materiál a majú regulačnú úlohu. Prvotné komponenty poskytujúce energiu sú sacharidy a tuky, v menšej miere aj proteíny. Zložky poskytujúce stavebný materiál sú hlavne proteíny a minerálne látky. Taktiež je nutričná hodnota určená obsahom esenciálnych aminokyselín (lyzín, metionín, tryptofán), ktorých zastúpenie v pšenici je pomerne nízke. V pšeničnom zrne je relatívne malý obsah vitamínov. Iba vitamíny skupiny B sú zastúpené vo významných množstvách (Gajdošová, Šturdík 2004).

Tab. 2: Hlavné zložky jednotlivých častí zrna pšenice (Gajdošová, Šturdík 2004)

Chemické  komponentyObsah jednotlivých zložiek v %Celé  zrno Aleurónová  vrstva Zárodok Endosperm

Proteíny 10-17 23-33 36-42 9-14Škrob 60-70 0 0 78-84Celulóza 2,5-3,3 12-20 3-5 0,13-0,18Lipidy 2,0-2,5 7,0-8,5 12-16 0,5-0,7Minerálne látky 1,4-2,3 9-11 5-6 0,3-0,5

1.1.2.1. Charakteristika bielkovín pšeničného zrna

Bielkoviny patria neodmysliteľne medzi najdôležitejšie organické zlúčeniny. Stavebné

bielkoviny tvoria telá všetkých organizmov. Bez funkčných bielkovín by v organizme

neprebehla žiadna chemická reakcia. Imunita organizmu tiež úzko súvisí s bielkovinami.

Bielkoviny v priemere obsahujú 55 % uhlíka, 21 % kyslíka, 7 % vodíka, 17 % dusíka, ďalej

síru, prípadne fosfor. Sú to vysokomolekulové organické látky zložené zo zvyškov najmenej

22 rôznych aminokyselín a dvoch amidov pospájaných navzájom kovalentnou tzv. peptidovou

väzbou – CO – NH - . Relatívna molekulová hmotnosť bielkovín väčšinou presahuje 10 000.

Značná rozmanitosť bielkovín je daná kombinačnou schopnosťou aminokyselín, pričom

každý druh živých organizmov sa vyznačuje tisíckami rozdielnych typov bielkovín (Repka,

Michalík, 1988).

Obsah bielkovín patrí k najvýznamnejším parametrom technologickej a úžitkovej

hodnoty zrna pšenice. Podľa nich sa posudzuje kvalita zrna. Bielkoviny sú v zrne

lokalizované vo všetkých jeho častiach, najviac však v škrobovom endosperme, v ktorom sa

nachádza až 72,5% celkového obsahu bielkovín zrna a v aleurónovej vrstve (15,5%). Zárodok

obsahuje 8,0% a oplodie s osemením 4,0% (Chňapek, 2008).

Vlastnosti bielkovín sú podmienené chemickým zložením, štruktúrou a molekulovou

hmotnosťou. Sú to tuhé látky, ich rozpustnosť vo vode je veľmi odlišná, môžu tvoriť koloidné

roztoky.

Rozdelenie bielkovín sa uskutočňuje podľa Michalík et al. (2005) z hľadiska:

Fyzikálno-chemických alebo biologických vlastností nasledovne:

a.) podľa tvaru molekúl,

b.) podľa rozpustnosti (rozpustné vo vode, v alkoholoch, slabých kyselinách a

zásadách, roztokoch solí)

c.) podľa biologických vlastností,

d.) podľa prítomnosti neproteínovej zložky,

e.) podľa stavu degradácie.

Podľa rozpustnosti v rôznych rozpúšťadlách sa bielkoviny delia:

a.) albumíny - rozpustné vo vode

b.) globulíny - rozpustné v zriedených roztokoch NaCl, KCl

c.) prolamíny - rozpustné v 60-80% etanole

d.) glutelíny - rozpustné v zásaditých roztokoch

e.) históny - rozpustné v zásaditých roztokoch

f.) protamíny - rozpustné vo vode, v zriedených roztokoch solí

Podľa funkčného významu bielkovinových zložiek:

a.) Protoplazmatické :

- katalytické - albumíny enzymaticky aktívne

- globulíny vyznačujú sa amylázovou a proteázovou

aktivitou

- konštitučné - s nukleovými kyselinami a lipidmi tvoria štruktúry cytoplazmy a jadra,

- patria sem albumíny a globulíny

b.) Zásobné - patria sem prolamíny a glutelíny, ktoré rozhodujú o kvalite zrna

1.1.2.2 Vplyv zasobných bielkovín na technologickú kvalitu zrna pšenice

Gliadíny (Gli) a gluteníny (Glu) tvoria 70-75 % celkového obsahu bielkovín v zrne a sú

to zásobné bielkoviny, zatiaľ čo albumíny a globulíny sú protoplazmatické bielkoviny, ktoré

sú obsiahnuté v embryu alebo v aleurónovej vrstve pšeničného zrna, prípadne v oboch jeho

častiach. Podiel gliadínov a glutenínov je nižší v celom zrne v porovnaní s ich podielom v

múke a naopak, podiel albumínov a globulínov je vyšší v celom zrne oproti ich podielu v

múke. Gliadíny sú významnou frakciou zásobných bielkovín, ktoré sú heterogénnou zmesou

jednovláknových polypeptidov. Známe sú aj ako iniciátory maloabsorbčného syndrómu

gluténsenzitívnej enteropatie, tzv. celiakálnej sprue (coeliakie). Výskyt tohto ochorenia v

súčasnosti neustále stúpa a ako najtoxickejšia sa ukázala byť frakcia alfa-gliadínov tvorená

tetrapeptidmi (Chňapek, 2008). Taktiež majú značný vplyv na kvalitu múky, počas

formovania cesta netvoria veľké kovalentne viazané siete, ale majú vplyv na plasticitu cesta

(Zálešáková, A. et al., 2004).

Lepok je kombinácia proteínov gliadínu a glutenínu, ktoré tvoria veľkú sieť počas

tvorenia cesta. Je to práve táto sieť čo drží oxid uhličitý vzniknutý v procese fermentácie cesta

pekárskymi kvasnicami vnútri počas tvorby a pečenia cesta. Veľkosť sily tejto lepkovej sieťe

je preto veľmi dôležitá pre kvalitu všetkého chleba vykysnutého pomocou kvasiniek. Enzýmy

ako hemiceluláza alebo xylanáza, lipáza a oxidáza môžu priamo alebo nepriamo zlepšovať

silu lepkovej sieťe a tak zlepšiť kvalitu výsledného chleba.

Druhou významnou frakciou sú gluteníny. Sú heterogénnou zmesou polymérov, ktoré

formujú disulfidové väzby polypeptidov (Zálešáková, A. et al., 2004).

Gluténové bielkoviny možno rozdeliť do troch skupín (Obrázok 3) (Shewry et al.,

1989; Shewry, Tatham, 1990; Hubík, 1991):

- na síru bohaté gluténové bielkoviny - tvoria 80-90% všetkých gluténových bielkovín,

obsahujú polyméry aj monoméry (patria sem α-, β- a γ-gliadíny pšenice)

- na síru chudobné gluténové bielkoviny (ω-gliadíny pšenice)

- agregované gluténové bielkoviny

1) s vysokou molekulovou hmotnosťou (vysokomolekulové podjednotky glutenínov -

HMW-GS pšenice)

2) s nízkou molekulovou hmotnosťou (nízkomolekulové podjednotky glutenínov -

LMW-GS).

ZÁSOBNÉ BIELKOVINY

Monomérne gladíny polymérne gluteníny

↓ ↓ ↓ ↓

Omega alfa beta gama LMW-GS HMW-GS

Deficit sírnych prolamíny bohaté na síru

AMK

Obr. 4: Rozdelenie zásobných bielkovín pšeničného endospermu

Gluteníny sa podľa veľkosti molekúl delia na HMW-GS (glutenínové podjednotky s

vysokou molekulovou hmotnosťou) a LMW-GS (glutenínové podjednotky s nízkou

molekulovou hmotnosťou). HMW-GS sú kódované lokusmi Glu-1, lokalizovanými na dlhých

ramenách chromozómov skupiny 1 (1A, 1B, 1D). Tieto gény sa označujú ako Glu-A1, Glu-

B1 a Glu-D1. Rôzne HMW-GS vplývajú rôzne na kvalitu lepku a pšenice ako celku.. Kvalita

pšničného zrna je veľmi široký pojem, tak ako je široká jeho paleta aspektov, podľa ktorej

posudzujeme znaky rozhodujúce o úžitkovej hodnote.

Patria sem znaky obchodné (napr. druh, odroda, vlhkosť, obsah prímesí a nečistôt,

zdravotný stav, hmotnosť tisícich zŕn, senzorické vlastnosti), mlynárske (napr. vyrovnanosť

zrna, objemová hmotnosť zrna, veľkosť a tvar, podiel obalov a endospermu, výmeľnosť

endospermu, obsah popola, pokusný zámel, obsah popola, výťažnosť krupíc a múk,

výťažnosť šrotových a krupičných otrúb, granulácia múky, poškodenie škrobu, merná

spotreba energie a pekárske (obsah lepku, jeho vlastnosti, tvorba cesta, väznosť, fyzikálne

vlastnosti cesta, plynotvorná schopnosť, aktivita amyláz a proteáz, obsah pentóz, obsah tukov

a lipidov, obsah pigmentov, stupeň peptizácie bielkovín, obsah bielkovín, mikrobiálna

kontaminácia, pekársky pokus) (Zálešáková, A. et al., 2004).

Zásobné bielkoviny slúžia ako zdroj dusíka pre rastúci organizmus a charakterizuje ich

vysoký obsah kyseliny glutámovej (často ako amid z glutamínu) a prolínu. Zásobné

bielkoviny sú syntetizované na drsnom endoplazmatickom retikule spolu so signálnym

peptidom, ktorý smeruje bielkoviny do lumenu endoplazmatického retikula a následne je

proteolyticky odštiepený (Chňapek, 2008).

Johansson et al. (1994) sledovali rozdiely v akumulácii zásobných bielkovín počas

formovania zrna medzi odrodami pšenice. Zistili, že začiatok syntézy zásobných bielkovín

počas tvorby zrna sa medzi jednotlivými odrodami nelíši. Rozdiely v obsahu zásobných

bielkovín medzi odrodami pravdepodobne závisia od relatívnej rovnováhy medzi škrobom a

obsahom dusíka v zrne počas celého obdobia formovania zrna. Podľa Shewryho et al. (2004)

na syntézu prolamínov vo vyvíjajúcom sa endosperme zrna pšenice má najväčší vplyv

dostupnosť dusíka a síry. Vysoká hladina dostupného dusíka spôsobuje zvýšený obsah

prolamínov. K zmenám v zložení zásobných proteínov môže dôjsť v prípade, ak nie je

zároveň zabezpečený zvýšený príjem síry vo výžive rastlín. V tomto prípade sa zvyšuje podiel

na síru chudobných prolamínov a HMW prolamínov a znižuje sa podiel na síru bohatých

prolamínov, v dôsledku čoho sa zvyšuje pevnosť a znižuje rozťažnosť cesta a následne

dochádza k zmenám konečnej kvality (Hanková, 2007).

Podľa výsledkov výskumu autorov Gálovej et al. (1998), ktorí sledovali biosyntézu

vysokomolekulárnych glutenínových podjednotiek vo formujúcom sa zrne pšenice, tvorili v

plnej zrelosti zrna zásobné bielkoviny v priemere 63,5%, zatiaľ čo cytoplazmatické

bielkoviny predstavovali 25,9%. Formovanie bielkovinového komplexu zrna pšenice je

charakteristické zvýšenou biosyntézou gluténových bielkovín, tvorenou frakciou gliadínových

a glutenínových bielkovín v druhej fáze dozrievania zrna. V prvých fázach formovania zrna

zastúpenie albumínov a globulínov predstavovalo v priemere 51%, gliadínov 23,3%,

glutenínov 14,8 %. V plnej zrelosti zrna bol obsah katalytických bielkovín v priemere 25,9 %,

gliadínov 35,5 % a glutenínov 28 %.

Všetky zásobné bielkoviny semien majú niektoré spoločné znaky:

1. sú syntetizované v špecifických pletivách v určitom štádiu vývoja, vplyv na ich

syntézu má úroveň výživy,

2. sú lokalizované v diskrétnych vnútrobunkových štruktúrach - proteínových telieskach.

Ich špecifické vlastnosti, hlavne rôzna rozpustnosť a lokalizácia v proteínových

telieskach zabezpečuje ich oddelenie od metabolických procesov. Proteínové telieska

sú akumulované vo vakuolách lokalizovaných v aleurónovej vrstve a endosperme zrna

(Hanková, 2007)

Lokus kvantitatívneho znaku pre vysoký obsah bielkovín v zrne a DNA markery

viazané s ním boli identifikované na chromozóme 6B Triticum turgidum ssp. L. dicoccoides.

V hexaploidnej pšenici bol nájdený QTL na chromozóme 2D, podieľajúci sa asi 19 % na

variabilite v obsahu bielkovín. Lokusov podmieňujúcich obsah bielkovín v zrne bolo

identifikovaných podstatne viac, pričom ich vplyv na prejav daného znaku sa pohybuje v

jednotkách až desiatkach percent (Kraic, 2002). Všeobecne platí, že čím je vyšší obsah

bielkovín, tým je lepšia pekárska kvalita. Zároveň je však veľmi významné kvalitatívne

zloženie bielkovín, pričom rozhodujúcu úlohu hrajú gluteníny a gliadíny, ich jednotlivé

zložky a vzájomné pomery.

1.1.2.3 Fenolické látky v cereáliách

Výskumy Dykesa a Rooneyho (2006) dokázali, že konzumácia cereálií pomáha

znižovať riziko kardiovaskulárnych ochorení, mozgových príhod, diabetu typu II a rakoviny

čriev. Celé zrná obsahujú okrem vlákniny aj zdraviu prospešné komponenty ako sú vitamíny,

minerály, fytochemikálie, medzi ktoré patria fenolické zlúčeniny.

Fenolické zlúčeniny majú antioxidačné vlastnosti, ktoré môžu chrániť ľudský

organizmus pred degeneratívnymi ochoreniami (srdcové ochorenie, rakovina). Všeobecná

definícia fenolických zlúčenín je akákoľvek zlúčenina obsahujúca benzénové jadro s jednou

alebo viacerými hydroxilovými skupinami. Príkladom fenolických zlúčenín sú flavanoidy,

kondenzované triesloviny, kumaríny. Všetky rastlinné potraviny obsahujú fenoly, ktoré majú

vplyv na ich vzľad, chuť, vôňu a oxidačnú stabilitu. Tieto zlúčeniny sa v obilninách

nachádzajú hlavne v oplodí. Začleňujú sa do potravinárskych výrobkov, ako sú chleba,

cestoviny, ktoré majú zvýšené nutričné vlastnosti.

Fenolické kyseliny

Fenolické kyseliny sú deriváty kyseliny benzoovej a škoricovej, ktoré sú prítomné vo

všetkých obilninách. Poznáme dve triedy fenolických kyselín: hydroxybenzoová

a hydroxyškoricová. Hydroxylbenzoová kyselina obsahuje kyselinu gálovú

a hydroxyškoricová kyselina má C6 – C3 štruktúru a obsahuje kyselinu kumarovú a kávovú.

Fenolické kyseliny sa v obilninách nachádzajú vo voľnej a viazanej forme. Voľné fenolické

kyseliny sú umiestnené na vonkajšej vrstve zrna (oplodie), ktoré sú získavané použitím

organických rozpúštadiel. Viazané fenolické kyseliny sú esterifikované na bunkovej stene

a preto je potrebná hydrolýza na uvoľnenie viazaných látok z buniek (Dykes, Rooney 2006).

Flavonoidy

Poľnohospodárske plodiny a výrobky z nich majú pozitívne fyziologické účinky.

Okrem vysokého množstva vlákniny obsahujú látky s antioxidačnými účinkami, vrátane

fenolických zlúčenín. Polyfenolové látky sú aromatické zlúčeniny s jednou alebo viacerými

hydroxylovými skupinami a ich deriváty. V potravinách sa nachádzajú tri hlavné skupiny

polyfenolov a to fenolové kyseliny, kyselina škoricová a jej deriváty a početná skupina

flavonidov.

Obr. 5 Základná chemická štruktúra flavonoidov

Patria do skupiny prírodných fenolických zlúčenín s rôznorodou chemickou

štruktúrou. Flavonoidy sú všeobecne charakterizované 15-uhlíkatým skeletom, ktorý tvoria

dve fenylové jadrá (A-kruh a B-kruh) spojené trojuhlíkatým mostíkom (C-kruh) (obrázok 4).

Podľa chemickej štruktúry sa flavonoidy triedia do podskupín, ktorými sú antokyanidíny,

flavonoly, flavóny, flavanóny, chalkóny, dihydrochalkóny, dihydroflavonoly, auróny a

izoflavonoidy. Pôvodne boli identifikované ako pigmenty zodpovedné za jesenné sfarbenie

listov listnatých stromov a spôsobujúce rôzne odtiene žltej, oranžovej a červenej farby kvetov

a plodov. Vyskytujú sa v rôznych častiach rastlín v stonkách, kvetoch, kôre, koreňoch, zrnách,

v ovocí alebo zeleniny a taktiež v čaji a víne (Pšenáková, Faragó, 2006). Viac ako 6000

flavanoidov bolo doposiaľ identifikovaných v prírode.

Kondenzované taníny- triesloviny

Kondenzované taníny nazývané aj ako proantikyaníny alebo prokyanidíny sa skladajú

z polymerizovaných flavonových jednotiek. Triesloviny sa viažu na bilekoviny, sacharidy

a minerálne látky, ktoré znižujú stráviteľnosť a účinnosť pri kŕmení prežúvavcov.

V porovnaní s monomérnymi fenolickými zlúčeninami majú kondenzované taníny vysokú in

vitro antioxidačnú aktivitu. Navyše tieto zlúčeniny môžu mať antikarcinogénny,

kardiovaskulárny účinok, sú schopné znižovať cholesterol a podporovať zdravie močových

ciest (Dykes, Roony 2006).

Antokyaníny

Antokyaníny tvorí skupina farebých pigmentov oranžovej, červenej, fialovej a modrej

farby, ktoré dodávajú zafarbenie rastlinnej potrave. Sú rozpustné vo vode a v prírode sa

vyskytuje šesť spoločných antokianínov: kyanidin, delfinidín, malvinidín, pelergonidín,

petúniín, peonidin. V nasledujúcej tabuľke (tabuľka 3) sú znázornené druhy antokyanínov

vyskytujúcich sa vo voľnej prírode.

Tabuľka 3.: Antokyanidíny v prírodeAntokyanidín Substitučný model

Delfinidín 3,5,7,3_,4_,5_-OH

Kyanidín 3,5,7,3_,4_-OH

Pelargonidín 3,5,7,4_-OH

Petúniín 3,5,7,4_,5_-OH; 3_-OMe

Peonidín 3,5,7,4_-OH; 3_-OMe

Malvinidín 3,5,7,4_-OH; 3_,5_-OMe

Farebná pšenica a zdravie

Netradičné zafarbenie pšeničnáho zrna, so zvýšeným obsahom prírodných farbív, by

mohlo byť vhodné pre výrobu funkčných potravín, ktoré by mali mať okrem výživovej

hodnoty aj priaznivý účinok na zdravie konzumenta. Tieto farbivá (karotenoidy, flavonoidy,

antokyány, niektoré fenolické látky) s antioxidačnými vlastnosťami, zaradené do základného

jedálničku, by mohli mať pozitívny vplyv na ľudské zdravie, za predpokladu dlhodobej

a previdelnej konzumácie.

Fialové zrno obsahuje antokyány v povrchových vrstvách (perikarpu) najviac je

zastúpený kianidín-3-glycozid. U fialovej pšenice je uvádzaný priemerný obsah antokyanínov

v šrote 157 mg.kg-1 a v otrubách 458 mg.kg-1. Boli vytvorené takmer izogénne línie pre

fialovú farbu zrna, pochádzajúcej z australskej odrody Purple Feed a kanadskej Purple na

genetickom základe odrody Saratovskaya 29. Fialová farba zrna je podmienená génmi Pp

(purple pericarp).

Modré zrno je spôsobený génmi pre modrý aleuron Ba (blue aleurone). U pšenice s

modrým zrnom obsahoval šrot 251 mg.kg-1 antokyanínov a otruby 104 mg.kg-1 antokyanínov.

Najviac je zastúpený delfinidin 3-glukozid a delfinidin 3-rutinozid. Kyanidin 3-glukozid a

kyanidin 3-rutinozid tu boli na rozdiel od fialového zrna v menšom množstve. Modré zrno sa

líši od fialového zložením a zastúpením jednotlivých antokyanidov v povrchovej vrstve

a v endosperme zrna.

Červené zrno sa vyskytuje u väčšiny bežných odrôd. Červený perikarp je podmienený

dominantnými alelami lokusu R. Predpokládá se, že R gény môžu byť transkripčnými

faktormi pre snytézu flavanoidov. Pigment je tvorený derivátom katacheinu a tanínu /chalkon

syntáza (CHS), chalkon izomeráza (CHI), flavono 3-hydroxyláza (F3H), dihydroflavonol 4-

reduktáza (DFR)/, syntetizovanými v procesu biosyntézy flavonoidov.

Žlté zrno je tvorené dvomi lokusmi Psy1 a Psy2, ktoré sa nachádzajú na 7. a 5.

skupine homeologických chromozómov. Tie ovplyvňujú biosyntetickú dráhu karotenoidov,

konkrétne enzým phyteon syntázu. Najviac sú preskúmané Psy1-A1 (na 7AL) a Psy1-B1 (na

7B). Obsah žltého pigmentu má v súčastnosti význam predovšetkým v pekárstve u T. durum.

Sú však známe tiež odrody pšenice siatej (T. aestivum) 'Citrus', 'Luteus' a 'Bona Dea' so žltým

endospermom, ktoré obsahujú lutein, zeaxantin a beta-karotén. Žltá farba zrna priaznivo

ovplyvňuje zafarbenie žĺtok v kŕmnych pokusoch u hydiny.

Biele zrno je podmienené zostavou recesívnych alel r-A1, r-B1 a r-D1. Pšenica

s bielym zafarbením má výraznejšie nižší obsah fenolických látok, ktoré sú horké.

Neobsahuje polyfenol oxidázu, ktorá je u červenozrnnej pšenice uložená v povrchových

vrstvách zrna. Toto umožnuje nastavenie vyššej výmelnosti múky a produkt tak môže

obsahovať viac vlákniny, minerálov a proteínov. Ak nie sú prítomné horké láty, produkt je

prirodzene sladší, čo má význam pri cukrárstve.

Doposiaľ nie je jasné, do akej miery by boli prírodné farbivá ovplyvnené tepelným

spracovaním počas pečenia, kedy v priebehu Maillardovej reakcie dochádza k rôznym

chemickým zmenám. Avšak je potrebné, aby boli priaznivo pôsobiaca látky prijímané

v prirodzenom stave. Donory nesúce jednotlivé gény pre jednotlivé pigmenty by mohli byť

využité k vytvoreniu línií kumulujúcich väčší počet týchto génov. Tým by mohlo dôjsť

k zvýšeniu obsahu požadovaných látok (Martinek et al., 2006).

1.2 Bielkoviny ako molekulárne markeryPotreba identifikácie odrôd a druhov jednotlivých zŕn vyplýva z potreby

jednoznačného odlíšenia ich genetických znakov s ohľadom na kvalitatívne atribúty zrna a v

súlade k ich agronomickému potenciálu (napr. rezistencia voči patogénnom). Preto je

dôležité, aby bolo možné využiť zodpovedajúce prostriedky umožňujúce rozlišovať jednotlivé

genotypy, teda geneticky odlišné formy. Varietná identifikácia je nevyhnutná hlavne pri

pestovaní pšenice, pretože pestované druhy sa vyznačujú najširším spektrom kvalitatívnych

parametrov. Nutnosť presnej identifikácie, diferenciácie a charakteristiky jednotlivých

genotypov je spôsobená požiadavkami šľachtiteľskej praxe, testovania odrôd, produkcie a

certifikácie osiva, a spracovateľov. Pre prácu s genetickými zdrojmi rastlín používame

niekoľko typov molekulárnych markerov. Bielkovinovými markermi sú frakcie zásobných

bielkovín zrelého semena (prolamíny a glutelíny) a izoenzýmy (endopeptidázy) (Vívodík et

al., 2007). Zásobné bielkoviny zrna sú v praxi najviac používaným typom rastlinných bielkovín

pre účely identifikácie a diferenciácie genotypov. Sú lokalizované v špecializovaných

rastlinných pletivách alebo orgánoch. Nachádzajú sa tu v dostatočnom množstve a sú

relatívne ľahko extrahovateľné. Základnými elektroforetickými technikami a ich

modifikáciami, v polyakrylamidových géloch, je možné tieto bielkoviny jednoduchým

a rýchlym postupom rozdeliť, vizualizovať a ich profily v niektorých prípadoch aj geneticky

interpretovať. Pre zásobné bielkoviny je charakteristický polymorfizmus daný existenciou

viacerých diskrétnych foriem ako dôsledok heterozygotnosti (Chňapek, 2008). Genetický polymorfizmus vylučuje negenetické znaky, kontinuitnú variabilitu,

polytypizmy a zriedkavé znaky (Ondrejičková, 2007).

Predpokladom využitia zásobných bielkovín zrna pšenice ako molekulárnych

markerov je ich vysoký polymorfizmus, vysoká dedičnosť a možnosť ich genetickej

interpretácie. Tieto podmienky takmer úplne spĺňajú glutenínové a gliadínové markery a preto

sú v praxi najviac používaným typom rastlinných bielkovín pre účely identifikácie

a diferenciácie genotypov. Sú lokalizované v špecializovaných rastlinných pletivách alebo

orgánoch. Nachádzajú sa tu v dostatočnom množstve a sú relatívne ľahko extrahovateľné

(Vívodík et al., 2007).

Každý genóm hexaploidných pšeníc (Triticum aestivum L.) je zložený zo siedmych

trojpárov chromozómov.

Gluteníny a gliadíny sú kódované génmi následovných lókusov (Obrázok 5):

- lokus Glu - 1 je lokalizovaný na dlhom ramene chromozómov 1A, 1B a 1D s génmi

kódujúcimi HMW glutenínové podjednotky,

- lokus Gli – 1 je lokalizovaný na krátkom ramene chromozómov 1A, 1B a 1D s génmi

kódujúcimi LMW – glutenínové podjednotky, omega-gliadíny a gama-gliadíny,

- lokus Gli – 2 je lokalizovaný na krátkom ramene chromozómov 6A, 6B a 6D s génmi

kódujúcimi alfa gliadíny a beta gliadíny (Hanková, 2007).

Obr. 6: Chromozomálna lokalizácia bielkovinových génov pšenice letnej

Polymorfizmus bielkovín poskytuje dôležité informácie pre hodnotenie genotypu. V

prípade enzýmov sa prejavuje v prítomnosti viacerých populácií molekúl, ktoré majú

identické, alebo aspoň veľmi blízke katalytické vlastnosti, ale líšia sa svojou primárnou

štruktúrou. Takéto enzými označujeme izoenzými. Polymorfizmus bielkovín poskytuje

dôležité informácie pre hodnotenie genotypu (Repka, Michalík, 1988). Každý genotyp

pšenice obsahuje jednu alelu, takzvanú komplexnú alelu (alelický pár) na každom

homeologickom chromozóme prvej skupiny. Počet vzájomných kombinácií je relatívne

pestrý.

Hlavné proteíny pšeničnej múky, gliadíny a gluteníny vykazujú viacnásobný alelizmus

na svojich kódujúcich génoch. Pre každý zo šiestich gliadíny kódujúcich lokusov a tiež pre

hlavné gluteníny kódujúce lokusy Glu-1 a Glu-3 bolo identifikovaných od niekoľko až do

viac ako 30 alel (Gupta, Shepherd, 1990, Metakovsky et al., 1991).

V základnom katalógu HMW-GS alel Payne a Lawrence (1983) identifikovali 3

HMW-GS alely na lokuse Glu-1A, kódujúce HMW-GS 1 a 2*. Tretia je tzv. nulová. V lokuse

Glu-1B identifikovali 14 alel kódujúcich jednu HMW-GS alebo dvojicu HMW-GS, na lokuse

Glu-1D identifikovali 7 alel kódujúcich individuálne HMW-GS alebo páry HMW-GS

(Obrázok 6).

Obr. 7: Základný katalóg alel kódujúcich HMW-GS (Payne, Lawrence, 1983)

Na rozdiel od HMW glutenínových podjednotiek LMW glutenínové podjednotky boli

popísané predovšetkým pri tvrdých pšeniciach (Triticum durum). LMW-GS sú v tvrdých

pšeniciach významné z hľadiska vysokej korelácie medzi alelami LMW glutenínových

podjednotiek a kvalitou cesta na výrobu cestovín. Niekoľko LMW-GS však bolo izolovaných

aj z hexaploidných pšeníc.

Podľa Metakovskeho et al. (1998) je alelický polymorfizmus na každom gliadínovom

lokuse vyšší ako na glutenínových lokusoch. Jednotlivé HMW-GS a ich kombinácie sa v

genotypoch pšenice vyskytujú s rôznou frekvenciou. V moderných, kvalitných odrodách sa

však ich spektrum zužuje a najfrekventovanejšími sú často tie, ktoré majú najvyšší vplyv na

kvalitu múky. Neplatí to však všeobecne a v pšeniciach jednotlivých štátov je možné

pozorovať veľké rozdiely, ktoré sú spôsobené zameraním šľachtenia podľa potrieb

jednotlivých národov. Napríklad šľachtenie čínskych pšeníc je zamerané na zvyšovanie úrody

zrna. Pšenica sa tu využíva predovšetkým na výrobu takzvaného „steam-bread“ a čínskych

nudlí pričom požiadavky na kvalitu sú v tomto prípade iné ako pri využití pšenice na

pekárenské účely. Táto skutočnosť sa odráža aj na výsledkoch práce Nakamuru et al. (2000),

ktorí zistili, že v sledovanom súbore 274 čínskych odrôd pšeníc sa s najväčšou frekvenciou

vyskytovali alely 0 7+8 2+12, podobne v japonských krajových odrodách to boli alely 0, 7+8,

2+12 (Nakamura, 2000). Za najfrekventovanejší HMW-GS fenotyp v pšeniciach pestovaných

v Rakúsku označili Gröger et al. (1997) 0, 7+9, 5+10, v bulharských fenotyp 2*, 7+9, 5+10

(Ivanov et al., 1998).

Užšie spektrum HMW a LMW glutenínových podjednotiek zistili autori Ovesná et al.

(2001) v súbore súčasných odrôd v porovnaní so staršími českými krajovými odrodami.

Podobnou problematikou sa zaoberali aj Cooke, Law (1998), ktorí zistili užší genetický

základ pšeníc Veľkej Británie v porovnaní s ostatnými európskymi.

1.2.1 Vysokomolekulárne glutenínové podjednotky HMW – GS a vplyv na

pekárkú kvalitu

Glutenínové bielkoviny vytvárajú veľké agregáty bielkovinových makromolekúl, ktoré

sú pospájané disulfidickými väzbami s menšími molekulami glutenínových a tiež

gliadínových podjednotiek. Individuálne podjednotky obsahujú okolo 7 Cys-zvyškov, pričom

iba niektoré Cys-zvyšky vytvárajú sieťované štruktúry (cross-linking). Ostatné tvoria

disulfidické väzby s nízkomolekulovými podjednotkami, čím vzniká vetviaca štruktúra

bielkovinového skeletu. Štruktúra HMW podjednotky je zložená z alfa – helixu a beta špirály.

Obr. 8: Molekulový model špirálnej štruktúry HMW podjednotiek glutenínu

http://www.pbi.nrc.ca/bulletin/sept97/genetic.html)

Gluteníny delíme na štyri skupiny v závislosti na ich elektroforetickej mobilite v SDS-

PAGE po redukcii S-S väzieb (A-, B-, C-, a D-oblasť elektroforetickej mobility) (Obrázok 8):

skupina A (s molekulovou hmotnosťou 80 000 – 120 000 Da) zodpovedá

HMW-GS (Payne a Corfield 1979),

skupina B ( 42 000 – 51 000 Da) sú LMW-GS vzdialene pripomínajúce

skupina C (30 000– 40 000 Da) gama a alfa gliadíny (Thomson, 1994)

skupina D tiež patrí k LMW-GS skupine a pripomína omega gliadíny (Masci et

al.1993).

Obr. 9: SDS-PAGE polymérnych bielkovín (Gianibelli et al. 2001)

HMW glutenínové podjednotky sú kódované kodominantnými alelami na lokusoch

Glu-A1, Glu-B1 a Glu-D1 na dlhých ramenách prvej skupiny homeologických chromozómov

1AL, BL a 1DL a môžu byť analyzované polyakrylamidovou gélovou elektroforézou v

prostredí dodecylsíranu sodného (SDS-PAGE). Lokusy majú podobu tzv. komplexných

lokusov. Každý lokus obsahuje dva gény kódujúce typ podjednotky x s nižšou relatívnou

molekulovou hmotnosťou a typ podjednotky y s vyššou relatívnou molekulovou hmotnosťou.

x - typ (1Dx5)

y- typ (1Dy10)

Obr. 10: Schematická štruktúra x a y typu HMW-GS

Gény pre syntézu x-typov bielkovín sú lokalizované na 1A a 1B chromozóme a y-

typov na chromozóme 1D. Obidva typy podjednotiek nesú cysteínové zvyšky, niektoré z

týchto Cys-zvyškov tvoria vnútorné disulfidické väzby vedúce k tvorbe agregátov s vysokou

molekulovou hmotnosťou.

Hexaploidná pšenica môže teoreticky obsahovať 6 rôznych HMW-GS. V skutočnosti,

v dôsledku zoslabenia niektorých génov, je počet HMW-GS päť a menej (Hanková, 2008).

Napriek tomu všetky hexaploidné pšenice obsahujú vždy 1Bx, 1Dx a 1Dy podjednotku a

niektoré kultivary obsahujú tiež 1By a 1Ax podjednotku. Na základe uvedeného možno

predpokladať, že gény kódujúce 1Ay podjednotku sú vždy tiché. Podjednotka 1Ay sa veľmi

často vyskytuje v A-genóme diploidných odrôd T. monoccocum a T. urartu a tiež v

niektorých letných pšeniciach so šiestimi HMW-GS (Chňapek, 2008).

HMW-GS majú vysoký obsah kyseliny glutámovej (často vo forme glutamínu), ale

tiež vysoký obsah prolínu a glycínu a nízky obsah lyzínu.

Payne et al. (1987) publikovali, aké sú príspevky HMW-GS na pekársku kvalitu vo

forme bodového hodnotenia, ktorého súčet pre jednotlivé genotypy pšenice sa označuje ako

tzv. Glu-skóre.

Tabuľka 4.: Bodové predikčné hodnoty HMW-Glu alelických blokov-markerov

pekárskej kvality  

Lokus Alela Body1A 0 1

1 32* 3

1B

6+8 17 1

7+8 37+9 2

13+16 314+15 117+18 3

20 1

1D2+12 23+13 24+12 15+10 4

 

Payne et al. (1987) publikovali, aké sú príspevky HMW-GS na pekársku kvalitu vo

forme bodového hodnotenia (Tabuľka 4), ktorého súčet pre jednotlivé genotypy pšenice sa

označuje ako tzv. Glu-skóre. Na základe výsledkov viacerých štúdií (Payne et al., 1987;

Payne et al., 1988; Lukow et al., 1989; Rogers et al., 1989) bol hodnote Glu-skóre pripísaný

30-79 % podiel na variabilite pekárskej kvality.

Kladný alebo záporný vplyv jednotlivých HMW-GS na pekársku kvalitu zrna pšenice

je obtiažne určiť, pretože k rekombináciám v rámci komplexných alel prakticky nedochádza.

Podarilo sa však zistiť, aký vplyv na pekársku kvalitu pšeničnej múky majú príslušné páry

HMW-GS.

Za zdroje vysokej pekárskej kvality sú označované odrody s HMW – Glu

komplexnými alelami 1 alebo 2* (lokus Glu-1A), 7+8, 17+18, 13+16 (lokus Glu–1B), 5+10

(lokus Glu-1D) (Gregová et al., 2001). Táto skutočnosť je potvrdená viacerými autormi

(Payne, 1987; Shewry et al., 1992; Graybosch et al., 1994; Takata et al., 2000). Za

perspektívnu HMW-GS lokusu Glu-1A je považovaná veľmi málo frekventovaná

podjednotka 21*. Bolo zistené, že jej pozitívny vplyv na pekársku kvalitu je vyšší ako vplyv

podjednotiek 1 a 2*. Podjednotky 5+10 sú prítomné u väčšiny odrôd pšeníc s pekárskou

kvalitou E. Podobne na Glu – 1A nulová alela (alela, ktorá nekóduje HMW – GS) má horšiu

kvalitu v porovnaní s alelami kódujúcimi podjednotky 1 a 2*. Glu – 1B alely kódujúce

podjednotky 6+8 a 7 sú horšie vo vzťahu k technologickej kvalite pšenice ako alely kódujúce

podjednotky 7+8 a 7+9. Dobrá pekárska kvalita odrôd s podjednotkami 0, 7+8(9), 2+12 je

dosiahnutá vyšším podielom podjednotiek na Glu-1D lokuse (Chňapek, 2008) .

1.2.2 Gliadíny a vplyv jednotlivých gliadínov pre pekársku kvalitu

Počas formovania cesta gliadíny netvoria také veľké kovalentne viazané siete ako

gluteníny, ale majú vplyv na plasticitu cesta, ktorá je dôležitou reologickou charakteristikou

cesta. Gliadíny zrna pšenice sú jednou z hlavných zložiek gluténových bielkovín. Skupinu

spoločne viazaných a dedených gliadínových zložiek označujeme ako gliadínový blok, ktorý

môže byť úzko spätý s génmi podmieňujúcimi hospodársky významné vlastnosti ako je napr.

mrazuvzdornosť, odolnosť voči hrdzi trávovej a pod (Vívodík et al., 2007). Jednotlivé frakcie

zoradili Fido et al. (1997) podľa relatívneho vplyvu na silu cesta do poradia ω – 1 > ω – 2 = α

= β > γ (merané mixografom) a γ > α = β = ω – 2 = ω – 1 (merané extenzografom). Pridávanie

jednotlivých frakcií gliadínov, v poradí zľava doprava znižovalo kvalitu cesta. Gliadíny vo

veľkej miere podmieňujú aj kvalitu múky z tvrdých pšeníc (Triticum durum, DESF.) pre

účely výroby cestovín.

Gliadíny sa vyznačujú vysokou dedivosťou a špecifickosťou. Elektroforetické  profily

gliadínov sa vplyvom podmienok pestovania nemenia, preto je možné na ich základe presne

identifikovať a diferencovať jednotlivé odrody a línie pšenice.

1.3 Zvyšovanie technologickej kvality pšeniceZ hľadiska spracovateľského priemyslu je veľmi dôležitá kvalita pšeničného zrna,

ktorá zahŕňa širokú škálu aspektov a jej hodnotenie by malo byť vždy komplexné. Kvalitu

môžeme merať kvalitatívnymi a kvantitatívnymi parametrami a na jej zlepšenie alebo

zhoršenie vplývajú rôzne faktory: šľachtenie a výber odrôd, mykotická kontaminácia, priebeh

počasia, technológia pestovania, zber, pozberová úprava, transport a skladovanie (Mečiar,

Režo, 2010).

V súlade s tradičnými šľachtiteľskými postupmi biotechnológia prispieva k vyvíjaniu

nových účinnejších metód pre genetické manipulácie a kontrolu tvorby nových odrôd.

Biotechnológia zahŕňa systematickú aplikáciu biologických procesov pre zvyšovanie

hospodársky významných znakov plodín. Jednou z oblastí rastlinných biotechnológii je aj

prenos, včleňovanie a expresia presne definovaných génov do rastlinnej bunky, ktorá je

schopná rásť na umelom živnom médiu a regenerovať sa až na úroveň celej rastliny

(Chňapek, 2008).

Za účelom zlepšenia pestovateľských vlastností pšenice a zvýšenia kvality pšeničného

zrna sa využívajú metódy molekulovej biológie, genetiky a biotechnológií, ktoré výrazne

zasahujú do novošľachtenia, udržovacieho šľachtenia, semenárstva a pestovania pšenice

(Bežo, 1998).

1.4 Funkčné potravinyFunkčné potraviny sú potraviny, ktoré majú okrem svojej nutričnej (výživovej) hodnoty aj

pozitívny vplyv na zdravie, fyzickú výkonnosť alebo duševný stav. Mali by tvoriť akýsi

medzistupeň medzi obyčajnými potravinami a liekmi. Nie sú určené na liečenie chorôb, mali

by posilňovať obranné mechanizmy alebo napomáhať uzdravovaniu. Mnohé epidemiologické

štúdie jednoznačne preukázali súvis medzi výživou a vznikom tzv. civilizačných chorôb. Pri

výrobe funkčných potravín sa v podstate vychádza z bežných surovín a potravín, ktoré sa

upravujú tak, aby sa v nich znížil podiel zložiek nežiadúcich a zvýšil prirodzený podiel

fyziologicky účinných látok (Pšenáková, Faragó, 2006). Mnohé funkčné potraviny

používame takmer dennodenne, bez toho, aby sme vedeli alebo si uvedomovali, že sú

zaradené medzi funkčné. Väčšinou vyzerajú, voňajú a chutia rovnako ako ich bežné varianty.

Sú ale pozmenené:

pridaním jednej alebo viacerých zložiek s priaznivým – pozitívnym účinkom

pridaním účinnej zložky, ktorá prirodzene pozitívny účinok potraviny zachováva

odstránením zložky, ktorá môže mať škodlivý účinok.

Inými slovami – dobré zložky potraviny sa vyzdvihujú alebo zosilujú, potenciálne

škodlivé zložky sa potláčajú alebo odstraňujú. V porovnaní s klasickou obohacovanou

potravinou je do funkčnej potraviny pridané také množstvo prospešnej látky, ktoré zodpovedá

záverom vedeckej štúdie o jej zdravotnej prospešnosti. Funkčná potravina môže byť určená

všeobecne pre celú populáciu alebo cielená na určitú skupinu konzumentov. Ako funkčné

potraviny môžu byť označované tie, ktorých pôsobenie je podložené nezávislými vedeckými

štúdiami. Účinnou látkou môžu byť živiny – makronutrienty – bielkoviny, tuky, sacharidy,

alebo mikronutrienty – vitamíny a minerálne látky. Okrem nich však aktívne zložky zahŕňajú

i celý rad ďalších biologicky aktívnych látok, ktoré síce nemajú charakter makro alebo

mikronutrientov a nie sú pre ľudské telo nevyhnutné, majú však dokázateľné priaznivé

účinky, a preto je ich príjem pre organizmus výhodný (www.bedekerzdravia.sk).

1.5 Metódy identifikácie genotypov pšenice Identifikácia jednotlivých genotypov je nevyhnutná hlavne v období sejby a zberu.

Producenti potrebujú mať istotu, že rastliny, ktoré pestujú majú požadovaný genotyp a tiež,

spracovatelia musia byť presvedčení o tom, že zberané zrno dosahuje deklarované

kvalitatívne parametre. Identifikácia odrôd preto často vyžaduje rozlíšenie aj minimálnych

detailov v rámci kolekcie rastlín alebo vzoriek zŕn s podobným vzhľadom. Varietná

identifikácia je nevyhnutná hlavne pri pestovaní pšenice, pretože pestované druhy sa

vyznačujú najširším spektrom kvalitatívnych parametrov (Chňapek, 2008).

Medzi nepriame metódy hodnotenia zrna, šrotu alebo múky patrí sedimentačný test,

obsah bielkovín, rozbory lepku, alebo je to využitie bielkovinových markerov – gluteníny,

gliadíny. Elektroforézou v SDS-PAGE je možné analyzovať HMW-GS aj v nezrelých zrnách,

a to už 20 dní po opelení, čo má význam v šľachtiteľkých programoch pri selekcii línií

pšenice s pekárskou kvalitou. Gélová elektroforéza gliadínov a glutenínov predstavuje metódu

genetickej analýzy použiteľnú v genetických štúdiách, v šľachtení, v odrodovom skúšobníctve

pšenice, v semenárstve a v semenárskej kontrole. Ide o vhodnú, rýchlu a objektívnu metódu

hodnotenia odlišnosti, uniformity a stálosti odrôd poľnohospodárskych plodín (Hanková,

2007). Pri separácii bielkovín elektroforetickými technikami sa ako nosiče najviac používajú

agarózové ( imunochemické metódy ) a polyakrylamidové gély. Pre elektroforézu v

polyakrylamidovom géli sa často používa skratka PAGE, ktorá je odvodená od anglického

názvu polyacrylamide gel electrophoresis.

2. CIEĽ PRÁCEObilniny tvoria ekonomicky, agronomicky a spotrebiteľsky najdôležitejšiu skupinu

plodín v štruktúre celej rastlinnej výroby. Pestujú sa v prvom rade pre zrno na konzum, na

výživu zvierat, na priemyselné spracovanie a na osivo. Ich prednosťou je, že ich možno

dlhodobo uskladniť, majú výhodné chemické zloženie pre výživu človeka a zvierat a možno

ich bez väčších ťažkostí prepravovať na veľmi dlhé vzdialenosti (Gajdošová, Šturdík 2004).

Správna identifikácia a vzájomná diferenciácia pestovaných odrôd je nevyhnutná

nielen pre šľachtiteľský proces, ale je dôležitá aj pri testovaní, množení, certifikácii a

správnom využití osiva.

Cieľom diplomovej práce bolo identifikovať, diferencovať a charakterizovať genotypy

jednotlivých druhov pšenice letnej formy ozimnej na základe bielkovinových markerov.

Pomocou vysokomolekulárnych glutenínových podjednotiek (HMW-GS) identifikovať

analyzované druhy pšeníc a vypočítaním Glu-skóre určiť technologickú kvalitu zrna.

3. MATERIÁL A METÓDY

3.1 Biologický materiálV práci som použila na hodnotenie technologickej kvality 7 farebných genotypov

pšenice letenej formy ozimnej v porovnaní s technologickou kvalitou 4 genotypov tradičnej

pšenice letenej formy ozimnej pomocou elektroforetických analýz zásobných bielkovín zrna

a stanovením celkového dusíka a frankčnej skladby (Tabuľka 5). Vzorky genotypov sme

získali z kolekcií genetických zdrojov rastlín Génovej banky semenných druhov Slovenskej

republiky Výskumného ústavu rastlinnej výroby v Piešťanoch.

Tabuľka č. 5: Analyzované genotypy pšenice letnej (Triticum aestivum L.)

Názov Druh Krajina pôvodu Farba zrna

Barbara Triticum aestivum L. SVK bieleBucianska 316 Triticum aestivum L. SVK bieleBucianska cervenoklasa Triticum aestivum L. SVK bieleSamorinska Triticum aestivum L. SVK bieleKoniny - červená Triticum aestivum L. ČR červenéTr. Etiopicum araratica - červená Triticum aestivum L. Etiópia purpurovéTr. Etiopicum Jakubz Triticum aestivum L. Etiópia purpurovéMnohokvietková Triticum aestivum L. Čína červenéTrojzrnka Triticum aestivum L. ČR červenéPurple feed-červená iné gény Triticum aestivum L. Austrália purpurovéF2 52/09 - Akteur x červená Triticum aestivum L. USA červené

3.2 Extrakcia a elektroforetické delenie glutenínov zrna pšenice Zásobné bielkoviny boli izolované z endospermu celých, suchých, zrelých zŕn. Z

každej odrody sa analyzovalo 20 zŕn. Zrno sa odvážilo, zhomogenizovalo mechanicky –

rozmliaždením, vložilo do Eppendorfovej skúmavky a bielkoviny boli extrahované

v extrakčnom roztoku. Extrakcia glutenínov sa realizovala podľa štandardnej referenčnej

metódy ISTA (Wrigley, 1992).

1, 2,

3,

Obr. 11: Genotypy pšenice letnej: 1) konvenčné zrno, 2) purpurové zrno, 3) červené

zrno

Zloženie zásobného roztoku pre extrakciu glutenínov:

- 12,5 ml 1 mol.dm-3 Tris-HCl (Tris-(hydroxymetyl)-aminometán)(2-amino-2-hydroxymetyl-

1, 3-propándiol), pH 6,8

- 20 ml glycerolu

- 21,1 ml destilovanej vody

- 4 g SDS (dodecylsíran sodný)

- 20 mg Pyronín Y

Pred extrakciou sme pripravili vždy čerstvý extrakčný roztok zmiešaním zásobného roztoku,

2-merkaptoetanolu a redestilovanej vody v pomere 17:3:40. Na 1 mg rozdrveného zrna sme

pridali 8 μl takto pripraveného extrakčného roztoku. Extrakcia bielkovín prebiehala 20 minút

pri 25° C za stáleho trepania na trepačke. Pred nanesením do gélu sme vzorky inkubovali vo

vodnom kúpeli 10 minút pri teplote kúpeľa 100° C. Po 10 minútach sme vzorky vybrali z

vodného kúpeľa, vychladili a tesne pred nanesením do gélu sme ich nechali centrifugovať pri

14 000 ot./min po dobu 10 minút.

3.3 Príprava elektroforetických platníVzorky sme nanášali do gélu, ktorý sme aplikovali do sklenených platní. Pri príprave

platní je veľmi dôležitá ich maximálna čistota, ktorú sme dosiahli dôkladným umytím

vrchného aj spodného skla platne teplou vodou, vysušením a následným odstránenín zvyšnej

mastnoty etanolom. Na prípravu elektroforézy sme použili 2 rovnako veľké platne zo skla.

Pravý aj ľavý okraj každej platne se spevnili svorkami, následne sa umiestnili do stojana

a zafixovali.

Medzi platne sme najskôr naliali deliaci gél približne 1,5 cm pod ich horný okraj. Na

vyrovnanie povrchu gélu sme kvapli 2 až 5 vapiek butanolu. Deliaci gél sme nechali

polymerizovať 1 hodinu.

Zloženie 100 ml deliaceho gélu podľa štandardnej metódy ISTA (Wrigley, 1992):

- 38,1 ml 1 mol.dm-3 Tris-HCl, pH 8,8

- 58,27 ml roztoku bis-akrylamidu (AA-bis), (12,7 g akrylamidu + 0,168 g N, N´-

Metylénbisakrylamidu v objeme 58,27 ml)

- 1 ml 10 % roztoku SDS

- 2,53 ml 1 % roztoku persíranu amónneho

- 50 μl TEMED

Po polymerizácii deliaceho gélu sme do voľného priestoru každej platne, približne 0,5 mm

nad deliaci gél, vložili hrebeň s hrúbkou zubov 1 mm. Nad deliaci gél sme naliali štartovací

gél až po horné okraje sklenených platní.

Zloženie 20 ml štartovacieho gélu podľa štandardnej metódy ISTA (Wrigley, 1992):

- 2,47 ml 1 mol.dm-3 Tris- HCl, pH 6,8

- 16,6 ml roztoku AA Bis (1,21 g akrylamidu + 20,8 mg N,N´- Metylénbisakrylamidu v objeme

16,6 ml)

- 0,2 ml 10 % roztoku SDS

- 741 μl 1 % roztoku persíranu amónneho

- 20 μl TEMED

Polymerizácia pri štartovacom géli je veľmi rýchla (do 1 minúty), preto musí byť jeho

aplikácia do platní čo najrýchlejšia. Po stuhnutí štartovacieho gélu sme vybrali z platní

hrebene. Do jamôk, ktoré ostali v štartovacom géli po hrebeni sme naniesli vzorky v

množstve 5 μl. Takto pripravené platne s nanesenými vzorkami sme umiestnili do

elektroforetickej komory a pridali sme elektródový roztok.

Zlženie elektroforetického roztoku podľa štandardnej metódy ISTA (Wrigley, 1992):

- 3g TRIS-HCl,

- 14,1g glycínu, rozpustiť do 1000 ml destilovanej vody pH= 8,3

- 1g SDS 10 %

3.4 Elektroforetické delenie gliadínov v A-PAGEŠtandardná referenčná metóda schválená medzinárodnou organizáciou (ISTA, Draper

1987) využíva pri elektroforetickom delení gliadínov elektrolyt, ktorý je pripravený

zmiešaním glycínu a kyseliny octovej s hodnotou pH 3,2. Separáciu gliadínov sme uskutočnili

v kontinuálnych polyakrylamidových géloch v kyslom prostredí s pH 3,2 (Draper, 1987).

Zloženie gélového tlmivého roztoku:

· 2% ľadová kyselina octová

· 0,1% glycín

· pH 3,2

Príprava 100 ml separačného gélu:

· 60ml gélového tlmivého roztoku

· 10g akrylamidu

· 6g močoviny

· 0,4g N,N´- Metylénbisakrylamidu

· 0,1g kyseliny askorbovej

· 0,005g síranu železnatého

· doplniť gélovým tlmivým roztokom do 100 ml

· pridať 10% APS (0,2-0,3 ml)

· 0,3 ml TEMED

Zloženie elektródového tlmivého roztoku:

· 0,4g ľadová kyselina octová

· 4ml glycín v objeme 1000 ml destilovanej vody, pH 3,2

Elektroforéza prebiehala pri konštantnom napätí 500V počas trojnásobku behu

markera Pyronínu G, pri teplote 3oC v elektroforetickej jednotke SE 600 (Hoefer Pharmacia

Biotech).

3.4.1. Podmienky pri elektroforetickom delení

Elektroforetické delenie prebiehalo pri veľkosti prúdu 30 mA, 6-8 hodín, pri

konštantnej teplote 15 °C, až pokiaľ marker nedosiahol spodný okraj gélu. Prvých 15 minút

prebiehalo delenie pri veľkosti prúdu 5 mA, ďalších 25 minút pri 10 mA a ostatné hodiny pri

veľkosti prúdu 40-60 mA.

3.5 Farbenie gélu a vizualizácia bielkovínVšetky frakcie zásobných bielkovín separované v SDS-PAGE aj A-PAGE sme

zafarbili v roztoku pripravenom zmiešaním 95 ml 10% kyseliny trichlóroctovej a 5 ml 0,5 %

roztoku Coomassie Brilliant Blue R 250 v etanole. Prebytočné farbivo sme z gélu odstránili

premývaním gélov v destilovanej vode po dobu 12-24 hodín.

3.6 VyhodnocovanieElektorforetické profily sme načítali pomocou čierno-bielej CCD kamery UVP s

filtrom a šošovkami H6x8-II 8-48 mm. Vyhodnocovací systém ďalej pozostáva z UV/VIS

tmavej komory, transiluminátora a termocitlivej tlačiarne. Načítané bielkovinové gély sme

vyhodnotili pomocou dokumentačného a vyhodnocovacieho systému Grab-It a GelWorks 1D

pre Windows. Ako štandardy sme použili odrody pšenice letnej (Triticum aestivum L.)

Chinese Spring a Marquis. Genetickú interpretáciu alelickej zostavy v lokusoch Glu – 1A,

Glu –1B a Glu – 1D a následný výpočet Glu – hodnotenia sme uskutočnili podľa katalógu

alel Payne et. al. (1987).

4. VÝSLEDKY A DISKUSIA

V súčasnosti platná norma STN 46 11 00 - 2 Zrno potravinárskej pšenice stanovuje

podmienky pre všetky dodávky zrna pšenice obyčajnej (Triticum aestivum L.), ktorá je určená

na potravinárske výrobky. Nutričná a technologická kvalita pšenice letnej je komplexnou

veličinou súvisiacou s chemickým zložením zrna a predovšetkým s percentuálnym

zastúpením jednotlivých frakcií bielkovín, od ktorého závisí smer využitia zrna (pšenica na

mlynsko – pekárske spracovanie, pšenica kŕmna, pšenica na špeciálne potravinárske využitie).

Zloženie zásobných bielkovín endospermu zrna, ktoré tvoria komplex nazývaný lepok

vyznačujúci sa viskoelastickými vlastnosťami, je genotypovou záležitosťou a determinuje

spracovanie a využitie múky (Novotný a Jureček, 2000). Lepok podmieňuje reologické

vlastnosti cesta a charakterizuje do veľkej miery silu múky. Sila múky je schopnosť múky

vytvárať cesto s určitými fyzikálnymi vlastnosťami, ktoré podmieňujú jeho schopnosť viazať

vodu, udržiavať plyn a tvar. Tvorí trojrozmernú sieť peptidových reťazcov rôznym spôsobom

zvinutých a navzájom spojených disulfidovými vodíkovými a inými väzbami. Rozdiely v

tejto štruktúre sa považujú za príčiny rozličných vlastností lepku. Napučiavanie lepku je jedna

z jeho vlastností, ktorá nás informuje o jeho kvalite a vhodnosti na využitie v pekárstve

a pečivárstve (Frančáková, Bojňanská, 2001).

Obsah a kvalita zásobných bielkovín pšeničného zrna sú hlavným faktorom, ktorý

ovplyvňuje technologickú kvalitu múky. Gluteníny sú predstavované vysokomolekulovými

(HMW) a nízkomolekulovými (LMW) podjednotkami. Približne 50% zásobných bielkovín

tvoria gliadíny, zvyšných 10% HMW glutenínové a 40% LMW glutenínové podjednotky

(Payne et al. 1983). Obsah bielkovín v zrne pšenice je dôležitý kvalitatívny ukazovateľ.

Priemerný obsah bielkovín farebných genotypov pšenice letnej bol 12,092%, pričom

pri jednotlivých odrodách sa pohyboval od 10,796% do 13,036%. Stanovenie frakčnej

skladby bielkovín ako aj obsahu celkových bielkovín potvrdilo závery viacerých autorov

(Shewry et al., 2001, Skylas et al., 2005, Šramková et al., 2009), ktorí v sledovaných

kolekciách pšenice letnej stanovili obsah celkových bielkovín v rozsahu 10-18%. Z celkového

percentuálneho obsahu bielkovín predstavovali zásobné bielkoviny v priemere 65%, čo opäť

korešponduje z výsledkami skôr spomínaných autorov.

Tabuľka 6: Stanovenie celkového dusíka a bielkovínNázov vzorky Celk.N % Obsah bielkovín (Celk.N*5,7 %)

KONINY 2.245 12.797Tr. ETIOPICUM ARARATICA 1.936 11.035Tr. ETIOPICUM JAKUBZ 1.894 10.796MNOHOKVIETKOVA 2.245 12.797TROJZRNKA 2.287 13.036PRIEMER 2.121 12.092STN 461100 - 1 2.018 11.500

Tabuľka 7: Stanovenie frakčnej skladby bielkovínNázov vzorky Alb+Glob% Gliadíny% Glutelíny % Zvyšok %

KONINY 25,75 43,74 22,49 7,26Tr. ETIOPICUM ARARATICA 25,21 42,77 22,47 8,99

Tr. ETIOPICUM JAKUBZ 23,71 39,12 29,20 7,39MNOHOKVIETKOVA 21,25 42,14 29,49 6,99TROJZRNKA 22,08 41,71 29,43 6,65PRIEMER 23.60 41.89 26.62 7.46

Nutričná kvalita zrna pšenice je ovplyvnená okrem iného aj zastúpením albumínov a

globulínov, ktoré sa vyznačujú najvhodnejším aminokyselinovým zložením, nakoľko sa

v nich nachádza najviac esenciálnych aminokyselín (Michalík et al., 2006). Obsah nutrične

najvýznamnejších bielkovín vo farebných pšeniciach bol v priemere 23,60%, s najvyšším

zastúpením v genotype Koniny (25,75 %) a najnižším obsahom v genotype Mnohokvietkova

(21,25%). Podľa údajov z literatúry albumíny a globulíny tvoria spolu priemerne 10 - 15%

všetkých bielkovín (Prugar, Hraška 1986).

Technologická kvalita pšenice sa posudzuje predovšetkým z obsahu lepkových

bielkovín, ktoré sú tvorené frakciami gliadínov a glutenínov a sú významné spolu so škrobom

pri spracovaní pšenice pre pekárenské využitie. Vo farebných pšeniciach zastúpenia

lepkových bielkovín bolo zistené od 68,32% do 73,23% a s priemernou hodnotou 68,51%.

Základnú charakteristiku analyzovaných genotypov pšenice letnej je možné dokresliť

elektroforetickými analýzami pomocou PAGE v prítomnosti SDS, v ktorých sa gluténové

bielkoviny rozdelia na monomérne gliadíny (alfa-, beta-, gama- a omega-gliadíny)

a agregované gluteníny tvorené vysokomolekulárnymi (HMW-GS) a nízkomolekulárnymi

glutenínovými podjednotkami (LMW-GS). HMW-GS vystupujú ako molekulárne markery,

ktoré predikujú technologickú kvalitu pšenice. Poznanie genetického pozadia jednotlivých

genotypov pomáha šľachtiteľom v procese kríženia získavať potomstvá s požadovanými

akostnými parametrami (Bushuk a Bekes, 2002). V mojej práci som za zaoberala detekciou

individuálnych vysokomolekulárnych glutenínových podjednotiek (HMW-GS), pričom bola

sledovaná variabilita elektorforetického spektra jednotlivých vysokomolekulárnych

glutenínových podjednotiek vo vzťahu k technologickej kvalite zrna farebných (purpurových,

červených) genotypov pšenice v porovnaní s konvenčne pestovaným genotypom.

Z dosiahnutých výsledkov vyplýva (Tabuľka č. 8, Príloha č. 5), že 6 zo 7 analyzovaných

farebných genotypov pšenice letenej formy ozimnej je homogénnych jednolíniových, pričom

bolo zistených 12 elektroforetických profilov pri porovnávaní aj genotypov konvenčne

pestovaných druhov. Najväčší podiel analyzovaných vzoriek predstavovali genotypy pšenice

letnej s komponentnou skladbou HMW-GS 0, 7+8, 5+10 (20%) a genotypy s komponentnou

skladbou HMW-GS 0, 7+8, 2+12 (13%) (Obrázok 12).

7%7%

7%

7%

7%

7%

13%

7%7%

20%

7%7%

Elektrofretické profily0, 7+9, 5+10 1, 7+9, 5+10 0, 7+9, 3+12 1, 7+9, 3+120, 17+18, 2+12 1, 17+18, 2+12 0, 7+8, 2+12 2*, 7, 5+100, 7, 2+12 0, 7+8, 5+10 1, 7+8, 2+12 2*, 14+15, 2+12

Obr. 12: Zastúpenie elektorforetických profilov

V  kultivare Koniny, kde bola detegovaná dvojlíniovosť, boli stanovené technologicky

veľmi rozdielne podjednotky s Glu-hodnotením 8 resp. 4. Táto hodnota nám signalizuje

nevyhovujúcu technologickú kvalitu. Ostatné elektorforetické profily HMW-GS sa

vyskytovali vždy iba s jedným opakovaním. Toto potvrdzujú aj iný autori, ktorí analyzovali

domáci sortiment pšeníc ako sú Gregová et al. (1995), Kraic et al. (1999), Gálova et al. (2002,

2003) a ďalší, ktorí svojimi analýzami potvrdili jednolíniovosť pšenice letnej formy ozimnej a

teda aj vhodnosť glutenínových bielkovín pri identifikácii, charakteristike a diferenciácii

jednotlivých genotypov. Elektroforetický profil individuálnych genotypov pšenice letnej

formy ozimnej môžeme považovať za tzv. „fingerprinting“.

Tabuľka 8: Zastúpenie glutenínových podjenotiek a Glu-skóre

NázovHMW-GS Glu-

skóreGld-1b3

blokRažné skóreGlu-A1 Glu-B1 Glu-D1

Barbara0 7+9 5+10 7 NIE -1 7+9 5+10 9 NIE -

Bucianska 3160 7+9 3+12 5 NIE -1 7+9 3+12 7 NIE -

Bucianska cervenoklasa0 17+18 2+12 6 NIE -1 17+18 2+12 8 NIE -

Samorinska 0 7+8 2+12 6 NIE -

Koniny - červená2* 7 5+10 8 NIE -0 7 2+12 4 ÁNO 2

Tr. Etiopicum araratica - červená 0 7+8 5+10 8 NIE -Tr. Etiopicum Jakubz 0 7+8 5+10 8 NIE -Mnohokvietková 0 7+8 5+10 8 NIE -Trojzrnka 0 7+8 2+12 6 NIE -Purple feed-červená iné gény 1 7+8 2+12 8 NIE -F2 52/09 - Akteur x červená 2* 14+15 2+12 6 NIE -

Pri genotype Koniny bola určená dvojlíniovosť. Jedna z línií dosiahla najvyššie

bodové Glu-hodnotenie, kým najnižšiu hodnotu (4) dosiahla druhá z línií tohto genotypu. Z

výsledkov ďaľej vyplýva, že z génov kódovaných lokusom Glu-Al (Obrázok 13) sa

najčastejšie vyskytovala nulová alela (60%), potom podjednotka 1(27%) a v dvoch líniách

bola identifikovaná podjednotka 2* (13%).

060%

127%

2*13%

Glu - A1

Obr. 13: Percentuálne zastúpenie alel na lokuse Glu-A1

Lokus Glu-Bl (Obrázok 14) bol najčastejšie reprezentovaný HMW - gluténovými

subjednotkami 7+8 (62%), pri dvoch kultivaroch boli detegované podjednotky 7 (25%)

a  genotyp F2 52/09 obsahoval dvojicu podjednotiek 14+15 (13%). Pri štyroch kultivaroch

boli detegované podjednotky 7+9 a 17+18 v dvoch genotypoch.

7+836%

714%14+15

7%

7+929%

17+1814%

Glu - B1

Obr. 14: Percentuálne zastúpenie alel lokusov Glu-B1

Najvyšší vplyv na technologickú kvalitu múky zrna pšenice majú alely lokalizované

na lokuse Glu-Dl, ktoré sa však pozitívne prejavia len v kombinácii s vysokokvalitnými

HMW-GS kódovanými lokusmi Glu-Al a Glu-B1 (Kolster 1992). HMW-GS 5+10

lokalizované na lokuse Glu-1D prispievajú k pekárskej kvalite pšeničnej múky, kým dvojica

podjednotiek 2+12 má v tomto smere negatívny vplyv (Hanková, 2007). Z dosiahnutých

výsledkov vyplýva, že na pekársku kvalitu múky kladne vplývajúca dvojica podjednotiek

5+10 bola identifikovaná v 6 genotypoch (40%) a v 7 genotypoch (47%) bola stanovená

dvojica subjednotiek 2+12. V ostatných dvoch genotypoch (13%) bola stanovená podjednotka

3+12, ktorá negatívne ovpyvňuje technologickú kvalitu zrna pšenice (Obrázok 15).

5+1040%

3+1213%

2+1247%

Glu - D1

Obr. 15: Percentuálne zastúpenie alel lokusov Glu-D1

V porovnaní s konvenčnými pšenicami možno konštatovať, že vo farebných

pšeniciach boli identifikované podjednotky, ktoré sa bežne nevyskytujú v sortimente

slovenských pšeníc ako sú podjednotky 7, 14+15, ktoré môžu slúžiť ako donory pri šľachtení

na vyššiu technologickú kvalitu. Uvedené výsledky sú v súlade s inými autormi, ktorí

variabilitu HMW-GS kódovaných jednotlivými lokusmi pripisujú hlavne geografickým

pomerom (Branlard et al., 2003, Demirim et al., 2004, Sun et al., 2006).

Zo zastúpenia jednotlivých HMW glutenínových podjednotiek možno predigovať

technologickú kvalitu zrna pšenice vypočítaním Glu-hodnotenia (Payne et al. 1987), ktorého

najvyššia hodnota môže byť 10. V tabuľke číslo 8 môžme vidieť, že najvyššie bodové Glu-

hodnotenie (10), dosiahli genotypy Tr. Etiopicum araratica, Tr. Etiopicum Jakubz,

Mnohokvietková, Purple feed. Uvedené je v zhode s rozsiahlymi prácami venovanými vplyvu

bielkovín na technologickú kvalitu realizované Veraverbekom et al. (2002) a Laszititym

(2003) a ďalšími.

Ďalšou dobre preštudovanou frakciou zásobných bielkovín pšenice sú gliadíny, ktoré

zároveň spĺňajú kritéria vhodných genetických markerov. Gliadíny sú významnou súčasťou

lepkového komplexu, a pôsobia preto výrazne na akosť múky. Niektoré gliadínové bloky

zvyšujú akosť muky, iné ju naopak znižujú alebo pôsobia neutrálne. Je známy inhibičný

účinok sekalínového bloku Gld 1B3 translokovaného z ražného chromozómu 1R do genómu

pšenice na 1B chromozóm, ktorý slúži ako marker akosti, avšak súčasne aj ako marker

odolnosti k hrdzi trávovej. Z jeho prítomnosti vyplýva, že génom pšenice je obohatený o

sekalínové gény, ktoré majú za následok výrazné zhoršovanie kvality pšeničného lepku a

gény odolnosti voči hrdzi trávovej Sr31 (Gálová et al., 2003).

V našej práci sme sa zamerali na detekciu sekalínového bloku analýzou gliadínovej

frakcie zásobných bielkovín pomocou A-PAGE v zrne pšenice letnej formy ozimnej, ktorá je

dominantným druhom pšenice, ktorý aj svojimi technologickými parametrami najlepšie spĺňa

podmienky pre využitie v potravinárskom priemysle.

Z analyzovaných materiálov (Tabuľka 8; príloha 1) vyplýva, že sekalínový blok Gld

1B3 bol detegovaný v gliadínovom spektre 1 hodnoteného genotypu pšenice letnej, čo má za

následok zníženie Glu-hodnotenia o dva body. Z uvedeného tiež vyplýva, že daný genotyp sa

síce vyznačuje nízkou technologickou kvalitou avšak dobrou odolnosťou voči hrdzi trávovej.

ZÁVER

Cieľom diplomovej práce bolo identifikovať, diferencovať a charakterizovať genotypy

pšenice letnej formy ozimnej a porovnať s genotypmi konvenčných druhov pšenice.

Na základne zistených výsledkov možno skonštatovať, že:

V súbore 7 farebných druhou pšenice letnej formy ozimnej sme analyzovali

vysokomolekulové glutenínové podjednotky a gliadíny. Ďalej sme stanovili hodnoty

Glu-skóre.

Využitie farebných genotypov pšenice letnej formy ozimnej (Triticum aestivum L.),

je aj vďaka vyššiemu obsahu celkového dusíka a celkových bielkovín veľmi

perspektívne v procese kríženia.

Technologická kvalita hodnotených genotypov pšenice letnej na základe

elektroforetických analýz HMW-GS a Glu-skóre vykázala dobrú až veľmi dobrú

kvalitu, pričom boli detegované HMW-GS, ktoré sa bežne nevyskytujú v sortimente

slovenských pšeníc (7, 14+15), a ktoré môžu slúžiť ako donory pri šľachtení na vyššiu

technologickú kvalitu zrna.

Farebné genotypy pšenice letnej sú významné aj z hľadiska zvýšeného obsahu

fenolických látok, hlavne antokyánov, ktoré vystupujú ako bioaktívne látky majúce

pozitívny vplyv pri prevencii kardiovaskulárnych a karcinogénnych ochorení.

Zloženie HMW-GS a na ich základe vypočítané Glu-skóre je rýchlym a presným

nástrojom vhodným na predikciu technologickej kvality pšenice v procese šľachtenia a

nákupu osiva.

ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY

1. BEŽO, M. 1998. Metódy molekulovej biológie, genetiky a biotechnológií v šľachtení

pšenice na kvalitu. In.: Kvalita zrna pšenice. Nitra, 1998, s. 21 – 24

2. BUSHUK, W., BEKES, F. 2002. Contribution of protein to flour quality, In

Proceedings of the ICC Conference „Novel Row Materials, Technologies and Products

– new Callange for the Quality Control“ Budapešť 2002, č.14-19

3. BOJŇANSKÁ, T. 1995. Vzťahy medzi vybranými ukazovateľmi technologickej

kvality a bielkovinovými frakciami ozimnej pšenice. Aktuálne problémy riešené v

poľnohospodárstve, 1995, s. 60 – 64

4. BRANLARD, G. 2004. Genetic determination of protein quality in wheat grain.

International workshop: Modeling quality traits and their genetic variability for wheat.

France, July 2004

5. COOKE, R.J. – LAW, J.R. 1998. Seed storage protein diversity in wheat varieties.

Plant Var. and Seeds, 11, 1998, s. 159-167

6. DEMIR, Z. – ATLI, A. – BARAN, I. 2004. Glutenin subunits composition of some

old and new wheat varieties in winter wheat growing regions of Turkey. 9th

International Wheat Genetics Symposium Saskatoon, 2004

7. DRAPER, S. R. 1987. ISTA variety committee. Report of the working group for

biochemical tests for cultivar identification 1983-1986. Seed Sci. Technol., 15, 1987,

s. 431 – 434

8. DYKES, L. – ROONEY, L.W. 2006. Phenolic Compound in Cereal Grains and Their

Health Benefits, 2006

9. ESCRIBANO – BAILÓN, M.T. – SANTOS – BUELGA, C.- RIVAS – GONZALO,

J.C. 2004. Athocyanins in cereal, 2004

10. FIDO, R. J. - BEKES, F. – GRAS, P.W. - TATHAM, A.S. 1997. Effects of α-, β-, γ-

and ω-gliadins on the dough mixing properties of wheat flour. Journal of Cereal

Science, 26, 1997, s. 271–277

11. FRANČÁKOVÁ, H. – BOJŇANSKÁ, T. 2001. Staré genotypy pšenice zdroj

významných kvalitatívnch vlastností, 2001

12. Funkčné potraviny [online] [cit. 2010-01-15]. Dostupné na: www.bedekerzdravia.sk

13. GAJDOŠOVÁ, A. – ŠTURDÍK, E. 2004. Biologické, chemické a nutrično – zdravotné

charakteristiky pekárskych cerálií, 2004

14. GÁLOVÁ, Z. – SMOLKOVÁ, H. – GREGOVÁ, E. 1998. Biosyntéza individuálnych

HMW glutenínových subjednotiek vo formujúcom sa zrne pšenice. In: Kvalita zrna

pšenice. Nitra, 1998, s. 54 - 57

15. GÁLOVÁ, Z. – MICHALÍK, I. – KNOBLOCHOVÁ, H. – GREGOVÁ, E. 2002.

Variation in HMW glutenin subunits of different species of wheat. Rostlinná výroba,

44, 2002, s. 111-116

16. GÁLOVÁ, Z. – STAROVIČOVÁ, M. – KNOBLOCHOVÁ, H. – GREGÁŇOVÁ, Ž.

2003. Biochemical and molecular characterization of new wheat genotypes. Biologia,

58, 2003, s. 1061-1066

17. GRAYBOSCH, R. A. - PETERSON, C. J. - LEE, J.-H. - SHELTON, D. R. 1994.

Effects of glutenin polymorphism on breadmaking quality of winter wheats. Crop Sci.,

34, 1994, s. 628-635

18. GREGOVÁ, E. - KRAIC, J. - ŽÁK, I. 1995. Charakterizácia odrôd pšenice pomocou

glutenínov. Biochemické, molekulárne a morfologické techniky v identifikácii odrôd

rastlín, ÚKSÚP, 1995, s. 11-14

19. GREGOVÁ, E. – MUCHOVÁ, D. – KRAIC, J. – ONDREJČÁK, F. 2001. Využitie

štúdia bielkovinových markerov v tvorbe genotypov pšenice na VŠS Malý Šariš. In:

Nové poznatky z genetiky a šľachtenia poľnohospodárskych rastlín. Piešťany, 2001, s.

110 –111

20. GRÖGER, S. - OBERFORSTER, M. - WERTEKER, M. - GRAUSGRUBER, H.

LELLEY, T. 1997. HMW glutenin subunit composition and bread making quality of

Austrian grown wheats. Cereal Res. Commun., 25, 1997, s. 955-962

21. GUPTA, R. B. – SHEPHERD, K. W. 1990. Two-step one-dimensional SDS PAGE

analysis of LMW subunits of glutenin. 1. Variation and genetic control of the subunits

on hexaploid wheats. Theor. Appl. Genet., 80, 1990, s. 65-74

22. HARBORNE, J. B., WILLIAMS, C. A., 2000. Advances in flavonoids research since

1992. In Phytochemistry, č. 55, 2000, s. 481

23. HANKOVÁ, A. 2007. Využitie génov pre HMW glutenínové podjednotky za účelom

tvorby kvalitných vysokoproduktívnych a zdravých odrôd pšenice, Dizertačná práca

Nitra 2007

24. HUBÍK, K. 1991. Zásobní bílkoviny endospermu zrna pšenice a ječmene. Metodiky

pro zavádení výsledkú výzkumu do zemědelské praxe, 1991, s. 27

25. CHŇAPEK, M. 2008. Využitie bielkovinových markerov pri identifikácii,

diferenciácii a charakteristike genotypov pšenice letnej, tvrdej, špaldy a jačmeňa

jarného, Dizertačná práca, Nitra 2008

26. CHŇAPEK, M. – TOMKA, M. – OSLOVIČOVÁ, V. – GÁLOVÁ, Z. 2002.

Molekulárne determinanty technologickej kvality pšenice letnej formy ozimnej

(Triticum aestivum L.) 2002

27. CHŇAPEK, M. – GÁLOVÁ, Z. – TOMKA, M. – RÜCKSCHLOSS, Ľ. 2010.

Nutričná a technologické kvalita farebných genotypov pšenice letnej formy ozimnej

(Triticum aestivum L.), 2010

28. IVANOV, P. - TODOROV, I. - STOEVA, I. - IVANOVA, I. 1998. Storage proteins

characterization of a group of new Bulgarian high breadmaking quality wheat lines.

Cereal Res. Commun., 26, 1998, s. 447-454

29. JOHANSSON, E. - OSCARSON, P. - HENEEN, W. K. - LUNDBORG, T. 1994.

Differences in accumulation of storage protein between wheat cultivars during

development. J. Sci. Food Agric., 64, 1994, s. 305-313

30. KLIMKOVÁ, M. – KUCHAROVIC, A. – KOVÁČ, K. – BABULICOVÁ, M. 2004.

Analýza účinkov vplyvu odrody, predplodiny a intenzity pestovania na úrodu pšenice

letnej formy ozimnej, 2004

31. KOLSTER, P. – KRECHTING, C. F. – Van GELDER, W. M. J. 1992. Quantification

of individual high molecular weight glutenin subunits of wheat using SDS-PAGE and

scanning densitometry. Journal Cereal Science, 15, 1992, s. 49–61

32. KRAIC, J. 1999. Molekulárna diferenciácia a charakterizácia genotypov rastlín:

Doktorandská dizertačná práca, VÚRV Piešťany, 1999, 109 s.

33. KRAIC, J. 2002. Molekulárne markery – nástroj pri zvyšovaní kvalitatívnych

parametrov pšenice a jačmeňa. Nové poznatky z genetiky a šľachtenia

poľnohospodárskych rastlín, 2002, s. 28 – 29

34. LASZTITY, R. 2003. Prediction of wheat quality – success and doubts. Periodica

Polytechnica Ser. Chem. Eng., 46, 2003, s. 39-49

35. LUKOW, O. M. - PAYNE, P. I. - TKACHUK, P. 1989. The HMW glutenin subunit

composition of Canadian wheat cultivars and their association with bread-making

quality. J. Sci. Food. Agric., 46, 1989, s. 451-460

36. MASCI, S. - LAFOAMDRA, D. - PORCEDDU, E. - LEW, E. J. - TAO, H. P. -

KASARDA, D. D. 1993. D-glutenin subunits: N-terminal sequences and evidence for

the presence of cysteine. Cereal Chem., 70, 1993, s. 581-585

37. MARTINEK, P. – COUFALOVÁ, O. – KUREČKA, R. – NOVÁKOVÁ, E. –

MIKULCOVÁ, J. 2006. Netradiční barva obilek pšenice (Triticum aestivum L.) její

genetická podmíněnost a možnost využití v potravinářství, Nové poznatky z genetiky

a šlachtenia poľnohospodárskych rastlín, Zborník z 13. Vedeckej konferencie,

Pieľťany: VÚRV, 2006

38. METAKOVSKY, E. V. 1991. Gliadin allele identification in common wheat. II.

Catalogue of gliadin alleles in common wheat. J. Genet. Breed., 45, 1991, s. 325-344

39. METAKOVSKY, E.V. – BRANLARD, G. 1998. Genetic diversity of French common

wheat germplasm based on gliadin alleles. Theor. Appl. Genet., 96, 1998, s.209-218

40. MEČIAR, L. – REŽO, L. 2010. Vplyv hnojenia a obrábania pôdy na produkciu

a kvalitu zrna pšenice letnej formy ozimnej, 2010

41. MICHALÍK, I. 1998. Komponentná charakteristika a biosyntéza zásobných bielkovín

zrna obilnín. Kvalita zrna pšenice, 1998, s. 7 – 13

42. MICHALÍK, I. 2005. Nové poznatky v oblasti štúdia molekulárnych mechanizmov

klíčenia a prerastania zrna pšenice. Nové poznatky z genetiky a šľachtenia

poľnohospodárskych rastlín, 2005, s. 12-15

43. MICHALÍK, I. 2006. Výživná a technologická kvalita rastlinných produktov a ich

potravinárske využitie. In slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, vedecká

monografia, 2006, 198 s.

44. MUCHOVÁ, Z. 1991. Pšenica ako potravinárska surovina. Habilitačná práca VŠP-

AF, 1991, s. 113

45. NAKAMURA, H. 2000. Allelic variation at high-molecular-weight glutenin subunit

Loci, Glu-A1, Glu-B1 and Glu-D1, in Japanese and Chinese hexaploid wheats.

Euphytica, 112, 2000, s. 187-193

46. NOVOTNÝ, F. – JUREČKA, D. 2000. Odrůdová skladba a technologická jakost

pšenice a ječmene, In. Sb. Semináře ZVU Kroměříž, 2000, s. 68 – 74

47. ONDREJÍČKOVÁ, K. 2007. Genetická variabilita pšenice (Triticum aestivum L.)

hodnotená pomocou EST – SSR markerov, 8. Vedecká konferenica doktorantov

a mladých vedeckých pracovníkov, FPV UKF Nitra, 2007

48. OVESNÁ, J. – NOVÁKOVÁ, I. – KUČERA, L. – SVOBODOVÁ, S. – DOTLAČIL,

L. 2001. Variability of storage proteins in some Czech landraces, modern and obsolete

cultivars of wheat (Triticum aestivum L.). Rostlinná výroba, 47, 2001, s. 82-90

49. PAYNE, P. I. - LAWRENCE, G. J. 1983. Catalogue of alleles for the complex gene

loci, Glu-A1, Glu-B1, Glu-D1, which code for high molecular weightsubunits of

glutenin in hexaploid wheat. Cereal Res. Commun., 11, 1983, s. 29-35

50. PAYNE, P. I. 1987. Genetics of wheat storage proteins and the effect of allelic

variation on bread-making quality. Ann. Rev. Plant Physiol. 38, 1987, s. 141-153

51. PAYNE, P. I. - HOLT, L. M. - KRATTINGER, A. F. - CARRILLO, J. M. 1988.

Relationship between seed quality and characteristics and HMW glutenin subunit

composition determined using wheats grown in Spain. J. Cereal Sci., 7, 1988, s. 229-

235

52. PŘÍHODA, J. – SKŘIVAN, P. – HRUŠKOVÁ, M. 1986. Cereální chemie

a technologie I: cereální chemie mlýnská technologie, technologie výroby těstovin. 1.

Vyd. Vysoká škola chemicko – technologická v Praze, Praha 2004. ISBN 80-7080-

530-7

53. PRUGAR, J. - HRAŠKA, Š. 1986. Kvalita pšenice. Príroda Bratislava, 1986, s 47

54. PŠENÁKOVÁ, I. – FARAGÓ, J. 2006. Rastlinné flavanoidy a ich potenciál pre

funkčné potraviny a nutraceutiká, 2006

55. REPKA, J. – MICHALÍK, I. 1988. Biochemicko – fyziologické základy šľachtenia

rastlín, Nitra, 1988, s. 195

56. REPKA, R.B. – SHEPHERD, K.W. 1990. Two-stepone-dimensional SDS-PAGE

analysis of LMW subunits of glutein. 1. Variation and genetic control of the subunits

on hexaploid wheats. Theor. Appl. Genet. 80, 1990, s. 65-74

57. RHODES, M. J. C., PRICE, K. R., 1997. Identification and analysis of plant phenolic

antioxidants. In Eur. J. Cancer Prev., č. 6, 1997, s. 518

58. ROGERS, W. J. - PAYNE, P. I. - HARINDER, K. 1989. The HMW glutenin subunit

and gliadin composition of German-grown wheat varieties and their relationship with

bread-making quality. Plant Breed., 103, 1989, s. 89-100

59. SHEWRY, P.R. – TATHAM, A. S. 1989. New light on an old technology: the

structure of wheat gluten and its role in bredmaking. Outlook Agric., 18, 1989, s.65-71

60. SHEWRY, P. R. - HALFORD, N. G. - TATHAM, A. S. 1989. The high molecular

weight subunits of wheat, barley and rye: Genetics, molecular biology, chemistry and

role in wheat gluten structure and functionality. Oxford Surveys of Plant and

Molecular Cell Biology, 6, 1989, s. 163-219

61. SHEWRY, P. R. - TATHAM, A. S. 1990. The prolamin storage proteins in cereal

seeds: structure and evolution. Biochem. J., 267, 1990, s. 1-12

62. SHEWRY, P. R. - HALFORD, N. G. - TATHAM, A. S. 1992. The high molecular

weight subunits of wheat glutenin. J. Cereal Sci., 15, 1992, s. 105-120

63. SUN, X. – HU, S. – LIU, X. – QIAN, W. 2006. Characterization of the HMW glutenin

subunits from Aegilops searsii L. and identification of a novel variant HMW glutenin

subunit. Theor. Appl. Genet., 113, 2006, 631-641

64. ŠRAMKOVÁ, Z., GREGOVÁ E., ŠTURDÍK E., 2009. Chemical composition and

nutritional quality of wheat grain, In Acta Chimica Slovaca, roč. 2, 2009, č. 1, s. 115-

138.

65. TAKATA, K.- YAMAUCHI, H. - NISHIO, Z. - KUWABARA, T. 2000. Effect of

high molecular weight glutenins subunits on bread-making quality using near isogenic

lines. Breeding Science, 50, 2000, s. 303-308

66. THOMPSON, S. - BISHOP, D. H. L. - TATHAM, A. S. - SHEWRY, P. R. 1994.

Exploring disulphide bond formation in a low molecular weight subunit of glutenin

using a baculovius expression system. Gluten Proteins 1994, s. 345-355

67. TISOVÁ, V. 1998. Genetické zdroje obilnín. VÚRV Piešťany, 1998, s. 247

68. TROJAN, V. – MUSILOVÁ, M. – VYHNÁNEK, T. – OLIŠAR, M. – MARTINEK,

P. 2006. Možnosti využití genů pro rozdílné zabarvení zrna pšenice v potravinářství,

2006

69. VERAVERBEKE, W. S. – DELCOUR, J. A. 2002. Wheat protein composition and

properties of wheat glutenin in relation to breadmaking functionality. Critical Reviews

in Food Science and Nutrition, 42, 2002, 179-208

70. VÍVODÍK, M. – CHŇAPEK, M. – GÁLOVÁ, Z. – GREGÁŇOVÁ, Ž. 2007. Využitie

molekulárnych markerov na identifikáciu genotypov pšenice, 2007

71. WRIGLEY, C. W. 1992. Identification of cereal varieties by gel electrophoresis of the

grain proteins. Seed Analysis, 1992, s. 17 – 41

72. ZÁLEŠÁKOVÁ, A. – BIELKOVÁ, S. – GREGOVÁ, E. – KRAIC, J. 2004.

Vyhľadávanie zdrojov kvality v kolekcii genetických zdrojov pšenice, 2004

73. ŽAJOVÁ, A. – PORUBSKÁ, M. 1997. Obilniny vo výžive zdravých i chorých

ľudí.Obilniny (zborník) VÚRV Piešťany, 1997, Nitra, 400 s.

PRÍLOHY

Príloha č. 1 Elektroforetické profily zásobných bielkovín zrna pšenice letnej v A-PAGE

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

1. Modré zrno 11. F2 52/09 – Aektur x červená

2. Koniny – červená 12. VENISTAR

3. Tr. Etiopicum araratica 13. VELDAVA

4. Tr. Etiopicum Jakubz 14. MARKOLA

5. Mnohokvietková 15. CHARGER

6. Trojzrnka 16. VELTA

7. Barevná 25 – modrá 17. VANDA

8. Barevná 9 18. SIDERAL

9. Purple Feed 19. ORMIL

10. UC 66094 – modrá 20. ISTAR

Príloha č. 2 Denzitometrické záznamy konvenčných genotypov pšenice letnej

GlD 1b3

Barbara

Bučianska 316

15

7

9

10

1 31 7

9

12

Šamorínska

B. červenoklasá

2

7

8

12

1

2

17

18 127

Príloha č.3 Denzitometrické záznamy farebných genotypov pšenice letnej

Koniny

Triticum etiopicum araratica

2*

5

7

10

5

7

810

Triticum etiopicum jakubz

Mnohokvietková

5

7

810

57

8

10

Trojzrnka

Purple feed

2

7

8

12

1

2

7

10

8

F2 52/09

2*

2

14

15

12

Príloha č. 4 Elektroforetické profily zásobných bielkovín zrna pšenice letnej v 

SDS-PAGE

1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 8 9

1. Koniny

2. Triticum Etiopicum araratica

3. Triticum Epioticum Jakubz

4. Mnohokvietková

5. Trojzrnka

6. Purple feed

7. F2 52/09

8. Marquis – štandard

9. Chinnese Spring - štandard

HMW-GS

LMW-GS a Gliadíny

ALB a GLOB

Príloha č. 6 Elektronický nosič