KONTROLA ODRŮDOVÉ PRAVOSTI A ODRŮDOVÉ ČISTOTY DÁVEK PŠENICE ELEKTROFORÉZOU BÍLKOVINNÝCH GENETICKÝCH MARKERŮ

Estimate of the declared variety genuineness and variety purity of wheat portion by electrophoresis of gliadins and HMW glutenin subunits in the years 1997 - 2000

Antonín Šašek1, Jiří Černý2

1Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha - Ruzyně

2Česká zemědělská univerzita v Praze

Abstract

For the identification of variety genuineness and variety purity of the elementary wheat portion gliadine spectra (SGE) and spectra of HMW glutenin subunits (SDS PAGE) in the years 1997 - 2000 were determined.

The results show that the average pollution by the admixtures (above 50 %) of another variety or by the substitution of another variety (100 %) reaches % of the checked samples.

variety genuineness, variety purity, seed lot, electrophoresis, gliadins, HMW glutenin subunits.

Hlavním úkolem semenářství je tvorba osiv a sadby registrovaných odrůd zemědělských plodin a to v požadované jakosti. Výskyt případných genetických odchylek a jejich rozmnožení během množitelského cyklu (příměsi jiných odrůd, druhů, následky cizosprášení atd.) narušuje genotyp odrůdy a může se projevit vyšším zastoupením nežádoucích genotypů s vlastnostmi neodpovídajícími odrůdě. Proto je výroba osiv a sadby kontrolována ÚKZÚZ přehlídkami množitelských porostů a hodnocením vzorků osiva, sklizeného z množitelských ploch. Příměsi rostlin jiných odrůd, či dalších genetických odchylek (zejména rekombinace v důsledku nelegitimního cizosprášení u pšenice či ječmene) nelze obvykle zjistit hodnocením vzorků zrna.

Pro zjišťování odrůdových odchylek použili Šašek et al. (1984) genetické markery - gliadinové bloky. Porovnáním četnosti morfologických odchylek, zjištěných přehlídkami množitelských porostů předstupňů S1, s četností odchylných gliadinových elektroforetických spekter analyzovaných zrn sklizně těchto porostů, autoři prokázali vhodnost elektroforetické analýzy bílkovinných genetických markerů pšenice pro stanovení četnosti odchylek odlišných genotypů jako metody stanovení odrůdové pravosti a odrůdové čistoty.

V současné době došlo k výraznému snížení obměny osiv, zejména obilovin, luskovin a pícnin. Ku příkladu u pšenice je odhadováno, že pro osev se používá pouze cca 30 % certifikovaných tj. uznaných osiv garantované kvality. Uznaná osiva jsou nahrazována zejména tzv. černým osivem, neprošlým uznávacím řízením a nelegálně obchodovaným některými firmami.

Necertifikovaná osiva se vyznačují vyšším podílem odrůdových, případně druhových příměsí, které často snižují jeho ekonomickou hodnotu. Znečištění dávek osiva jakostních odrůd pšenice (skupina E a A) příměsí nepotravinářských, případně chlebových pšenic v rozsahu cca 30 %, může významně snížit pekařskou jakost (Šašek et al., 1999, Hubík, 1999).

Vzhledem k významu odrůdy jako garanta biologických a ekonomických vlastností je žádoucí hodnotit odrůdovou pravost a odrůdovou čistotu jednotlivých dávek osiva. Rychlou metodu stanovení odrůdové pravosti a čistoty dávek osiva i merkantilu pšenice představuje elektroforéza bílkovinných (gliadinových a gluteninových) genetických markerů.

Jednotlivé odrůdy určité plodiny se mezi sebou liší v řadě znaků a vlastností. Tyto rozdíly jsou podmíněny odlišnými vlohami, geny, uloženými v chromozómech buněčného jádra. V některých chromozómech se nacházejí kromě genů podmiňujících další vlastnosti rostliny i geny, které řídí biosyntézu bílkovin. Bílkoviny mohou značkovat jednotlivé chromozómy i celý soubor chromozómů, tj. genom určité odrůdy. Specifická skladba bílkovin, typická pro jednotlivé odrůdy, umožňuje identifikaci odrůdy.

K identifikaci odrůd obilovin, ke stanovení odrůdové pravosti a odrůdové čistoty dávek osiva a merkantilu se používá především elektroforézy prolaminů (gliadinů pšenice, hordeinů ječmene, zeinů kukuřice, sekalinů žita, aveninů ovsa), glutelinů, globulinů a enzymů, resp. izoenzymových systémů jako jsou esterázy, kyselé fosfatázy, peroxydázy, a - amylázy, b - amylázy, alkoholdehydrogenázy atd. U luskovin jsou vhodné pro identifikaci odrůd především globuliny, kupř. u hrachu vicelin, legumin a konvicilin a řada enzymů. Bílkoviny bramborových hlíz - albuminy a globuliny umožňují spolehlivě identifikovat odrůdy kulturních bramborů druhu Solanum tuberosum L. i primitivní plané formy rodu Solanum. Elektroforézu bílkovin lze dnes použít k identifikaci odrůd i dalších rostlinných druhů jako jsou odrůdy brukvovitých olejnin, vojtěšky seté, jetelů, vytrvalých trav.

Podle platné normy pro uznání osiva obilovin (ČSN 46 1040) se zjišťuje odrůdová pravost a odrůdová čistota pšenice a ječmene výhradně přehlídkou množitelských porostů. Smyslem této přehlídky je zjištění zřetelně odchylných typů rostlin v přehlíženém porostu.

Poznatky, vyplývající z porovnání metod stanovení odrůdové pravosti a odrůdové čistoty, jednak přehlídkou množitelských porostů pšenice, jednak elektroforézou bílkovin zrna pšenice (gliadinů a gluteninů) svědčí o oprávněnosti zařazení elektroforézy bílkovinných genetických markerů jako další metody stanovení nejvyššího dovoleného počtu rostlin jiných odrůd a zřetelně odchylných typů rostlin při uznávání osiva pšenice obecné a ječmene setého.

Změna 1 ČSN 46 1100-2 Obilí potravinářské - Část 2: Pšenice potravinářská vyžaduje, aby pěstitel deklaroval odrůdu, pokud prodává zrno jarních a ozimých odrůd pšenice, zapsaných ve Státních odrůdových pokusech s odpovídající pekařskou jakostí.

Rychlou a objektivní kontrolu deklarované odrůdové pravosti a odrůdové čistoty dávek osiva a merkantilu upravuje česká technická norma ČSN 46 1085 - 1 a ČSN 46 1085 - 2, tj. stanovení odrůdové pravosti a odrůdové čistoty elektroforézou bílkovin ve škrobovém gelu (SGE), respektive v polyakrylamidovém gelu (PAGE).

V letech 1997 až 1999 byl uskutečněn v jednotlivých výrobních oblastech Čech a Moravy průzkum odrůdové pravosti a odrůdové čistoty merkantilu pšenice odběrem vzorků zrna přímo od kombajnu. Vzorky dávek byly hodnoceny elektroforézou gliadinů a podjednotek gluteninů s vysokou molekulovou hmotností. Celkem za zmíněné období bylo takto hodnoceno 628 vzorků. Podle získaných údajů o odrůdové čistotě a pravosti lze nepřímo hodnotit použitá osiva.

Získané údaje jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1:

Pozn.: n - počet jedinců hodnocených dávek pšenice

Podle výsledků elektroforetické analýzy použitých markerů byly hodnocené vzorky roztříděny do 4 skupin a to podle zastoupení deklarované odrůdy v hodnocené dávce, vzorku. Do první skupiny byly zařazeny vzorky, u kterých byla zjištěna 100 % shoda deklarace odrůdy s výsledky elektroforetických analýz, do druhé skupiny vzorky s vyšší než 50 % shodou, do třetí skupiny vzorky s nižší než 50 % shodou a do čtvrté skupiny vzorky s žádným zastoupením deklarované odrůdy.

Údaje v tabulce 1 svědčí o poměrně vysokém znečištěním použitých osiv, z jejichž porostů byly odebrány analyzované vzorky zrna.

Průměrná relativní četnost třídy 3, tj. zastoupení deklarované odrůdy nižší než 50 %, a třídy 4, tj. žádné zastoupení deklarované odrůdy, za výše uvedené období činí téměř 7 %. Poměrně vysoký podíl vzorků s více než 50 % zastoupením odrůdových příměsí, či dokonce s nulovým podílem deklarované odrůdy, je v hodnoceném období, jak ukazuje tabulka 1, stabilní.

Zjištěné poznatky svědčí o vhodnosti stanovení odrůdové pravosti a odrůdové čistoty certifikovaných, především však necertifikovaných dávek osiv pšenice elektroforézou gliadinů a podjednotek gluteninů s vysokou molekulovou hmotností ve škrobovém gelu. Metoda je charakterizována expeditivností a genetickou interpretací elektroforetických spekter.

Uskutečněný průzkum ukazuje na poměrně vysoký podíl záměn odrůdově deklarovaného osiva, nebo na vysoký podíl odrůdových příměsí v použitých dávkách osiv. Na tuto skutečnost poukázali již dříve některé naše práce (Černý, Šašek, 1993, 1995, 1997, 1999).

O vhodnosti elektroforézy bílkovinných genetických markerů pro kontrolu odrůdové čistoty dávek osiv (gliadinů, gluteninů, albuminů a globulinů pšenice a hordeinů, albuminů a globulinů, peroxidáz a esteráz ječmene) svědčí rozhodnutí Spolkového úřadu pro odrůdy v SRN (Bundessortenamt) zavést elektroforézu výše uvedených bílkovinných genetických markerů do praxe semenářské kontroly (osobní sdělení Dr. B. Killermann, vedoucí kontrolní stanice osiv Freising).

Podekování:

Autoři děkují Ing. M. Houbovi, CSc., řediteli odboru osiv a sadby ÚKZÚZ, za rady a připomínky k současnému stavu využívání certifikovaných osiv.

Literatura:

ČERNÝ, J. - ŠAŠEK, A. - HOUBA, M. - WEISHAUPT, F. : Stanovení odrůdové pravosti a odrůdové čistoty osiv pšenice obecné a ječmene setého pomocí elektroforézy prolaminů ve škrobovém gelu. Osivo a sadba I. odborný seminář, VŠZ Praha, 1993, 25.5. str. 12 -22.

ČERNÝ, J. - ŠAŠEK, A.: Stanovení odrůdové pravosti a odrůdové čistoty osiv pšenice pomocí elektroforézy bílkovinných markerů. Osiva a sadba, 2. národní seminář ČZU v Praze, 1995, 7.2., str. 24 - 30.

ČERNÝ, J. - ŠAŠEK, A.: Stanovení odrůdové pravosti dávek osiva a merkantilu pšenice elektroforézou gliadinů. Osivo a sadba, 3. národní seminář k polním plodinám, ČZU v Praze, 1997, 11.3., str. 15 - 22.

ČERNÝ, J. - ŠAŠEK, A. : Kontrola deklarované odrůdové pravosti dávek potravinářské pšenice pomocí bílkovinných genetických markerů. Osivo a sadba, 4. odborný a vědecký seminář, ČZU v Praze, 1999, 11.2., str. 39 - 43.

HUBÍK, K.: Ovlivnění technologické jakosti potravinářské pšenice. Výroční zpráva VÚO Kroměříž, 1999.

ŠAŠEK, A. - ČERNÝ, J. - HUMPOLÍKOVÁ, P. - PEKÁRKOVÁ, J.: Vliv odrůdové čistoty na jakost deklarovaných odrůd potravinářské pšenice. Rostlinná výroba 45, č. 5, 197 - 204.

ŠAŠEK, A. - ČERNÝ, J. - VÁŠOVÁ, Z. - BÍLKOVÁ, M. - PLATILOVÁ, I.: Využití gliadinových markerů k určení odrůdových odchylek v semenářství pšenice. Sborník ÚVTIZ - Genetika a šlechtění, 1984, č. 1, s. 35 - 44.