KONTROLA DEKLAROVANÉ ODRŮDOVÉ PRAVOSTI DÁVEK POTRAVINÁŘSKÉ PŠENICE POMOCÍ BÍLKOVINNÝCH GENETICKÝCH MARKERŮ

Check of the declared variety genuineness of alimentary wheat portion by proteinous

genetic markers

Prof. Ing. Jiří Černý, CSc.

ČZU v Praze

Ing. Antonín Šašek, CSc.

VÚRV Praha - Ruzyně

Abstract

For the identification of registered wheat varieties (SDS PAGE) gliadine electrophoretical spectra (SGE) and at the some time spectra of glutenine subunits with VMH of 44 winter and spring wheat varieties was determined. In total 38 of varieties shows an unique specific gliadine spectra and glutenine subunits with VHM. These varieties can be differed by electrophoretical analyses and it is possible fast and objectively to determine the level of varietal purity in their varietaly declared seed lots and mercantile.

The influence of admixtures in less- quality and unalimentary wheat varieties on the baking quality was studied. The results of the sedimentary tests show that 20% admixtures of unalimentary wheat or bread wheat resp. can decrease the baking quality of elite class varieties.

identification of varieties, gliadine and glutenine electrophoretical spectra

Odrůda je považována za spolehlivou záruku vytváření dědičných znaků a vlastností, včetně potravinářské jakosti.

Vzhledem k ekonomickému významu potravinářské pšenice proto požaduje ČSN 46 1100-2, aby pěstitel deklaroval při prodeji potravinářské pšenice zpracovateli odrůdovou pravost dané dodávky.

Ke kontrole odrůdové pravosti a odrůdové čistoty jednotlivých dávek potravinářské pšenice (osiva, merkantilu) lze používat rychlou a objektivní metodu elektroforézy bílkovinných genetických markerů - prolaminových a glutelinových bílkovin zrna. Pro stanovení odrůdové pravosti a odrůdové čistoty obecné a ječmene setého byla v roce 1998 přijata česká technická norma ČSN 46 1085-1 a ČSN 46 1085-2. Norma využívá dvě základní metody elektroforézy bílkovin - jednak v polyakrylamidovém gelu (PAGE), jednak ve škrobovém gelu (SGE) (ČSN 1998).

Podstatou elektroforetického stanovení odrůdové pravosti a odrůdové čistoty je existence bílkovinných genů, které podmiňují tvorbu bílkovin specifických pro jednotlivé odrůdy. Tyto pro odrůdu specifické bílkoviny se dají charakterizovat pomocí elektroforetického dělení, kdy se vyčleňují jednotlivé bílkovinné složky ve škrobovém, či polyakrylamidovém gelu v podobě dobře barvitelných zón, pásem. Soubory zón, pásem analyzovaných bílkovin tvoří elektroforetická spektra bílkovin, typická pro jednotlivé odrůdy pšenice.

Využívání elektroforézy bílkovinných markerů pro identifikaci odrůd vyžaduje elektroforetická spektra bílkovin jednotlivých odrůd. Tato vzorová elektroforetická spektra mohou být vyjádřena rovněž v podobě souborů alelických bloků společně děděných zón, vyčleněných z elektroforetických spekter.

Předpokladem využití metody elektroforézy bílkovinných genetických markerů tj. gliadinů a podjednotek gluteninů s VMH pro kontrolu deklarované odrůdové pravosti a čistoty je jedinečnost, specifičnost elektroforetických spekter každé registrované odrůdy pšenice.

Pro identifikaci odrůd pšenice elektroforetickou analýzou gliadinů a podjednotek gluteninů s VMH je nezbytná znalost případného polymorfismu v elektroforetické skladbě zmíněných bílkovinných genetických markerů. V případě polymorfních odrůd je jejich genetická struktura charakterizována počtem gliadinových či gluteninových linií. Odrůdy - populace je proto nutné verifikovat, identifikovat podle počtu a zastoupení jednotlivých gliadinových a gluteninových linií, typických pro danou odrůdu - populaci.

Pro identifikaci odrůd pšenice obecné, registrovaných od r. 1997, byly tyto verifikovány souběžnou elektroforézou gliadinů (SGE) a podjednotek gluteninů s VMH (SDS PAGE). Celkem bylo analyzováno 44 odrůdy ozimého a jarního typu. Z hodnocených 44 odrůd vykazuje 38 odrůd jedinečná, pro odrůdu specifická spektra gliadinů a podjednotek gluteninů s VMH. Těchto 38 odrůd je tedy možné spolehlivě a rychle identifikovat elektroforézou gliadinů a gluteninů s VMH podle specifických pro odrůdy elektroforetických spekter. Zcela identická elektroforetická spektra jak gliadinů tak i VMH podjednotek gluteninů vykazují odrůdy ozimé pšenice REGINA a INA, či dvojice odrůd VIGINTA a BRUNETA. Mezi jarními pšenicemi mají identická gliadinová a gluteninová elektroforetická spektra odrůdy LINDA a SAXANA. Uvedené dvojice odrůd nelze pomocí gliadinových a VMH gluteninových markerů rozlišit. Dvojice odrůd ozimé pšenice ALKA a ALANA resp. ASTA a RITMO se vyznačují shodným gliadinovým spektrem, ale liší se rozdílnými alelami gluteninových podjednotek s VMH.

Některé další odrůdy se vyznačují malými rozdíly ve skladbě elektroforetických spekter gliadinů a VMH gluteninů a dají se proto elektroforézou zmíněných genetických markerů obtížně identifikovat. Odrůdy s identickými, či blízkými elektroforetickými spektry gliadinů a VMH podjednotek gluteninů jsou roztříděny podle skupin příbuznosti (Tab. 1).

Tab. 1:Odrůdy pšenice s identickými, či podobnými elektroforetickými spektry gliadinů a VMH podjednotek gluteninů

Vysvětlivky:

A) Stupeň identity spekter

1. shodná spektra GLD + GLU (VMH)

1. shodná spektra GLD, rozdílná spektra GLU (VMH)

2. výskyt odlišných bloků GLD, patřících do společné skupiny alelických GLD bloků

3. výskyt odlišných alel nenáležejících do společné skupiny alelických GLD bloků

B) Hodnocení pekařské jakosti

C) Skupiny I až VI - odrůdy ozimé pšenice

Skupina VII - odrůdy jarní pšenice

Vhodnost elektroforézy genetických gliadinových markerů k stanovení odrůdové pravosti a odrůdové čistoty partií osiv pšenice ozimé byla ověřována VÚRV v Praze Ruzyni, ČZU v Praze a ÚKZÚZ v Brně (Černý et al., 1993). Celkem bylo hodnoceno 16 množitelských porostů pšenice ozimé ve stupni E a OR respektive jejich sklizeň v letech 1987 a 1988. Některé partie osiva obsahovaly až 33 % příměsí posuzovaných podle atypických elektroforetických spekter gliadinových bílkovin analyzovaných zrn.

Vysoký podíl semen odrůd nevhodných pro potravinářské účely (třída C), či chlebové pšenice (třída B) v partiích osiva elitní nebo kvalitní potravinářské pšenice může výrazně snížit pekařskou jakost.

V roce 1996 bylo zjištěno elektroforetickou analýzou gliadinů (Černý, Šašek, 1997).

70 vzorků odebraných ČZPI v Brně, že některé vzorky z hodnocených partií pšenice deklarované jako elitní potravinářská odrůda HANA představují směsi odrůd. Kupř. ve vzorku č. 22, deklarovaném jako odrůda HANA, byl zjištěn 40 % podíl odrůdy SIDA, tedy nepotravinářské pšenice.

Vliv příměsi doplňkové (odrůda SIRIA) a nepotravinářské (odrůda TRANE) na jakost potravinářské pšenice třídy elita (odrůda BREA) sledoval Šašek et al., v roce 1998 (nepublikováno) (Tab.2).

Tab. 2: Soubory alelických bloků gliadinů a VMH podjednotek gluteninů vzorků odrůd BREA, SIRIA, TRANE

Vysvětlivky:

1 - součet gliadinových bodů predikce pekařské jakosti

2 - součet gluteninových bodů predikce pekařské jakosti

3 - součet GLD a GLU bodů predikce pekařské jakosti

Tvorba experimentálních směsí byla monitorována pomocí gliadinových VMH gluteninových markerů (Obr.1).

Výsledky sedimentačních testů naznačují, že 20 % příměsi nepotravinářské pšenice, resp. chlebové pšenice může snížit pekařskou jakost pšenice jakostní třídy elita (Tab.3).

Tab. 3: Změny hodnot SD testů při různém procentuálním zastoupení příměsí - semen odrůd SIRIA a TRANE v partii zrna odrůdy BREA.

Vysvětlivky:

SDZ - hodnoty sedimentace v ml podle Zelenyho

SDS - hodnoty sedimentace v ml podle Axforda

Závery

1. Používání elektroforetické analýzy bílkovinných genetických markerů pšenice (gliadinů, gluteninů) umožňuje rychle a objektivně stanovit odrůdovou pravost a odrůdovou čistotu dávek osiva a merkantilu pšenice a určit konkrétní nedostatky v odrůdové deklaraci nakupovaných dávek.

1. Předpokladem racionálního využívání metody bílkovinných genetických markerů pšenice je vytvoření oficielních etalonových elektroforetických spekter bílkovinných markerů pšenice a jejich používání při kontrole odrůdové pravosti a odrůdové čistoty dávek osiva a merkantilu pšenice.

Literatura

Černý, J. - Šašek, A. - Houba, M. - Weishaupt, F.: Stanovení odrůdové pravosti a odrůdové čistoty pšenice obecné a ječmene setého pomocí elektroforézy prolaminů ve škrobovém gelu. Osivo a sadba, 1993, 12 - 22

Černý, J. - Šašek, A.: Stanovení odrůdové pravosti dávek osiva a merkantilu pšenice elektroforézou gliadinů. Osivo a sadba, 1997, 15 - 22

Šašek, A. - Černý, J. - Humpolíková, P. - Pekárková, J.: Vliv odrůdové čistoty na jakost deklarovaných odrůd potravinářské pšenice.